Норма кетоновых тел в плазме крови

Кето́новые тела́ (синоним: ацето́новые тела, ацето́н [распространённый медицинский жаргонизм]) — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА[2]:

• ацетон (пропанон) H3C−CO−CH3,
• ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) H3C−CO−CH2−COOH,
• бета-оксимасляная кислота (β-гидроксибутират) H3C−CHOH−CH2−COOH.

Историческая справка[править | править код]

Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот, оказались ошибочными[2]:

• Во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот: β-оксибутирил-КоА или ацетоацетил-КоА.
• Во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при бета-окислении жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-оксибутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА.

Метаболизм кетоновых тел[править | править код]

Ацетон в плазме крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и не имеет определённого физиологического значения[2] Превращение в ацетон также происходит из-за работы ацетоацетатдекарбоксилазы. (См. Основы биохимии. Нельсон, Кох, 2014,т.2,с.252)

Нормальное содержание кетоновых тел в плазме крови человека и большинства млекопитающих (за исключением жвачных) составляет 1…2 мг% (по ацетону). При увеличении их концентрации свыше 10…15 мг% они преодолевают почечный порог и определяются в моче. Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния.

Кетоновые тела синтезируются в печени из ацетил-КоА:[2]

На первом этапе из двух молекул ацетил-КоА синтезируется ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-тиолазой:
Ac−КоА + Ac−КоА → .
Затем под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы присоединяется ещё одна молекула ацетил-КоА:
H3C−CO−CH2−CO−S−КоА + Ac−КоА → .
Образовавшийся β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-KoA) способен под действием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и ацетил-КоА:
HOOC−CH2−COH(CH3)−CH2−CO−S−КоА → + Ac—КоА.
Ацетоуксусная кислота способна восстанавливаться при участии НАД-зависимой D-β-оксибутиратдегидрогеназы; при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-β-оксибутират). Фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.[2]H3C−CO−CH2−COOH + NADH → .
Ацетоуксусная кислота в процессе метаболизма способна окисляться до ацетона с выделением молекулы углекислого газа:[1]H3C−CO−CH2−COOH → CO2 + .

Альтернативный путь[править | править код]

Существует второй путь синтеза кетоновых тел:

Образовавшийся путём конденсации двух молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять кофермент A с образованием свободной ацетоуксусной кислоты[3]. Процесс катализирует фермент ацетоацетил-КоА-гидролаза (деацилаза), однако данный путь не имеет существенного значения в синтезе ацетоуксусной кислоты, так как активность деацилазы в печени низкая.[2] + H2O → + КоА-SH.

Биологическая роль кетоновых тел[править | править код]

В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия, ацетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.[2]

За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо.[2] Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга.[4][5]Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами).

В периферических тканях β-оксимасляная кислота окисляется до ацетоуксусной кислоты, которая активируется с образованием соответствующего КоА-эфира (ацетоацетил-КоА). Существует два ферментативных механизма активации:[2]

• первый путь — с использованием АТФ и HS-КоА, аналогичный пути активации жирных кислот:

H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)

|

+ АТФ + HS-КоА Ацил-КоА-синтетаза → АМФ + ФФн

↓

H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

• второй путь — перенос Коэнзима А от сукцинил-КоА на ацетоуксусную кислоту:

HOOC—CH2—CH2—CO—S-КоА (Сукцинил-КоА) + H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)

↓↑

HOOC—CH2—CH2—COOH (Сукцинат) + H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

Образовавшийся в ходе этих реакций ацетоацетил-КоА в дальнейшем подвергается тиолитическому расщеплению в митохондриях с образованием двух молекул ацетил-КоА, которые, в свою очередь, являются сырьём для цикла Кребса (цикл трикарбоновых кислот), где окисляются до CO2 и H2O.

H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

|

+ HS-КоА → H3C—CO—S-КоА

↓

H3C—CO—S-КоА ( Ацетил-КоА)

Повышение содержания кетоновых тел в организме может быть связано с дефицитом углеводов в обеспечении организма энергией, а также происходит, когда скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации.

Лабораторная диагностика[править | править код]

Для качественного определения содержания кетоновых тел в моче в лабораторных условиях используются цветные пробы Ланге, Легаля, Лестраде и Герхарда.

Примечания[править | править код]

См. также[править | править код]

• Биохимический анализ крови
• Клинический анализ мочи
• Кетоацидоз
• Ацетонемический синдром у детей
• Синдром хронической передозировки инсулина
• Цикл трикарбоновых кислот

Кетоновые тела — побочные продукты жирового обмена.

