глубокий кетоз что такое

Как и почему организм входит в состояние кетоза

Кетоз — естественный процесс, запускающий организм для выживания при уменьшении поступления пищи. Организм при этом вырабатывает кетоны в печени из свободных жирных кислот, которые поступают из жировых запасов. Кетоны выступают альтернативным «топливом» для организма.

Состояние кетоза наступает у человека при соблюдении низкоуглеводной диеты для похудения.

Кетоновый обмен веществ в организме

Поскольку центральная нервная система не может использовать жирные кислоты для своей энергии, она обычно использует глюкозу. Низкое потребление углеводов заставляет мозг находить альтернативный источник энергии, полученный из-за перепроизводства ацетил-кофермента A. Вырабатывается кетоновое тело в процессе, называемом кетогенезом.

Термин «кетоновые тела» относится к трем конкретным соединениям:

Уровни циркулирующих кетоновых тел зависят как от скорости их производства (кетогенеза), так и от степени их использования (например, кетолиза). Они имеют важное значение для мозга, который не может получать энергию из других источников при низком уровне глюкозы в крови.

У здоровых взрослых печень способна производить 185 г кетоновых тел каждый день. Основным производимым кетоновым телом является ацетоацетат, но основным циркулирующим кетоном является бета-гидроксибутират.

Большинство кетоновых тел образуются в процессе кетогенеза

Это когда жирные кислоты, выделяющиеся из жировой ткани, разрушаются во время голодания или адренергического стресса.

Во время голодания уровни кетоновых тел увеличиваются с третьего дня и достигают плато в 8 ммоль/л после 5-6 недель голодания. В то время как свободные жирные кислоты становятся основным источником энергии для скелетных мышц и, следовательно, использование кетонового тела снижается, мозг увеличивает их использование.

Влияние метаболизма кетонового тела свидетельствует о том, что умеренный кетоз может иметь терапевтический потенциал при ряде различных болезненных состояний. Следовательно, кетоновые тела могут оказывать терапевтическое воздействие на заболевания недостаточности субстрата или резистентности к инсулину, а также недуги, возникающие в результате повреждения свободными радикалами, и заболевания, вызванные гипоксией.

Измерение кетоновых тел

В последние годы стали доступны количественные анализы крови на бета-гидроксибутират для определения уровней этого кетонового тела в образцах венозной или капиллярной крови. При диабетическом кетоацидозе отношение бета-гидроксибутирата к ацетоацетату первоначально превышает 3:1. При обработке это соотношение изменяется и происходит превращение бета-гидроксибутирата в ацетоацетат.

Знание физиологии кетоза и способов измерения кетоновых тел важно для применения кетогенной диеты.

В самых общих чертах, кетогенная диета представляет собой любую диету, которая заставляет печень производить кетоновые тела, смещая метаболизм тела от глюкозы к утилизации жира.

Отказ от ответственности: этот контент, включая советы, предоставляет только общую информацию. Это никоим образом не заменяет квалифицированное медицинское заключение. Для получения дополнительной информации всегда консультируйтесь со специалистом или вашим лечащим врачом.

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Источник

Что такое кетоз и как в него войти

В последнее время кетоз стал очень популярной темой для обсуждений, при этом одни очень восторженно о нем отзываются, в то время как другие его активно критикуют. Так полезно или опасно состояние кетоза для организма? И все ли должны к нему стремиться?

В этой статье представлена ​​вся необходимая информация о кетозе, включая его пользу для здоровья, потенциальные риски и советы по успешному вхождению в кетоз и сохранению этого состояния.

Что такое кетоз

Кетоз — это метаболическое состояние, при котором организм использует в качестве основного источника энергии жир и кетоны, а не глюкозу (сахар).

Глюкоза хранится в печени и используется по мере необходимости для получения энергии. Однако стоит резко снизить потребление углеводов на несколько дней, как запасы глюкозы истощаются. Печень может вырабатывать глюкозу из аминокислот белка, который мы получаем с пищей (процесс глюконеогенеза). Однако этого количества явно недостаточно, чтобы удовлетворить потребности нашего мозга, которому постоянно требуется новое топливо.

К счастью, существует альтернативный источник энергии, и его открывает нам кетоз. В состоянии кетоза организм ускоренно вырабатывает кетоны. Кетоны, или кетоновые тела, производятся печенью из жиров, поступающих с пищей, и из нашего собственного телесного жира.

Выделяют три кетоновых тела:

На самом деле, печень постоянно вырабатывает кетоны, даже если человек не отказывается от продуктов с высоким содержанием углеводов. Как правило, это происходит ночью, пока мы спим, но делает он это обычно в очень малых количествах. Однако, когда уровень глюкозы и инсулина снижается в результате ограничения потребления углеводов, печень наращивает производство кетонов, чтобы обеспечить наш мозг необходимой энергией.

