Кетоновые тела. Кетонемия и кетонурия.

Согласно исследованиям последних лет метаболизм кетоновых тел играет не только центральную роль в физиологическом гомеостазе, но также выполняют дискретные тонко настроенные метаболические функции, которые оптимизируют работу органов и организма в различных состояниях. Они играют роль питательных веществ и энергетических субстратов, а также защищают от воспаления и травматических факторов в системе гомеостаза. Традиционно кетоны, рассматриваемые как метаболические субстраты, используемые только в момент ограниченного содержания углеводов, выполняют жизненно важные функции в метаболизме и передают сигналы, когда углеводы находятся в достаточном количестве для обеспечения энергетических потребностей организма [12]. Еще несколько лет назад считалось, что кетоновые тела – это продукты расщепления, не имеющие существенного физиологического значения. Исследования Георга Кэхилла (George Cahill) и других ученых показали, однако, что эти производные ацетил-КоА играют важную роль в энергетическом обмене. Ацетоацетат и 3-гидроксибутират в норме выполняют роль дыхательного субстрата и являются количественно важными источниками энергии. Действительно, сердечная мышца и корковый слой почек предпочтительно используют ацетоацетат, а не глюкозу. В противоположность этому, глюкоза является главным топливом для мозга у лиц, получающих обильную сбалансированную пищу. Тем не менее, при голодании и сахарном диабете мозг адаптируется к использованию ацетоацетата. В условиях длительного голодания большая часть потребности мозга в энергии удовлетворяется за счет ацетоацетата. Дополняя репертуар известных терапевтических вариантов при заболеваниях нервной системы, появились перспективные исследования о значимой роли кетоновых тел при раке, а также защитные роли при сердечной и печеночной недостаточности, открывающие терапевтические возможности при лечении ожирения и сердечно-сосудистых заболеваниях [13]. В настоящее время кетоновые тела больше не рассматриваются просто как метаболические промежуточные звенья, поскольку они регулирует широкий спектр физиологических процессов на клеточном и системном уровнях. В частности, β-гидроксибутират функционирует как молекула стресс-ответа и организует программу антиоксидантной защиты для поддержания окислительно-восстановительного гомеостаза в ответ на экологические и метаболические проблемы, такие как ишемия [14]. Это свойство β-гидроксибутирата может быть ключевым фактором, влияющим на стресс-реакцию и патологические процессы при ограничении калорийности [11]. Актуальность работы заключается в том, что согласно исследованиям последних лет, роль кетоновых тел в процессах метаболизма претерпела значительные изменения. Они играют роль сигнальных молекул, участвуют в антиоксидантной защите, рассматривается их роль в своевременной диагностике и контроле распространенных заболеваний, таких как сахарный диабет, сердечная недостаточность, ожирение. Тем самым они помогают эффективному расходованию ресурсов здравоохранения за счет уменьшения роста затрат, способствуют увеличению трудоспособного населения, снижению инвалидизации и летальности. Цель – изучить роль кетоновых тел в процессах метаболизма и диагностике заболеваний. Задачи: - охарактеризовать основные кетоновые тела в организме человека и определить их роль в процессах метаболизма; - изучить понятия кетонемия, кетонурия; - рассмотреть осложнения сахарного диабета, в которых играют роль кетоновые тела; - проанализировать современные исследования о роли кетоновых тел в диагностике и лечении заболеваний; - определить в практической части работы основные причины кетонемии, методы лабораторной диагностики и химические реакции для определения кетонурии. Объект исследования – роль кетоновых тел в организме человека. Предмет исследования – возможности использования кетоновых тел в лечении и диагностике заболеваний. В работе использованы такие общетеоретические и эмпирические методы исследования, как наблюдение, обобщение, анализ, синтез, постановка проблем, изучение литературы, документов и результатов исследовательской деятельности. Данная курсовая работа по структуре состоит из введения, двух глав и заключения. В первой главе дается определение и состав кетоновых тел, выделены основные особенности их метаболизма в организме человека в физиологических условиях и в условиях патологии. Во второй главе представлены основные методы определения уровня кетоновых тел в лабораторных условиях. Данная структура работы является оптимальной для решения поставленной цели и достижения определенных задач.  

