Кетоз
Кетоз | |
---|---|
Другие имена | кетонемия |
![]() | |
Кетоновые тела : ацетон, ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота. | |
Произношение | |
Специальность | Эндокринология |
Кетоз – это метаболическое состояние, характеризующееся повышенным уровнем кетоновых тел в крови или моче. Физиологический кетоз — это нормальная реакция на низкую доступность глюкозы , например, на низкоуглеводную диету или голодание , которая обеспечивает дополнительный источник энергии для мозга в виде кетонов. организма При физиологическом кетозе уровень кетонов в крови превышает исходный уровень, но кислотно-щелочной гомеостаз сохраняется. Это контрастирует с кетоацидозом , неконтролируемым производством кетонов, которое возникает при патологических состояниях и вызывает метаболический ацидоз , что требует неотложной медицинской помощи. Кетоацидоз чаще всего является результатом полной недостаточности инсулина при диабете 1 типа или поздней стадии диабета 2 типа . Уровни кетонов можно измерить в крови, моче или дыхании и обычно составляют от 0,5 до 3,0 миллимолярных (мМ) при физиологическом кетозе, в то время как кетоацидоз может вызывать концентрацию в крови более 10 мМ. [1]
Следовые уровни кетонов всегда присутствуют в крови и увеличиваются, когда запасы глюкозы в крови низкие и печень переключается с основного метаболизма углеводов на метаболизм жирных кислот. [2] Это происходит во время состояний повышенного окисления жирных кислот, таких как голодание, голодание, ограничение углеводов или длительные физические упражнения. Когда печень быстро метаболизирует жирные кислоты в ацетил-КоА , некоторые молекулы ацетил-КоА затем могут превращаться в кетоновые тела: пируват , ацетоацетат , бета-гидроксибутират и ацетон . [1] [2] Эти кетоновые тела могут функционировать как источник энергии, а также как сигнальные молекулы. [3] Сама печень не может использовать эти молекулы для получения энергии, поэтому кетоновые тела высвобождаются в кровь для использования периферическими тканями, включая мозг. [2]
Когда кетоз вызван ограничением углеводов, его иногда называют пищевым кетозом. Диета с низким содержанием углеводов и умеренным содержанием белка, которая может привести к кетозу, называется кетогенной диетой . Кетоз хорошо зарекомендовал себя как средство лечения эпилепсии , а также эффективен при лечении диабета 2 типа. [4]
Определения
[ редактировать ]Нормальный уровень кетоновых тел в сыворотке крови составляет менее 0,5 мМ. Гиперкетонемию традиционно определяют как уровни, превышающие 1 мМ. [1]
Физиологический кетоз
[ редактировать ]Физиологический кетоз — это непатологическое (нормальное функционирование) повышение кетоновых тел, которое может возникнуть в результате любого состояния повышенного окисления жирных кислот , включая голодание, длительные физические упражнения или диеты с очень низким содержанием углеводов, такие как кетогенная диета . [5] При физиологическом кетозе уровень кетонов в сыворотке обычно остается ниже 3 мМ. [1]
Кетоацидоз
[ редактировать ]Кетоацидоз — это патологическое состояние неконтролируемой выработки кетонов, которое приводит к метаболическому ацидозу , при этом уровень кетонов в сыворотке обычно превышает 3 мМ. Кетоацидоз чаще всего вызывается дефицитом инсулина при диабете 1 типа или поздней стадии диабета 2 типа, но также может быть результатом хронического злоупотребления алкоголем, отравления салицилатами или приема изопропилового спирта. [1] [2] Кетоацидоз вызывает серьезные метаболические нарушения и требует неотложной медицинской помощи. [2] Кетоацидоз отличается от физиологического кетоза, поскольку он требует нарушения нормальной регуляции выработки кетоновых тел. [6] [5]
Причины
[ редактировать ]Повышенные уровни кетонов в крови чаще всего вызваны ускоренным производством кетонов, но также могут быть вызваны потреблением экзогенных кетонов или их предшественников.
