Los cuerpos cetónicos (sinónimo: cuerpos acetónicos , acetona [jerga médica común]) son un grupo de productos metabólicos que se forman en el hígado a partir de la acetil - CoA [2] :
Las ideas anteriores de que los cuerpos cetónicos son productos intermedios de la beta-oxidación de los ácidos grasos resultaron ser erróneas [2] :
La acetona en el plasma sanguíneo normalmente está presente en concentraciones extremadamente bajas, se forma como resultado de la descarboxilación espontánea del ácido acetoacético y no tiene un significado fisiológico definido [2] La conversión a acetona también ocurre debido al trabajo de la acetoacetato descarboxilasa. (Ver Fundamentos de Bioquímica. Nelson, Cox, 2014, v.2, p.252)
El contenido normal de cuerpos cetónicos en el plasma sanguíneo de humanos y la mayoría de los mamíferos (con la excepción de los rumiantes) es de 1...2 mg% (según la acetona). Con un aumento de su concentración superior al 10...15 mg%, superan el umbral renal y se determinan en la orina . La presencia de cuerpos cetónicos en la orina siempre indica el desarrollo de una condición patológica.
Los cuerpos cetónicos se sintetizan en el hígado a partir de acetil-CoA: [2]
En la primera etapa, se sintetiza acetoacetil-CoA a partir de dos moléculas de acetil-CoA. Esta reacción es catalizada por la enzima acetoacetil-CoA tiolasa: Ac-CoA + Ac-CoA → H3C - CO-CH2- CO -S-CoA . Luego, bajo la influencia de la enzima hidroximetilglutaril-CoA sintasa , se une otra molécula de acetil-CoA: H 3 C–CO–CH 2 –CO–S–CoA + Ac–CoA → HOOC–CH 2 –COH(CH 3 )–CH 2 –CO–S–CoA . La β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-KoA) resultante es capaz de dividirse en ácido acetoacético (acetoacetato) y acetil-CoA bajo la acción de la enzima hidroximetilglutaril-CoA-liasa :HOOC−CH2− COH (CH3 ) −CH2 −CO−S−CoA → H3C −CO−CH2 − COOH + Ac — CoA . El ácido acetoacético puede reducirse con la participación de la D-β-hidroxibutirato deshidrogenasa dependiente de NAD ; esto forma ácido D-β-hidroxibutírico (D-β-hidroxibutirato). La enzima es específica para el estereoisómero D y no actúa sobre los ésteres de CoA. [2] H 3 C-CO-CH 2 -COOH + NADH → H 3 C-CHOH-CH 2 -COOH . El ácido acetoacético en el proceso de metabolismo se puede oxidar a acetona con la liberación de una molécula de dióxido de carbono: [1] H 3 C−CO−CH 2 −COOH → CO 2 + H 3 C−CO−CH 3 .Hay una segunda ruta para la síntesis de cuerpos cetónicos:
Formado por la condensación de dos moléculas de acetil-CoA, el acetoacetil-CoA es capaz de escindir la coenzima A con la formación de ácido acetoacético libre [3] . El proceso es catalizado por la enzima acetoacetil-CoA hidrolasa (desacilasa), pero esta vía no es esencial en la síntesis del ácido acetoacético, ya que la actividad de la desacilasa en el hígado es baja. [2] H 3 C-CO-CH 2 -CO-S-CoA + H 2 O → H 3 C-CO-CH 2 -COOH + CoA-SH .En el plasma sanguíneo de una persona sana, los cuerpos cetónicos se encuentran en concentraciones muy pequeñas. Sin embargo, en condiciones patológicas (ayuno prolongado, esfuerzo físico intenso, diabetes mellitus grave ), la concentración de cuerpos cetónicos puede aumentar significativamente y alcanzar los 20 mmol/l (cetonemia). La cetonemia , la acetonemia (un aumento en la concentración de cuerpos cetónicos en la sangre) ocurre cuando se altera el equilibrio: la tasa de síntesis de cuerpos cetónicos excede la tasa de su utilización por los tejidos periféricos del cuerpo. [2]
Durante las últimas décadas, se ha acumulado evidencia que indica la importancia de los cuerpos cetónicos para mantener el equilibrio energético. Los cuerpos cetónicos son combustible para el tejido muscular, los riñones y probablemente actúan como parte de un mecanismo regulador de retroalimentación para evitar la movilización excesiva de ácidos grasos de los depósitos de grasa. [2] Durante el ayuno, los cuerpos cetónicos son una de las principales fuentes de energía para el cerebro . [4] [5] El hígado , al sintetizar cuerpos cetónicos, no es capaz de utilizarlos como material energético (no tiene las enzimas adecuadas).
En los tejidos periféricos, el ácido β-hidroxibutírico se oxida a ácido acetoacético, que se activa para formar el éster de CoA correspondiente (acetoacetil-CoA). Hay dos mecanismos de activación enzimática: [2]
H 3 C—CO—CH 2 —COOH ( Ácido acetoacético )
|
+ ATP + HS-CoA Acil-CoA sintetasa → AMP + FF n
↓
H 3 C-CO-CH 2 -CO-S-CoA ( acetoacetil-CoA )
HOOC-CH 2 -CH 2 -CO-S-CoA ( Succinil-CoA ) + H 3 C-CO-CH 2 -COOH ( Ácido acetoacético )
↓↑
HOOC-CH 2 -CH 2 -COOH ( Succinato ) + H 3 C-CO-CH 2 -CO-S-CoA ( Acetoacetil-CoA )
El acetoacetil-CoA formado durante estas reacciones se somete además a la escisión tiolítica en las mitocondrias con la formación de dos moléculas de acetil-CoA que, a su vez, son la materia prima para el ciclo de Krebs (ciclo del ácido tricarboxílico ), donde se oxidan a CO2 y H2O . _
H 3 C-CO-CH 2 -CO-S-CoA ( acetoacetil-CoA )
|
+ HS-CoA → H 3 C—CO—S-CoA
↓
H 3 C-CO-S-CoA ( acetil-CoA )
Un aumento en el contenido de cuerpos cetónicos en el cuerpo puede estar asociado con una deficiencia de carbohidratos para proporcionar energía al cuerpo, y también ocurre cuando la tasa de síntesis de cuerpos cetónicos excede la tasa de su utilización.
Para la determinación cualitativa del contenido de cuerpos cetónicos en la orina en el laboratorio, se utilizan muestras de color de Lange, Legal, Lestrade y Gerhard.