Регуляция скорости β-окисления жк

β-окисление активируют: НАД⁺, АДФ (энергодефицит), ЖК, глюкагон, адреналин.

β-окисление ингибируют: НАДH₂, АТФ, инсулин.

Голод, физическая нагрузка → ↑ глюкагон, ↑ адреналин → липолиз ТГ в адипоцитах → ↑ ЖК в крови → ↑ β-окисление в аэробных условиях в мышцах, печени → 1) ↑АТФ; 2) ↑АТФ, ↑НАДH₂, ↑Ацетил-КоА, (↑ЖК) → ↓ гликолиз → ↑ экономию глюкозы, необходимую для нервной ткани, эритроцитов и т.д.

Пища → ↑ инсулин → ↑ гликолиз → ↑ Ацетил-КоА → ↑ синтез малонил-КоА и ЖК

↑ синтез малонил-КоА → ↑ малонил-КоА → ↓ карнитинацилтрансферазы I в печени → ↓ транспорт ЖК в матрикс митохондрий → ↓ ЖК в матриксе → ↓ β-окисление ЖК

Окисление жк в пероксисомах

В пероксисомах β-окисления ЖК протекает в модифицированной форме. Этот путь обеспечивает катаболизм в печени длинноцепочечных ЖК (С=20, 22). Продуктами окисления является актоноил-КоА, Ацетил-КоА и Н₂О₂. Н₂О₂ синтезируется аэробной дегидрогеназой при взаимодействии ФАДН₂ и О₂. Актоноил и Ацетил переходят с КоА на карнитин и направляются в митохондрии, где окисляются с образованием АТФ.

41) Пути обмена АцКоА, Кетоновые тела:, биологическая роль, Кетонемия, кетонурия, причины и механизмы развития, последствия. Кетоновые тела

К кетоновым телам (КТ) относят β-оксибутират, ацетоацетат и ацетон.

Синтез КТ

β-оксибутират и ацетоацетат синтезируются в митохондриях печени из ЖК. Ацетон образуется в крови неферментативно:

1. Под действием тиолазы 2 ацетил-КоА взаимодействуют с образованием ацетоацетил-КоА;

2. Под действием ГМГ-КоА-синтазы с ацетоацетил-КоА взаимодействует третья молекула ацетил-КоА, образуя 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (ГМГ-КоА);

3. ГМГ-КоА-лиаза катализирует расщепление ГМГ-КоА на свободный ацетоацетат и ацетил-КоА;

4. Высокая концентрация НАДH₂, образованная при активном β-окислении ЖК, восстанавливает в печени большую часть Ацетоацетата до β-оксибутирата. Фермент β-гидроксибутират ДГ;

5. Ацетоацетат и β-гидроксибутират выделяются в кровь;

6. При высокой концентрации в крови ацетоацетата часть его неферментативно декарбоксилируется, превращаясь в ацетон.

Регуляция синтеза КТ

Глюкагон в жировой ткани активируется распад ТГ. ЖК поступают в печень в большем количестве, чем в норме, что увеличивает скорость их β-окисления.

Глюкагон в печени направляет ЩУК на глюконеогенез, подавляя ЦТК. Образующийся из ЖК ацетил-КоА не окисляться в ЦТК, накапливается в митохондриях и идет на синтез КТ.

Регуляторный фермент синтеза КТ — ГМГ-КоА синтаза. Синтез ГМГ-КоА синтазы индуцируют высокие концентрации ЖК, ингибируют высокие концентрации НSКоА. Избыток ЖК в печени связывает НSКоА, концентрация НSКоА снижается, ГМГ-КоА-синтаза активируется. И наоборот, дефицит ЖК в печени увеличивает концентрацию НSКоА, фермент ингибируется.

Окисление КТ в периферических тканях

Как и ЖК, КТ окисляются только в аэробных условиях, обеспечивая синтез АТФ.

