Меню

Образование кетоновых тел при сахарном диабете

55. Синтез и использование кетоновых тел. Гиперкетонемия, кетонурия, ацидоз при сахарном диабете и голодании.

Синтез кетоновых тел в печени. При низком соотношении инсулин/глюкагон в крови в жировой ткани активируется распад жиров. Жирные кислоты поступают в печень в большем количестве, чем в норме, поэтому увеличивается скорость β-окисления (рис. 8-32). Скорость реакций ЦТК в этих условиях снижена, так как оксалоацетат используется для глюконеогенеза. В результате скорость образования ацетил-КоА превышает способность ЦТК окислять его. Ацетил-КоА накапливается в митохондриях печени и используется для синтеза кетоновых тел. Синтез кетоновых тел происходит только в митохондриях печени.

Синтез кетоновых тел начинается с взаимодействия двух молекул ацетил-КоА, которые под действием фермента тиолазы образуют ацетоацетил-КоА (рис. 8-33). С ацетоацетил-КоА взаимодействует третья молекула ацетил-КоА, образуя 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (ГМГ-КоА). Эту реакцию катализирует фермент ГМГ-КоА-синтаза. Далее ГМГ-КоА-лиаза катализирует расщепление ГМГ-КоА на свободный ацетоацетат и ацетил-КоА.

Ацетоацетат может выделяться в кровь или превращаться в печени в другое кетоновое тело — β-гидроксибутират путём восстановления.

В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это способствует превращению большей части ацетоацетата в β-гидроксибутират, поэтому основное кетоновое тело в крови — именно β-гидроксибутират. При голодании для многих тканей жирные кислоты и кетоновые тела становятся основными топливными молекулами. Глюкоза используется в первую очередь нервной тканью и эритроцитами.

При высокой концентрации ацетоацетата часть его неферментативно декарбоксилируется, превращаясь в ацетон. Ацетон не утилизируется тканями, но выделяется с выдыхаемым воздухом и мочой. Таким путём организм удаляет избыточное количество кетоновых тел, которые не успевают окисляться, но, являясь водорастворимыми кислотами, вызывают ацидоз.

Рис. 8-32. Активация синтеза кетоновых тел при голодании. Точечные линии — скорость метаболических путей снижена; сплошные линии — скорость метаболических путей повышена. При голодании в результате действия глюкагона активируются липолиз в жировой ткани и (3-окисление в печени. Количество оксалоацетата в митохондриях уменьшается, так как он, восстановившись до малата, выходит в цитозоль, где опять превращается в Оксалоацетат и используется в глюконеогенезе. В результате скорость реакций ЦТК снижается и, соответственно, замедляется окисление ацетил-КоА. Концентрация ацетил-КоА в митохондриях увеличивается, и активируется синтез кетоновых тел. Синтез кетоновых тел увеличивается также при сахарном диабете (см. раздел 11).

Рис. 8-33. Синтез кетоновых тел в митохондриях гепатоцитов. Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел (ГМГ-КоА-синтаза) ингибируется свободным КоА. — реакция идёт неферментативно при высокой концентрации кетоновых тел в крови.

Регуляция синтеза кетоновых тел. Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел — ГМГ-КоА синтаза.

ГМГ-КоА-синтаза — индуцируемый фермент; его синтез увеличивается при повышении концентрации жирных кислот в крови. Концентрация жирных кислот в крови увеличивается при мобилизации жиров из жировой ткани под действием глюкагона, адреналина, т.е. при голодании или физической работе.

ГМГ-КоА-синтаза ингибируется высокими концентрациями свободного кофермента А.

Когда поступление жирных кислот в клетки печени увеличивается, КоА связывается с ними, концентрация свободного КоА снижается, и фермент становится активным.

Если поступление жирных кислот в клетки печени уменьшается, то, соответственно, увеличивается концентрация свободного КоА, ингибирующего фермент. Следовательно, скорость синтеза кетоновых тел в печени зависит от поступления жирных кислот.

Окисление кетоновых тел в периферических тканях

При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек. Таким образом

глюкоза сохраняется для окисления в мозге и эритроцитах. Уже через 2-3 дня после начала голодания концентрация кетоновых тел в крови достаточна для того, чтобы они проходили в клетки мозга и окислялись, снижая его потребности в глюкозе.

β-Гидроксибутират (рис. 8-34), попадая в клетки, дегидрируется NAD-зависимой дегидрогеназой и превращается в ацетоацетат. Ацетоацетат активируется, взаимодействуя с сук-цинил-КоА — донором КоА:

Ацетоацетат + Сукцинил-КоА → Ацетоацетил- КоА + Сукцинат.

