I corpi chetonici sono sostanze chimiche correlate tra loro che si accumulano nei tessuti animali in condizioni patologiche, ma riscontrabili in dosi minime anche in condizioni normali. Costituiti da acetone, acido acetacetico e acido β-idrossibutirrico, sono prodotti intermedi del metabolismo dei lipidi.
Formazione dei Corpi Chetonici
Si formano nel processo di chetogenesi, per sintesi da radicali acetilici attivati, provenienti da vari processi metabolici e in particolare dal metabolismo dei lipidi. I corpi chetonici sono sintetizzati nel fegato a partire dall’acetilcoenzima A proveniente dalla ossidazione degli acidi grassi, dal metabolismo delle proteine e degli zuccheri e infine da una deviazione del metabolismo del piruvato che non viene innescato nel ciclo dell’acido citrico.
Nella maggior parte dei mammiferi, uomo compreso, l'acetil-CoA formato nel fegato per ossidazione degli acidi grassi, può accedere nel ciclo dell'acido citrico o può essere convertito in corpi chetonici (acetoacetato, D-ß-idrossibutirrato e acetone), poi esportati ad altri tessuti. La formazione dell'acetoacetato nel fegato è promossa dalla condensazione enzimatica di due molecole di acetil-CoA, che formano l'aceto-acetil-CoA. A sua volta condensa con una terza molecola di acetil-CoA formando β-idrossimetilglutaril-CoA, che si scinde in acetoacetato libero e acetil-CoA. L'acetoacetato libero viene quindi ridotto in maniera reversibile per via enzimatica da un enzima mitocondriale.
L'enzima che catalizza la prima tappa è la Β-chetotiolasi, che sfrutta lo zolfo dell'acetil coenzima A per produrre un Β-cheto acil-coenzima A (è la reazione opposta a quella vista nella Β-ossidazione degli acidi grassi); questa reazione non è spontanea ma è trainata dalla reazione successiva, catalizzata dall'idrossimetil glutaril coenzima A sintasi e che prevede l'attacco di un secondo acetil coenzima A, ottenendo il 3-idrossi 3-metil glutaril coenzima A. Successivamente, interviene un enzima litico che converte il 3-idrossi 3-metil glutaril coenzima A, in aceto acetato che è un corpo chetonico. L'aceto acetato, può essere inviato ai tessuti periferici o, per azione dell'enzima idrossi butirrato deidrogenasi, convertito in 3-Β-idrossi butirrato.
Β-Ossidazione nei Perossisomi
C'è una quantità non trascurabile di acidi grassi metabolizzati, contenuti nei perossisomi e non nei mitocondri; i perossisomi sono organuli più piccoli dei mitocondri e ricchi di ioni metallici e di enzimi perossidasi. Nella Β-ossidazione nei perossisomi, l'acil coenzima A, è ottenuto per azione dell'acil coenzima A ossidasi (nei mitocondri agiva, invece, l'enzima acil coenzima A deidrogenasi). Si forma, anche in questo caso, il trans 2,3 enoil coenzima A, che va sotto l'azione di un enzima bifunzionale (compie la stessa funzione fatta nei mitocondri dall'enzima enoil coenzima A idratasi e L-Β-idrossi acil coenzima A deidrogenasi) e viene, così, convertito in Β-cheto acil coenzima A.
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Utilizzo dei Corpi Chetonici
Vengono utilizzati in numerosi tessuti (a esclusione di quello epatico) per produrre energia. L'acetoacetato ed il D-ß-idrossibutirrato vengono trasportati al di fuori del fegato attraverso il sangue e raggiungono altri tessuti (muscolo scheletrico, cuore, corteccia surrenale) dove vengono ossidati nel ciclo dell'acido citrico per produrre energia. Perfino il cervello, in caso di carenza di glucosio, ed in situazioni di digiuno prolungato, può utilizzare i corpi chetonici per trarre energia.
Vediamo, ora cosa accade quando l'aceto acetato e il 3-Β-idrossi butirrato raggiungono i tessuti periferici. Quando l'aceto acetato arriva nel mitocondrio di una cellula di un tessuto periferico, viene sottoposto all'azione dell'enzima succinil coenzima A transferasi: tramite tale enzima, l'aceto acetato reagisce con il succinil coenzima A (proveniente dal ciclo di krebs) e si ottengono succinato e aceto acetil coenzima A.
