У хворих на цукровий діабет і під час голодування в крові збільшується вміст ацетонових тіл, що використовуються в якості енергетичного матеріалу. З якої речовини вони синтезуються?

Чому це правильна відповідь

Ацетонові (кетонові) тіла — ацетоацетат, β-гідроксибутират та ацетон — утворюються виключно шляхом кетогенезу в мітохондріях гепатоцитів. Це типове порушення або особливий режим енергетичного метаболізму, який активується при дефіциті вуглеводів та надлишку жирних кислот: голодування, цукровий діабет 1 типу, інсулінорезистентні стани. Центральною вихідною речовиною для всіх кетонових тіл є саме ацетил-КоА — продукт β-окиснення жирних кислот у мітохондріальному матриксі. У нормі ацетил-КоA, що утворився при β-окисненні, заходить у цикл Кребса, але в умовах дефіциту оксалоацетату (який активно споживається в глюконеогенезі під впливом глюкагону й низького інсуліну) цикл Кребса не може ефективно перетворювати ацетил-КоA. У результаті цей ацетил-КоА «накопичується» і переключається на шлях кетогенезу. Мітохондріальна HMG-КоА-синтаза (ключовий фермент) конденсує два ацетил-КоА до ацетоацетил-КоА, після чого формується HMG-КоА, який розпадається на ацетоацетат — первинне кетонове тіло. Далі він може перетворюватись у β-гідроксибутират або спонтанно декарбоксилюватися до ацетону. Регуляція кетогенезу відбувається через гормональний стан: низький інсулін і високий глюкагон/адреналін активують ліполіз у жировій тканині, різко збільшуючи приплив жирних кислот до печінки й утворення ацетил-КоА. Високе співвідношення НАДН/НАД⁺, характерне для β-окиснення, сприяє перетворенню ацетоацетату на β-гідроксибутират. Тому в діабеті, при відсутності інсуліну та високому ліполізі, кетогенез дуже інтенсивний. Клінічна закономірність проста: голодування та діабет ведуть до глибокого дефіциту глюкози всередині клітин (через брак інсуліну або субстрату), тому організм стимулює ліполіз — головне джерело енергії. Масивне утворення ацетил-КоА з жирних кислот і його неможливість повноцінно увійти в цикл Кребса автоматично збільшують синтез кетонових тіл. Саме вони стають альтернативним джерелом енергії для м’язів, мозку та серця. Тому єдиною речовиною, з якої можуть утворюватися кетонові тіла, є ацетил-КоА. Жоден інший метаболіт у варіантах відповіді не є попередником кетогенезу, і саме цей механізм узгоджується з умовами задачі — діабет, голодування та збільшення кетонових тіл у крові.