کتون بادی یا اجسام کتونی چیست و در بدن چه نقشی دارند؟

کتون بادی ها یکی دیگر از محصولات متابولیسم چربی ها در بدن هستند. میدانیم که در حین متابولیسم چربی ها عملیات مختلفی مثل بتا اکسیداسیون و … روی آن ها انجام میشود و درنهایت همه آن ها انرژی تولید میشود.

استیل کوآ حاصل از تولید اسیدهای چرب، می تواند وارد چرخه کربس شود و تولید انرژی کند. اما این تنها سرنوشت استیل کوآ نیست. مقداری از استیل کوآ حاصل از اکسیداسیون اسیدهای جرب در میتوکندری سلول های کبدی به ۳ ترکیب استون ، استواستات و بتاهیدروکسی بوتیرات تبدیل می شود که به این ۳ ترکیب، اجسام کتونی (کتون بادی ها) می گویند و سنتز آن را کتوژنز می نامند. اجسام کتونی یا کتون بادی ها، محلول در آب هستند و در هنگام گرسنگی، منبع انرژی مهمی برای بافت های مختلف می باشند.

ساخت کتون بادی ها در بدن

در این مسیر، ابتدا دو مولکول استیل کوآ تحت تاثیر آنزیم تیولاز یا خروج مولکول کوآنزیم آ با یک دیگر ترکیب می شوند و استواستیل کوآ را به وجود می آورد. استواستیل کوآ تحت تاثیر آنزیم HMG CoA سنتاز قرار می گیرد و با یک مولکول استیل کوآ ترکیب شده و HMG CoA را به وجود می آورد که این فرایند با خروج یک مولکول کوآنزیم آ و ترکیب با یک مولوکول آب همراه است. در مرحله بعد، HMG CoA تحت تاثیر آنزیم HMG CoA لیاز، یک مولکول استیل کوآ از دست می دهد و استو استات به وجود می آید که اولین کتون بادی این مسیر است.

استو استات تولید شده، تحت تاثیر آنزیم دی بتا هیدروکسی بوتیرات دهیدروژناز و به کمک مولکول NADH احیا می شود و بتا هیدروکسی بوتیرات (جسم کتونی دوم) را تولید می کند.
بتا هیدروکسی بوتیرات، جسم کتونی اصلی در بدن محسوب می شود. میزان تولید بتاهیدروکسی بوتیرات به نسبت NADH به NAD در میتوکندری بستگی دارد. بنابراین نسبت بتاهیدروکسی بوتیرات به استواستات در خون، منعکس کننده نسبت NADH به NAD در میتوکندری می باشد.

اکسیداسیون استون در بدن مشکل است و معمولا از طریق ریه ها دفع می شود.

متابولیسم کتون بادی ها

در گرسنگی طولانی مدت، استو استات و بتاهیدروکسی بوتیرات تولید شده در کبد، سوخت های بسیار مهمی برای بافت های غیر کبدی مانند ماهیچه قلب، ماهیچه اسکلتی و مغز هستند. اجسام کتونی در میتوکندر بافت های کبدی به صورت زیر متابولیزه می شوند:

ابتدا بتاهیدروکسی بوتیرات دهیدروژنازِ میتوکندریایی باعث تبدیل بتاهیدروکسی بوتیرات به استواستات می شود. در مرحله بعد، استواستات به وسیله آنزیم بتا کتو اسیل کوآ ترانسفراز که از سوکسینیل کوآ به عنوان دهنده کوآنزیم آ استفاده می کند، به استواستیل کوآ تبدیل می شود. بتا کتو اسیل کوآ ترانسفراز اسم های دیگری هم دارد. مانند استواستات سوکسینیل کوآ ترانسفراز یا سوکسینیل کوآ ترانسفراز! به هر حال استواستیل کوآ تولید شده، در مرحله بعد، تحت تاثیر آنزیم تیولاز با یک مولکول کوآنزیم آ دیگر ترکیب می شود و به ۲ مولکول استل کوآ تبدیل می شود که این استیل کوآ ها می توانند وارد چرخه کربس شوند و مورد استفاده قرار گیرند.

اختلالات

آنزیم های کلیدی سنتز کتون بادی ها، یعنی بتاهیدروکسی بتا متیل گلوتاریل کوآنزیم آ سنتاز و بتاهیدروکسی بتا متیل گلوتاریل کوآ لیاز، فقط در کبد بیان می شوند. از طرفی آنزیم های کلیدی مصرف کننده اجسام کتونی یعنی استواستا سوفسینیل کوآ ترانسفراز در بافت های غیر کبدی وجود دارد. این تفاوت باعث می شود اجسام کتونی در کبد ساخته شوند و در سایر بافت ها به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرند.

گرسنگی و دیابت درمان نشده ، منجر به تولید بیش از حد اجسام کتونی و ایجاد مشکلات متعدد بالینی برای فرد می شود. چراکه استواستات و بتاهیدروکسی بوتیرات، اسیدهایی نسبتا قوی هستند که به وسیله بافرهای زحمتکش بدن ما، خنثی می شوند. این مسئله باعث کاهش ذخایر قلیایی بدن و ایجاد اسیدوز در فرد می شود که اگر کنترل نشود، باعث کما و بعد از آن مرگ میشود.

این گرسنگی و دیابت درمان نشده با مسیرهای مختلفی منجر به افزایش تولید اجسام کتونی می شود. در هنگام گرسنگی به دلیل فعال شدن مسیر گلوکونئوژنز، مقدار اگزالواستات کاهش می یابد و به همین دلیل، استیل کوآ نمی تواند وارد کربس شود و تنها مسیری که برایش باقی می ماند، مسیر تولید اجسام کتونی است.
در دیابت، بخصوص نوع I، به علت اینکه انسولین، اثر مهاری روی فعالیت لیپاز حساس به هورمون دارد، فقدان انسولین باعث می شود این اثر مهاری برداشته شود و لیپاز حساس به هورمون، ذخایر

چربی بافت چربی را هیدرولیز کند. نتیجه آن که اسیدهای چرب آزاد شده، وارد خون یا کبد می شوند و در مسیر تولید اجسام کتونی، مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش اجسام کتونی در خون یا ادرار را کتوزیس می گویند که اگر در اثر گرسنگی باشد، نرمال کتوزیس و اگر در اثر دیابت قندی باشد، به آن کتواسیدوز دیابتی می گویند.