Nei tessuti extraepatici il D-ß-idrossibutirrato viene ossidato ad acetoacetao. Quest'ultimo viene poi attivato ad acetoacetil-CoA e scisso in due molecole di acetil-CoA, che entrano nel ciclo dell'acido citrico.
Chetonemia e Condizioni Patologiche
La chetonemia, o acetonemia, è il tasso ematico dei corpi chetonici. Quando la velocità di sintesi dei corpi chetonici aumenta, superando la capacità di utilizzazione dei tessuti, in particolar modo in seguito a digiuno prolungato, a insufficiente apporto glicidico (condizione che si verifica particolarmente nel bambino verso i 4 anni, a causa dell’attivissima utilizzazione di glucosio, non controbilanciata da una corrispondente riserva di glicogeno), ad aumentato fabbisogno glicidico nel corso di malattie infettive, a cattiva utilizzazione del glucosio (diabete), condizioni in cui viene esaltata l’utilizzazione degli acidi grassi quale fonte di energia, si ha accumulo di corpi chetonici.
L'iperchetonemia dapprima è compensata da una aumentata escrezione urinaria dei corpi chetonici (chetonuria) e da eliminazione dell’acetone, volatile, attraverso l’aria alveolare. Se il processo non viene arrestato, si hanno gravi alterazioni dell’equilibrio acido-base (chetoacidosi), fino ad arrivare al coma acidotico. Le manifestazioni cliniche dapprima appaiono di entità modeste: astenia, malessere generale, eccessiva sensazione di sete.
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Il livello di acetone ematico dipende dalla quantità di acetoacetone prodotto, ed è generalmente in piccolissime quantità rispetto all'acetoacetone. I diabetici non trattati producono grandi quantità di acetoacetato, quindi il loro sangue contiene anche quantità maggiori di acetone che, a determinati livelli, diviene tossico. L'acetone, volatile, conferisce all'alito un odore caratteristico che, in determinati casi, può essere utile per diagnosticare la gravità della malattia.
Rischi dell'Eccessiva Produzione di Corpi Chetonici
Se la produzione di corpi chetonici diviene molto elevata l'accumulo di acetoacetato e D-β-idrossibutirrato, possono abbassare il pH ematico, portando alla condizione nota come acidosi che, in casi estremi, può portare al coma o alla morte. La chetosi può accompagnarsi a situazioni di nausea, affaticamento, irritabilità, vertigini ecc.
Nei soggetti che seguono diete molto restrittive, gli acidi grassi del tessuto adiposo divengono la principale fonte di energia, in questo caso è importante un controllo frequente di sangue ed urine per monitorare l'eventuale pericolo di acidosi. La frase tipica che viene utilizzata in questi casi è che "i grassi bruciano alla fiamma dei carboidrati". La ragione di questa affermazione risiede nel fatto che la presenza di ossalacetato nell'organismo è indispensabile per la ß-ossidazione degli acidi grassi. La disponibilità di ossalacetato dipende dalla presenza di piruvato, a sua volta legato alla disponibilità di carboidrati. Diminuire drasticamente i carboidrati equivale ad avere meno ossalacetato disponibile, e quindi una inefficienza della ossidazione dei grassi.
La produzione di corpi chetonici, e la loro esportazione, permette di proseguire l'ossidazione degli acidi grassi anche quando nel fegato l'ossidazione di acetil-CoA è minima. La produzione di corpi chetonici, tende ad inibire l'appetito, ma in considerazione degli effetti negativi, non giustifica l'applicazione di diete che ne favoriscono l'incremento.
Corpi Chetonici e Attività Fisica
L'attività aerobica innalza il potenziale utilizzo muscolare dei grassi come fonte energetica, tuttavia l'utilizzo esclusivo di lipidi riduce drasticamente la prestazione. La possibilità di chetosi esiste quindi anche in caso di attività fisiche di lunga durata che non prevedano una costante integrazione glucidica, o nei casi in cui l'assunzione di glucosio sia contrastata da diabete mellito.
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Corpi Chetonici: Riassunto
- Cosa sono: Composti energetici prodotti nel fegato dalla condensazione dell'acetil-CoA.
- Ruolo: Forniscono energia alternativa nei tessuti extraepatici, specialmente in condizioni di carenza di glucosio.
- Rischi: Eccessivo accumulo può causare acidosi metabolica, abbassando il pH ematico e potenzialmente tossico per i diabetici.
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