酮體

酮體(ketone bodies)是脂肪氧化代謝過程中的中間代謝產物，包括乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮。在健康人體中，少量的酮體以78%的β-羥丁酸、20%的乙酰乙酸和2%的丙酮的比例存在於血液中。當肝臟內酮體產生的速度超過肝外組織利用的速度時，血液酮體增加,可出現酮血癥(ketonemia)，過多的酮體從尿液排出形成酮尿(ketonuria) ^[2]  。

酮體是脂肪分解的產物，而不是高血糖的產物。進食糖類物質也不會導致酮體增多。 ^[3]  （但當肝糖元儲存飽和時，進入肝細胞內過多的葡萄糖會轉化為脂肪酸 ^[4]  ）

在飢餓期間酮體是包括腦在內的許多組織的燃料，因此具有重要的生理意義。

酮體其重要性在於，由於血腦屏障的存在，除葡萄糖和酮體外的物質無法進入腦為腦組織提供能量。飢餓時酮體可佔腦能量來源的25%-75%。

在肝臟線粒體中脂肪酸一旦降解，生成的乙酰CoA可以有幾種代謝結果。最主要的當然是進入檸檬酸循環及進一步的電子傳遞系統，最終完全氧化為CO₂及H₂O；其二是作為類固醇的前體，生成膽固醇，它在膽固醇生物合成中是起始化合物；其三是扮演脂肪酸合成前體的角色：其四是轉化為乙酰乙酸、D-β-羥丁酸和丙酮，這三個化合物統稱為酮體（ketone body）。

酮體合成主要是肝臟的功能。酮體中丙酮的生成量相當小，生成後即被吸收。乙酰乙酸和D一β-羥丁酸則經血流進入肝外組織，在那裏被氧化，經檸檬酸循環提供更多能量給那些組織使用，例如骨、心肌和腎皮質。腦組織一般只用葡萄糖作為燃料，但飢餓時，葡萄糖供給不足，它可接受使用乙酰乙酸或D -β-羥丁酸 ^[5]  。

酮體在肝細胞的線粒體中合成。合成原料為脂肪酸β-氧化產生的乙酰CoA。肝細胞線粒體內含有各種合成酮體的酶類，特別是HMGCOA合酶，該酶催化的反應是酮體的限速步驟。

1.兩個乙酰輔酶A被硫解酶催化生成乙酰乙酰輔酶A。β-氧化的最後一輪也生成乙酰乙酰輔酶A。

2.在乙酰乙酰CoA再與第三個乙酰CoA分子結合，形成3-羥基-3-甲基戊二酰CoA。由HMG CoA合成酶催化。

3.HMG CoA被HMG CoA裂解酶（HMG CoA lyase）裂解，形成乙酰乙酸和乙酰CoA。

4.乙酰乙酸在β-羥丁酸脱氫酶（β-hydroxybutyrate dehydrogenase）的催化下，用NADH還原生成β-羥基丁酸，反應可逆，注意此處為D-β-羥丁酸脱氫酶催化，不催化L-型底物。

5.乙酰乙酸自發或由乙酰乙酸脱羧酶催化脱羧，生成丙酮。

乙酰乙酸和β-羥基丁酸都可以被轉運出線粒體膜和肝細胞質膜，進入血液後被其它細胞用作燃料。在血液中少量的乙酰乙酸脱羧生成丙酮。

1、羥丁酸可由羥丁酸脱氫酶氧化生成乙酰乙酸，在肌肉線粒體中被3-酮脂酰輔酶A轉移酶催化生成乙酰輔酶A和琥珀酸。也可由乙酰乙酰輔酶A合成酶激活，但前者活力高且分佈廣泛，起主要作用。

2、丙酮由於量微在人體代謝上不佔重要地位，而是隨尿排出體外，當血中酮體顯著增高時，丙酮也可從肺直接呼出，使呼出氣體有爛蘋果味。

肝內的NEFA是酮體的主要來源。血漿中胰島素濃度輕度增高就會明顯抑制血漿NEFA和酮體的生成。因此，當出現酮體酸中毒的時候，胰島素被當成首選藥物。

需要注意的是，很多患者正在使用胰島素的情況下，仍然出現酮症。所以，從預防的角度看，嚴防飢餓更重要。

糖尿病性酮尿，僅見於重型糖尿病晚期，是酮症酸中毒的前兆。

非糖尿病性酮尿，在嬰兒或者兒童，可因為發熱，嚴重嘔吐，腹瀉，未能進食而出現酮尿。在妊娠期婦女，可因為嚴重的妊娠反應，劇烈的嘔吐，重症子癇不能進食，消化吸收障礙等尿酮體陽性。

另外，劇烈運動，飢餓，應激狀態也可以引起尿酮陽性。

預防酮體過多產生要從幾個方面着手：

1、嚴防胃腸感冒；

2、注意穀物保護，多吃主食，避免飢餓刺激；

3、及時解除其他一切進食障礙；

4、防止持續高熱；

5、避免過度緊張或勞累。

其中，糖尿病人因為過去錯誤飲食指導造成的恐懼更容易出現碳水化合物攝入過少，也容易發生對高血糖或併發症的恐懼和緊張，甚至過度運動，都給酮症的發生提供了誘因。因此，糖尿病人發生酮症的幾率明顯增高。