Как только уровень кетонов в крови достигает определенного уровня, человек переходит в состояние пищевого кетоза. По мнению ведущих исследователей кетогенной диеты доктора Стива Финни и доктора Джеффа Волека, пороговое значение для пищевого кетоза составляет минимум 0,5 ммоль/л бета-гидроксибутирата (кетоновое тело, уровень которого в крови поддается измерению).

Хотя достичь состояния кетоза можно как в результате голодания, так и соблюдения кето-диеты, только кето-диета позволяет добиться устойчивых результатов. По сути, это просто здоровый способ питания, который можно соблюдать сколь угодно долго.

Нужны ли мозгу углеводы?

Существует давнее, но ошибочное мнение, что углеводы необходимы для нормальной работы мозга. Если вы поинтересуетесь у диетологов о суточной норме потребления углеводов, они, скорее всего, ответят, что для создания постоянного запаса глюкозы мозгу требуется не менее 130 г в день.

Несмотря на то, что у головного мозга действительно высокие энергетические потребности и ему важно получать определенное количество глюкозы, необходимый запас топлива в состоянии кетоза ему обеспечит множество образующихся кетонов.

Кроме того, печень всегда сохраняет способность производить небольшое количество необходимой мозгу глюкозы, даже в условиях полного голодания. Этот процесс, известный как глюконеогенез (буквально — «создание новой глюкозы»), может также обеспечить глюкозой другие системы и органы, которые в ней нуждаются, например эритроциты и почки.

Такие способности организма позволяли нашим предкам, охотникам и собирателям, долгое время обходиться без еды, потому что у них всегда был доступ к источнику топлива — накопленному жиру. Состояние кетоза не оказывает вредного влияния на работу мозга. Напротив, многие люди утверждают, что в этом состоянии у них улучшается восприятие и увеличивается скорость реакции.

Польза кетоза для здоровья

Помимо того, что кетоны являются бесперебойным источником энергии, они — особенно бета-гидроксибутират — помогают снимать воспалительные процессы и уменьшать оксидативный стресс, которые, как полагают, являются причиной многих хронических заболеваний.

И действительно, состояние пищевого кетоза имеет ряд уже доказанных и пока еще не подтвержденных положительных свойств.

Доказанные преимущества кето-диеты:

Кетоз и кетоацидоз: в чем отличие

Пищевой кетоз и диабетический кетоацидоз — это совершенно разные состояния. В то время как пищевой кетоз безопасен и полезен для здоровья, кетоацидоз требует срочного медицинского вмешательства. К сожалению, многие врачи не до конца понимают разницу между ними.

Кетоацидоз возникает, в основном, у людей, страдающих диабетом 1 типа, если они не принимают инсулин. При диабетическом кетоацидозе (ДКА) уровень сахара в крови и кетонов повышается до опасного уровня, что нарушает хрупкий кислотно-щелочной баланс крови. При кетоацидозе у человека резко ухудшается самочувствие, возникает сильное обезвоживание, рвота, боли в области живота и слабость. При ДКА требуется госпитализация, чтобы внутривенно вводить пациенту жидкость и инсулин для постепенного и безопасного снижения уровня сахара в крови.

При пищевом кетозе уровень бета-гидроксибутирата обычно не превышает 5 ммоль/л. В то время как при диабетическим кетоацидозе он нередко достигает 10 ммоль/л или даже выше, что напрямую связано с неспособностью организма вырабатывать инсулин. Приведенный ниже график показывает, насколько сильно отличаются кетоз и кетоацидоз по количеству кетонов в крови.

Когда уровень кетонов в крови поднимается выше определенного уровня, нормально функционирующая поджелудочная железа начинает производить инсулин в достаточном количестве, чтобы остановить дальнейшее образование кетонов.Однако поджелудочная железа человека с диабетом 1 типа не может вырабатывать инсулин, поэтому если инсулин не вводится инъекционно или внутривенно, количество кетонов будет продолжать повышаться до опасного для жизни уровня.

Есть еще одна группа людей, которые потенциально могут перейти в состояние кетоацидоза, — это больные диабетом 2 типа, принимающие лекарства, известные как ингибиторы SGLT2, такие как дапаглифлозин. Кроме того, в редких случаях у женщин, не страдающих диабетом, может развиться кетоацидоз в период кормления грудью. рис Однако большинство людей, организм которых способен вырабатывать инсулин, перейти в состояние кетоацидоза почти невозможно.

Как войти в кетоз

Предлагаем несколько советов, как можно безопасно и эффективно войти в состояние пищевого кетоза.

Добавки не нужны

Обратите внимание,что мы ни слова не сказали о дорогих пищевых добавках,таких как экзогенные кетоны или масло МСТ (триглицеридов средней длины цепи). Дело в том, что они вам не нужны. Скорее всего, они не помогут вам похудеть или избавиться от болезней. По крайней мере, доказательств этого нет.

