케톤생성

Ketogenesis
케톤 생성 경로.3개의 케톤체(아세테이트, 아세톤, 베타-히드록시-부틸레이트)는 오렌지 박스에 표시된다.

케톤생성은 유기체가 지방산과 케톤원성 [1][2]아미노산을 분해하여 케톤체를 생성하는 생화학적 과정이다.과정은 특정 시나리오 하에 단식, 칼로리 제한, sleep,[3]이나 다른 사람을 포함한 특정한 기관은 특히 뇌, 심장과 골격에 붙은 근육,.'(희귀한 신진대사의 질병에서, 불충분한 글루코 네오 제네시스는 생명을 위협하는 질환으로 알려져 야기할 수 있는 과도한 케톤체 생성과 저혈당을 유발할 수 있는 에너지를 공급한다.n케토아시도스).[4]

케톤체는 의무적으로 지방산으로부터 생산되는 것이 아니라 탄수화물 및 단백질 부족 상태에서만 의미 있는 양이 합성되어 지방산만 쉽게 [citation needed]생산 연료로 사용할 수 있다.

생산.

케톤체는 주로 간세포의 미토콘드리아에서 생성되며,[4] 합성은 단식 중과 같은 혈당 결핍에 반응하여 발생할 수 있다.다른 세포, 예를 들어 인간의 성상세포는 케톤생성을 수행할 수 있지만,[5] 케톤생성에 효과적이지 않다.케톤생성은 건강한 [6]사람에게서 끊임없이 일어난다.건강한 개인의 케톤생성은 궁극적으로 탄수화물 부족과 같은 대사 스트레스 시기에 활성화되는 마스터 조절 단백질 AMPK의 통제 하에 있습니다.간에서의 활성화는 지방 형성을 억제하고 지방산 산화를 촉진하며 아세틸-CoA 카르복실화효소를 끄고 말로닐-CoA 탈카르복실화효소를 활성화하여 케톤 형성을 유도한다.에탄올은 강력한 AMPK[7] 억제제이므로 저혈당 상태에서도 케톤 [5]생성 중단을 포함한 간의 대사 상태에 상당한 장애를 일으킬 수 있습니다.

케톤생성은 [8]글리코겐과 같은 다른 세포 탄수화물 저장소의 고갈 후에 혈액에서 낮은 포도당 수치 환경에서 일어납니다.또한 인슐린이 부족할 때(예: 1형(그리고 흔하지 않은 2형) 당뇨병), 특히 간 질환과 [4]같은 "케토겐 스트레스" 기간 동안 발생할 수 있다.

케톤체의 생산은 지방산으로 저장된 에너지를 이용 가능하게 만들기 위해 시작된다.지방산은 β산화에서 효소 분해되어 아세틸-CoA를 형성한다.정상 조건에서는 아세틸-CoA는 구연산 회로(TCA/Krebs 회로)에 의해 더욱 산화되며, 그 후 미토콘드리아 전자전달계에 의해 에너지를 방출한다.단, 지방산β-산화에서 생성되는 아세틸-CoA의 양이 TCA 회로의 처리능력에 영향을 미치는 경우, 즉 옥살아세트산 등의 낮은 양의 중간생성물로 인해 TCA 회로의 활성이 낮은 경우 아세틸-CoA는 아세틸-CoA 및 β-히드록시를 통한 케톤체의 생합성에서 대신 사용된다.또한 간에는 제한된 양의 조효소 A가 있기 때문에 케톤생성을 통해 조효소 일부를 유리시켜 지방산β산화 [9]작업을 계속할 수 있다.포도당과 옥살로아세테이트의 고갈은 단식, 격렬한 운동, 고지방 식단 또는 기타 의학적 조건에 의해 유발될 수 있으며, 이 모든 것이 케톤 [10]생산을 증가시킨다.류신 등 케톤을 일으키는 탈아미노산도 TCA 회로를 공급하여 아세트산 및 ACoA를 형성하여 케톤을 [1]생성한다.HMG-CoA는 케톤체 합성에서의 역할 외에도 콜레스테롤 합성의 중간체이지만 단계는 [1][2]구분되어 있다.케톤생성은 미토콘드리아에서 일어나는 반면 콜레스테롤 합성은 세포졸에서 일어나므로 두 과정이 독립적으로 [2]조절된다.

