केटोजेनेसिस: शरीर के प्रकार, संश्लेषण और गिरावट - जीवविज्ञान - 2025

Ketogenesis प्रक्रिया है जिसके द्वारा acetoacetate, β-हाइड्रोक्सिब्यूटाइरेट और एसीटोन प्राप्त किया जाता है, जो एक साथ ketone निकायों कहलाते हैं। यह जटिल और बारीक विनियमित तंत्र माइटोकॉन्ड्रिया में फैटी एसिड के अपचय से होता है।

कीटोन बॉडी को प्राप्त करना तब होता है जब शरीर को उपवास की अवधि के अधीन किया जाता है। यद्यपि ये चयापचयों को ज्यादातर यकृत कोशिकाओं में संश्लेषित किया जाता है, उन्हें विभिन्न ऊतकों में ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत के रूप में पाया जाता है, जैसे कि कंकाल की मांसपेशी और हृदय और मस्तिष्क के ऊतकों में।

स्रोत: साव वास

Β-हाइड्रॉक्सीब्युटिरेट और एसीटोसेटेट हृदय की मांसपेशी और गुर्दे के प्रांतस्था में सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किए जाने वाले मेटाबोलाइट हैं। मस्तिष्क में, केटोन शरीर ऊर्जा के महत्वपूर्ण स्रोत बन जाते हैं जब शरीर ने अपने ग्लूकोज स्टोर को समाप्त कर दिया होता है।

सामान्य विशेषताएँ

केटोजेनेसिस को एक बहुत ही महत्वपूर्ण शारीरिक क्रिया या चयापचय पथ माना जाता है। आमतौर पर, यह तंत्र यकृत में होता है, हालांकि यह दिखाया गया है कि यह फैटी एसिड को चयापचय करने में सक्षम अन्य ऊतकों में किया जा सकता है।

किटोन निकायों का गठन एसिटाइल-सीओए का मुख्य चयापचय व्युत्पन्न है। यह मेटाबोलाइट way-ऑक्सीकरण के रूप में ज्ञात चयापचय मार्ग से प्राप्त होता है, जो फैटी एसिड का क्षरण है।

ऊतकों में ग्लूकोज की उपलब्धता जहां β-ऑक्सीकरण होता है, एसिटाइल-सीओए के चयापचय भाग्य को निर्धारित करता है। विशेष स्थितियों में, ऑक्सीकृत फैटी एसिड को लगभग पूरी तरह से कीटोन निकायों के संश्लेषण के लिए निर्देशित किया जाता है।

किटोन निकायों के प्रकार और गुण

मुख्य कीटोन बॉडी एसिटोसेटेट या एसीटोएसिटिक एसिड है, जो ज्यादातर यकृत कोशिकाओं में संश्लेषित होती है। कीटोन बॉडी बनाने वाले अन्य अणुओं को एसीटोसेट से प्राप्त किया जाता है।

एसिटोसैसिटिक एसिड की कमी डी-β-हाइड्रॉक्सीब्युटिरेट को जन्म देती है, दूसरा कीटोन बॉडी। एसीटोन एक ऐसा यौगिक है जिसे नीचा दिखाना मुश्किल होता है और यह एसिटोसेटेट की एक सहज डिकार्बोजाइलेशन प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न होता है (इसलिए इसे किसी भी एंजाइम के हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है), जब यह रक्त में उच्च सांद्रता में मौजूद होता है।

कन्वेंशन द्वारा किटोन निकायों का पदनाम प्रदान किया गया है, क्योंकि कड़ाई से β-hydroxybutyrate बोलने से किटोन फ़ंक्शन नहीं होता है। ये तीन अणु पानी में घुलनशील हैं, जो रक्त में उनके परिवहन की सुविधा प्रदान करते हैं। इसका मुख्य कार्य कंकाल और हृदय की मांसपेशी जैसे कुछ ऊतकों को ऊर्जा प्रदान करना है।

