Formacion de cuerpos cetonicos bioquimica

Presentación de los cuerpos cetónicos

La cetogénesis es el proceso bioquímico a través del cual los organismos producen cuerpos cetónicos mediante la descomposición de ácidos grasos y aminoácidos cetogénicos[1][2] El proceso suministra energía a ciertos órganos, en particular el cerebro, el corazón y el músculo esquelético, en escenarios específicos como el ayuno, la restricción calórica, el sueño[3] u otros. (En raras enfermedades metabólicas, una gluconeogénesis insuficiente puede causar una cetogénesis excesiva e hipoglucemia, lo que puede llevar a una afección potencialmente mortal conocida como cetoacidosis no diabética)[4].

Los cuerpos cetónicos no se producen obligatoriamente a partir de los ácidos grasos, sino que se sintetiza una cantidad significativa de ellos sólo en una situación de insuficiencia de carbohidratos y proteínas, en la que sólo los ácidos grasos están fácilmente disponibles como combustible para su producción[cita requerida].

Los cuerpos cetónicos se producen principalmente en las mitocondrias de las células del hígado, y su síntesis puede producirse en respuesta a una falta de disponibilidad de glucosa en la sangre, como por ejemplo durante el ayuno[4] Otras células, por ejemplo los astrocitos humanos, son capaces de llevar a cabo la cetogénesis, pero no son tan eficaces en este sentido. [5] La cetogénesis se produce constantemente en un individuo sano[6] La cetogénesis en individuos sanos está en última instancia bajo el control de la proteína reguladora maestra AMPK, que se activa en momentos de estrés metabólico, como la insuficiencia de carbohidratos. La activación en el hígado inhibe la lipogénesis, promueve la oxidación de los ácidos grasos, desactiva la acetil-CoA carboxilasa, activa la malonil-CoA descarboxilasa y, en consecuencia, induce la cetogénesis. El etanol es un potente inhibidor de la AMPK[7] y, por lo tanto, puede causar alteraciones significativas en el estado metabólico del hígado, incluida la detención de la cetogénesis,[5] incluso en el contexto de la hipoglucemia.

Qué son las cetonas

El término «cuerpos cetónicos» se refiere principalmente a dos compuestos: el acetoacetato y el β-hidroxibutirato, que se forman a partir del acetil-CoA cuando el suministro de intermediarios del ciclo TCA es bajo, como en los períodos de ayuno prolongado. Pueden sustituir a la glucosa en el músculo esquelético y, hasta cierto punto, en el cerebro. El primer paso en la formación de cuerpos cetónicos es la condensación de dos moléculas de acetil-CoA en una reacción inversa a la tiolasa.

Aunque la acetona es un producto muy poco importante del metabolismo normal, los diabéticos cuya enfermedad no está bien controlada suelen tener altos niveles de cuerpos cetónicos en su circulación. La acetona que se forma a partir de la descarboxilación del acetoacetato se excreta a través de los pulmones, provocando el característico «aliento a acetona».

Cetólisis

Los cuerpos cetónicos son una importante fuente de energía y su metabolismo es un proceso muy regulado. Cuando las reservas de glucosa en el cuerpo se agotan, el hígado dispone de más ácidos grasos para su oxidación, lo que conduce a la consiguiente producción de moléculas ricas en energía, sobre todo acetil-CoA. El acetil-CoA puede entrar en el ciclo del ácido cítrico en el hígado o utilizarse para la síntesis de cuerpos cetónicos. Los cuerpos cetónicos pueden entonces viajar a través de la sangre por todo el cuerpo. Las células (especialmente en el músculo esquelético y el cerebro) pueden volver a convertir los cuerpos cetónicos en acetil-CoA, que puede entrar en el ciclo del ácido cítrico para producir ATP. Los cuerpos cetónicos son una forma de que el cuerpo utilice la energía almacenada en la grasa cuando la glucosa no está disponible o no puede ser utilizada.

Organelos semiautónomos y autorreproducibles que se encuentran en el citoplasma de todas las células de la mayoría de los eucariotas, pero no de todos. Cada mitocondria está rodeada por una doble membrana limitante. La membrana interna está muy invaginada y sus salientes se denominan cristas. Las mitocondrias son los lugares donde se producen las reacciones de fosforilación oxidativa, que dan lugar a la formación de ATP. Contienen ribosomas característicos, ARN de transferencia, aminoacil ARNt sintetasas y factores de elongación y terminación. Las mitocondrias dependen de los genes del núcleo de las células en las que residen para muchos ARN mensajeros esenciales. Se cree que las mitocondrias surgieron de bacterias aeróbicas que establecieron una relación simbiótica con protoeucariotas primitivos.

Ketogénesis

En la síntesis de cuerpos cetónicos, se separa un acetil-CoA de la HMG-CoA, dando lugar a acetoacetato, un cuerpo cetónico de cuatro carbonos que es algo inestable, químicamente. Se descarboxila espontáneamente hasta cierto punto para producir acetona. Los cuerpos cetónicos se producen cuando los niveles de glucosa en sangre son muy bajos. Los cuerpos cetónicos pueden convertirse en acetil-CoA, que puede utilizarse para la síntesis de ATP a través del ciclo del ácido cítrico. Las personas muy hipoglucémicas (incluidos algunos diabéticos) producen cuerpos cetónicos, que a menudo se detectan por primera vez por el olor a acetona de su aliento.

La acetona no tiene prácticamente ninguna utilidad para la producción de energía, ya que no se convierte fácilmente en acetil-CoA. En consecuencia, las células convierten el acetoacetato en beta-hidroxibutirato, que es más estable químicamente. Aunque técnicamente no es una cetona, el beta-hidroxibutirato se denomina con frecuencia cuerpo cetónico. Al llegar a una célula objetivo, puede ser oxidado de nuevo a acetoacetato con la conversión a acetil-CoA. Tanto el acetoacetato como el beta-hidroxibutirato pueden atravesar la barrera hematoencefálica y proporcionar una importante energía al cerebro cuando la glucosa es limitada.