Кетоновые добавки не снижают уровень инсулина или сахара в крови и не ускоряют сжигание жиров. Вот почему трудно поверить, что они могут повлиять на процесс похудения или диабет 2 типа.

У тех, кто настаивает на огромной пользе этих пищевых добавок, несмотря на отсутствие обоснованного научного тому подтверждения, иногда существуют финансовые причины такого поведения. Некоторые из этих продуктов продаются в соответствии с многоуровневым маркетинговым соглашением, где продавцы получают долю от продаж.

Вас могут уверять, что это фантастический продукт, что он изменил жизнь многих людей, помог избавиться от лишнего веса и т. п. Но все это, как правило, невозможно подтвердить. Воспринимайте подобные истории с известной долей скептицизма.

Вполне возможно, что подобные кетоновые добавки могут на непродолжительное время улучшать эффективность умственной и физической деятельности. Хотя и это их часто упоминаемое свойство также не доказано. Что не вызывает сомнений, так это их способность повышать уровень кетонов в крови — эффект, который может длиться от одного до нескольких часов.

Мы не уговариваем вас не покупать эти добавки. Возможно, вы хотите сами попробовать их и проверить их действие. Но для того, чтобы войти в кетоз и успешно соблюдать кето-диеты, они не нужны.

Влияние белка на кетоз

Несмотря на то, что при любой диете важно получать достаточное количество белка для предотвращения потери мышечной массы, вопрос о влиянии белка на уровень кетонов остается открытым.

В процессе пищеварения белок расщепляется на отдельные аминокислоты, что стимулирует выработку инсулина, поскольку он необходим для транспортировки этих аминокислот к мышцам. Требуемое количество невелико, но чем больше белка вы будете употреблять, тем больше инсулина будет вырабатываться, а это может отрицательно повлиять на образование кетонов.

Именно поэтому кетогенные диеты при эпилепсии предусматривают ограничение потребления не только углеводов, но и белков, что позволяет поддерживать стабильно высокий уровень кетонов.Однако влияние уровня белка на кетоз носит, по-видимому, очень индивидуальный характер.

У некоторых людей уровень кетонов действительно значительно снижается, когда они позволяют себе чуть больше белковой пищи. А другие могут съесть сколько угодно белка, и это никак не скажется на их состоянии кетоза.

Современная научная литература не разделяет опасения, что большое количества белка в пище может повысить уровень сахара в крови. Известны, по крайней мере, два исследования, которые доказали, что режим питания, при котором 30% калорий обеспечивает белок, улучшает гликемический контроль. Другое исследование выявило, что, если пациент с диабетом 2 типа съест 50 г белковой пищи, то концентрация глюкозы в сыворотке его крови значительно не увеличится.

Если вы хотите сохранить состояние кетоза и при этом есть много белка, но вас беспокоят возможные негативные последствия, можно провести свой собственный эксперимент, чтобы определить свой индивидуальный порог потребления белка. Возможно, он выше, чем вы думаете.

Оптимальный уровень кетоза

Вопрос перехода в состояние кетоза при соблюдении кетогенной диеты не всегда однозначен. Нельзя сказать, что этот человек находится в кетозе, а тот нет. Степени кетоза могут быть разными. Его «оптимальный» уровень может варьироваться в зависимости от ваших целей. Например, для лечения судорог требуется более высокий уровень кетонов, в то время как потеря веса или снижение уровня сахара в крови в меньшей степени зависят от количества кетонов. Попробуем представить это в виде таблицы:

Уровень кетонов в крови

Описание состояния

Не считается кетозом, хотя значение 0,2 может означать, что вы приближаетесь к нему. Этот уровень не является зоной максимального сжигания жира.

Пищевой кетоз. На этом уровне у человека уже может начаться снижение веса и улучшение обмена веществ.

Некоторые специалисты называют его «оптимальным» кетозом, но это спорный вопрос.Не совсем понятно, имеет ли он какие-либо преимущества перед уровнем 0,5 – 1,5 ммоль/л, помимо большей эффективности при лечении судорог и максимального повышения умственной и физической работоспособности.

Это больше, чем нужно. При такой концентрации кетонов результаты будут не лучше, и не хуже, чем на уровне 1,5 – 3 ммоль/л. Такие высокие показатели могут также свидетельствовать о недостаточном питании («кетоз голодания»). У людей, страдающих диабетом 1 типа, причиной высокого уровня кетонов может стать резкая нехватка инсулина, что требует срочного медицинского вмешательства.

Такой уровень не может быть вызван одной лишь кето-диетой. Причина в чем-то другом. Обычно это диабет 1 типа и острая нехватка инсулина в крови. Симптомами являются тошнота, рвота, боли в животе и спутанность сознания. Подобное состояние может привести к кетоацидозу и грозит летальным исходом. Требуется срочная медицинская помощь.

