Биохимический анализ крови кетоновые тела
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 сентября 2016;
проверки требуют 10 правок.
Кето́новые тела́ (синоним: ацето́новые тела, ацето́н [распространённый медицинский жаргонизм]) — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА[2]:
- ацетон (пропанон) H3C−CO−CH3,
- ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) H3C−CO−CH2−COOH,
- бета-оксимасляная кислота (β-гидроксибутират) H3C−CHOH−CH2−COOH.
Историческая справка[править | править код]
Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот, оказались ошибочными[2]:
- Во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот: β-оксибутирил-КоА или ацетоацетил-КоА.
- Во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при бета-окислении жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-оксибутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА.
Метаболизм кетоновых тел[править | править код]
Ацетон в плазме крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и не имеет определённого физиологического значения[2]
Нормальное содержание кетоновых тел в плазме крови человека и большинства млекопитающих (за исключением жвачных) составляет 1…2 мг% (по ацетону). При увеличении их концентрации свыше 10…15 мг% они преодолевают почечный порог и определяются в моче. Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния.
Кетоновые тела синтезируются в печени из ацетил-КоА:[2]
На первом этапе из двух молекул ацетил-КоА синтезируется ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-тиолазой:
Ac−КоА + Ac−КоА → .
Затем под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы присоединяется ещё одна молекула ацетил-КоА:
H3C−CO−CH2−CO−S−КоА + Ac−КоА → .
Образовавшийся β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-KoA) способен под действием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и ацетил-КоА:
HOOC−CH2−COH(CH3)−CH2−CO−S−КоА → + Ac—КоА.
Ацетоуксусная кислота способна восстанавливаться при участии НАД-зависимой D-β-оксибутиратдегидрогеназы; при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-β-оксибутират). Фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.[2]H3C−CO−CH2−COOH + NADH → .
Ацетоуксусная кислота в процессе метаболизма способна окисляться до ацетона с выделением молекулы углекислого газа:[1]H3C−CO−CH2−COOH → CO2 + .
Альтернативный путь[править | править код]
Существует второй путь синтеза кетоновых тел:
Образовавшийся путём конденсации двух молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять кофермент A с образованием свободной ацетоуксусной кислоты[3]. Процесс катализирует фермент ацетоацетил-КоА-гидролаза (деацилаза), однако данный путь не имеет существенного значения в синтезе ацетоуксусной кислоты, так как активность деацилазы в печени низкая.[2] + H2O → + КоА-SH.
Биологическая роль кетоновых тел[править | править код]
В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия, ацетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.[2]
За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо.[2] Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга.[4][5]Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами).
В периферических тканях β-оксимасляная кислота окисляется до ацетоуксусной кислоты, которая активируется с образованием соответствующего КоА-эфира (ацетоацетил-КоА). Существует два ферментативных механизма активации:[2]
- первый путь — с использованием АТФ и HS-КоА, аналогичный пути активации жирных кислот:
H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)
|
+ АТФ + HS-КоА Ацил-КоА-синтетаза → АМФ + ФФн
↓
H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
- второй путь — перенос Коэнзима А от сукцинил-КоА на ацетоуксусную кислоту:
HOOC—CH2—CH2—CO—S-КоА (Сукцинил-КоА) + H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)
↓↑
HOOC—CH2—CH2—COOH (Сукцинат) + H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
Образовавшийся в ходе этих реакций ацетоацетил-КоА в дальнейшем подвергается тиолитическому расщеплению в митохондриях с образованием двух молекул ацетил-КоА, которые, в свою очередь, являются сырьём для цикла Кребса (цикл трикарбоновых кислот), где окисляются до CO2 и H2O.
H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
|
+ HS-КоА → H3C—CO—S-КоА
↓
H3C—CO—S-КоА ( Ацетил-КоА)
Повышение содержания кетоновых тел в организме может быть связано с дефицитом углеводов в обеспечении организма энергией, а также происходит, когда скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации.
Лабораторная диагностика[править | править код]
Для качественного определения содержания кетоновых тел в моче в лабораторных условиях используются цветные пробы Ланге, Легаля, Лестраде и Герхарда.
