[科普中国]-生酮作用

简介

酮体主要是在肝脏细胞中的线粒体中生成。发生生酮作用是对血液中葡萄糖水平低下或是细胞中的碳水化合物储备(如糖原)耗竭情况下作出做出的一种反应。接下来，酮体的生成作用便启动以使储存在脂肪酸中的能量释放出来。脂肪酸在β-氧化中被酶降解而形成乙酰辅酶A。在正常情况下，乙酰辅酶A被进一步氧化，而其中的能量以电子的形式被转移给还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和还原型黄素腺嘌呤二核苷酸或是在三羧酸循环中被固定在鸟苷三磷酸中。然而，若是在β-氧化中生成的乙酰辅酶A量超过了三羧酸循环的处理能力或是因为三羧酸循环中间产物如草酰乙酸的量少而使得循环的效率低下，此时乙酰辅酶A就会被用于生成酮体:

两分子的乙酰辅酶A在硫解酶的作用下生成乙酰乙酰辅酶A，并释放一分子的辅酶A。

乙酰乙酰辅酶A与一分子的乙酰辅酶A在β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A合酶的作用下生成β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A，并释放一分子的辅酶A。

β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A在β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A裂解酶的作用下生成乙酰乙酸，并释放一分子的乙酰辅酶A。

乙酰乙酸会非酶促脱羧形成丙酮，并释放一分子的二氧化碳。

另一方面，乙酰乙酸也会在D-β-羟丁酸脱氢酶的作用下生成D-β-羟丁酸。

以上过程中，乙酰乙酸、丙酮和D-β-羟丁酸合称为酮体，他们被运出肝脏。

β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A除了在合成酮体中扮演角色外，它也是胆固醇合成的中间产物。1

酮体的种类三种酮体分别是:

乙酰乙酸，如果不被氧化而产生能量的话，它就会成为作为以下两种其他酮体的来源。

丙酮，不会作为能量来源，但会作为废料呼出或是排泄出体外。

β-羟丁酸，根据国际纯粹与应用化学联合会的系统命名法，从技术层面上来说该物质并不是酮。

这些物质都是由乙酰辅酶A分子合成而成。

利用酮体被血液从肝脏中带出到肝外，当肝外组织需要从酮体中获得能量时，会经过以下步骤:

D-β-羟丁酸在D-β-羟丁酸脱氢酶的作用下脱氢生成乙酰乙酸。

乙酰乙酸在β-酮酰辅酶A转移酶的作用下被活化成乙酰乙酰辅酶A，这一步骤中提供辅酶A的是三羧酸循环的中间产物琥珀酰辅酶A。

乙酰乙酰辅酶A在硫解酶的作用下与辅酶A结合裂解为两分子的乙酰辅酶A，这两分子的乙酰辅酶A可以进入三羧酸循环而释放能量。

由此肝外组织可以获得能量。

调控生酮作用可能发生也可能不发生，这取决于细胞或身体中可用碳水化合物的水平。这与乙酰辅酶A所走途径息息相关:

当身体中有足够的可用碳水化合物作为能量时，葡萄糖被完全氧化为二氧化碳;乙酰辅酶A在此过程中被作为一个中间产物而形成，它首先进到三羧酸循环之中，接着其中的化学能在氧化磷酸化过程中被完全转换并储存在腺苷三磷酸中。

当身体中有多余的碳水化合物时，一些葡萄糖会被完全氧化，而有些葡萄糖则变为乙酰辅酶A继而参与合成脂肪酸。

当体内没有足够的自由碳水化合物时，脂肪必须被降解为乙酰辅酶A以提供能量。然而乙酰辅酶A却不能进入三羧酸循环被氧化，因为此时三羧酸循环的中间产物(主要是草酰乙酸)被消耗掉用于补充糖异生途径去了，这样的结果使得乙酰辅酶A只能走生成酮体的途径，因此酮体加速生成。

病理学在每个人的体内，酮体的生成量都处于中等水平，例如在睡觉时或其他在没有碳水化合物可用时，都会生成一定量的酮体。然而，当生酮作用处于一个高于正常的水平时，那我们就可以说身体处于酮症状态。但目前还不了解酮症是否有长期不利的影响。

乙酰乙酸和β-羟丁酸都是酸类，如果这些酮体的水平过高，血液的pH就会下降，最终导致酮酸中毒。酮酸中毒会在未经治疗的I型糖尿病(见糖尿病酮症酸中毒)与饮酒狂欢而未进食足量的碳水化合物(见酒精性酮症酸中毒)的情况下会发生。在较少情况下，在一些缺少良好控制的II型糖尿病病人的血浆中会检测到一些最低检测限度水平的酮体而不会有较明显的酸毒症状。21