Os corpos cetônicos (português brasileiro) ou corpos cetónicos (português europeu) são três substâncias solúveis em água que são produtos derivados da quebra dos ácidos graxos, a quebra ocorre no fígado durante períodos de baixa ingestão de alimentos (jejum), dieta de restrição de carboidratos, exercícios intensos prolongados, alcoolismo ou em diabetes mellitus tipo 1 não tratada. São usados como fonte de energia no coração, no cérebro e no tecido muscular. No cérebro são fonte vital de energia durante um jejum de pelo menos 24 horas.
Ao contrário do que o nome "corpos" pode sugerir, eles são componentes solúveis, não partículas. São três os corpos cetônicos:
O beta-hidroxibutirato não é tecnicamente uma cetona (é chamado de corpo cetônico porque ele é derivado de cetonas), é na verdade um ácido carboxílico.
A reação entre acetoacetil-CoA e acetil-CoA resulta na produção de 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA), essa reação é catalisada pela enzima HMG-CoA-sintase. Posteriormente ocorre a quebra de HMG-CoA catalisada pela HMGCoA-liase resultando na formação de acetoacetato e acetil-CoA. O acetoacetato é capaz de entrar diretamente na corrente sanguínea, mas pode também pode ser reduzido pela β-hidroxibutirato-desidrogenase à D-β-hidroxibutirato, e então entrar na corrente sanguínea, a reação da desidrogenase é reversível e responsável por interconverter os corpos cetônicos, cuja existência é determinada pelo equilíbrio da razão NADH/NAD+ da matriz mitocondrial. Em condições normais a razão de β-hidroxibutirato e acetoacetato no sangue é de 1∶1 aproximadamente. A descarboxilação espontânea é um destino alternativo do acetoacetato, onde ocorre sua quebra em acetona e dióxido de carbono.
Produção
Os corpos cetônicos são produzidos a partir do acetil-CoA (veja cetogênese) principalmente na matriz mitocondrial das células do fígado quando os carboidratos estão tão escassos que a energia deve ser obtida através da quebra dos ácidos graxos.
A acetona é formada a partir da descarboxilação espontânea do acetoacetato. De uma maneira correspondente, os níveis de acetona são muito menores do que ou níveis dos outros dois tipos de corpos cetônicos. E ao contrário dos outros dois, a acetona não pode ser convertida de volta a acetil-CoA, então ela é excretada na urina e exalada (ela pode ser exalada devido a sua alta pressão de vapor e conseqüentemente evapora facilmente). A exalação de acetona é responsável por um odor característico na respiração de pessoas em estados cetóticos.
Fontes de corpos cetônicos
Corpos cetônicos são formados principalmente através da oxidação de ácido graxo, uma rota alternativa para a formação de corpos cetônicos é o catabolismo dos aminoácidos fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, tirosina, triptofano e treonina onde será fornecida energia de forma imediata ao ciclo de Krebs, uma vez que a acetil-CoA produzida não pode ser convertida em glicose. Dentre os aminoácidos apenas leucina e lisina são exclusivamente cetogênicos , todos os aminoácidos cetogênicos possuem em comum o esqueleto de carbono que será catabolizado em acetoacetil-CoA ou acetil-CoA, que podem se inserir na rota de síntese de corpos cetônicos no fígado.
Regulação da síntese de corpos cetônicos
A síntese hepática de corpos cetônicos durante o jejum é elevada pelo aumento de ácidos graxos dos triacilgliceróis adiposos, esse não é o único evento que atua na promoção da síntese de corpos cetônicos no fígado em estado não alimentado, sendo que ao fornecer corpos cetônicos aos outros tecidos o fígado se livra de substratos energéticos desnecessários. Uma razão insulina/glucagon menor causa inibição da acetil-CoA carboxilase, que provoca diminuição nos níveis de mallonil-CoA, ativando a CPT1, tornando possível a entrada da acilCoA na rota da β-oxidação. No momento em que a quantidade de NADH e FAD(2H), originados da oxidação de acilCoA em acetil-CoA, é suficiente para suprir as necessidade de energia (ATP) do fígado, a acetil-CoA é desviada do ciclo do TCA (ciclo dos ácidos tricarboxílicos, também chamado de ciclo de Krebs), para o ciclo da cetogênese (produção de corpos cetônicos), e o oxalato presente no ciclo do TCA é desviado em direção a malato e para a gliconeogênese (síntese de glicose). Esse padrão é controlado pela razão NADH/NAD+, que se encontra relativamente alta durante a β-oxidação. Com a continuidade do estado não alimentado a transcrição elevada do gene da HMG-CoA-sintase mitocondrial estimula a rapidez na produção de corpos cetônicos.