Примечания[править | править код]
См. также[править | править код]
- Биохимический анализ крови
- Клинический анализ мочи
- Кетоацидоз
- Ацетонемический синдром у детей
- Синдром хронической передозировки инсулина
- Цикл трикарбоновых кислот
Источник
Кетоновые тела или кетоны — сильные органические кислоты, общее название для трех веществ:
- бета-гидроксимасляная кислота или бета-гидроксибутират
- ацето-уксусная кислота или ацетоацетат
- ацетон (не является кетоновой кислотой), не метаболизируется
Минимальное количество кетоновых тел поступает в кровь в результате обмена веществ в жировой ткани.
Терминология
Кетонемия — повышенный уровень кетоновых тел в крови (1-3 ммоль/л).
Кетонурия — появление ацетона в моче.
Кетоз — физиологическое состояние при голодании и низкоуглеводных диетах.
Кетоацидоз — патологическое состояние при сахарном диабете, сопровождается ацидозом, кетозом более 3 ммоль/л и кетонурией.
Соотношение кетоновых тел в крови
- бета-гидроксибутират — 78%
- ацетоацетат — 20%
- ацетон 2%
В печени большая часть ацетоацетата превращается в бета-гидроксибутират, а меньшая — спонтанно трансформируется в ацетон. Выводятся кетоновые тела с мочой, преимущественно в виде ацетона.
Кетоновые тела в организме выполняют роль резервного топлива и служат источником энергии для головного мозга, нервных волокон, сердца, мышц и сердца в экстремальных ситуациях при недоступности глюкозы. Они «экономят» глюкозу для головного мозга и эритроцитов.
Основной источник энергии для клетки — глюкоза (простой сахар). Внутрь клетки глюкоза поступает при помощи переносчика — гормона инсулина. Головной мозг «питается» исключительно глюкозой, поэтому ее концентрация в крови поддерживается в строгих рамках.
При снижении уровня глюкозы в крови или отсутствии инсулина клетка, требуя энергии для своей работы, переключается на расщепление жиров. Из жировой ткани поступают жирные кислоты, как заменители «топлива», но они не доступны для головного мозга.
Часть жирных кислот в печени превращается в ацетоацетат и бета-гидроксибутират, из которых появится ацетон. Но, ацетон не перерабатывается, а выводится с мочой, выдыхаемым воздухом, слизистой оболочкой желудка и кишечника.
Скорость появления кетоновых тел зависит от темпов поступления жирных кислот в печень, по этому при лечении кетонемии главное обеспечить организм глюкозой и/или инсулином.
Ожидаемо, что при голодании и длительной физической нагрузке, когда резервы глюкозы исчерпаны, повысятся кетоны в крови, а спустя несколько часов обнаружатся и в моче.
Вредны ли повышенные кетоновые тела?
- да, высокий уровень кетоновых тел опасен для жизни!
- они нарушают кислотно-основное равновесие внутренней среды
- начинают неправильно функционировать ферменты, белки и метаболические процессы
- нарушается связывание кислорода с гемоглобином
Виды исследований
- экспресс-анализ капиллярной крови из пальца на бета-гидроксибутират — прямое количественное определение в крови, очень точное, результат за несколько секунд
- лабораторныхй анализ венозной крови из локтевой вены — большая временная пауза между взятием крови и результатом
- анализ мочи (тест-полосками) на ацетон — изменение цвета тест-полоски, только в свежевыпущенной моче, результат за 1 минуту
Почему анализ кетоновых тел в крови лучше?
- ранее выявление повышенных кетоновых тел
- позволяет быстрее реагировать — начать лечение и предупредить развитие тяжелого кетоацидоза и других осложнений
- результат количественный и точный
- определяет состояние на момент исследования
- применяют при обезвоживании, когда нет мочи
- результат исследования мочи может быть ложно-положительным при приеме лекарственных препаратов (каптоприл, высокие дозы витамина С), бактериальных инфекциях мочевыводящих путей, при изменении цвета мочи
Золотой стандарт определения кетонов при сахарном диабете — анализ бета-гидроксибутирата в крови.
