גופי קטון

Chemical structures of the three ketone bodies.

גופי קטון הם שלוש מולקולות מסיסות במים שמיוצרות כאשר חומצות שומן מפורקות ליצירת אנרגיה. גופי קטון משמשים כמקור אנרגיה בלב ובמוח. שלוש המולקולות הן אצטואצטט, בטא-הידרוקסיבוטיראט ואצטון. אף שבטא-הידרוקסיבוטיראט איננו קטון אלא חומצה קרבוקסילית, הוא נמנה עם גופי הקטון.

שימוש במוח ובלב

תבנית:שכתוב גופי הקטון מיוצרים בכבד ומועברים לשאר רקמות הגוף בעזרת זרם הדם. תאי הגוף יכולים להפוך גופי קטון בחזרה לאצטיל קואנזים A, להפקת אנרגיה דרך מעגל קרבס (למעט אצטון, שלא יכול להיהפך בחזרה לאצטיל קואנזים A).

בתנאים רגילים, שריר הלב מפיק את רוב האנרגיה מחומצות שומן, ורק כ-5% מהאנרגיה שלו מגיעה מגופי קטון.

המוח לעומת זאת, מסתמך על גלוקוז כמקור אנרגיה עיקרי. רוב חומצות השומן לא עוברות את מחסום הדם-מוח, ובנוסף גלוקוז הוא המקור הזמין והמהיר ביותר להפקת אנרגיה. לכן, תאי המוח לא משתמשים בחומצות שומן להפקת אנרגיה, ובעת מחסור בגלוקוז לרוב הרקמות יש מקור אנרגיה חלופי (מלבד גופי קטון), אך למוח אין. המוח מסתגל ומגדיל את חלקם של גופי הקטון בהפקת אנרגיה, על חשבון הגלוקוז. נמצא כי אחרי שלושה ימים של דיאטה דלת פחמימות, כרבע מהאנרגיה שצורך המוח הגדול מופקת מגופי קטון, ולאחר ארבעים יום בערך, כבר 70% מהאנרגיה מקורה בגופי קטון.

יצירה

אצטיל קואנזים A

גופי הקטון נוצרים בתהליך הנקרא קטוגנזה, אשר מתרחש בעיקר במטריקס של המיטוכונדריה בכבד כאשר יש מחסור בפחמימות ונוצר צורך להפיק אנרגיה מחומצות שומן. גופי קטון נוצרים מאצטיל קואנזים A.

אצטון נוצר ספונטנית על ידי דה-קרבוקסילציה (הוצאת פחמן דו-חמצני) מאצטואצטט, ולכן רמת האצטון נמוכה בהרבה מאשר שתי המולקולות האחרות, ולהבדיל מהאחרות הוא לא תהליך הפיך, כלומר לא ניתן לקבל אצטיל קואנזים A בחזרה, ולכן האצטון מופרש בשתן ובנשימה. האצטון מופרש בנשימה כי הוא בעל לחץ אדים גבוה ולכן הוא מתנדף בקלות. נדיפות האצטון היא שגורמת לריח ה"פירות" בנשימת חולי סוכרת ללא טיפול.

קטוזיס ואצטוקטוזיס

כאשר ישנו עודף של גופי הקטון, זהו מצב לא תקין אך לא בהכרח מזיק שנקרא קטוזיס. כאשר רמת גופי הקטון גבוהה מאוד זה משפיע על רמת החומציות של הדם (ירידה מ-pH של 7.4 עד ל-6.7). זהו מצב מסוכן מאוד שנקרא קטואצידוזיס. קטואצידוזיס הוא סימפטום של סוכרת מסוג 1.