Ketogenese

welkom op de homepage van Benno Beukema

Ketogenese:

De vorming van ketonlichamen staat bekend als de ketogenese.
De stoffen acetoacetaat ( acetoacetate ), aceton ( acetone ) en β-hydroxybutyraat ( beta-hydroxybutyrate ) staan gezamenlijk bekend als ketonlichamen.

β-hydroxybutyraat: (R)-3-Hydroxybutanoate; ( (R)-3-Hydroxybutanoic acid;
(R)-3-Hydroxybutyric acid )

Brutoformule: C₄H₈O₃

Aceton ( Dimethyl ketone;  2-Propanone )

Brutoformule: C₃H₆O

Acetoacetaat   ( 3-Oxobutanoic acid; beta-Ketobutyric acid; Acetoacetic acid )

Brutoformule: C₄H₆O₃
 

Ketonlichamen worden gevormd in de mitochondriën van de levercellen uit acetyl Coënzym A ( acetyl CoA ).  Acetyl CoA is het resultaat van de afbraak van koolhydraten, vetten en aminozuren. Normaal gesproken wordt het acetyl gedeelte van acetyl CoA in de citroenzuurcyclus omgezet in energie in de vorm van ATP. Echter een deel kan als citroenzuur de mitochondriën verlaten ten behoeve van de synthese van vetzuren. Een derde mogelijkheid voor acetyl CoA is de productie van ketonlichamen; dit gebeurt wanneer de hoeveelheid acetyl CoA zo groot is dat de citroenzuurcyclus dit niet meer kan verwerken.

De ketonlichamen worden door de bloedstroom naar de verschillende weefsels getransporteerd, waar acetoacetaat en beta-hydroxybutyraat kunnen worden omgezet in acetyl CoA voor de productie van energie. De meeste weefsels verkrijgen de grootste hoeveelheid energie uit glucose. Dit gaat vooral op voor het brein.  Wanneer glucosespiegels laag zijn, bijvoorbeeld tijdens langdurig vasten, zal het brein ketonlichamen als energiebron gebruiken.

De acetonspiegel is veel lager dan de andere twee typen ketonlichamen. Aceton kan niet weer worden omgezet in acetyl CoA en wordt uitgeademd en uitgescheiden in de urine.

Zowel acetoacetaat en  β-hydroxybutyraat zijn zuur, en wanneer de hoeveelheid ketonlichamen te groot wordt, zal de pH van het bloed zakken en er ontstaat een conditie die ketoacidose wordt genoemd. Dit kan gebeuren bij onbehandelde type I diabetes en alcoholisten die stevig hebben gedronken zonder te eten ( alcoholische keto-acidose ).

De uiteindelijke reden voor de keto-acidose in deze gevallen is dezelfde:

• De cel heeft niet genoeg glucose ( Bij diabetes omdat het tekort aan insuline de opname van glucose voorkomt; en in het geval van vasten omdat er niet genoeg glucose beschikbaar is).

Reacties:

Vorming van acetoacetaat uit acetyl CoA:

• 2 acetyl-CoA <=> CoA +  acetoacetyl-CoA
  
  2C₂₃H₃₈N₇O₁₇P₃S  <=> C₂₁H₃₆N₇O₁₆P₃S  +  C₂₅H₄₀N₇O₁₈P₃S
  
  ExPASy: EC 2.3.1.9  Acetyl-CoA C-acetyltransferase
  
  Synoniemen voor dit enzym: Acetoacetyl-CoA thiolase
  
  
   
• acetoacetyl-CoA + Acetyl-CoA +  H₂O  <=> (S)-3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA +  CoA
  
  C₂₅H₄₀N₇O₁₈P₃S + C₂₃H₃₈N₇O₁₇P₃S + H₂O <=>  C₂₇H₄₄N₇O₂₀P₃S  + C₂₁H₃₆N₇O₁₆P₃S
  
  ExPASy: EC 2.3.3.10  Hydroxymethylglutaryl-CoA synthase
  
  Synoniemen voor dit enzym: HMG-CoA synthase
  
  
   
• (S)-3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA <=> acetyl-CoA +  acetoacetate
  
  C₂₇H₄₄N₇O₂₀P₃S  <=> C₂₃H₃₈N₇O₁₇P₃S  + C₄H₆O₃
  
  ExPASy: EC 4.1.3.4  Hydroxymethylglutaryl-CoA lyase
  
  Synoniemen voor dit enzym: 3-hydroxy-3-methylglutarate-CoA lyase;   HMG-CoA lyase
  
   

Vorming van β-hydroxybutyraat:

• acetoacetate +  NADH <=> (R)-3-hydroxybutanoate +  NAD⁺ 
  
  C₄H₆O₃  +  C₂₁H₂₉N₇O₁₄P₂   <=>  C₄H₈O₃  +  C₂₁H₂₈N₇O₁₄P₂
  
  ExPASy: EC 1.1.1.30   3-hydroxybutyrate dehydrogenase
  
  Synoniemen voor dit enzym: D-beta-hydroxybutyrate dehydrogenase

Vorming van aceton:

• Acetoacetate +  H⁺ <=> acetone +  CO₂
  
  C₄H₆O₃  + H⁺ <=>   C₃H₆O  + CO₂
  
  ExPASy: EC 4.1.1.4  Acetoacetate decarboxylase

Ketonlichamen als brandstof:

Het uit de lever vrijgekomen en via de bloedbaan naar hun bestemming gebrachte acetoacetaat en β-hydroxybutyraat worden op hun bestemming omgezet in acetyl CoA en dan gebruikt als brandstof.

• (R)-3-hydroxybutanoate +  NAD⁺ <=> acetoacetate +  NADH
  
  C₄H₈O_{3  +}  C₂₁H₂₈N₇O₁₄P₂   <=> C₄H₆O₃  + C₂₁H₂₉N₇O₁₄P₂
  
  ExPASy: EC 1.1.1.30   3-hydroxybutyrate dehydrogenase
  
  Synoniemen voor dit enzym: D-beta-hydroxybutyrate dehydrogenase
  
  
   
• Succinyl-CoA +  a  3-oxo acid <=> succinate +  a 3-oxo-acyl-CoA
  
  C₂₅H₄₀N₇O₁₉P₃S  +    C₃H₂₀O₃R₂   <=>  C₄H₆O₄   +  C₂₄H₃₇N₇O₁₈P₃RS
  
  ExPASy: EC 2.8.3.5  3-oxoacid CoA-transferase
  
  Synoniemen voor dit enzym: Succinyl-CoA:3-ketoacid-CoA transferase;
  
  
   
• 2 acetyl-CoA <=> CoA +  acetoacetyl-CoA
  
  2C₂₃H₃₈N₇O₁₇P₃S <=> C₂₁H₃₆N₇O₁₆P₃S  +  C₂₅H₄₀N₇O₁₈P₃S
  
  ExPASy: EC 2.3.1.9  Acetyl-CoA C-acetyltransferase
  
  Synoniemen voor dit enzym: Acetoacetyl-CoA thiolase

Ketogeen dieet:

Een hoog vet / laag koolhydraat dieet is door velen als middel gebruikt om gewicht te verliezen. Hierbij wordt met opzet een ketose uitgelokt met als doel het opgeslagen vet in het lichaam te verbranden. Deze ketogene diëten kunnen zorgen voor onnodige bijwerkingen gerelateerd aan de toegenomen ureumproductie als gevolg van de inname van proteïnen en hartziekten als gevolg van een toegenomen inname van cholesterol en vet.

Hoofdmenu