Рис. 8-34. Окисление кетоновых тел в тканях.

Реакцию катализирует сукцинил-КоА-ацето-ацетат-КоА-трансфераза. Этот фермент не синтезируется в печени, поэтому печень не использует кетоновые тела как источники энергии, а производит их «на экспорт». Кетоновые тела — хорошие топливные молекулы; окисление одной молекулы β-гидроксибутирата до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 27 молекул АТФ. Эквивалент одной макроэргической связи АТФ (в молекуле сукцинил-КоА) используется на активацию ацетоацетата, поэтому суммарный выход АТФ при окислении одной молекулы β-гидроксибутирата — 26 молекул.

Кетоацидоз. В норме концентрация кетоновых тел в крови составляет 1-3 мг/дл (до 0,2 мМ/л), но при голодании значительно увеличивается. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови называют кетонемией, выделение кетоновых тел с мочой — кетонурией. Накопление кетоновых тел в организме приводит к кетоацидозу: уменьшению щелочного резерва (компенсированному ацидозу), а в тяжёлых случаях — к сдвигу рН (некомпенсированному ацидозу), так как кетоновые тела (кроме ацетона) являются водорастворимыми органическими кислотами (рК

3,5), способными к диссоциации:

СН3-СО-СН2-СООН ↔ СН3-СО-СН2-СОО- + Н+.

Ацидоз достигает опасных величин при сахарном диабете, так как концентрация кетоновых тел при этом заболевании может доходить до 400-500 мг/дл. Тяжёлая форма ацидоза — одна из основных причин смерти при сахарном диабете. Накопление протонов в крови нарушает связывание кислорода гемоглобином, влияет на ионизацию функциональных групп белков, нарушая их кон-формацию и функцию.

Гиперкетонемия — это накопление кетоновых тел в крови. К ним относятся ацетоуксусная кислота, р-оксимасляная кислота, ацетон.

Основной причиной гиперкетонемии является увеличение содержания в крови свободных жирных кислот — гиперлипацидемия. Последняя связана с усилением липолиза в жировой ткани, например, при сахарном диабете I типа, лихорадке, во втором периоде голодания.

Избыток свободных жирных кислот поступает в печень, где под действием ферментов р-окисления образуется большое количество ацетил-КоА. Какая-то его часть подвергается дальнейшим превращениям в цикле Кребса (интенсивность этого процесса зависит от энергетических потребностей гепатоцитов), а оставшееся неиспользованное количество идет на образование кетоновых тел, которые поступают в кровь и могут быть утилизированы как ценный энергетический субстрат периферическими клетками.

При некоторых заболеваниях, например, при сахарном диабете I типа, использование кетоновых тел клетками нарушается. Это усугубляет гиперкетонемию.

Гиперкетонемия всегда сопровождается кетонурией (ацетонурией) — появлением кетоновых тел (ацетона) в моче.

Обнаружение кетоновых тел в общем анализе мочи называют — кетонурия. В норме кетоновые тела в моче не обнаруживаются, так как ежедневно выводятся из организма органами выделения, в количестве 25-50 мг в сутки. К таким телам относятся ацетон, уксусная и бета-осмолярная кислоты. В моче здорового человека медики не выявляют кетоновых тел.

Причины появления кетоновых тел

К причинам накапливания в моче кетоновых тел относятся многие причины, некоторые из них несут угрозу нормальной жизнедеятельности организма. Вот одни из причин:

источник

Если кетоны при сахарном диабете вырабатываются в повышенном количестве, значит, организм испытывает дефицит инсулина. Регулярные проверки кетонов считаются ключевой частью управления диабетом, поскольку это помогает предотвратить опасное осложнение — кетоацидоз, то есть состояние, при котором диабетик может погибнуть.

ВАЖНО ЗНАТЬ! Даже «запущенный» диабет можно вылечить дома, без операций и больниц. Просто прочитайте что говорит Марина Владимировна читать рекомендацию.

Кетоны — органические соединения, которые вырабатываются печенью, а затем поступают в кровь. Они состоят из ацетона, β-оксимасляной и ацетоуксусной кислоты. Врачи не рассматривают значения показателей по отдельности, а пользуются общим понятием — «ацетон». В норме эти соединения быстро расщепляются и выводятся из организма с выдыхаемым воздухом, секретом потовых желез и мочой, поэтому в анализах здоровых людей практически не обнаруживаются. Появление избыточного количества кетонов — важный диагностический признак нарушенного углеводного и жирового обмена, сопровождающийся интоксикацией организма.