Вам приходилось когда-нибудь слышать о кетоновых телах? Если вас заинтересовала эта статья, то вероятно – да. Наличие кетоновых тел в моче и крови может быть при ряде заболеваний и состояний, связанных с нарушением обмена жиров и углеводов. Чаще всего – это сахарный диабет, инфекционные заболевания, беременность, стресс, гормональные нарушения, погрешности в питании (диеты и голодание).

Что такое кетоновые тела, откуда они берутся и почему их наличие в крови и моче являются важным диагностическим признаком – читайте в этой статье.

Что такое кетоновые тела

Прежде всего, давайте разберемся, что мы называем кетоновыми телами или кетонами. В разговоре обывателей часто приходится слышать слово “ацетон” в разном контексте. Например, — у меня повысился ацетон, или – врач рекомендовал контролировать ацетон в моче и крови. Да, действительно ацетон относится к кетоновым телам, но его процентное содержание там всего около 4-5%. При этом в структуре кетоновых тел большую часть занимает бета-гидроксимасляная кислота (70%) и ацетоуксусная кислота (25-26%). Эти соединения объединяет одно свойство – все они являются сильными окислителями.

Синтез кетоновых тел

Кетоновые тела – это химические соединения, которые получаются при расщеплении жирных кислот в печени. Как вы уже догадались, обмен жирных кислот и кетоновых тел связаны между собой.

Для того, чтобы получить ответ на вопрос, как и почему жирные кислоты попадают в печень необходимо провести небольшой экскурс в физиологию обменных процессов.

Итак, жиры и углеводы являются основными источниками энергии для организма.

Самыми энергетически ценными являются углеводы. 70% энергии наши клетки получают из глюкозы – это конечный продукт расщепления углеводов. Глюкоза с током крови попадает в клетки организма. Если ее много, то она откладывается “про запас” в печени и мышцах в виде гликогена. Всего гликогена в организме не более 300-400 грамм.

Если же глюкозы и гликогена достаточно, то она начинает трансформироваться в жиры, откладываясь в жировой ткани. Жировая ткань – это еще одно резервное депо энергии в организме. А регулирует процессы связанные с обменом глюкозы хорошо известный всем гормон поджелудочной железы инсулин.

Что же происходит с жирами? 30% энергии организм получает из жиров, кроме того, часть их расходуется для поддержания структуры клеточной мембраны. В сутки на эти нужды используется около 100 г жира, а избыток откладывается в жировой ткани.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда по каким-либо причинам организм не получает достаточное количество глюкозы. В первую очередь “открываются” резервные депо – происходит расщепление гликогена из печени и мышц. Когда запас гликогена исчерпан, запускаются альтернативные механизмы получения глюкозы. Одним из таких источников являются жиры. Жиры состоят из жирных кислот и глицерина. Из клеток жировой ткани они с током крови попадают в печень, где происходит процесс образования глюкозы из неуглеводных компонентов.

Так из глицерина образуется глюкоза, а из жирных кислот – кетоновые тела. При этом, чем выше дефицит глюкозы в организме, тем больше кетоновых тел производится из жиров. Проще говоря, кетоновые тела синтезируются при голодании.

Вначале кетоны попадают в кровь, а затем и в мочу. Нужно отметить, что в норме в крови и моче тоже содержатся кетоновые тела. Но их концентрация настолько мала, что стандартные методы диагностики мочи и крови их не определят. Если же кетоновые тела определяются в крови и моче, то это является признаком серьезных нарушений работы организма и требует срочной медицинской помощи. Такое состояние, согласно медицинской терминологии называется кетоз.

Способы определения кетоновых тел

Существует несколько способов диагностики кетоновых тел в организме – определение кетоновых тел в моче и крови в лаборатории или экспресс метод с помощью специальных тест-полосок.

Самый точный и быстрый метод – анализ крови на кетоновые тела. Кровь сдают из пальца. Результат будет готов через несколько минут.

Определение кетоновых тел в моче дает менее точный результат. Иногда кетоацидоз (отравление кетоновыми телами) прогрессирует очень быстро. При распаде значительного количества жиров кетоновые тела в крови определяются очень быстро, а в моче их еще может и не быть. Кроме того, результаты анализа мочи будут готовы через 2-4 часа, а бывают ситуации, когда дорога каждая минута. Поэтому при госпитализации пациента берут анализ крови, а если состояние пациента не несет угрозу для жизни – его направляют на анализ мочи.

Определение кетоновых тел полосками — простой универсальный экспресс метод. Тест-полоски для определения кетоновых тел продаются в любой аптеке. Перед проведением анализа внимательно ознакомьтесь с инструкцией. Полоску необходимо на 2-3 секунды поместить в мочу, затем положить горизонтально индикатором вверх. Если кетоновые тела в моче присутствуют, индикатор окрасится в определенный цвет. Через 2-3 минуты можно оценить результат сравнив со шкалой на упаковке. Допустимым считается значение ниже 1,5 ммоль/л. Чем больше кетоновых тел, тем насыщеннее будет окраска индикатора.