Как понять, что вы вошли в кетоз

Существует несколько признаков того, что вы находитесь в состоянии кетоза, хотя единственный объективный способ проверить это – измерить количество кетонов. Вот самые распространенные внешние симптомы:

Измерение уровня кетонов

Существует три способа измерения уровня кетонов. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Необходимо подчеркнуть, что мы не занимаемся рекламой и не имеем никакого отношения ни к одному из брендов, упомянутых здесь.

Что делать, если у вас нет кетоза?

Если вы соблюдаете кето-диету, но не наблюдаете у себя никаких признаков кетоза, вот несколько приемов, которые могут помочь:

Побочные эффекты и возможные риски

Как правило, побочные эффекты проявляются в течение первых дней после начала кетогенной диеты. Может возникать головная боль, усталость, головокружение, раздражительность, судороги и запоры. Это состояние известно под общим названием «кето-грипп». Существуют разные способы его лечения, в том числе прием большего количества жидкостей и электролитов.

Есть ли противопоказания для кето-диеты?

Для большинства людей кетоз абсолютно безопасен, он может принести ощутимую пользу здоровью, включая потерю веса, снижение уровня сахара в крови и инсулина и многое другое. Тем не менее, бывают случаи, когда кетогенную диету можно соблюдать только под наблюдением врача, а иногда от нее лучше вообще воздержаться.

Медицинское наблюдение и контроль необходимы при следующих состояниях:

Противопоказания к кетозу:

Источник

Синдром гиперкетонемии у детей и подростков: патогенез, причины, диагностика

В статье представлены современные данные о физиологии энергетического обмена и роли в нем кетоновых тел. Рассмотрены основные причины избыточного образования кетонов, методы диагностики, подходы к лечению.

The article presents modern data on the physiology of energy metabolism and the role of ketone bodies in it. The main causes of excessive ketone formation, diagnostic methods, approaches to treatment are considered.

Часть 1

Кетоновые тела (ацетоновые тела) — группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами обмена углеводов, жиров, белков. Кетокислоты — это продукт метаболизма ацетил-коэнзима А (ацетил-КоА), который при дефиците пищи образуется либо из собственных белков, либо из жира. К кетоновым телам относятся β-оксимасляная кислота (β-оксибутират), ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) и ацетон.

Физиология энергетического обмена

Кетоновые тела синтезируются в основном в митохондриях печеночных клеток из ацетил-КоА, который объединяет несколько ключевых метаболических процессов клетки. Главная функция ацетил-КоА — доставлять атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл Кребса), чтобы те были окислены с выделением энергии. Содержание ацетил-КоА определяет направление клеточного метаболизма в данный момент: будет ли происходить синтез и накопление гликогена, жира и синтез белков или, наоборот, будут расходоваться ранее накопленные энергозапасы в организме.

Образование кетоновых тел является физиологическим процессом и необходимой частью энергетического обмена. В процессе этого обмена происходит «сгорание» и взаимотрансформация углеводов, белков, жиров и других энергосубстратов с образованием энергии, которая либо превращается в тепло, либо аккумулируется в виде аденозинтрифосфата (АТФ).

В условиях дефицита энергии в организме воссоздание энергетических запасов возможно за счет активации глюконеогенеза или синтеза кетоновых тел (кетогенез).

Кетоновые тела играют важную роль в поддержании энергетического баланса организма, а активация кетогенеза является более целесообразной и оптимальной для организма в этих условиях. Кетоновые тела не только сохраняют структурные белки организма, угнетая секрецию и действие глюкагона — мощного стимулятора глюконеогенеза, но и по механизму обратной связи регулируют и ограничивают интенсивность кетогенеза [1].

Глюконеогенез — это метаболический путь биосинтеза глюкозы из не углеводных предшественников, активный в печени, почках, тонком кишечнике. Когда запасы гликогена в организме исчерпываются, печень переходит на синтез его путем глюконеогенеза. Субстратами глюконеогенеза являются: пировиноградная кислота (пируват), молочная кислота (лактат), глицерол, глюкогенные аминокислоты, жирные кислоты.

Трансформация пировиноградной кислоты возможна двумя путями — аэробным или анаэробным. Гликолиз, или путь Эмбдема–Мейергофа, — основной путь утилизации глюкозы в клетках. Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пировиноградной кислоты. Превращение пирувата в ацетил-КоА происходит при участии набора ферментов, структурно объединенных в пируватдегидрогиназный комплекс (ПДК).

При аэробных условиях пируват проникает в митохондрии. Образованный ацетил-КоА в цикле Кребса окисляется до СО₂ и Н₂О. Основная часть глюкозы расходуется на синтез АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.