Когда запасы гликогена и глюкозы в крови низкие, происходит метаболический сдвиг, направленный на сохранение глюкозы для мозга, который не может использовать жирные кислоты для получения энергии. Этот сдвиг включает в себя усиление окисления жирных кислот и выработку кетонов в печени как альтернативного источника энергии для мозга, а также скелетных мышц, сердца и почек. [2] [3] Низкий уровень кетонов всегда присутствует в крови и увеличивается при низкой доступности глюкозы. Например, после ночного голодания 2–6% энергии поступает из кетонов, а после трехдневного голодания эта цифра увеличивается до 30–40%. [1] [2]
Количество ограничения углеводов, необходимое для того, чтобы вызвать состояние кетоза, варьируется и зависит от уровня активности, чувствительности к инсулину , генетики, возраста и других факторов, но кетоз обычно возникает при потреблении менее 50 граммов углеводов в день в течение как минимум трех дней. . [7] [8]
Новорожденные, беременные и кормящие женщины — это группы населения, у которых особенно быстро развивается физиологический кетоз в ответ на энергетические проблемы, такие как голодание или болезнь. На фоне заболевания это может прогрессировать до кетоацидоза, хотя случается это редко. Склонность к выработке кетонов у новорожденных вызвана их диетой с высоким содержанием жиров в грудном молоке, непропорционально большой центральной нервной системой и ограниченным гликогеном в печени. [1] [9]
Биохимия
[ редактировать ]Предшественниками кетоновых тел являются жирные кислоты из жировой ткани или пищи, а также кетогенные аминокислоты . [10] [11] Образование кетоновых тел происходит посредством кетогенеза в митохондриальном матриксе клеток печени.
Жирные кислоты могут высвобождаться из жировой ткани посредством адипокинов, сигнализирующих о высоких уровнях глюкагона и адреналина и низких уровнях инсулина. Высокий уровень глюкагона и низкий уровень инсулина соответствуют периодам низкой доступности глюкозы, например голоданию. [12] Жирные кислоты, связанные с коферментом А, позволяют проникать в митохондрии. Попав внутрь митохондрии, связанные жирные кислоты используются в качестве топлива в клетках преимущественно посредством бета-окисления , которое отщепляет два углерода от молекулы ацил-КоА в каждом цикле с образованием ацетил-КоА . Ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты , где подвергается альдольной конденсации с оксалоацетатом с образованием лимонной кислоты ; затем лимонная кислота входит в цикл трикарбоновых кислот (ТСА), который дает очень высокий выход энергии на углерод в исходной жирной кислоте. [13]

Ацетил-КоА может метаболизироваться в рамках цикла ТСА в любой клетке, но он также может подвергаться кетогенезу в митохондриях клеток печени. [1] Когда доступность глюкозы низкая, оксалоацетат выводится из цикла ТСА и вместо этого используется для производства глюкозы посредством глюконеогенеза . Такое использование оксалоацетата в глюконеогенезе может сделать его недоступным для конденсации с ацетил-КоА, предотвращая вход в цикл ТСА. В этом сценарии энергию можно получать из ацетил-КоА посредством производства кетонов.
В кетогенезе две молекулы ацетил-КоА конденсируются с образованием ацетоацетил-КоА посредством тиолазы . Ацетоацетил-КоА на короткое время соединяется с другим ацетил-КоА через ГМГ-КоА-синтазу с образованием гидрокси-β-метилглутарил-КоА . Гидрокси-β-метилглутарил-КоА образует ацетоацетат кетоновых тел посредством HMG-CoA-лиазы . Затем ацетоацетат может обратимо превращаться в другое кетоновое тело — D-β-гидроксибутират — посредством D-β-гидроксибутиратдегидрогеназы. Альтернативно, ацетоацетат может самопроизвольно разлагаться до третьего кетонового тела (ацетона) и диоксида углерода , что приводит к образованию гораздо более высоких концентраций ацетоацетата и D-β-гидроксибутирата. Образующиеся кетоновые тела не могут быть использованы печенью для получения энергии, поэтому они экспортируются из печени для снабжения энергией мозга и периферических тканей.
