Corpi chetonici
Che cosa sono i corpi chetonici?
I corpi chetonici sono 3 molecole, acetone, acetoacetato e D-β-idrossibutirrato, presenti nel sangue in piccole quantità.
Ruolo dei corpi chetonici
L'acetil-coenzima A, che si forma in eccesso nel fegato, in seguito all'ossidazione degli acidi grassi, può entrare nel ciclo di Krebs o essere convertito nei corpi chetonici.
Corpi chetonici.
L'acetone, essendo una molecola volatile, viene eliminato semplicemente con la respirazione.
Acetoacetato e D-β-idrossibutirrato, invece, vengono trasportati nel sangue e raggiungono i tessuti extraepatici, dove vengono ossidati nel ciclo di Krebs per fornire energia.
La fonte di energia preferita dalle cellule del cervello è il glucosio, ma in condizioni che ne determinano l'assenza, come in caso di digiuno prolungato, il cervello può utilizzare i corpi chetonici.
La sintesi e il trasporto dei corpi chetonici dal fegato agli altri organi permette di continuare l'ossidazione degli acidi grassi quando l'acetil-coenzima A non viene ossidato nel ciclo di Krebs.
Sintesi dei corpi chetonici
La sintesi dei corpi chetonici viene chiamata chetogenesi.
Come già detto, il precursore diretto dei corpi chetonici è l'acetil-coenzima A.
Precursori indiretti sono i cosiddetti amminoacidi chetogenici, che possono essere convertiti in acetil-coenzima A o acetoacetato.
Gli amminoacidi chetogenici sono: tirosina, triptofano, isoleucina, leucina, treonina, lisina e fenilalanina.
Due molecole di acetil-coenzima A reagiscono per formare l'acetoacetil-coenzima A.
Tale reazione, reversibile, è catalizzata dalla tiolasi e prevede la perdita di una molecola di coenzima A.
Per aggiunta di un'ulteriore molecola di acetil-coenzima A, l'acetoacetil-coenzima A viene convertito in β-idrossi-β-metilglutaril-coenzima A, con la perdita di un'altra molecola di coenzima A.
Questa reazione è catalizzata dalla β-idrossi-β-metilglutaril-coenzima A sintasi.
Sintesi del β-idrossi-β-metilglutaril-coenzima A.
Il β-idrossi-β-metilglutaril-coenzima A perde l'acetil-coenzima A per formare l'acetoacetato, nella reazione catalizzata dall'enzima β-idrossi-β-metilglutaril-coenzima A liasi.
L'acetoacetato viene, quindi, convertito negli altri due corpi chetonici.
Per decarbossilazione, esso forma l'acetone, in una reazione che può avvenire spontaneamente o per mezzo della catalisi a opera dell'enzima acetoacetato decarbossilasi.
Il D-β-idrossibutirrato viene sintetizzato nella reazione reversibile catalizzata dalla D-β-idrossibutirrato deidrogenasi, che utilizza come cofattore il NADH.
Sintesi dei corpi chetonici.
Metabolismo dei corpi chetonici
Nei tessuti extraepatici, il D-β-idrossibutirrato viene ossidato ad acetoacetato per mezzo dell'enzima D-β-idrossibutirrato deidrogenasi, che usa NAD+ come cofattore.
L'acetoacetato viene convertito in acetoacetil-coenzima A, interagendo con il succinil-coenzima A.
La reazione è catalizzata dall'enzima β-chetoacil-coenzima A trasferasi, con formazione di succinato.
L'acetoacetil-coenzima A così prodotto, reagendo con una molecola di coenzima A, riforma due molecole di acetil-coenzima A nella reazione catalizzata dalla tiolasi.
Metabolismo del D-β-idrossibutirrato.
Il processo di ossidazione dei corpi chetonici, quindi, avviene in 3 tappe, 2 delle quali sono semplicemente le reazioni inverse di quelle necessarie alla sintesi degli stessi corpi chetonici.
I corpi chetonici in condizioni fisiopatologiche
In condizioni fisiologiche, l'acetone si forma solamente in piccole quantità.
I pazienti diabetici producono grandi quantità di acetoacetato e, quindi, di acetone, che, in grandi quantità, diventa tossico.
Essendo eliminato attraverso il respiro, l'odore caratteristico di acetone dell'alito può essere un indicatore della patologia.
Il fegato non utilizza i corpi chetonici come fonte di energia; invece, negli altri tessuti, i corpi chetonici vengono ossidati per formare nuovamente due molecole di acetil-coenzima A.
Una produzione eccessiva di corpi chetonici si verifica in caso di digiuno prolungato e diabete mellito non trattato.
Nel primo caso, è necessaria la sintesi di glucosio con la gluconeogenesi.
Questo processo ha degli intermedi in comune col ciclo di Krebs, quindi l'acetil-coenzima A non entra nel ciclo di Krebs, ma viene usato per la sintesi dei corpi chetonici.
In caso di diabete non trattato, invece, la mancanza di insulina determina l'impossibilità dei tessuti extraepatici di utilizzare il glucosio presente nel sangue.
In questo modo, gli acidi grassi vengono ossidati per sintetizzare l'acetil-coenzima A, che, come nel caso precedente, può solo essere usato per sintetizzare i corpi chetonici.
I corpi chetonici sono sintetizzati in quantità superiori a quelle che possono essere utilizzate dagli organi extraepatici, quindi, essi si accumulano nel sangue, dove causano una riduzione del pH sanguigno, la cosiddetta acidosi.
Una condizione di acidosi estrema può portare al coma e alla morte.
I corpi chetonici possono raggiungere, nel sangue e nelle urine, concentrazioni molto elevate, causando quella che viene chiamata chetosi.
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