Таким образом, в результате теоретического обобщения вопроса состава, метаболизма и функциональной роли кетоновых тел можно сделать вывод, что кетоновые тела – это продукты неполного окисления липидов (жирных кислот) и белков (аминокислот), в состав которых входят: бета-оксимаслянная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон. Все кетоновые тела синтезируются в печени и появляются в моче при нарушении обмена (углеводов, липидов и белков), которое сопровождается увеличением кетогенеза в тканях и накоплением кетоновых тел в крови (кетонемия). Кетонемия также наблюдается при несбалансированном питании, беременности, голодании, лихорадке, алкогольной интоксикации, отравлениях, инфекционных заболеваниях и других патологических состояниях. При кетонемии в моче могут появляются кетоновые тела, это явление носит название - кетонурия. В настоящее время роль кетоновых тел в организме человека не ограничивается просто функцией энергетического субстрата при снижении запасов углеводов. Результаты исследований, активно ведущихся на протяжении последних десятилетий, позволяют сделать вывод о роли кетоновых тел в регуляции широкого спектра физиологических процессов на клеточном и системном уровнях. Данные молекулы участвуют в реакциях стресс-ответа и организуют программу антиоксидантной защиты для поддержания окислительно-восстановительного гомеостаза в ответ на экологические и метаболические проблемы, такие как ишемия. Эти свойства позволяют говорить о кетонах, как о ключевых факторах, влияющих на стресс-реакцию и патологические процессы при ограничении калорийности. Данные свойства кетоновых тел нашли свое отражение в исследовательских работах различных областей медицины: диабетологии, кардиологии, эндокринологии, нейробиологии и нейрофизиологии, диетологии и других смежных областях. В ходе теоретической части работы была достигнута поставленная цель – подробно изучены состав, строение, физико-химические и биологические свойства кетоновых тел, а также их роль в процессах метаболизма и диагностике заболеваний. Также были изучены понятия кетонемия, кетонурия, рассмотрены основные осложнения сахарного диабета и методы их диагностики с учетом определения кетоновых тел в крови и моче. В ходе практической части работы определены основные причины кетонемии, биохимические и кинические аспекты диагностики осложнений сахарного диабета, были представлены основные методы лабораторной диагностики и охарактеризованы основные химические реакции для определения кетонурии.  

1. Булгакова С.В., Романчук П.И., Волобуев А.Н. Клинико-биофизические принципы лечения сосудистой деменции и болезни Альцгеймера / Бюллетень науки и практики. – 2019. – №5. – С. 57-72. 2. Волкова И.А., Беспалова В.А., Савина М.И. Роль β-кетона крови при мониторинге сахарного диабета и некоторых других видов патологии / Медицинский алфавит. – 2018. – №3. – С. 38-41. 3. Дедов, И. И. Осложнения сахарного диабета: лечение и профилактика / И. И. Дедов; под ред. И. И. Дедова, М. В. Шестаковой. – Москва: Медицинское информационное агентство. – 2017. – 110 с. 4. Инсулин и инсулинорезистентность: новые молекулы-маркеры и молекулы-мишени для диагностики и терапии заболеваний центральной нервной системы. А. Б. Салмина, Н.А. Яузина, Н.В. Кувачева [и др.] – Бюллетень сибирской медицины. – 2013. – №5. – С. 104-118. 5. Козлов А.В. Анализ мочи. Руководство для врачей. / А.В. Козлов. – Москва: Специальное издательство медицинских книг. – 2018. – С. 248. 6. Малашенкова И.К., Крынский С.А., Мамошина М.В., Дидковский Н.А. Полиморфизм гена АроЕ: влияние аллеля ApoE4 на системное воспаление и его роль в патогенезе болезни Альцгеймера / Медицинская иммунология. – 2018. – №3 – С. 303-312. 7. Нижинская-Астапенко З.П., Власенко М.В. Клинико-диагностические аспекты диабетического кетоацидоза // Международный эндокринологический журнал. – 2016. – №4 – С. 87-94. 8. Шишмарев К.В., Валеева В.А., Ковалёва О.А. Кислотно-щелочное состояние и кетоновые тела как критерии оценки тяжести диабетического кетоацидоза // Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. – 2018. – №24. – С. 145-147. 9. Ketone bodies. C.R. Barnett, Y.A. Barnett, in Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition), 2003. – р. 4320. 10. Kodde IF, van der Stok J, Smolenski RT, de Jong JW (January 2007). Metabolic and genetic regulation of cardiac energy substrate preference / Comparative biochemistry and physiology. – 2007. – №1. – p. 26–39. 11. Newman J.C., Verdin E. Ketone bodies as signaling metabolites. / Trends in endocrinology and metabolism. – 2014. – №25. – p. 42–52. 12. Puchalska P, Crawford PA. Multi-dimensional roles of ketone bodies in fuel metabolism, signaling, and therapeutics. / Cell Metabolism – 2017. – №2. Р. 262–284. 13. Qian, N., Wang, Y. Ketone body metabolism in diabetic and non-diabetic heart failure. Heart Failure Reviews (2019). Available at: https://doi.org/10.1007/s10741-019-09857-3 (Accessed 09.03.2020). 14. Rojas-Morales, P., Pedraza-Chaverri, J., Tapia, E. Ketone bodies, stress response, and redox homeostasis. Redox biology (2020) Available at: https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101395 (Accessed 09.03.2020). 15. Rosenstock J. Euglycemic diabetic ketoacidosis: a predictable, detectable, and preventable safety concern with SGLT2 inhibitors / J. Rosenstock, E. Ferrannini // Diabetes Care. — 2015. — Vol. 38. — P. 1638-1642.