Если содержание кислорода недостаточно, как это может быть в скелетных мышцах при интенсивной физической нагрузке или в тканях, где нет или очень мало митохондрий (эритроциты, белые мышцы, клетки сетчатки глаза, мозгового слоя коры надпочечников), гликолиз является конечным энергетическим процессом, в результате которого пируват преобразуется в лактат, а последний в продукт анаэробного гликолиза. Он образуется при любых состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах. Избыток лактата поступает в печень, где из него вновь синтезируется глюкоза (глюконеогенез). Таким образом, лактат используется в глюконеогенезе постоянно.

При мышечной работе глюкоза в миоците используется не только на энергетические нужды, но и на обеспечение постоянного притока оксалоацетата в ЦТК. При этом с увеличением продолжительности нагрузки «энергетическая» роль глюкозы снижается [2].

Ацетил-КоА является ключевым метаболитом липидного обмена. Он образуется при β-окислении жирных кислот в митохондриях печени. В матриксе митохондрий печеночных клеток происходит окисление жирных кислот в цикле Кноппа–Линена. Ключевым участником этого процесса является L-карнитин, который транспортирует длинноцепочечные жирные кислоты в митохондрии через внутреннюю мембрану последних. Этот процесс является инсулинозависимым. В норме цитрат образуется путем конденсации оксалоацетата и ацетил-КоА с участием фермента цитрат-синтетазы.

Аминокислоты (лейцин, тирозин, фенилаланин), образующиеся в результате распада мышечных белков, включаются в глюконеогенез при длительном голодании или продолжительной мышечной работе. В процессе катаболизма они превращаются в ацетоацетат и могут использоваться в синтезе кетоновых тел.

Включение лактата, глицерола и аминокислот в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма. При окислении одной молекулы β-оксибутирата образуется СО₂ и Н₂О и обеспечивается синтез 27 молекул АТФ.

Биологическая роль кетоновых тел

Кетоновые тела играют важную роль в поддержании энергетического баланса. Образовавшиеся ацетоновые тела поступают из гепатоцитов в кровь и разносятся к клеткам различных органов. Ацетоновые тела в норме достаточно хорошо утилизируются клетками периферических тканей, в особенности это касается скелетных мышц и миокарда, которые значительную часть нужной им энергии получают за счет окисления ацетоновых тел. Основным путем активации ацетоацетата в клетках является путь с участием тиафоразы. В гепатоцитах нет этого фермента. Именно поэтому образовавшийся в гепатоцитах ацетоацетат в них не активируется и не окисляется, тем самым создаются условия для «экспорта» ацетоацетата из гепатоцитов в кровь.

У здоровых при усилении липолиза увеличивается скорость утилизации кетоновых тел, которые являются важными источниками энергии при мышечной работе, голодании. Скелетные мышцы и почки используют кетоновые тела даже при их низкой концентрации в крови. Лишь клетки центральной нервной системы в обычных условиях практически не утилизируют ацетоновые тела [3].

Кетоновые тела это часть метаболического регулярного механизма для предотвращения излишней мобилизации жирных кислот и сдерживания протеолиза, что сберегает структурные белки организма. В норме кетоновые тела стимулируют выход инсулина из поджелудочной железы, что угнетает липолиз и таким образом ограничивает доставку липидов в печень и соответственно кетогенез. Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга [4]. В норме процессы синтеза и использования кетоновых тел уравновешены. Концентрация кетоновых тел в крови и в тканях обычно очень низка, поэтому содержание кетоновых кислот в плазме крови в норме присутствует в крайне низких количествах и составляет 0,1–0,3 ммоль (0,03–0,2 ммоль/л по ацетону).

Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния в организме. Кетоновые тела удаляются с мочой в различных количествах: ацетон — 3–4%, ацетоуксусная кислота — 30–40%, β-гидроксимасляная — 60–70%.

Лабораторные тесты, выявляющие кетонурию, основаны на реакциях с ацетоацетатом и ацетоном, так как они не реагируют с β-оксибутиратом. Для качественного определения содержания кетоновых тел в моче используют цветные пробы Ланге, Легаля, Лестраде, Герхарда. Количество ацетоацетата в анализе мочи измеряют в плюсах (от одного + до четырех ++++). Присутствие +++ соответствует повышению уровня кетоновых тел в 400 раз, ++++ — в 600 раз. Физиологический кетоз может выявляться при голодании, тяжелой мышечной работе, у новорожденных [5].

Причины избыточного кетоза

Возникающая в патологических условиях гиперкетонемия связана с диссоциацией кетогенеза в печени и утилизацией кетоновых тел в других органах, то есть либо скорость синтеза кетоновых тел в печени превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма, либо нарушена утилизации их как источника энергии в других органах.