1. β-Гидроксибутират, попадая в клетки, дегидрируется НАД-зависимой дегидрогеназой и превращается в ацетоацетат. НАДН₂ направляется ЦПЭ;

2. Сукцинил-КоА-ацетоацетат-КоА-трансфераза активирует ацетоацетат, при переносе КоА с сукцинил-КоА на ацетоацетат. Этот фермент не синтезируется в печени, поэтому печень не использует КТ как источники энергии;

3. Тиолаза расщепляет ацетоацетил-КоА на 2 Ацетил-КоА, которые направляются в ЦТК.

Биологическая роль КТ

КТ — хорошие топливные молекулы, окисление β-гидроксибутирата до СО₂ и Н₂О обеспечивает быстрый синтез 26 молекул АТФ. Окисление КТ, как и ЖК сберегает глюкозу, что имеет большое значение в энергоснабжении аэробных тканей при длительном голодании и физических нагрузках, когда возникает дефицит глюкозы. Для нервной ткани КТ имеют исключительное значение, так как в отличие от мышц и почек, нервная ткань практически не использует ЖК в качестве источника энергии(ЖК не проходят гематоэнцефалический барьер).

Преимущество КТ перед ЖК: 1) КТ водорастворимы, а ЖК – нет; 2) ЖК разобщают окислительное фосфорилирование и усиливают синтез ТГ, а КТ – нет.

Ацетон, в отличие от β-оксибутирата и ацетоацетата, не утилизируется тканями. Он выделяется с выдыхаемым воздухом, мочой и потом, что позволяет организму избавляться от избытка КТ, которые не успели вовремя окисляться.

Кетоацидоз

В норме концентрация КТ в крови составляет 1—3 мг/дл (до 0,2 мМоль/л), но при голодании значительно увеличивается. Увеличение концентрации КТ в крови называют кетонемией. При кетонемии развивается кетонурия - выделение КТ с мочой. Накопление КТ в организме приводит к кетоацидозу, так как КТ (кроме ацетона) являются водорастворимыми органическими кислотами (рК~3,5).

Ацидоз достигает опасных величин при сахарном диабете, так как концентрация КТ при этом заболевании может доходить до 400—500 мг/дл. Тяжёлая форма ацидоза — одна из основных причин смерти при сахарном диабете.

Обмен ацетил-КоА.

Пути образования ацетил-КоА

1. Из пирувата в ходе пируватдегидрогеназной реакции. Этот путь преобладает при кратковременной и напряженной мышечной работе.

2. β-окисление жирных кислот. Преобладает в следующих ситуациях: длительная мышечная работа, холод, голод, беременность, сахарный диабет.

Пути использования ацетил-КоА

Ацетил-КоА окисляется в цикле Кребса, используется в синтезе жирных кислот и идет на синтез холестерина и кетоновых тел. Путь использования ацетил-КоА зависит от энергообеспеченности и потребности организма в этих веществах.

Кетоновые тела и их функции

Под кетоновыми телами понимают три вещества: ацетоацетат, β- гидроксибутират и ацетон.

Ац етоацетат

3-гидроксибутират

Ацетон

Кетоновые тела образуются в печени и выполняют следующие функции:

1. Энергетическая. Скелетная и сердечная мышцы, мозг и другие внепеченочные ткани обеспечивают значительную долю своих энергетических потребностей за счет катаболизма кетоновых тел. Печень не может окислять кетоновые тела.

2. Кетоновые тела необходимы для образования миелиновых оболочек нервов и белого вещества головного мозга.

Накопление кетоновых тел в организме называется кетозом. Кетоз сопровождается кетонемией и кетонурией. Кетоз бывает физиологическим и патологическим. Физиологический кетоз возникает при голодании, длительной мышечной работе и у новорожденных, патологический – при сахарном диабете.

Накоплению кетоновых тел способствуют катехоламины и СТГ. Инсулин снижает синтез кетоновых тел.