Дыхательный тест – не нашел широкого применения, так как не очень точный. Он основан на фиксации количества кетоновых тел в выдыхаемом воздухе с помощью небольшого прибора, который можно носить с собой.

Кетоновые тела в моче. Причины

Причины появления кетоновых тел в моче могут быть совершенно разные:

Сахарный диабет. При диабете клетки нашего организма не получают необходимое количество глюкозы. Это состояние воспринимается организмом как голодание, и он мобилизует резервные источники энергии, в том числе идет активное расщепление жиров с образованием кетоновых тел. Такая ситуация может быть в том случае, если человек не догадывается о том, что у него сахарный диабет, либо если лечение диабета неэффективно. В любом случае, появление кетоновых тел при диабете – повод для немедленного обращения к врачу. При несвоевременно оказанной помощи у диабетика может развиться тяжелое состояние – кетоацидотическая кома.

Диета и голодание. Многие любители жестких диет и голодания верят в то, что таким образом они очищают свой организм. На самом деле это далеко не так, а скорее – наоборот. При недостаточном потреблении пищи расщепляется большое количество жира с выходом кетонов. При этом человек худеет, конечно, но какой ценой? Кетоновые тела при голодании – это довольно тревожный звоночек.

Потребление большого количества жирной пищи. При поступлении чрезмерного количества жира в организм часть его не откладывается в жировой ткани, а расщепляется с образованием кетоновых тел.

Тяжелая мышечная работа. Если человек длительно работает физически, то его энергетический ресурс быстро истощается, естественно начинает работать механизм расщепления жировой ткани.

Стресс и гормональные нарушения. В обоих случаях причиной чрезмерного синтеза кетоновых тел из жира являются гормоны, в первую очередь адреналин и гормоны щитовидной железы, которые являются активаторами липолиза (расщепления жира).

У беременных. Организм беременной женщины может недополучать питательные вещества, так как в первую очередь должен питаться плод. В результате активизируются уже знакомые нам механизмы метаболизма кетоновых тел.

Инфекционные заболевания сопровождаются интоксикацией и, как следствие, нарушением всасывания питательных веществ в кишечнике. Результатом является нарушение обмена веществ, в том числе углеводов и жиров со всеми вытекающими последствиями.

Алкоголь. При злоупотреблении алкоголем в первую очередь страдает печень. В результате нарушается механизм расщепления жиров с появлением в крови кетоновых тел.

Как видите, причины появления кетоновых тел могут быть самыми разнообразными, но результат один и тот же – все это приносит вред организму.

Но не все так однозначно, ведь если в организме есть такой механизм, как образование кетонов, значит какое-то рациональное зерно в этом все же есть.

Кетоновые тела – источник энергии или яд?

Кетоновые тела называют побочным продуктом расщепления жиров, подчеркивая тем самым их “ненужность” и вред в организме. Вместе с тем, они имеют огромное физиологическое значение в условии острого недостатка углеводов в организме. Откуда бы наши клетки получали жизненно необходимую энергию в таких ситуациях, если бы не было “вредных” кетонов? Да, все именно так. Кетоновые тела — источник энергии наших клеток при дефиците глюкозы. Дело в том, что из глицерина ее синтезируется недостаточно для того, чтоб полностью покрыть энергетические затраты организма. То есть, кетоны — это еще один механизм компенсации голодания. Почему же клетки не “забирают” эти продукты полностью и при длительном голодании их количество продолжает стремительно расти? Дело в том, что для усвоения кетоновых тел опять-таки нужна глюкоза, а поскольку ее очень мало, то часть кетонов просто циркулирует в организме, нанося вред.

Кетоновые тела достаточно токсичны, особенно для нервной системы. Кетоны способны окислять кровь. Это состояние нельзя назвать нормальным, хотя бы даже потому, что в кислой среде не могут происходить жизненно важные химические реакции. Разрушаются мембраны клеток, что приводит к их гибели.

Есть еще одно состояние, связанное с повышением уровня кетоновых тел. Причиной его является недостаток инсулина. Это кетоацидоз. Чаще всего он развивается при сахарном диабете 1 типа.

Появление кетоновых тел является одним из механизмов адаптации организма при голодании. Однако допускать дальнейшее развитие событий нельзя, иначе все может закончиться очень печально.

Вроде бы понятно, что кетоацидоз – это состояние, которое требует лечения, для того чтобы организм вернуть в норму. Но оказывается есть люди – сторонники так называемых кетоновых диет, которые наоборот, стремятся ввести себя в это патологическое состояние.