Быстрое сжигание жиров, в первую очередь, увеличивает концентрацию бета-гидроксибутирата и ацетоацетата. А при тяжелом кетоацидозе в крови преобладает бета-гидроксибутират (соотношение гидроксибутират:ацетоацетат = 7-10:1), поэтому даже диабетическая кетоацидотическая кома может протекать без ацетона в моче. Он появятся позже, уже при лечении.
Основной недостаток анализа кетоновых тел в моче — 2-4 часовая задержка в сравнении с кетоновыми телами в крови, а утерянное время — это всегда риск!
Норма в крови
- до 0,6 ммоль/л
- 0,21-2,8 мг/дл
Расшифровка результата
- до 1,0 ммоль/л — кетонемия
- до 1,5 ммоль/л — значительная кетонемия, риск диабетического кетоацидоза
- более 3 ммоль/л — кетоацидоз — сочетание повышенных кетоновых тел в крови и сдвига pH крови в кислую сторону
Норма в моче
- до 50 мг/л
Причины повышения в крови
Основная причина повышения кетоновых тел в крови — диабетический кетоацидоз — тяжелое и опасное осложнение сахарного диабета! Анализ на кетоновые тела определит не только диагноз, но и тактику лечения!
При остальных заболеваниях повышение кетонов вторично по отношению к основному заболеванию:
- алкогольный кетоацидоз
- лактатацидоз — острое осложнение сахарного диабета с повышением молочной кислоты в крови; при сепсисе, шоке, тяжелой гипоксии, множественных травмах, лечении бигуанидами (метформином)
- тяжелый понос или рвота при кишечных инфекциях и других заболеваниях
- тяжелая хроническая почечная недостаточность (уремия)
- обезвоживание при инфекционных заболеваниях
- тяжелое течение любого заболевания, например, пневмонии
- почечный канальцевый ацидоз
- отравление — угарным газом, цианидами, салицилатами, этанолом, метанолом, глицеролом
- тяжелый острый панкреатит
- болезнь кленового сиропа
- фруктоземия, галактоземия, тирозинемия, метилмалоновая ацидемия, пропионовая ацидемия
- болезнь фон Гирке
- паратрофия у детей
- устар. нервно-артритический диатез
Ацетон в моче у ребенка
Появление ацетона в моче у ребенка — результат недостатка глюкозы и высоких затрат энергии. Появляется при любом заболевании, сильном эмоциональном стрессе, физической нагрузке и повышенной температуре.
Запасы глюкозы в детском организме малы и быстро иссякают, поэтому их необходимо пополнять — давать сладкое, изюм, сушеные бананы, растворы глюкозы и обильно поить, чтоб вывести кетоны с мочой. Категорически запрещено все жирное (из жиров образуются жирные кислоты, а из них кетоновые тела).
Ацетонемическая рвота — результат раздражения рвотного центра и слизистых желудочно-кишечного тракта ацетоном. В таком случае подача любых препаратов через рот уже не эффективна, необходимо внутривенное введение (капельницы).
Развитие ацетонемии у детей индивидуально, зависит от возраста, массы, генетических настроек обменных процессов.
Кетоновые тела при сахарном диабете
Любой из видов сахарного диабета — как первого, так и второго типов, диабет беременных и прочие — может осложнится кетоацидозом. Сочетание диабета и кетоацидоза называется «диабетический кетоацидоз».
Симптомы
Организм способен избавится от кетоновых тел только выделяя их с мочой, меньше — с выдыхаемым воздухом и через слизистые оболочки. Первый симптом диабетического кетоацидоза — жажда и частое мочеиспускание. Затем присоединяются рвота и тошнота, что приводит к обезвоживанию, боли в животе.
Сначала появляются
- жажда (при нормальной температуре воздуха)
- сухость во рту (язык прилипает к небу, частое облизывание губ)
- частое мочеиспускание (в том числе и ночью)
- повышенный уровень глюкозы в крови
Поздние симптомы
- тошнота и рвота (подозрение на кишечную инфекцию?)
- отсутствие аппетита и общая слабость
- обезвоживание (сниженный тонус кожи, проявление морщин на лице)
- неприятный запах ацетона (квашеных яблок) изо рта
- боль в животе (подозрение на аппендицит или пищевое отравление?)
