(四)酮体的生成和利用
酮体是脂肪酸在肝内进行正常分解代谢时所产生的特殊中间产物,包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种物质。酮体是肝内生成肝外用。
1.酮体的生成 以乙酰CoA为原料,在肝线粒体经酶催化,先缩合、再裂解,生成酮体。首先由2分子乙酰CoA在肝线粒体硫解酶作用下,缩合成1分子乙酰乙酰CoA,同时释出1分子辅酶A。乙酰乙酰CoA再与l分子乙酰CoA缩合成的β-羟β-甲基戊二酸单酰CoA(HMG CoA)并释出1分子辅酶A。此反应是由HMG CoA合酶催化的。HMG CoA接着在 HMG CoA裂解酶催化下,裂解成乙酰CoA和乙酰乙酸,后者再在β-羟丁酸脱氢酶作用下还原生成β-羟丁酸,该反应所需的氢由NADH提供。少量乙酰乙酸在肝内可自发脱CO2生成丙酮。
2.酮体的利用 肝含有合成酮体的酶系,故能生成酮体,但肝缺乏氧化酮体的酶系,因此不能利用酮体。在肝生成的酮体可随血液循环运输到肝外组织进行氧化利用。许多肝外组织如脑、心、肾、骨骼肌等具有活性很强的氧化酮体的酶,酮体运至后,β-羟丁酸经β-羟丁酸脱氢酶作用,被氧化成乙酰乙酸,进一步由乙酰乙酸硫激酶或琥珀酰CoA转硫酶催化,乙酰乙酸转变成乙酰乙酰CoA,后者经乙酰乙酰CoA硫解酶作用,分解成2分子乙酰CoA进入三羧酸循环氧化供能。丙酮不能按上述方式氧化,它可随尿排出。丙酮易挥发,如血中浓度过高时,丙酮还可经肺直接呼出。
3.酮体生成的意义 酮体是肝为肝外组织提供的一种能源物质。酮体分子量小,易溶于水,能通过血脑屏障、毛细血管壁,是肌肉、尤其是脑组织的重要能源。由于脂肪酸碳链长,不易通过血脑屏障,脑组织几乎不能摄取脂肪酸,主要由血糖氧化分解供能。当糖**不足或利用出现障碍时,酮体可以代替葡萄糖成为脑组织和肌肉的主要能源。
正常情况下,血中酮体含量很少,约为0.03~0.5mmol/L(0.5~5mg/dl)。在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时,葡萄糖利用减少,脂肪动员加强,脂肪酸分解增多,乙酰CoA大量生成而逐渐堆积,造成肝中酮体生成过多。若酮体生成量超过肝外组织利用酮体的能力,则会引起血中酮体升高。当血中酮体水平(>70mg/dl)高过肾脏重吸收能力时,尿中就会出现酮体,即为酮症。因酮体中占绝大部分的乙酰乙酸和β-羟丁酸都是相对较强的有机酸,如在体内堆积过多会导致代谢性酸中毒,常称为酮症酸中毒。