Немного о “кетоновых диетах” и о “кетооптимистах”

Что только не придумает человек, для того, чтоб навредить себе! Жестких диет и голодания уже мало, общество пошло еще дальше. Разработана так называемая кетоновая или кетогенная диета. Ее принцип заключается в сведении к минимуму углеводов, их в рационе должно быть не более 5%. При этом, рекомендуют акцент сделать на употреблении жиров – около 70% суточного рациона. Таким образом, человек искусственно вводит себя в состояние кетоацидоза, то есть организм получает энергию из кетоновых тел. Более того, некоторые авторы рекомендуют не ждать естественного синтеза кетоновых тел, а принимать специальные биодобавки, которые содержат кетоновые соли.

Не нужно долго думать – хорошо это или плохо. Просто отвлекитесь от медицинского термина “кетоновые тела” и представьте себе ацетон (бета-гидроксимаслянную и ацетоуксусную кислоту можете условно в расчет не брать, мы с ними в повседневной жизни не сталкиваемся). Вообще-то это неплохой растворитель. Понятно, что в организме он в любом случае находится в менее концентрированном виде. Так давайте на фоне и так повышенного уровня собственных кетонов туда добавим еще немного!

Авторы кетоновой диеты предлагают радоваться появлению симптомов кетоацидоза – жажде, частому мочеиспусканию и запаху ацетона изо рта. Это значит, что процесс запущен, вы на диете – ура! Для чего, по мнению “кетооптимистов” нужна такая диета? Заявления, которые делают сторонники этой диеты, безусловно очень громкие, но они неоправданно оптимистичные.

Снижение веса. Если в организм поступает недостаточное количество глюкозы, то организм запускает программу расщепления жира – это правда. Жаль, что при этом забыли учесть влияние инсулина. При повышении концентрации кетоновых тел в крови инсулин тормозит этот процесс, стремясь сохранить жировое депо. Как правило, попытки похудеть таким образом заканчиваются неудачей. Хотя есть и исключения. В том случае, если инсулина в организме вырабатывается мало – люди худеют с помощью кетоновых диет очень быстро. Но это – патология, а не норма.

Улучшение работы головного мозга и повышение работоспособности. Считается, что кетоновые тела – более энергоемкие соединения, соответственно дают больше энергии клеткам. Во-первых, для усвоения кетонов нужна глюкоза, которой практически нет. Во-вторых, кетоны токсичны, в первую очередь для мозга. О какой работе может идти речь, если человек находится в предобморочном состоянии?

Укрепление мышечной массы. Не совсем понятно – за счет чего? Дело в том, что помимо жирового депо для получения глюкозы организм использует еще один ресурс – собственные белки. В первую очередь, белки мышечной ткани. Это приводит к атрофии и мышечной слабости.

Профилактика и лечение диабета II типа. Спасибо, хоть пощадили людей с I типом диабета. Аргументируют такие рекомендации тем, что на фоне кетоновой диеты снижается уровень сахара в крови. Совершенно верно, ведь он не поступает с пищей, а запас гликогена быстро расходуется. Есть только одна проблема – нарастающий кетоацидоз очень опасен для диабетика. Это может привести к тяжелому состоянию – диабетической кетоацидотической коме.

Кроме того, любители этой опасной диеты забыли учесть вред, который приносит такое количество жиров поджелудочной железе, печени, да и всему организму в целом.

Что делать при повышении кетоновых тел в моче и крови

Определив кетоновые тела в моче, необходимо задуматься о причине этого явления. Если это погрешности в питании (диета, голодание или прием жирной пищи) – откорректируйте свой рацион. Добавьте углеводы с низким гликемическим индексом, прекратите голодание и соблюдение диеты. Появление кетонов в организме говорит о нарушении обменных процессов. Если у вас диабет и вы принимаете противодиабетические препараты вам необходимо либо изменить дозировку лекарств, либо тактику лечения. Если вы не можете определить причину появления кетонов– обратитесь к врачу, возможно, у вас проблемы с усвоением глюкозы клетками.

До визита к врачу можно облегчить симптомы. В первую очередь рекомендуется обильное питье. Вода должна быть щелочная негазированная. Можно сделать отвар из шиповника или сухофруктов.

Для поддержания функции кишечника примите сорбенты. Хороший результат дает очистительная клизма.

Главная задача – вывести кетоновые тела из организма.

Как видите, повышение кетоновых тел в моче крови и являются важным маркером нарушений обмена углеводов и жиров. Чаще всего при устранении причины таких нарушений кетоновые тела выводятся из организма и больше не определяются. Очень важно наладить питание – урезать жиры и добавить углеводы. В рационе должны присутствовать овощные бульоны, фрукты, овощи, нежирное мясо, рыба, соки, компоты.

Соблюдайте рекомендации врача, придерживайтесь принципов правильного питания и кетоновые тела будут в норме!