Помимо жирных кислот, дезаминированные кетогенные аминокислоты также могут превращаться в промежуточные продукты цикла лимонной кислоты и образовывать кетоновые тела. [11]
Измерение
[ редактировать ]Уровни кетонов можно измерить путем анализа мочи, крови или дыхания. Существуют ограничения в прямом сравнении этих методов, поскольку они измеряют разные кетоновые тела.
Анализ мочи
[ редактировать ]
Анализ мочи — наиболее распространенный метод определения кетонов. В тест-полосках для мочи используется реакция нитропруссида с ацетоацетатом для получения полуколичественного измерения, основанного на изменении цвета полоски. Хотя бета-гидроксибутират является преобладающим циркулирующим кетоном, тест-полоски мочи измеряют только ацетоацетат. Кетоны в моче часто плохо коррелируют с уровнями в сыворотке из-за вариабельности экскреции кетонов почками, влияния состояния гидратации и функции почек. [1] [8]
Тестирование сыворотки
[ редактировать ]Измерители кетонов на палец позволяют мгновенно определять уровень бета-гидроксибутирата в крови, подобно глюкометрам . Уровни бета-гидроксибутрата в крови также можно измерить в лаборатории. [1]
Медицинское использование
[ редактировать ]![]() | Этот раздел может в первую очередь относиться к другому предмету или придавать чрезмерное значение конкретному аспекту, а не предмету в целом . ( май 2020 г. ) |
Эпилепсия
[ редактировать ]Кетоз, вызванный кетогенной диетой, является давно принятым методом лечения рефрактерной эпилепсии . [14]
Ожирение и метаболический синдром
[ редактировать ]Кетоз может улучшить маркеры метаболического синдрома за счет снижения уровня триглицеридов в сыворотке , повышения уровня липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), а также увеличения размера и объема частиц липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Эти изменения согласуются с улучшением липидного профиля, несмотря на потенциальное повышение уровня общего холестерина . [7] [15]
Безопасность
[ редактировать ]Безопасность кетоза при низкоуглеводной диете часто ставится под сомнение врачами, исследователями и средствами массовой информации. [16] [17] [18] Общая проблема безопасности связана с непониманием разницы между физиологическим кетозом и патологическим кетоацидозом. [6] [7] Также продолжаются споры о том, является ли хронический кетоз здоровым состоянием или стрессором, которого следует избегать. Некоторые утверждают, что люди эволюционировали, чтобы избежать кетоза, и им не следует находиться в кетозе в течение длительного времени. [18] Противоположный аргумент заключается в том, что физиологической потребности в пищевых углеводах не существует, поскольку адекватная энергия может быть получена посредством глюконеогенеза и кетогенеза в течение неопределенного времени. [19] Альтернативно, было предложено, что переключение между кетозным состоянием и состоянием сытости оказывает благотворное влияние на метаболическое и неврологическое здоровье. [3] Эффекты поддержания кетоза на срок до двух лет известны из исследований людей, соблюдающих строгую кетогенную диету при эпилепсии или диабете 2 типа; к ним относятся краткосрочные неблагоприятные последствия, ведущие к потенциальным долгосрочным последствиям. [20] Однако литература о долгосрочных последствиях периодического кетоза отсутствует. [20]
Рекомендации по приему лекарств
[ редактировать ]Некоторые лекарства требуют внимания в состоянии кетоза, особенно некоторые классы лекарств от диабета. Препараты- ингибиторы SGLT2 были связаны со случаями эугликемического кетоацидоза – редкого состояния с высоким содержанием кетонов, вызывающего метаболический ацидоз при нормальном уровне глюкозы в крови. Обычно это происходит при пропуске дозы инсулина, заболевании, обезвоживании или соблюдении низкоуглеводной диеты во время приема лекарства. [21] Кроме того, лекарства, используемые для непосредственного снижения уровня глюкозы в крови, включая инсулин и сульфонилмочевины, могут вызвать гипогликемию, если их не титровать перед началом диеты, которая приводит к кетозу. [20]
