Types de kétogenèse de corps, de synthèse et de dégradation

La cétogenèse C'est le processus par lequel l'acétoacétate, le β-hydroxybutirate et l'acétone sont obtenus, qui sont appelés ensembles de cétone. Ce mécanisme complexe et finement régulé est réalisé dans les mitochondries, du catabolisme des acides gras.

L'obtention des corps cétone a lieu lorsque le corps est soumis à des périodes de jeûne exhaustives. Bien que ces métabolites soient principalement synthétisés dans les cellules hépatiques, elles se trouvent comme une source importante d'énergie dans les tissus variés, tels que le muscle squelettique et les tissus cardiaques et cérébraux.

Source: SAV VAS [CC0]

Le β-hydroxubufant et l'acétoacétate sont des métabolites utilisés comme substrats dans les muscles cardiaques et l'écorce rénale. Dans le cerveau, les corps cétone deviennent d'importantes sources d'énergie lorsque le corps a épuisé sa réserve de glucose.

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Caractéristiques générales

La cétogenèse est considérée comme une voie physiologique ou métabolique très importante. Généralement, ce mécanisme est effectué dans le foie, bien qu'il ait été démontré qu'il peut être effectué dans d'autres tissus capables de métaboliser les acides gras.

La formation de corps cétone est la principale dérivation métabolique de l'acétyl-CoA. Ce métabolite est obtenu à partir de la route métabolique connue sous le nom de β-oxydation, qui est la dégradation des acides gras.

La disponibilité du glucose dans les tissus où la β-oxydation se produit détermine la destination métabolique de l'acétyl-CoA. Dans les situations particulières, les acides gras oxydés sont dirigés presque entièrement à la synthèse des corps cétone.

Types et propriétés des corps cétone

Le corps cétonique principal est l'acétoacétate ou l'acide acétoacétique, qui est principalement synthétisé dans les cellules hépatiques. De l'acétoacétate, les autres molécules qui composent les corps de cétone sont dérivées.

La réduction de l'acide acétoacétique donne naissance au D-β-hydroxybutirate, le deuxième corps cétonique. L'acétone est un composé difficile à dégrader et est produit par une réaction de décarboxylation spontanée de l'acétoacétate (de sorte qu'elle ne nécessite pas d'intervention d'une enzyme), lorsqu'elle est présente à des concentrations élevées dans le sang.

La dénomination des corps cétone a été organisée par convention, car à proprement parler le β-hydroxybutirate n'a pas de fonction cétone. Ces trois molécules sont solubles dans l'eau, ce qui facilite leur transport sanguin. Sa fonction principale est de fournir de l'énergie à certains tissus en tant que muscle squelettique et cardiaque.

Les enzymes impliquées dans la formation de corps cétone sont principalement dans le foie et les reins, ce qui explique que ces deux emplacements sont les principaux producteurs de ces métabolites. Sa synthèse se produit uniquement et exclusivement dans la matrice mitochondriale des cellules.

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Une fois que ces molécules ont été synthétisées, elles se rendent sur la circulation sanguine s'adressant aux tissus qui les nécessitent, où ils se dégradent jusqu'à l'acétyl-CoA.

Synthèse des corps cétone

Conditions de kétogenèse

La destination métabolique de l'acétyl-CoA de la β-oxydation dépend des exigences métaboliques de l'organisme. Ceci est oxydé en co₂ et h₂Ou par le biais du cycle de l'acide citrique ou de la synthèse d'acides gras, si le métabolisme des lipides et des glucides est stable dans le corps.

Lorsque le corps a besoin de glucides, l'oxalacétate est utilisé pour la fabrication du glucose (gluconéogenèse) au lieu de commencer le cycle d'acide citrique. Cela se produit, comme mentionné, lorsque le corps a une certaine incapacité à obtenir du glucose, dans des cas tels que le jeûne prolongé ou la présence de diabète.

Pour cette raison, l'acétyl-CoA résultant de l'oxydation des acides gras est utilisé pour la production de cétones.

Mécanisme

Le processus de kétogenèse commence à partir des produits de la β-oxydation: acétacétyl-CoA ou acétyl-CoA. Lorsque le substrat est de l'acétyl-CoA, la première étape consiste en la condensation de deux molécules, l'acétyl-CoA transférase, pour produire de l'acétacétyl-CoA.

L'acétacétyl-CoA est condensé avec un troisième acétyl-CoA par l'action de la HMG-CoA synthase, pour produire HMG-COA (β-hydroxy-β-méthylglutaril-CoA). Le HMG-CoA est dégradé en acétoacétate et en acétyl-CoA par HMG-CoA liasa Action. De cette façon, le premier corps cétonique est obtenu.

L'acétoacétate est réduit au β-hydroxybutirate par l'intervention de la β-hydroxybutirate déshydrogénase. Cette réaction dépend de NADH.

Le corps acétoacétate cétoacétate principal est un β-cethoacide, qui connaît une décarboxylation non enzymatique. Ce processus est simple et produit de l'acétone et du CO_2.

Cette série de réactions entraîne donc des corps cétone. Ceux-ci étant solubles dans l'eau peuvent être transportés de manière simple à travers la circulation sanguine, sans avoir besoin de s'ancrer à une structure d'albumine, comme c'est le cas des acides gras qui sont insolubles dans un milieu aqueux.