케톤체

아세틸-CoA 분자에서 각각 합성된 세 가지 케톤체는 다음과 같다.

  • 간에 의해 β-히드록시낙산염으로 전환되거나 자발적으로 아세톤으로 전환될 수 있는 아세토아세테이트.대부분의 아세토아세테이트는 환원 전자를 조직, 특히 뇌로 운반하는 역할을 하는 베타-히드록시낙산염으로 환원되며, 여기서 전자는 벗겨지고 신진대사에 사용됩니다.
  • 아세톤은 아세토아세테이트의 탈탄산화를 통해 자연적으로 생성되거나 아세토아세테이트 탈탄산화효소에 의해 생성된다.그런 다음 CYP2E1에 의해 히드록시아세톤(아세톨)으로, 프로필렌 글리콜을 통해 피루브산, 젖산 및 아세트산([11][12][13]에너지에 사용) 및 프로페오알데히드로, 또는 메틸글리옥살을 통해 피루브산 및 젖산염으로 추가 대사될 수 있습니다.
  • β-히드록시부틸레이트(IUPAC 명명법에 따라 기술적으로 케톤이 아님)는 아세토아세테이트에 대한 D-β-히드록시부틸레이트 탈수소효소의 작용을 통해 생성된다.조직에 들어갈 때, 베타-히드록시낙산염은 D-β-히드록시낙산탈수소효소에 의해 양성자 및 NADH 분자와 함께 아세토아세테이트로 다시 전환되며, NADH는 전자전달사슬 및 기타 산화환원 반응을 촉진한다.β-히드록시낙산염은 케톤체 중 가장 풍부하며 아세토아세테이트와 아세톤이 [5]그 뒤를 잇는다.

β-히드록시낙산염과 아세토아세테이트는 막을 쉽게 통과할 수 있으며, 따라서 지방산을 직접 대사할 수 없는 뇌의 에너지원이다.혈당 수치가 낮을 때 뇌는 필요한 에너지의 60-70%를 케톤체로부터 공급받는다.이 신체들은 모노카르본산 운반체 1과 2에 의해 뇌로 운반된다.그러므로 케톤체는 간에서 다른 세포로 에너지를 이동시키는 방법이다.간에는 케톤체를 처리하는 데 중요한 효소인 숙시닐 CoA 전이효소가 없어 케톤 [5][9]분해를 할 수 없다.그 결과 간은 케톤체만 생산하고 상당량의 [14]케톤체를 사용하지 않는다.

규정

케톤생성은 세포나 신체에서 이용 가능한 탄수화물의 수준에 따라 발생할 수도 있고 아닐 수도 있다.이것은 아세틸-CoA의 [15]경로와 밀접하게 관련되어 있습니다.

  • 인체에 에너지원으로 사용할 수 있는 충분한 탄수화물이 있을 때, 포도당은 CO로 완전히2 산화된다; 아세틸-CoA는 이 과정에서 중간체로서 형성되고, 먼저 구연산 회로에 진입한 후 산화적 인산화에서 화학 에너지가 ATP로 완전히 전환된다.
  • 신체에 과도한 탄수화물이 있을 때, 일부 포도당은 완전히 대사되고, 그 중 일부는 글리코겐의 형태로 저장되거나, 구연산염이 과다할 경우 지방산으로 저장된다.이 단계에서 코엔자임 A는 재활용된다.
  • 몸에 이용 가능한 활성 탄수화물이 없을 때, 에너지를 얻기 위해 지방을 아세틸-CoA로 분해해야 합니다.이러한 조건에서 아세틸-CoA는 구연산 회로 중간체(주로 옥살아세트산)가 포도당 생성 경로를 공급하기 위해 고갈되었기 때문에 구연산 회로를 통해 대사될 수 없다.아세틸-CoA의 축적은 케톤생성을 활성화한다.