Побочные эффекты
[ редактировать ]Могут возникнуть побочные эффекты при переходе от метаболизма глюкозы к метаболизму жиров. [22] К ним могут относиться головная боль, усталость, головокружение, бессонница, трудности с переносимостью физической нагрузки, запор и тошнота, особенно в первые дни и недели после начала кетогенной диеты. [20] Выдыхание может приобретать сладкий фруктовый вкус за счет образования ацетона, который выдыхается из-за его высокой летучести. [7]
Большинство побочных эффектов длительного кетоза наблюдаются у детей из-за его давнего применения в качестве лечения детской эпилепсии. К ним относятся ухудшение здоровья костей, задержка роста, гиперлипидемия и камни в почках . [23]
Противопоказания
[ редактировать ]не следует придерживаться кетоза, вызванного кетогенной диетой, Людям с панкреатитом из-за высокого содержания жиров в пище. Кетоз также противопоказан при дефиците пируваткарбоксилазы , порфирии и других редких генетических нарушениях жирового обмена . [24]
Ветеринария
[ редактировать ]У молочного скота кетоз обычно возникает в течение первых недель после рождения теленка и иногда его называют ацетонемией . Это результат дефицита энергии, когда ее потребление недостаточно для компенсации повышенных метаболических потребностей в период лактации. Повышенные концентрации β-гидроксибутирата могут угнетать глюконеогенез, потребление корма и иммунную систему, а также влиять на состав молока. [25] Диагностические тесты на местах могут быть полезны для выявления кетоза у крупного рогатого скота. [26]
У овец кетоз, проявляющийся гиперкетонемией с содержанием бета-гидроксибутирата в крови более 0,7 ммоль/л, называется токсемией беременности . [27] [28] Это может развиться на поздних сроках беременности у многоплодных овец и связано со значительными метаболическими потребностями беременности. [29] [30] У жвачных животных, поскольку большая часть глюкозы в пищеварительном тракте метаболизируется организмами рубца , глюкоза должна поступать посредством глюконеогенеза . [31] Токсемия беременных чаще всего возникает на поздних сроках беременности из-за метаболических потребностей в результате быстрого роста плода и может быть вызвана недостаточным потреблением энергии корма из-за погодных условий, стресса или других причин. [28] Быстрое выздоровление может произойти при естественных родах, кесаревом сечении или искусственном аборте. Профилактика посредством надлежащего кормления и других мер лечения более эффективна, чем лечение поздних стадий токсемии беременных. [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Лаффель Л. (ноябрь 1999 г.). «Кетоновые тела: обзор физиологии, патофизиологии и применение мониторинга диабета» . Исследования и обзоры диабета/метаболизма . 15 (6): 412–426. doi : 10.1002/(SICI)1520-7560(199911/12)15:6<412::AID-DMRR72>3.0.CO;2-8 . ПМИД 10634967 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Палата С (2015). «Метаболизм кетоновых тел» . Диапедия . doi : 10.14496/dia.51040851169.29 (неактивен 17 июня 2024 г.). Архивировано из оригинала 11 ноября 2018 г. Проверено 30 сентября 2019 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка ) [ самостоятельно опубликованный источник? ] - ^ Jump up to: а б с Мэттсон, член парламента, Моэль К., Гена Н., Шмаедик М., Ченг А. (2018). «Периодическое метаболическое переключение, нейропластичность и здоровье мозга» . Обзоры природы. Нейронаука . 19 (2): 63–80. дои : 10.1038/nrn.2017.156 . ПМЦ 5913738 . ПМИД 29321682 .
- ^ Вестман Э.К., Тондт Дж., Магуайр Э., Янси В.С. (15 сентября 2018 г.). «Внедрение низкоуглеводной кетогенной диеты для лечения сахарного диабета 2 типа». Экспертный обзор эндокринологии и обмена веществ . 13 (5): 263–272. дои : 10.1080/17446651.2018.1523713 . ПМИД 30289048 . S2CID 52920398 .
- ^ Jump up to: а б Кэхилл Г.Ф. (2006). «Топливный обмен при голодании». Ежегодный обзор питания . 26 : 1–22. дои : 10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258 . ПМИД 16848698 .