Повышение содержания кетоновых тел в организме прежде всего вызывается дефицитом углеводов для обеспечения организма энергией, перегрузкой белками и жирами на фоне недостатка легкоперевариваемых углеводов в рационе, истощением организма, ожирением, нарушением эндокринной регуляции (сахарный диабет, тиреотоксикоз и др.), отравлением, травмами черепа и т. д. [4].

Интенсивное образование кетоновых тел происходит также при наличии дефицита оксалоацетата, так как последний является основным регулятором ЦТК. Обычно в клетке имеется баланс между образованием ацетил-КоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источником оксалоацетата является глюкоза (синтез из пирувата), поступление из фруктовых кислот самого цикла (яблочной, лимонной), образование из аспарагиновой кислоты. При недостаточном количестве оксалоацетата в плазме крови, наблюдаемом при патологических состояниях, концентрация кетоновых тел может значительно повышаться. Не успевая окисляться и представляя собой достаточно сильные органические кислоты, они вызывают развитие метаболического кетоацидоза.

Стимуляция кетогенеза при дефиците пищи, стрессе, длительной рвоте является компенсаторным процессом, в ходе которого восполняется энергетический дефицит за счет кетокислот.

Гиперкетонемия со сдвигом рН в кислую сторону может наблюдаться при угнетении цикла Кребса, в котором происходит «сгорание» кетоновых тел.

Скорость образования кетоновых тел зависит и от скорости окисления жирных кислот в печени, а процесс окисления ускоряется при усилении липолиза (распада жира) в жировой ткани. Интенсивное образование кетокислот происходит также при приеме с пищей так называемых кетогенных аминокислот (лейцина, тирозина, фенилаланина, изолейцина), некоторых белков и большого количества жиров [5].

При умеренном кетозе в крови циркулируют главным образом ацетоацетат и β-оксибутират. Ацетон образуется только при высоких концентрациях кетоновых тел и преимущественно удаляется через легкие.

Однако в экстремальных условиях из кетоновых тел с помощью глюконеогенеза может синтезироваться глюкоза, служащая источником энергии для работы центральной нервной системы.

Ацетоновые тела, накапливаясь в крови и тканях, оказывают ингибирующее действие на липолиз, в особенности это касается расщепления триглицеридов в адипоцитах. Снижение уровня липолиза в клетках жировой ткани приводит к уменьшению притока высших жирных кислот в гепатоциты и к снижению скорости образования ацетоновых тел и, следовательно, снижению их содержания в крови.

При дефиците энергии в результате изменения гормонального статуса и действия внутриклеточных механизмов регуляции нарастает скорость мобилизации жиров и усиливается глюконеогенез из аминокислот и глицерина. Липолиз активируется глюкагоном, адреналином. Длительная стимуляция кетогенеза или нарушение процессов кетолизиса приводят к изменению буферной емкости крови, а при содержании в чрезмерно высоких концентрациях кетоновых тел крови возникает угрожающий жизни декомпенсированный кетоацидоз.

Такая картина характерна при тяжелом течении сахарного диабета 1-го типа, гипогликемии, длительном голодании, стрессах различной этиологии, заболеваниях печени, тяжелой и длительной мышечной работе [6].

Кетоновые тела являются водорастворимыми кислотами, поэтому, в отличие от жирных кислот, они могут проходить через гематоэнцефалический барьер и служат, наряду с глюкозой, источником энергии для нервной ткани, особенно после 3–5 дней голодания, когда концентрация кетоновых тел в крови существенно увеличивается.

Сахарный диабет

Сахарный диабет 1-го типа является самой частой причиной кетоза и кетоацидоза. Ведущую роль в патогенезе кетоацидоза играет абсолютная инсулиновая недостаточность, приводящая к снижению утилизации глюкозы инсулинзависимыми тканями и, соответственно, гипергликемии и тяжелому энергетическому голоду в них. Инсулин влияет на все виды обмена. Дефицит инсулина при сахарном диабете является причиной резкого повышения в крови уровня всех контринсулярных гормонов (глюкагона, кортизола, катехоламинов, тироксина и др.). Они стимулируют мобилизацию липидов из жировых депо и доставку жирных кислот к органам, что является адаптивным механизмом, поставляющим альтернативный субстрат окисления в условиях снижения утилизации глюкозы клетками. Снижается активность липопротеинлипазы (ЛП-липазы) адипоцитов, поэтому свободные жирные кислоты не поступают в жировую ткань. Начинает преобладать эффект глюкагона, стимулирующий кетогенез в печени и гормончувствительную триацилглицерол-липазу (ТАГ-липазу) в адипоцитах.

При сахарном диабете в избыточном количестве начинает образовываться продукт β-окисления жирных кислот — ацетил-КоА. Однако способность цикла Кребса утилизировать данный продукт существенно снижена, так как β-окисление свободных жирных кислот в митохондриях зависит от их транспорта через мембрану митохондрий. А этот процесс является инсулинозависимым.