Сахар снижается мгновенно! Диабет со временем может привести к целому букету заболеваний, таких как проблемы со зрением, состоянием кожи и волос, появлению язв, гангрены и даже раковых опухолей! Люди, наученные горьким опытом для нормализации уровня сахара пользуются. читать далее.

Небольшой запас глюкозы в печени — первостепенный источник энергии для органов и тканей. При длительном голодании уровень глюкозы понижается, а продуцирование инсулина — гормона, регулирующего углеводный обмен в организме, приостанавливается. Недостаток глюкозы, вынуждает организм использовать в качестве «топлива» жировые запасы. Расщепление жиров приводит к излишнему образованию побочных продуктов — кетонов. У человека без сахарного диабета производство кетонов является нормальной адаптацией организма к голоданию.

Повышенные кетоны вызывают слабость организма.

При сахарном диабете из-за нехватки инсулина, клетки не могут воспользоваться глюкозой для восполнения энергии. Организм реагирует на сложившуюся проблему, как и при голодании — пополняет энергию за счет жиров и вырабатывает избыточные кетоны. Только введение инсулина может исправить эту ситуацию. Поэтому диабетику важно соблюдать рекомендованную врачом инсулинотерапию и контролировать уровень ацетона. Рост концентрации кетоновых тел сопровождается сильной жаждой, слабостью, постоянной усталостью, одышкой, тошнотой.

Кетоацидоз — серьезное осложнение диабета, которое возникает, если в организме скопилось большое количество кетоновых тел, вследствие острого дефицита инсулина.

В такой ситуации кетоны не выводятся из организма, а циркулируют в крови, изменяя ее кислотность и постепенно отравляя организм. Чаще всего он развивается у тех, кто не держит болезнь под контролем. Спровоцировать кетоацидоз могут пропущенные инъекции, неадекватная терапия инсулина, нарушение низкоуглеводной диеты и др. Если своевременно не купировать причины развития кетоацитоза, развивается диабетическая кома. Нужно немедленно позвонить в скорую помощь, если наблюдаются следующие симптомы:

  • непринятие пищи и жидкости организмом;
  • частая рвота;
  • превышение по сахару, что не реагирует на самостоятельные попытки снижения;
  • высокий уровень кетонов повышен;
  • боли в животе;
  • фруктовый запах изо рта;
  • вялость;
  • гиперсомния;
  • умопомрачение.

Вернуться к оглавлению

При диабете будущая мать должна знать, что дозы инсулина могут отличаться от тех, что были до беременности. Это связано с увеличением массы тела и гормонов, препятствующих снижению глюкозы в крови. Избыточные кетоновые тела устраняются, определенной на конкретный срок беременности, дозой инсулина. Поэтому важно внимательно следить за их уровнем т. к. даже незначительное повышение может означать, что дозу инсулина пора пересмотреть. Чем больше срок беременности, тем больше потребность в инсулине. Поэтому беременность при сахарном диабете, должна проходить под наблюдением гинеколога и эндокринолога.

Кетоны в моче у ребенка присутствуют по разным причинам, одной из которых является сахарный диабет. Если у ребенка уже диабет диагностирован, родители должны знать первые признаки инсулиновой недостаточности и реагировать немедленно. Детям и подросткам с сахарным диабетом необходимо систематично проверять кетоны, особенно при обострении хронической болезни, во время простуды или инфекционного заболевания, а также при стрессовых ситуациях (экзамены, конкурсы, поездки и др.). Концентрация кетонов выше нормы иногда встречается у новорожденных, т. к. происходит временное снижение уровня глюкозы.

При заболевании диабетом важно внимательно прислушиваться к своему состоянию и при первых признаках недомогания измерять уровень кетонов.

Ухудшение самочувствия (усиление жажды, частые мочеиспускания, головная боль, снижение аппетита и т. д.) говорит о том, что скорее всего концентрация ацетона увеличена. Узнать это можно несколькими способами:

Читайте также:  Ампутация пальца ноги при сахарном диабете ход операции

    Для определения уровня кетонов используют тест полоску.

Через мочу. В домашних условиях применяются специальные тест-полоски. Концентрация определяется сличением цвета полоски с цветной шкалой. Ее минусы:

  • тест-полоски не показывают какой вид кетонов повышен (особо важно знать повышение b-кетонов);
  • кетоновые тела появляются в моче через 2—3 часа, после образования в крови.
  • Через кровь. Применение специальных тест-полосок «Фристайл-Оптимум», показывающих уровень b-кетонов. Тесты также помогают контролировать уровень глюкозы.
  • При отсутствии тест-полосок каплю нашатырного спирта добавить в мочу. Алый цвет указывает на присутствие ацетона.
  • Таблица концентрации кетонов моче: