Metabolismo de los cuerpos cetónicos

En la vida, es útil tener un plan B por si el plan A no funciona. En términos de energía, el plan A del cuerpo es generar energía a partir de los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas, básicamente en ese orde Pero si estos combustibles principales no están disponibles, el plan B es utilizar una fuente de combustible alternativa: los cuerpos cetónicos.

Los cuerpos cetónicos son un grupo de moléculas que contienen carbono y que son producidas por las mitocondrias del hígado utilizando una molécula de 2 carbonos llamada acetil-CoA.

El hígado produce cuerpos cetónicos en estados fisiológicos como el ayuno prolongado o el ejercicio, así como en patologías como la diabetes mellitus tipo 1 o el alcoholismo.

Los cuerpos cetónicos pueden liberarse en la circulación y ser captados por la mayoría de las células. Dentro de las células, se reconvierten de nuevo en acetil-CoA, momento en el que pueden entrar en la mitocondria y producir ATP.

Los tres cuerpos cetónicos principales son el acetoacetato, el beta-hidroxibutirato y la acetona. Por ejemplo, si alguien decide hacer un ayuno de 5 días.

Después de alrededor de 12 horas de ayuno, las concentraciones sanguíneas de glucosa empiezan a bajar. En respuesta, el páncreas secreta glucagón y estimula la glucogenólisis hepática, es decir, el hígado comienza a descomponer el glucógeno en glucosa y a liberar esa glucosa en la sangre.

Después de unas 24 horas de ayuno, el hígado comienza a quedarse sin glucógeno, por lo que inicia el proceso de gluconeogénesis, que consiste en fabricar nuevas moléculas de glucosa a partir de sustratos como los aminoácidos.

Después de 1 a 3 días de ayuno, el cuerpo comienza a quedarse sin los sustratos necesarios para producir nueva glucosa. Entonces, empieza a descomponer los ácidos grasos para obtener energía.

Los ácidos grasos se movilizan a partir de las reservas de grasa y se descomponen en acetil CoA a través de la beta oxidación en las mitocondrias de la mayoría de las células, excepto las del cerebro.

Los ácidos grasos no pueden cruzar la barrera hematoencefálica, por lo que las células cerebrales solo pueden utilizar la glucosa como energía, por lo que cuando no hay glucosa, utilizan los cuerpos cetónicos.

Esto también tiene sentido desde el punto de vista del hígado porque normalmente, el acetil-CoA se combina con el oxaloacetato en el ciclo del ácido cítrico para producir citrato.

Pero como el oxaloacetato también es un sustrato para la gluconeogénesis, sus concentraciones están bastante agotadas en este punto de la inanición.

Así que queda mucho acetil-CoA que no se ha combinado con oxaloacetato. El oxaloacetato no es bueno.

Esto significa que el hígado está prácticamente desbordado de acetil-CoA y lo convierte en cuerpos cetónicos, que pueden ser utilizados por varias células del organismo, incluidas las del cerebro.

La síntesis de cuerpos cetónicos comienza con la unión de 2 moléculas de acetil-CoA por la enzima acetil-CoA aciltransferasa.

El resultado es una molécula de 4 carbonos llamada acetoacetil-CoA y una molécula de CoA libre. A continuación, la enzima HMG-CoA sintasa combina la acetoacetil-CoA y la acetil-CoA para formar una molécula de 6 carbonos llamada 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA, o HMG-CoA, es decir, 3 acetilos y una molécula de CoA libre.

Este paso en el que interviene la HMG-CoA sintasa es el paso limitante de la síntesis de cetonas. En otras palabras, la velocidad de esta reacción determina la velocidad global de la síntesis de cetonas, es como el paso más lento de la cadena de montaje de una fábrica.

A continuación, la enzima HMG-CoA liasa elimina la acetil-CoA de la HMG-CoA, dejando una molécula de acetoacetato, es decir, dos acetilos y ninguna molécula de CoA.

El acetoacetato es el primer cuerpo cetónico. El acetoacetato también puede convertirse en otro cuerpo cetónico.

Esto ocurre cuando la enzima beta-hidroxibutirato deshidrogenasa toma los hidrógenos de una molécula de nicotinamida adenina dinucleótido, o NADH, y los cede al acetoacetato, formando beta-hidroxibutirato, el segundo cuerpo cetónic Sin embargo, el acetoacetato también puede entrar en el torrente sanguíneo.

En este punto, algunas moléculas de acetoacetato permanecen en esa forma y otras pierden espontáneamente un carbono (sin necesidad de enzimas) para crear acetona, el tercer cuerpo cetónico.

La acetona no tiene utilidad metabólica para las células, por lo que simplemente se exhala desde los pulmones. Por eso, en estados patológicos como la cetoacidosis diabética, el aliento huele como a fruta: es el olor de la acetona Estos cuerpos cetónicos son moléculas ácidas propensas a donar protones, por lo que pueden bajar el pH de la sangre y provocar acidosis metabólica.

Una vez que el beta-hidroxibutirato y el acetoacetato están en el torrente sanguíneo, pueden difundirse en las mitocondrias de los tejidos periféricos, como el cerebro, el músculo esquelético y los riñones.

Unas células que no pueden utilizar los cuerpos cetónicos son los eritrocitos, porque no tienen mitocondrias. Inicialmente, el beta-hidroxibutirato vuelve a convertirse en acetoacetato por la misma enzima, la beta-hidroxibutirato deshidrogenasa Sin embargo, esta vez, la enzima toma el hidrógeno del beta-hidroxibutirato y se lo cede al NAD+, produciendo NADH.

El acetoacetato necesita una molécula de CoA para convertirse en acetoacetil-CoA. Pero los tejidos periféricos no tienen mucha acetil-CoA, por lo que la enzima tioforasa la toma de la succinil-CoA, lo que produce acetoacetil-CoA y succinat Curiosamente, las células del hígado no tienen esta enzima tioforasa, por lo que no pueden utilizar los cuerpos cetónicos para obtener energía, solo pueden fabricarlos para otras células.

Es un buen ejemplo de cómo el hígado sirve al organismo. Por último, una enzima llamada beta-cetotiolasa escinde la acetoacetil-CoA y luego añade una CoA extra, con lo que se forman 2 moléculas de acetil-CoA que pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico para sintetizar ATP.

##Resumen Como breve resumen... Los cuerpos cetónicos, como el beta-hidroxibutirato y el acetoacetato, son una fuente alternativa de energía en estados de inanición prolongada La síntesis de cuerpos cetónicos se produce en el hígado, donde se utiliza como sustrato el exceso de acetil-CoA procedente de la descomposición de los ácidos grasos.

Una vez sintetizados, los cuerpos cetónicos pueden salir del hígado y entrar en células periféricas como las del cerebro, el músculo esquelético y el riñón, donde pueden reconvertirse de nuevo en 2 moléculas de acetil-CoA que pueden utilizarse para sintetizar ATP.