Если он затруднен, то жирные кислоты быстро превращаются в ацил-КоА, из которого образуется ацетил-КоА. Цикл Кребса и ресинтез жирных кислот не в состоянии полностью использовать избыточно образующийся ацетил-КоА, тем более что цитратный цикл тормозится этим избытком. В норме цитрат образуется путем конденсации оксалоацетата и ацетил-КоА с участием фермента цитрат-синтетазы. Активность последней при декомпенсации диабета снижена, в частности, из-за ингибирующего влияния АТФ, образующейся в избытке при окислении жирных кислот.

Уменьшено и образование оксало­ацетата, так как в результате усиленного окисления свободных жирных кислот и повышенного глюконеогенеза увеличивается соотношение NADH/NAD+. Это ведет к недостаточному образованию цитрата и накоплению ацетил-КоА.

Этому процессу способствует увеличение содержания в печени карнитина (особенно в условиях активации эффектов глюкагона). Карнитин стимулирует транспорт жирных кислот в митохондрии клеток печени, где они подвергаются β-окислению, значительно ускоряя кетогенез.

В результате избыток ацетил-КоА становится источником образования больших количеств кетоновых тел: β-оксимасляной, ацетоуксусной кислот и ацетона.

У больных сахарным диабетом 1-го типа нарушается белковый обмен, который характеризуется преобладанием процессов катаболизма в результате активации процесса глюконеогенеза из глюкогенных аминокислот и снижения проницаемости клеточных мембран для аминокислот, что приводит к недостатку в тканях свободных аминокислот и нарушению процесса синтеза белка [6].

Гипоксия тканей вызывает активацию анаэробного гликолиза и повышение содержания лактата, который не может быть утилизирован в результате дефицита лактатдегидрогеназы на фоне дефицита инсулина. Это усугубляет нарушение кислотно-щелочного баланса организма и приводит к возникновению лактоацидоза.

Активное нарастание содержания кетоновых тел при декомпенсации сахарного диабета связано не только с усиленной продукцией, но со сниженной периферической утилизацией. При избыточном накоплении кетоновых тел буферная способность крови быстро истощается, что приводит к развитию декомпенсированного метаболического кетоацидоза. Кетоновые тела начинают выделяться с мочой в виде натриевых солей, а ацетон — также и в составе выдыхаемого воздуха.

Следствием увеличения концентрации ацетоацетата является ускорение образования ацетона, который обладает токсическим свойством. Он растворяется в липидных компонентах клеточных мембран и дезорганизует их. Страдают все ткани организма, а больше всего — клетки нервной ткани. Нарушается работа многих ферментативных систем. Это может проявляться потерей сознания [7].

При сахарном диабете 2-го типа сохраняется минимальная продукция инсулина, что объясняет редкость развития липолиза и состояния кетоацидоза и кетоацидотической комы при нарастании гипергликемии.

Гипогликемия и гипогликемические состояния

Кетотическая гипогликемия является самой частой причиной низкой концентрации глюкозы в крови. Стимуляция кетогенеза в условиях синдрома гипогликемии связана с активацией процессов липолиза при тяжелом энергетическом голоде. По мере истощения запасов гликогена в печени повышается содержание глюкагона, адреналина, норадреналина, кортизола, гормона роста, которые стимулируют глюконеогенез [8, 9].

Из жировой ткани интенсивно метаболизируются жирные кислоты для обеспечения источника энергии для мышечной деятельности и доступной глюкозы для центральной нервной системы. Жирные кислоты окисляются в печени с образованием кетоновых тел — ацетоацетата и β-оксибутирата.

Гипогликемии при дефиците ферментов

Нарушения обмена гликогена, связанные с его патологическим депонированием, проявляются гликогеновыми болезнями. Это группа наследственных нарушений, в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза (агликогенозы) или распада гликогена (гликогенозы).

Дефект фермента глюкозо-6-фосфатазы (болезнь Гирке). Первичное нарушение при болезни Гирке (гликогеноз 1-го типа) происходит на генетическом уровне. Оно состоит в полной или почти полной неспособности клеток продуцировать глюкозо-6-фосфатазу, обеспечивающую отщепление свободной глюкозы от глюкозо-6-фосфата. В результате этого гликогенолиз прерывается на уровне глюкозо-6-фосфата и дальше не идет. Дефосфорилирование с участием глюкозо-6-фосфатазы является ключевой реакцией не только гликогенолиза, но и глюконеогенеза, который, таким образом, при болезни Гирке также прерывается на уровне глюкозо-6-фосфата.

Возникновение устойчивой гипогликемии, которая в реальных условиях неизбежна из-за непоступления в кровь глюкозы как конечного продукта гликогенолиза и глюконеогенеза, в свою очередь приводит к постоянной повышенной секреции глюкагона как стимулятора гликогенолиза. Глюкагон, однако, в условиях прерывания этого процесса способен лишь без пользы для организма непрерывно стимулировать его начальные стадии.