किटोन निकायों के निर्माण में शामिल एंजाइम मुख्य रूप से यकृत और गुर्दे की कोशिकाओं में होते हैं, जो बताते हैं कि ये दो स्थान इन चयापचयों के मुख्य उत्पादक क्यों हैं। इसका संश्लेषण पूरी तरह से और विशेष रूप से कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होता है।

एक बार जब इन अणुओं को संश्लेषित किया जाता है, तो वे रक्तप्रवाह में गुजरते हैं, उन ऊतकों में जाते हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है, जहां उन्हें एसिटाइल-सीओए के लिए अपमानित किया जाता है।

किटोन निकायों का संश्लेषण

किटोजेनेसिस के लिए शर्तें

Oxid-ऑक्सीकरण से एसिटाइल-सीओए का चयापचय भाग्य शरीर की चयापचय आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। यह साइट्रिक एसिड चक्र या फैटी एसिड के संश्लेषण के माध्यम से सीओ ₂ और एच ₂ ओ के लिए ऑक्सीकरण होता है, अगर शरीर में लिपिड और कार्बोहाइड्रेट का चयापचय स्थिर होता है।

जब शरीर को कार्बोहाइड्रेट के गठन की आवश्यकता होती है, तो साइट्रिक एसिड चक्र शुरू करने के बजाय ग्लूकोज (ग्लूकोनोजेनेसिस) के निर्माण के लिए ऑक्सीलोसेटेट का उपयोग किया जाता है। यह तब होता है, जैसा कि उल्लेख किया गया है, जब लंबे समय तक उपवास या मधुमेह की उपस्थिति जैसे मामलों में शरीर को ग्लूकोज प्राप्त करने में कुछ असमर्थता होती है।

इसके कारण, फैटी एसिड के ऑक्सीकरण से उत्पन्न एसिटाइल-सीओए का उपयोग कीटोन बॉडी के उत्पादन के लिए किया जाता है।

तंत्र

किटोजेनेसिस प्रक्रिया oxid-ऑक्सीकरण के उत्पादों से शुरू होती है: एसिटैसेटिल-सीओए या एसिटाइल-सीओए। जब सब्सट्रेट एसिटाइल-सीओए होता है, तो पहले चरण में दो अणुओं के संघनन होते हैं, एसिटाइल-सीओए ट्रांसफरेज़ द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिक्रिया, एसिटैसेटिल-सीओए का उत्पादन करने के लिए।

Acetacetyl-CoA HMG-CoA सिंथेज़ की कार्रवाई के माध्यम से HMG-CoA (β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA) का उत्पादन करने के लिए एक तीसरी एसिटाइल-सीओए के साथ संघनित है। HMG-CoA को एचएमजी-कोआ लिसेज़ की कार्रवाई से एसीटोसेटेट और एसिटाइल-सीओए में अपमानित किया जाता है। इस तरह से पहले कीटोन बॉडी प्राप्त की जाती है।

एसीटोसेटेट को β-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट डिहाइड्रोजनेज के हस्तक्षेप से β-hydroxybutyrate तक कम किया जाता है। यह प्रतिक्रिया NADH पर निर्भर है।

प्रमुख एसिटोसेटेट कीटोन बॉडी एक k-केटो एसिड है, जो गैर-एंजाइमिक डिकार्बोलेशन से गुजरता है। यह प्रक्रिया सरल है और एसीटोन और सीओ _{2 का} उत्पादन करती है _।

प्रतिक्रियाओं की यह श्रृंखला इस प्रकार कीटोन निकायों को जन्म देती है। ये, पानी में घुलनशील होने के कारण, आसानी से रक्तप्रवाह के माध्यम से ले जाया जा सकता है, बिना एल्ब्यूमिन संरचना के खुद को लंगर देने की आवश्यकता के रूप में, फैटी एसिड का मामला है जो जलीय माध्यम में अघुलनशील हैं।

