Ketogenez

Ketogenez, organizmalarda ketojenik amino asitlerin ve yağ asitlerinin yıkılması ile keton cisimciklerinin sentezlendiği biyokimyasal bir metabolik yoldur. Asetil-CoA'ların en önemli ikinci kullanım şeklidir. Bu proses özellikle beyin, kalp ve iskelet kasını gibi bazı organlara açlık, kalori kısıtlaması, uyku gibi durumlarda enerji temin eder.

Bazı nadir metabolik hastalıklardaki yetersiz glukoneogenez, aşırı ketogenez ve hipoglisemiye sebep olur. Bu durum, hayati tehlike oluşturan Non-diyabetik ketoasidozise sebep olabilir.

Son araştırmalar glial hücrelerin ketojenik olduğunu, bilhassa açlık durumlarında bilincin sürdürülmesini için ürettiği keton cisimcikleri nöronlara tedarik ettiği iddia edilmiştir.

Keton cisimcikleri çoğunlukla karaciğer hücrelerindeki mitokondrilerde üretilir.

Regülasyon

Ketojenez, hücre veya organizmadaki mevcut karbonhidrat seviyesine bağlı olarak gerçekleşir veya gerçekleşmez. Asetil-KoA yollarına sıkı şekilde bağlıdır:

• Vücutta enerji kaynağı olarak bol miktarda karbonhidrat varken glükoz tamamen CO₂'e oksitlenir. Asetil-CoA bu proseste ortaya çıkan bir ara üründür, sitrik asit siklusuna girer oksidatif fosforilasyon ile kimyasal enerjisi ATP'ye dönüşür.
• Vücutta aşırı karbonhidrat mevcut ise bazı glükozlar tamamen metabolize olurken bazıları glikojen formunda, sitrat fazlalığı olduğunda yağ asidi olarak(bkz. lipogenez) depo edilir. Koenzim A bu adımda geri dönüştürülür.
• Vücutta serbest karbonhidrat mevcut olmadığında yağların enerji elde edebilmek için asetil-CoA'ya parçalanması gerekir. Bu kondisyonda asetil-CoA'lar, sitrik asit siklusunun ara ürünlerinin(esas olarak oksaloasetat) glukoneogenez yolunu beslemek için tükenmesi sebebiyle sitrik asit siklusunda metabolize olamaz. Bunun sonucu meydana gelen asetil-CoA birikimi ketogenez yolunu aktive eder.

Glukagon ve ana regülatör olarak insülin, ketogenezin esas regülatör hormonlarıdır. İki hormon da hormon duyarlı lipaz ve asetil-CoA karboksilaz enzimlerini regüle eder. Hormon duyarlı lipaz, trigliseritlerin bir yağ asidini oksidasyon için serbest bırakarak digliseritler üretir. Asetil-CoA karboksilaz, asetil-CoA'dan malonil-CoA oluşumunu katalizler. Malonil-CoA, β-oksidasyon için yağ asitlerini mitokondriye taşıyan CPT I aktivitesini azaltır. İnsülin hormon duyarlı lipazı inhibe edip asetil-CoA karboksilazı aktive eder ve böylece yağ asidi oksidasyonu için gereken başlangıç substratları azaltır ve mitokondriye girme kapasitelerini inhibe eder. Glukagon hormon duyarlı lipazı aktive edip asetil-CoA karboksilazı inhibe eder ve böylece keton cisimciği üretimini stimüle eder ve yağ asitlerinin β-oksidasyon için mitokondriye geçmesini kolaylaştırır. İnsülin ayrıca HMG-CoA liyazı inhibe etmek suretiyle de keton cisimciği üretimini inhibe eder. Benzer şekilde kortizol, katekolamin, epinefrin, norepinefrin ve tiroid hormonları; lipolizi aktive ederek(yağ asitlerinin adipozdan çıkması) üretilen keton cisimciği miktarını arttırır ve bu β-oksidasyona katılabilecek yağ asidi konsantrasyonunda artışa sebep olur. Glukagondan farklı olarak katekolaminler insülin varlığında dahi lipolizi uyarabilirler ve bu şekilde akut stres sırasında periferal dokuları için enerji ihtiyacı karşılanır.

Ketogeneze katılan bir dizi genin kontrol eden PPARα enzimi de ketogenezi upregüle edebilir. Mesela keton cisimciklerinin membranlar arasındaki geçişinde (kan-beyin bariyeri dahil) rol oynayan MCT1 geni, PPRAα tarafından regüle edilir ve bu şekilde keton cisimciklerinin beyne taşımını etkileyebilir. CPT geni de PPRAα tarafından upregüle edilir ve bu şekilde yağ asitlerinin mitokondriye taşınmasını etkileyebilir.

Ayrıca bakınız

• Keton cisimcikleri
• Yağ asidi metabolizması
• Ketozis
• Ketojenik diyet

Dipnot

Kaynakça