La β-oxydation et la cétogenèse sont liées

Le métabolisme des acides gras produit des substrats pour la kétogenèse, donc ces deux manières sont fonctionnellement liées.

L'acétoacéthyl-CoA est un inhibiteur du métabolisme des acides gras, car il arrête l'activité de l'acyl-CoA déshydrogénase qui est la première enzyme de β-oxydation. De plus, il exerce également une inhibition sur le transfert d'acétyl-CoA et la HMG-CoA synthase.

L'enzyme HMG-CoA synthase, soumise à la CPT-I (enzyme impliquée dans la production d'acyl carnitine dans la β-oxydation), représente un rôle régulateur important dans la formation d'acides gras.

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Régulation de la β-oxydation et de son effet sur la kétogenèse

L'alimentation des organismes régule un ensemble complexe de signaux hormonaux. Les glucides, les acides aminés et les lipides consommés dans le régime alimentaire sont déposés sous forme de triacylglycériles dans le tissu adipeux. L'insuline, une hormone anabolique, intervient dans la synthèse des lipides et la formation de triacylglycériles.

Au niveau mitochondrial, la β-oxydation est contrôlée par l'entrée et la participation de certains substrats dans les mitochondries. L'enzyme CPT I synthétise la carnitine acyle de l'acil acil acil.

Lorsque le corps est alimenté, l'acétyl-CoA carboxylase et le citrate augmentent les niveaux de CPT I, tout en diminue sa phosphorylation (réaction dépendante de l'AMP cyclique).

Cela provoque une accumulation de malonil COA, qui stimule la synthèse des acides gras et bloque son oxydation, empêchant un cycle futile d'être généré.

Dans le cas du jeûne, l'activité de la carboxylase est très faible car les niveaux de l'enzyme CPT que j'ai été réduit et ont également phosphorylé, activant et favorisant l'oxydation des lipides, ce qui permettra par la suite la formation des corps kéton -Coa.

Dégradation

Les corps cétone se propagent à l'extérieur des cellules où ils ont été synthétisés et sont transportés vers les tissus périphériques par la circulation sanguine. Dans ces tissus, ils peuvent être oxydés à travers le cycle des acides tricarboxyliques.

Dans les tissus périphériques, le β-hydroxybutirate est oxydé en acétoacétate. Par la suite, l'actoacétate actuel est activé par l'action de l'enzyme de transférase 3-Zoa.

Succinil-CoA agit comme un donneur de COA devenant succinate. L'activation de l'acétoacétate se produit pour empêcher le succinyl-CoA.

L'acceoacétyl-CoA résultant subit une rupture thiolithique produisant deux molécules d'acétyl-CoA qui sont incorporées dans le cycle des acides tricarboxyliques, mieux connu sous le nom de cycle de Krebs.

Les cellules hépatiques n'ont pas le transfert de 3-cotoacil-CoA, empêchant ce métabolite d'être activé dans ces cellules. De cette façon, il est garanti que les corps cétone ne s'oxydent pas dans les cellules où elles ont été produites, mais qu'elles peuvent être transférées aux tissus où leur activité est nécessaire.

Pertinence médicale des corps cétone

Dans le corps humain, des concentrations élevées de corps cétone dans le sang peuvent provoquer des conditions spéciales appelées acidose et cétonémie.

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La fabrication de ces métabolites correspond au catabolisme des acides gras et des glucides. L'une des causes les plus courantes d'une condition de cétogenèse pathologique est la concentration élevée de fragments dicarbonatés acétiques qui ne se dégradent pas sur la voie d'oxydation des acides tricarboxyliques.

En conséquence, il y a une augmentation des niveaux de corps de cétone dans le sang supérieur à 2 à 4 mg / 100 N et leur présence dans l'urine. Cela se traduit par la perturbation du métabolisme intermédiaire de ces métabolites.

Certains défauts des facteurs neuroglandulaires hypophysaires qui régulent la dégradation et la synthèse des corps cétone, ainsi que des troubles du métabolisme des hydrocarbures, sont la cause de l'état de l'hypercétonémie.

Diabète sucré et accumulation de corps cétoniques

Le diabète sucré (type 1) est une maladie endocrinienne qui provoque une augmentation de la production de corps cétone. La production inadéquate de l'insuline désactive le glucose aux muscles, au foie et au tissu adipeux, s'accumulant ainsi dans le sang.

Les cellules en l'absence de glucose commencent le processus de gluconéogenèse et de dégradation des graisses et des protéines pour restaurer leur métabolisme. En conséquence, les concentrations d'oxalacétate diminuent et augmentent l'oxydation des lipides.

Une accumulation d'acétyl-CoA se produit, qui en l'absence d'oxalacétate ne peut pas suivre le chemin de l'acide citrique, puis provoquant les productions élevées des corps cétone, caractéristique de cette maladie.

L'accumulation d'acétone est détectée par sa présence dans l'urine et dans le souffle des personnes qui présentent cette condition, et est en fait l'un des symptômes qui indiquent la manifestation de cette maladie.

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