And-ऑक्सीकरण और कीटोजेनेसिस संबंधित हैं

फैटी एसिड चयापचय किटोजेनेसिस के लिए सबस्ट्रेट्स का उत्पादन करता है, इसलिए ये दो मार्ग कार्यात्मक रूप से संबंधित हैं।

Acetoacetyl-CoA फैटी एसिड चयापचय का एक अवरोधक है, क्योंकि यह एसाइल-सीओए डिहाइड्रोजनेज की गतिविधि को रोकता है, जो β-ऑक्सीकरण का पहला एंजाइम है। इसके अलावा, यह एसिटाइल-सीओए ट्रांसफरेज़ और एचएमजी-सीओए सिंथेज़ पर निषेध को भी रोकता है।

एंजाइम एचएमजी-सीओए सिंथेज़, सीपीटी-आई (β-ऑक्सीकरण में एसाइल कार्निटाइन के उत्पादन में शामिल एक एंजाइम) द्वारा वसायुक्त, फैटी एसिड के गठन में एक महत्वपूर्ण नियामक भूमिका निभाता है।

Et-ऑक्सीकरण का विनियमन और केटोजेनेसिस पर इसका प्रभाव

जीवों का भक्षण हार्मोनल संकेतों के एक जटिल सेट को नियंत्रित करता है। आहार में उपभोग किए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड और लिपिड, वसा ऊतकों में ट्राईकाइलग्लिसरॉल के रूप में जमा होते हैं। इंसुलिन, एक एनाबॉलिक हार्मोन, लिपिड के संश्लेषण और ट्राईकैलग्लिसरॉल्स के निर्माण में शामिल है।

माइटोकॉन्ड्रियल स्तर पर, माइटोकॉन्ड्रिया में कुछ सब्सट्रेट्स के प्रवेश और भागीदारी से ond-ऑक्सीकरण नियंत्रित होता है। CPT I एंजाइम साइटोसोलिक Acyl CoA से Acyl Carnitine को संश्लेषित करता है।

जब शरीर को खिलाया जाता है, तो एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज सक्रिय होता है और साइट्रेट सीपीटी I के स्तर को बढ़ाता है, जबकि इसका फॉस्फोराइलेशन (चक्रीय एएमपी पर निर्भर प्रतिक्रिया) घट जाती है।

यह मैलोनल सीओए के संचय का कारण बनता है, जो फैटी एसिड के संश्लेषण को उत्तेजित करता है और उनके ऑक्सीकरण को अवरुद्ध करता है, जिससे एक व्यर्थ चक्र उत्पन्न होने से रोकता है।

उपवास के मामले में, कार्बोक्सिलेज की गतिविधि बहुत कम है क्योंकि सीपीटी I एंजाइम का स्तर कम हो गया है और इसे फॉस्फोराइलेट भी किया गया है, लिपिड के ऑक्सीकरण को सक्रिय और बढ़ावा देता है, जो बाद में केटोन बॉडी के गठन की अनुमति देगा एसिटाइल कोआ।

पतन

केटोन शरीर कोशिकाओं से बाहर फैलते हैं जहां उन्हें संश्लेषित किया गया था और रक्तप्रवाह द्वारा परिधीय ऊतकों में ले जाया जाता है। इन ऊतकों में उन्हें ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के माध्यम से ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

परिधीय ऊतकों में, hyd-hydroxybutyrate को एसीटोसेटेट में ऑक्सीकरण किया जाता है। इसके बाद, उपस्थित एसेटोसेटेट को एंजाइम 3-केटोएसिल-सीओए ट्रांसफरेज़ की क्रिया द्वारा सक्रिय किया जाता है।

Succinyl-CoA खुद को सुसाइड करने के लिए परिवर्तित करके एक सीओए डोनर के रूप में कार्य करता है। एसिटोसेटेट के सक्रियण से सक्सेनीइल-सीओए को साइट्रिक एसिड चक्र में सुसाइड करने से रोकने के लिए होता है, जिसमें सक्सेनाइल-सीओए सिंथेज़ की कार्रवाई द्वारा युग्मित जीटीपी का संश्लेषण होता है।