- ^ Jump up to: а б Кребс Х. (январь 1966 г.). «Регуляция выделения кетоновых тел печенью». Достижения в регуляции ферментов . 4 : 339–353. дои : 10.1016/0065-2571(66)90027-6 . ПМИД 4865971 .
- ^ Jump up to: а б с д Паоли А., Рубини А., Волек Дж.С., Гримальди К.А. (2013). «Помимо потери веса: обзор терапевтического использования диет с очень низким содержанием углеводов (кетогенных)» . Европейский журнал клинического питания . 67 (8): 789–96. дои : 10.1038/ejcn.2013.116 . ПМЦ 3826507 . ПМИД 23801097 .
- ^ Jump up to: а б Вич Р.Л. (2004). «Терапевтическое значение кетоновых тел: влияние кетоновых тел при патологических состояниях: кетоз, кетогенная диета, окислительно-восстановительные состояния, резистентность к инсулину и митохондриальный метаболизм». Простагландины, лейкотриены и незаменимые жирные кислоты . 70 (3): 309–19. дои : 10.1016/j.plefa.2003.09.007 . ПМИД 14769489 .
- ^ Фукао Т., Митчелл Г., Сасс Д.О., Хори Т., Ории К., Аояма Ю. (2014). «Метаболизм кетонового тела и его дефекты». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 37 (4): 541–51. дои : 10.1007/s10545-014-9704-9 . ПМИД 24706027 . S2CID 21840932 .
- ^ Коэльо М., Оливейра Т., Фернандес Р. (2013). «Биохимия жировой ткани: орган эндокринной системы» . Архив медицинской науки . 9 (2): 191–200. дои : 10.5114/aoms.2013.33181 . ПМЦ 3648822 . ПМИД 23671428 .
- ^ Jump up to: а б Кольмайер М (22 мая 2015 г.). Метаболизм питательных веществ: структуры, функции и гены . Эльзевир Наука. ISBN 978-0-12-387784-0 . ОСЛК 913852019 .
- ^ Оуэн О.Э. (июль 2005 г.). «Кетоновые тела как топливо для мозга во время голодания» . Образование в области биохимии и молекулярной биологии . 33 (4): 246–251. дои : 10.1002/bmb.2005.49403304246 . S2CID 11278861 .
- ^ Страйер Л. (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 510–515, 581–613, 775–778. ISBN 0-7167-2009-4 .
- ^ Хартман А.Л., Vining EP (2007). «Клинические аспекты кетогенной диеты». Эпилепсия . 48 (1): 31–42. дои : 10.1111/j.1528-1167.2007.00914.x . ПМИД 17241206 .
- ^ Гершуни В.М., Ян С.Л., Медичи V (2018). «Пищевой кетоз для контроля веса и обращения метаболического синдрома» . Текущие отчеты о питании . 7 (3): 97–106. дои : 10.1007/s13668-018-0235-0 . ПМК 6472268 . ПМИД 30128963 .
- ^ «Безопасна ли кето-диета? У экспертов Университета Южной Калифорнии есть серьезные опасения» . Новости ОСК . 19 февраля 2019 г. Проверено 3 октября 2019 г.
- ^ «7 опасностей перехода на кето» . Здоровье.com . Проверено 3 октября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Пласкетт Л.Г. (сентябрь 2003 г.). «О необходимости пищевых углеводов». Журнал пищевой и экологической медицины . 13 (3): 161–168. дои : 10.1080/13590840310001619405 .
- ^ Маннинен А.Х. (2004). «Метаболические эффекты диет с очень низким содержанием углеводов: неправильно понимаемые «злодеи» метаболизма человека» . Журнал Международного общества спортивного питания . 1 (2): 7–11. дои : 10.1186/1550-2783-1-2-7 . ПМК 2129159 . ПМИД 18500949 .
- ^ Jump up to: а б с д Масуд В., Уппалури КР (2019). «Кетогенная диета» . СтатПерлс . Издательство StatPearls. ПМИД 29763005 . Проверено 3 октября 2019 г.