Психическое и соматическое развитие, а также биохимический статус (повышение уровня триглицеридов, холестерина, гиперурикемия, гипофосфатемия) у этих больных резко нарушены. Содержание глюкозы в плазме натощак постоянно снижено, в связи с чем даже при кратковременном голодании развиваются гипогликемические судороги, кетонурия и метаболический ацидоз. Последний обусловлен не только гиперкетонемией, но и повышенным накоплением и образованием в крови пирувата и лактата, что является результатом нарушенного глюконеогенеза. Характерными чертами заболевания являются: олигофрения, задержка роста, ожирение, остеопороз, большой живот (следствие увеличения печени и почек), ксантоматоз, липемия сетчатки, геморрагический диатез.

Диагноз основывается на данных клинической картины, сниженного содержания глюкозы и повышенной концентрации липидов и лактата в крови. Уровень глюкозы в плазме практически не меняется после введения глюкагона. Однако содержание лактата в крови после его введения возрастает. Биопсия печени, специальные гистохимические методы подтверждают недостаточность соответствующих ферментов [10].

Некоторые гипоталамо-гипофизарные синдромы могут сопровождаться гипогликемией: синдром Лоренса–Муна–Бидля–Борде, синдром Дебре–Мари, синдром Пехкранца–Бабинского (адипозогенитальная дистрофия).

Синдром Лоренса–Муна–Бидля–Борде характеризуется ожирением, гипогонадизмом, умственной отсталостью, дегенерацией сетчатки, полидактилией, глубокими дегенеративными изменениями гипоталамо-гипофизарной системы.

Синдром Дебре–Мари — заболевание обусловлено гиперфункцией задней доли гипофиза и гипофункцией аденогипофиза. Проявляется в раннем детском возрасте. Больные инфантильны, низкорослы, с избыточной массой. В клинической картине типично нарушение водного обмена с олигурией и олигодипсией, плотность мочи высокая. Психическое развитие не нарушено.

Синдром Пехкранца–Бабинского — причиной заболевания считают органические и воспалительные изменения гипоталамуса, которые ведут к ожирению, аномалиям развития скелета и гипоплазии половых органов.

Ожирение

Бурное нарастание ожирения во всех возрастных группах людей в большей степени связано с изменением образа жизни: снижение двигательной активности (компьютеризация, автомобилизация, урбанизация), изменения характера питания (переедание) и т. д. Избыточное поступление энергии или снижение ее затраты приводит к увеличению массы тела и развитию ожирения.

Жировая ткань обладает высокой метаболической активностью. В ней непрерывно совершаются интенсивные процессы обмена веществ, такие как синтез и гидролиз липидов, синтез жирных кислот, в том числе из углеводов, их этерификация в триглицериды или нейтральный жир, депонирование и расщепление их с образованием жирных кислот, использование последних для энергетических целей.

Ожирение приводит к значительным метаболическим и обменным нарушениям. Они характеризуются гипер­инсулинизмом и нарушением толерантности к глюкозе; инсулинорезистентностью, вызываемой нарушением инсулинорецепторных взаимоотношений; увеличением содержания свободных жирных кислот в крови, склонностью к кетогенезу при голодании и к гипертриглицеридемии. При ожирении понижается активность липолитических ферментов в жировой ткани: липазы триглицеридов, что приводит к их накоплению, и липопротеинлипазы. Расщепление липопротеидов снижается. Гипертрофированные адипоциты слабее, чем гиперплазированные, реагируют на адреналин, норадреналин и другие липолитические вещества [11].

Важным проявлением нарушения межуточного обмена при ожирении является кетоз, связанный с повышенным липолизом, избыточным поступлением свободных жирных кислот в печень. Скорость реакции в ЦТК снижена, так как оксалоацетат используется для глюконеогенеза. В результате скорость образования ацетил-КоА превышает способность ЦТК окислять его. Ацетил-КоА используется для синтеза кетоновых тел. Из-за избытка кетоновых тел нарушается их утилизация.

Этому способствует наблюдающаяся гипогликемия, гиперлипидемия, кетонемия при применении длительной гипокалорийной диеты. А сопутствующий дефицит углеводов тормозит использование ацетил-КоА в цикле Кребса. При дефиците углеводов в организме возникает недостаток энергии в клетках. Усиливается липолиз [12].

Избыток неэстерифицированных жирных кислот, поступающих в печень, вызывает развитие жировой инфильтрации в ней, что нарушает окисление и выведение липопротеидов из печени, обуславливая накопление кетоновых тел. Для эффективного использования продуктов распада жира необходимы продукты углеводного обмена — жиры «сгорают» в пламени углеводов.

Окончание статьи читайте в следующем номере.

ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н. И. Пирогова МЗ РФ, Москва

Источник