인슐린과 글루카곤은 케톤 형성의 주요 조절 호르몬이며 인슐린은 주요 조절 호르몬이다.두 호르몬 모두 호르몬 감수성 리파아제와 아세틸-CoA 카르복실화효소를 조절한다.호르몬에 민감한 리파아제는 트리글리세리드로부터 디글리세리드를 생산하여 산화를 위해 지방산 분자를 해방시킵니다.아세틸-CoA 카르복실화효소는 아세틸-CoA로부터 말로닐-CoA 생성을 촉매한다.말로닐-CoA는 β-산화를 위해 지방산을 미토콘드리아로 가져오는 효소인 카르니틴 팔미토일전달효소 I의 활성을 감소시킨다.인슐린은 호르몬 감수성 리파아제를 억제하고 아세틸-CoA 카르복실화효소를 활성화함으로써 지방산 산화의 시작물질의 양을 줄이고 미토콘드리아로의 유입 능력을 억제한다.글루카곤은 호르몬 감수성 리파아제를 활성화시켜 아세틸-CoA 카르복실화효소를 억제함으로써 케톤체 생성을 촉진하고 β산화 미토콘드리아로의 통행을 [10]용이하게 한다.인슐린은 또한 HMG-CoA 분해효소를 억제하여 케톤체 생성을 더욱 억제합니다.마찬가지로 코르티솔, 카테콜아민, 에피네프린, 노르에피네프린 및 갑상선 호르몬은 지방분해(지방조직에서 지방산의 동원)를 활성화하여 β-산화에서 [5]이용 가능한 지방산의 농도를 증가시킴으로써 케톤체의 생산량을 증가시킬 수 있다.글루카곤과는 달리 카테콜아민은 급성 스트레스 시 말초 조직에 의해 사용되는 인슐린의 존재에서도 지방 분해를 유도할 수 있다.

또한 페르옥시좀 증식기 활성화 수용체 알파(PPARα)는 케톤 형성에 관여하는 많은 유전자를 어느 정도 제어하기 때문에 케톤 형성을 상향 조절하는 능력을 가지고 있다.예를 들어 피막(혈중뇌장벽 포함) 상에서의 케톤체 수송에 관여하는 모노카르복실산수송체 [16]1은 PPARα에 의해 조절되어 케톤체 뇌로의 수송에 영향을 준다.카르니틴 팔미토일전달효소는 또한 PPARα에 의해 상향 조절되며, 이는 미토콘드리아 [5]지방산 수송에 영향을 미칠 수 있다.

병리학

아세토아세테이트와 베타히드록시부틸레이트는 모두 산성이며, 이들 케톤체의 수치가 너무 높으면 혈액의 pH가 떨어져 케토산증이 발생한다.케토산증은 치료되지 않은 I형 당뇨병(당뇨병 케토산증 [citation needed]참조)과 충분한 탄수화물 섭취 없이 장기간 폭음한 후 알코올 중독자에게 발생하는 것으로 알려져 있다.

케톤생성은 베타산화결함이 [4]있는 사람들에게 효과가 없을 수 있다.

당뇨병을 앓고 있는 사람들은 인슐린의 부족으로 케톤체의 과잉생산을 경험할 수 있다.혈액에서 포도당을 추출하는 데 도움이 되는 인슐린이 없다면, 조직들은 말로닐-CoA의 수치를 낮추고, 지방산이 미토콘드리아로 운반되기 쉬워져 아세틸-CoA의 과잉 축적을 일으킨다.아세틸-CoA의 축적은 케톤 [9]형성을 통해 과잉 케톤체를 생성한다.그 결과 케톤 처리 속도보다 케톤 생성 속도가 높아지고 혈중 [10]pH가 감소합니다.극단적인 경우 환자의 호흡에서 희미하고 달콤한 냄새로 아세톤이 검출될 수 있습니다.

케톤체와 케톤생성에도 몇 가지 건강상의 이점이 있다.소아 [5]간질 치료에 도움이 되는 저농도, 고지방 케톤성 식단이 사용될 수 있다는 제안이 제기되었다.또한 케톤체는 [17]항염증성이 있을 수 있다.어떤 종류의 암세포는 케톤체를 사용할 수 없는데, 케톤체는 케톤 분해에 필요한 효소가 없기 때문이다.케톤 형성을 촉진하는 행동에 적극적으로 관여하는 것이 일부 [5]암의 영향을 관리하는 데 도움이 될 수 있다고 제안되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크