- сонливость и рассеянность
- нарушения зрения
- частое дыхание (более 20 вдохов/выдохов за минуту)
- снижение веса
Данные изменения не одномоментны, а появляются постепенно — от нескольких дней до 2 недель.
Когда появятся кетоновые тела при диабете?
- при дефиците инсулина или недостаточной эффективности инсулина = при гипергликемии (глюкоза из-за недостатка инсулина не попадает в клетки и остается в крови, тело переходит с сжигание жиров как запасного источника энергии)
- при низком уровне глюкозы в крови (голодание с целью похудеть) — дефицит сахаров или гипогликемия при избытке инсулина
Итого,
- повышенная гликемия + кетоны в крови или моче = дефицит инсулина
- сниженная гликемия + кетоны в крови или моче = дефицит углеводов или избыток инсулина
Группа риска диабетического кетоацидоза
- острое инфекционное заболевание у пациента с диабетом
- самостоятельное снижение дозы инсулина или полный отказ от него
- беременность (всегда корректируется доза инсулина!)
- пациенты с инсулиновой помпой
Показания к анализу в крови / в моче?
- гликемия более 15 ммоль/, особенно при повторных исследованиях
- при сопутствующем инфекционном заболевании или обострении хронического
- боли в животе, при рвоте или поносе
- у маленьких детей в утренние часы — после ночной гипогликемии
- во время беременности
Когда определяют кетоновые тела только в крови(!)?
- диабетом на инсулиновой помпе
- при повторно повышенном уровне глюкозы у пациента с сахарным диабетом 1-го типа
- ребенку с диабетом, который еще носит подгузники
- обезвоживание любой степени тяжести
Как часто?
- при остром заболевании, инфекции, рвоте или поносе — каждые 2-4 часа до выздоровления
- любой из симптомов диабетического кетоацидоза — каждые 2-4 часа до выздоровления
Глюкоза и кетоновые тела
При гликемии 4,0-7,0 ммоль/л лечение и питание не изменяют, кетоны в крови не исследуют. 7,0-10,0 ммоль/л — проверить лечение, питание, физическую нагрузку. Если глюкоза на уровне 10-16,7 ммоль/л повторяют ее исследование в крови каждые 2-4 часа, до тех пор, пока она не достигнет менее 10 ммоль/л, если и далее наблюдается рост — исследовать кетоновые тела в крови.
Гликемия более 16,7 ммоль/л требует контроля кетоновых тел каждые 2-4 часа, до снижения глюкозы ниже 10 ммоль/л
Частая ошибка пациента с сахарным диабетом при остром инфекционном заболевании: «Я мало ем, значит и инсулина нужно меньше». В действительности инсулина может потребоваться даже больше!
Недостаточная доза препаратов для снижения уровня глюкозы в крови (инсулина или таблеток) приводит к повышению кетоновых тел в крови до опасного уровня:
- уровни кетоновых тел более 1,5 ммоль/л — указывают на риск диабетического кетоацидоза
- при уровне кетоновых тел более 3 ммоль/л — необходима срочная медицинская помощь
Дополнительные исследования
- общий анализ крови с лейкоцитарной формулой
- общий анализ мочи
- биохимический анализ крови — печеночные пробы (общий билирубин, АСТ, АЛТ, ГГТ, щелочная фосфатаза), почечные пробы (креатинин, мочевина, мочевая кислота)
- глюкоза
- минералограмма — натрий, калий, кальций, фосфор, магний, хлор
- лактат
- осмолярность крови и мочи
- газы крови, анионная разница, бикарбонаты, кислотность (pH) крови
- С-пептид
- гликированный гемоглобин
- инсулин
- этанол в крови
Факты
- печень синтезирует кетоны, но не использует сама работая только на «экспорт»
- диабетический кетоацидоз — первый симптом диабета в каждом третьем случае
- кетоновые тела с биохимической точки зрения — продукт бета-окисления жирных кислот
- кетогенная или кетоновая диета — специальное питание с высоким уровнем жиров и минимальным углеводов, показана при эпилепсии и некоторых заболеваниях нервной системы, также используется для снижения жировой массы
- сами кетоновые тела не помогают худеть, а служат лишь констатацией факта сжигания жиров в печени
Мария Бодян
Практикующий врач-терапевт
Источник