परिणामस्वरूप एसिटोसेटाइल-सीओए एक थायोलिटिक ब्रेकडाउन से गुजरता है, जो दो एसिटाइल-सीओए अणुओं का निर्माण करता है जो कि ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में शामिल होते हैं, जिन्हें क्रेब्स चक्र के रूप में जाना जाता है।

इस कोशिकाओं में इन मेटाबोलाइट को सक्रिय होने से रोकने के लिए लीवर की कोशिकाओं में 3-केटोएसिल-सीओए ट्रांसफरेज़ की कमी होती है। इस तरह, यह गारंटी दी जाती है कि केटोन निकाय उन कोशिकाओं में ऑक्सीकरण नहीं करते हैं जहां वे उत्पादित किए गए थे, लेकिन उन्हें ऊतकों में स्थानांतरित किया जा सकता है जहां उनकी गतिविधि की आवश्यकता होती है।

किटोन निकायों की चिकित्सा प्रासंगिकता

मानव शरीर में, रक्त में किटोन निकायों की उच्च सांद्रता विशेष स्थितियों का कारण बन सकती है जिन्हें एसिडोसिस और केटोनीमिया कहा जाता है।

इन मेटाबोलाइट्स का निर्माण फैटी एसिड और कार्बोहाइड्रेट के अपचय से मेल खाता है। पैथोलॉजिकल केटोजेनिक स्थिति के सबसे सामान्य कारणों में से एक एसिटिक डाइकार्बोनेट अंशों की उच्च सांद्रता है जो ट्राईकार्बोक्सिलिक एसिड ऑक्सीकरण मार्ग से नीचा नहीं हैं।

नतीजतन, रक्त में कीटोन शरीर के स्तर में 2 से 4 मिलीग्राम / 100 एन से ऊपर की वृद्धि और मूत्र में उनकी उपस्थिति में वृद्धि होती है। इससे इन चयापचयों के मध्यवर्ती चयापचय में गड़बड़ी होती है।

पिट्यूटरी न्यूरोग्लैंडुलर कारकों में कुछ दोष जो कि कीटोन बॉडी के क्षरण और संश्लेषण को नियंत्रित करते हैं, साथ में हाइड्रोकार्बन के चयापचय में विकार के कारण हाइपरकेटोनिया की स्थिति का कारण बनते हैं।

मधुमेह मेलेटस और कीटोन निकायों का संचय

डायबिटीज मेलिटस (टाइप 1) एक अंतःस्रावी बीमारी है जो कीटोन बॉडी के उत्पादन को बढ़ाती है। अपर्याप्त इंसुलिन उत्पादन मांसपेशियों, यकृत और वसा ऊतक को ग्लूकोज के परिवहन को अक्षम करता है, इस प्रकार रक्त में जमा होता है।

ग्लूकोज की अनुपस्थिति में कोशिकाएं अपने चयापचय को बहाल करने के लिए ग्लूकोनोजेनेसिस और वसा और प्रोटीन के टूटने की प्रक्रिया शुरू करती हैं। परिणामस्वरूप, ऑक्सीलोसेटेट सांद्रता कम हो जाती है और लिपिड ऑक्सीकरण बढ़ जाता है।

एसिटाइल-सीओए का एक संचय तब होता है, जो ऑक्सीलोसेटेट की अनुपस्थिति में साइट्रिक एसिड मार्ग का पालन नहीं कर सकता है, इस प्रकार कीटोन निकायों के उच्च उत्पादन का कारण बनता है, इस बीमारी की विशेषता।

एसीटोन के संचय का पता उन लोगों के मूत्र और सांस में इसकी उपस्थिति से लगाया जाता है जिनके पास यह स्थिति है, और वास्तव में उन लक्षणों में से एक है जो इस बीमारी के प्रकट होने का संकेत देते हैं।

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