- ^ Гольденберг Р.М., Берард Л.Д., Ченг А.Ю., Гилберт Дж.Д., Верма С., Ву В.К. и др. (2016). «Диабетический кетоацидоз, связанный с ингибитором SGLT2: клинический обзор и рекомендации по профилактике и диагностике». Клиническая терапия . 38 (12): 2654–2664.e1. doi : 10.1016/j.clinthera.2016.11.002 . ПМИД 28003053 .
- ^ Робертс V (6 марта 2017 г.). «Побочные эффекты кетогенной диеты» . PlanKetogenic.pro .
- ^ Коссофф Э.Х., Зупец-Кания Б.А., Ро Дж.М. (2009). «Кетогенные диеты: новости для детских неврологов». Журнал детской неврологии . 24 (8): 979–88. дои : 10.1177/0883073809337162 . ПМИД 19535814 . S2CID 11618891 .
- ^ Коссофф Э.Х., Зупец-Кания Б.А., Амарк П.Е., Баллабан-Гил К.Р., Кристина Бергквист А.Г., Блэкфорд Р. и др. (2009). «Оптимальное клиническое ведение детей, получающих кетогенную диету: рекомендации Международной группы по изучению кетогенной диеты» . Эпилепсия . 50 (2): 304–317. дои : 10.1111/j.1528-1167.2008.01765.x . ПМИД 18823325 .
- ^ Гросс Дж. Дж., Брукмайер Р. М. (2019). «Обзор: Метаболические проблемы у лактирующих молочных коров и их оценка с помощью установленных и новых показателей молока» . Животное . 13 (С1): с75–с81. Бибкод : 2019Anim...13..s75G . дои : 10.1017/S175173111800349X . ПМИД 31280745 .
- ^ Татоне Э.Х., Гордон Дж.Л., Хаббс Дж., ЛеБлан С.Дж., ДеВрис Т.Дж., Даффилд Т.Ф. (2016). «Систематический обзор и метаанализ диагностической точности тестов на месте для выявления гиперкетонемии у дойных коров». Профилактическая ветеринарная медицина . 130 : 18–32. doi : 10.1016/j.prevetmed.2016.06.002 . ПМИД 27435643 .
- ^ Пью, Д.Г. 2002. Лекарство для овец и коз. Сондерс, Филадельфия. 468 стр.
- ^ Jump up to: а б Кимберлинг, CV 1988. Болезни овец Дженсена и Свифта. 3-е изд. Леа и Фебигер, Филадельфия. 394 стр.
- ^ Мартенюк Ю.В., Хердт Т.Х. (1988). «Беременная токсемия и кетоз овцематок и самок». Ветеринарные клиники Северной Америки. Практика кормления животных . 4 (2): 307–15. дои : 10.1016/s0749-0720(15)31050-1 . ПМИД 3264753 .
- ^ Рид Р.Л. (1960). «Исследования углеводного обмена овец. IX. Метаболические эффекты глюкозы и глицерина у недоедающих беременных овцематок и у овцематок с токсикозом беременных». Австралийский журнал сельскохозяйственных исследований . 11 : 42–47. дои : 10.1071/ar9600042 .
- ^ Ван Соест, П.Дж. 1994. Экология питания жвачных животных. 2-е изд. Корнеллский университет. Нажимать. 476 стр.
- ^ Кан CM, изд. (2005). Ветеринарное руководство Merck (9-е изд.). Станция Уайтхаус: Merck & Co.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Лори Р.А., Ледвард Д. (2014). Мясная наука Лори . Эльзевир Наука. ISBN 978-1-84569-161-5 .
- Волек Дж.С., Финни С.Д. (2012). Искусство и наука о низкоуглеводной эффективности . За пределами ожирения. п. 91. ИСБН 978-0-9834907-1-5 .
- Лоури Р., Уилсон Дж. (2017). Кетогенная Библия: авторитетное руководство по кетозу . Пояс Победы. ISBN 978-1-62860-104-6 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Диабетический кетоацидоз в eMedicine
- NHS Direct: кетоз
- Руководство компании Merck —