Кетоновые тела являются альтернативным источником энергии при отсутствии глюкозы. Подробнее о том, как организм перестраивается на другой тип энергетического обмена, читайте в статье.
Основным энергетическим субстратом для клеток в нашем организме является глюкоза, а в ряде случаев ещё и жирные кислоты. Включение в обмен того или иного субстрата для обеспечения энергией различных клеточных процессов определяется непосредственно потребностями тканей.
В норме, в присутствии инсулина, в клетках активно идёт процесс окисления глюкозы, итогом которого является выработка ацетил-коА (важное для обмена веществ соединение, используемое во многих биохимических реакциях, его главная функция состоит в том,чтобы доставить углерод в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК или цикл Кребса) для их дальнейшего окисления и выделения энергии.
В норме, когда секреция инсулина не нарушена и образуется необходимое количество ЩУК (чтобы сгореть в цикле Кребса ацетил-коА должен соединиться с щавелевоуксусной кислотой), ацетил-коА спокойно себе идет в ЦТК и обеспечивает энергией ткани.
И лишь малая часть ацетил-коА используется для синтеза кетоновых тел, их образуемое количество утилизируется периферическими тканями и не превышает пределов допустимой нормы в крови (1-3 мг/дл).
Недостаток инсулина приводит к снижению утилизации глюкозы периферическими тканями.
Она не может попасть в клетки жировой и мышечной тканей, но проникает в клетки, независимые от инсулина. Но,ни в том, ни в другом случае гликолиз (расщепление глюкозы) не происходит в отсутствие инсулина (ведь это абсолютно зависимые от инсулина процессы).
В таком случае, данные ткани находятся в состоянии энергетического голода. Эта информация передается по нервным волокнам в ЦНС, оттуда,в свою очередь, до эндокринных желез,которые стимулируют выработку контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, кортизола и гормона роста). Как думаете,зачем здесь контринсулярные гормоны?
За счёт них активируются процессы распада жиров и синтеза глюкозы из аминокислот. Логично же: раз нет инсулина, глюкоза не поступает в клетки, мозг ставит задачу перестроиться на другой тип энергетического обмена.
Вследствие распада жировой ткани образуются свободные жирные кислоты,которые поступают в ткани и там подвергаются окислению с конечным образованием молекул АТФ. За их счет частично и снижается энергетический голод в клетках.
Далее, наряду с этим процессом в мышечной ткани интенсивно идёт распад белка. А тот самый ацетил-коА, который в избытке образуется при окислении жирных кислот идёт на образование кетоновых тел.
Кетоновые тела
Это группа соединений, являющихся промежуточными продуктами жирового, углеводного и белкового обменов. К ним относят β-оксимасляную, ацетоуксусную кислоты и ацетон. Они имеют сходное строение и способны к взаимным превращениям между собой.
Кетоновые тела проходят через гематоэнцефалический барьер,вступают в реакции окисления в мозге и образуют в конечном счете энергетический субстрат для его клеток. Есть данные, что в условиях умеренного кетоза мозг работает эффективнее.
Они попадают в кровь после того, как запасы гликогена (основная форма депо глюкозы в печени) истощаются,как правило, в течение первых 24 часов голодания.
В случае, когда кетоновые тела не успевают утилизироваться периферическими тканями и уровень их в крови начинает превышать степень всасывания в почках, наступает состояние кетоацидоза. При данном состоянии концентрация кетоновых тел настолько велика, что происходит сдвиг кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону.
При сахарном диабете в условиях дефицита инсулина в избыточном количестве начинает образовываться продукт окисления жирных кислот- ацетил-КоА. В связи с тем,что способность биохимических реакций утилизировать данный продукт существенно снижена, то ацетил-коА вынужден идти на синтез кетоновых тел.
Активное нарастание содержания последних при декомпенсации сахарного диабета связано не только с усиленной продукцией, но и со сниженной их периферической утилизацией.
Нельзя забывать о физиологическом кетозе. Это состояние, при котором повышение уровня кетоновых тел может быть результатом любого другого, относительно физиологического состояния, включая голодание, длительные физические нагрузки или кетогенные диеты с очень низким содержанием углеводов.
Лабораторные критерии кетоацидоза включают:
- гипергликемию (уровень глюкозы в крови выше 13 ммоль/л);
- рН венозной крови менее 7,3, уровень бикарбоната (НСО3¯) менее 15 ммоль/л;
- Кетонемию более 3 ммоль/л;
- Кетонурию ++.
Клиническая картина кетоацидоза
Кетоновые тела начинают выделяться с мочой, а ацетон ещё и в составе выдыхаемого воздуха. Он растворяется в компонентах клеточных мембран и дезорганизует их. В итоге страдают все ткани организма и нарушается работа многих ферментативных систем.
Возвращаясь к заголовку статьи: в чем собственно парадокс? А в том, что при избытке глюкозы в крови организм вынужден перестраиваться на другой тип энергетического обмена. Это характерно для диабетического кетоацидоза.
Всем спасибо за внимание и до скорых встреч.