Utilidade no corpo
Cérebro
O cérebro recebe sua energia a partir de corpos cetônicos quando uma quantidade insuficiente de glicose está disponível, isso geralmente ocorre em jejum, após alguns dias sem se alimentar. Quando o nível de glicose no sangue (glicemia) está baixo, a maioria dos outros tecidos tem fontes adicionais de energia além dos corpos cetônicos (como os ácidos graxos), mas o cérebro, ao contrário, não tem.
Depois de uma dieta de baixo nível glicêmico durante 3 dias, o cérebro recebe 30% de sua energia a partir dos corpos cetônicos. Após 4 dias, este nível sobe para 70% (durante os estágios iniciais o cérebro não queima as cetonas, já que elas são um importante substrato para a síntese de lipídios no cérebro), nesse estágio o cérebro torna-se mais permeável às gorduras e corpos cetônicos e passa a consumir esses substratos energéticos.
O cérebro ainda mantém uma certa necessidade pela glicose, porque os corpos cetônicos somente na mitocôndria podem ser quebrados para fornecer energia, e os axônios das células cerebrais estão muito longe da mitocôndria.[carece de fontes]
Fígado, coração e córtex renal
Os corpos cetônicos são exportados do fígado através da corrente sanguínea para diferentes tecidos. O objetivo da produção de corpos cetônicos é permitir o transporte da energia obtida pela oxidação dos ácidos graxos aos tecido periféricos, para lá serem utilizados na síntese de ATP. Córtex renal e coração são estruturas que preferem o acetoacetato à glicose.
A disponibilidade de oxaloacetato para fazer com que o acetil-CoA entre no ciclo do ácido cítrico, vai determinar qual via metabólica o acetil-CoA vai seguir. Em algumas situações, como no caso de um jejum, as moléculas de oxaloacetato vão ser destinadas para a produção de glicose pela gliconeogênese. Com isso a quantidade de oxaloacetato disponível vai estar diminuída, e conseqüentemente pouco acetil-CoA vai entrar no ciclo de Krebs e vai haver uma maior produção de corpos cetônicos. A produção dos corpos cetônicos pelo fígado e sua liberação para os tecidos em geral vai permitir a β-oxidação de ácidos graxos mesmo quando o acetil-CoA não está sendo oxidado pelo ciclo de Krebs, já que vai haver a liberação da Coenzima A quando houver a condensação de duas moléculas de acetil.
Normalmente a quantidade de corpos cetônicos no sangue é baixa, mas em situações como o jejum prolongado ou o "diabetes mellitus", suas concentrações podem aumentar muito, levando o indivíduo a um estado de "Cetoacidose". A cetoacidose diabética é uma condição patológica em que existe a conjugação de alta glicemia com cetose, o que pode ser fatal.
O coração recebe muito de suas energias a partir dos corpos cetônicos, embora ele também utilize bastantes ácidos graxos.
Oxidação de corpos cetônicos
Após a sua formação no tecido hepático, os corpos cetônicos são exportados para outras partes do corpo, tais como músculo, cérebro e córtex renal. Fora do tecido hepático, o D-ꞵ-hidroxibutirato é oxidado a acetoacetato pela D-β-hidroxibutirato-desidrogenase. O acetoacetato é ativado ao seu éster de coenzima A pela transferência da CoA do succinil-CoA, intermediário do ciclo do ácido cítrico, em uma reação catalisada pela enzima ꞵ-cetoacil-CoA-transferase, também chamada tioforase. O acetoacetil-CoA é então quebrado pela tiolase gerando dois acetil-CoAs, que entram no ciclo do ácido cítrico. Dessa forma, os corpos cetônicos podem ser utilizados como combustível para tecidos extra-hepáticos (o fígado não possui a enzima tioforase).
Em condições de jejum, onde há pouca disponibilidade de glicose (principal fonte para obtenção de energia) chegando no cérebro, este pode se adaptar utilizando o acetoacetato ou o D-β-hidroxibutirato na obtenção de energia, formados pela oxidação incompleta dos corpos cetônicos.
Cetose e cetoacidose
Qualquer produção destes compostos é chamada de cetogênese, e ela é necessária em pequenas quantidades.
Mas, quando corpos cetônicos se acumulam, é chamado de cetose este estado normal (mas não necessariamente comum).
Quando ainda mais corpos cetônicos se acumulam de forma que o pH do corpo é baixado a níveis ácidos perigosos, este estado é chamado de cetoacidose, o que é comum no diabetes mellitus.