在不同類型的代謝性酸中毒中酮體亦不同。代謝性酸中毒通常起因於下列情況之一：

①有機酸如β-羥丁酸和乙酰乙酸產生的增加與糖尿病或酒精或乳酸酮症酸中毒相關，例如在組織灌流紊亂中可見。尿中排泄陽離子和酮體增加。

②HCO₃^—丟失，例如：十二指腸液丟失所引起的腹瀉。隨着血鈉濃度減少，血氯濃度通常是增加的。

③酸排泄的降低，如作為腎功能不全或腎小管性酸中毒的結果。

評價代謝性酸中毒的標準是：

①陰離子隙的計算，正常值是8～16mmol/L，陰離子隙(mmol/L)=[Na⁺]-([Cl^—]+[HCO₃^—])。

②在血清中測定β-羥丁酸和可能存在的乙酰乙酸或半定量檢測尿酮體。

1、陰離子隙正常的代謝性酸中毒：這類代謝性酸中毒與高氯酸血癥相關。可能的原因包括潛在的腎小管性酸中毒，碳酸酐酶抑制劑攝入和高鉀血癥酸中毒。

2、陰離子隙增加的代謝性酸中毒：因酮症酸中毒、乳酸性酸中毒、腎衰竭、水楊酸鹽中毒和乙醇類物質中毒等導致的代謝性酸中毒，可使血氯正常或偶爾減少。

3、陰離子隙增加和酮體存在的代謝性酸中毒：糖尿病和酒精是常見的原因。在重症監護室的病例中，每四個糖尿病性酸中毒中就有一個酒精性酮症酸中毒。

4、酮症酸中毒：在酮症酸中毒中，血漿中陰離子β-羥丁酸和乙酰乙酸的積聚可導致陰離子隙的上升，其與碳酸氫離子濃度的減少是成比例的。腎臟的排泄直接取決於腎小球的濾過率，因為腎臟兩種陰離子的重吸收僅達75%～85%。因此，在腎功能健全的情況下血酮和尿酮存在定量關係。已經證實，當血酮(β-羥丁酸+乙酰乙酸)達到0.8mmol/L(8mg/dl)時，尿常規會得到一個加號的陽性結果。血酮達到1.3mmol/L(13mg/dl)時，尿常規有三個加號的陽性結果。然而因為尿常規不能檢測β-羥丁酸，大約有10%體內僅有β-羥丁酸積聚的病人檢驗可以產生陰性結果。

該綜合徵主要是Ⅱ型糖尿病代謝性失代償所致脱水引起的非酮症陰離子隙正常的高糖血癥狀態。它與糖尿病性酮症酸中毒不同。

1、酮體易運輸：長鏈脂肪酸穿過線粒體內膜需要載體肉毒鹼轉運，脂肪酸在血中轉運需要與白蛋白結合生成脂酸白蛋白，而酮體通過線粒體內膜以及在血中轉運並不需要載體。

2、易利用：脂肪酸活化後進入β-氧化，每經4步反應才能生成一分子乙酰CoA，而乙酰乙酸活化後只需一步反應就可以生成兩分子乙酰CoA，β-羥丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步氧化反應。因此，可以把酮體看作是脂肪酸在肝臟加工生成的半成品。

3、節省葡萄糖供腦和紅細胞利用：肝外組織利用酮體會生成大量的乙酰CoA，大量乙酰CoA抑制丙酮酸脱氫酶系活性，限制糖的利用。同時乙酰CoA還能激活丙酮酸羧化酶，促進糖異生。肝外組織利用酮體氧化供能，就減少了對葡萄糖的需求，以保證腦組織、紅細胞對葡萄糖的需要。腦組織不能利用長鏈脂肪酸，但在飢餓時可利用酮體供能，飢餓5周時酮體供能可多達70%。

4、肌肉組織利用酮體，可以抑制肌肉蛋白質的分解，防止蛋白質過多消耗，其作用機理尚不清楚。

5、酮體生成增多常見於飢餓、妊娠中毒症、糖尿病等情況下。低糖高脂飲食也可使酮體生成增多。當肝內酮體的生成量超過肝外組織的利用能力時，可使血中酮體升高，稱酮血癥，如果尿中出現酮血癥稱酮尿症。

1、飽食及飢餓的影響：飽食後，胰島素分泌增加，脂解作用抑制、脂肪動員減少，進入肝的脂酸減少，因而酮體生成減少。飢餓時，胰高血糖素等脂解激素分泌增多，脂酸動員加強，血中游離脂酸濃度升高而使肝攝取遊離脂酸增多，有利於脂酸β-氧化及酮體生成 ^[3]  。

2、肝細胞糖原含量及代謝的影響：進入肝細胞的遊離脂酸主要有兩條去路，一是在胞液中酯化合成甘油三酯及磷脂；一是進入線粒體內進行β-氧化，生成乙酰輔酶A（乙酰CoA）及酮體。飽食及糖供給充足時，肝糖原豐富，糖代謝旺盛，此時進入肝細胞的脂酸主要酯化3-磷酸甘油反應生成甘油三酯及磷脂。飢餓或糖供給不足時，糖代謝減少，3-磷酸甘油及ATP不足，脂酸酯化減少，主要進入線粒體進行β氧化，酮體生成增多 ^[3]  。

3、丙二酰CoA抑制脂酰CoA進入線粒體：飽食後糖代謝正常進行時所生成的乙酰CoA及檸檬酸能變構激活乙酰CoA羧化酶，促進丙二酰CoA的合成。後者能競爭性抑制肉鹼脂酰轉移酶I，從而阻止脂酰CoA進入線粒體內進行β-氧化 ^[3]  。

生酮飲食（KD）是一種高脂肪、低碳水化合物，蛋白質和其他營養元素合適配比的飲食方案，起初是一種療效確切的用於治療兒童難治性癲癇的非藥物療法。

2023年8月，來自美國賓夕法尼亞大學的科學家們在Nature發文報道稱生酮飲食表現出強烈的腫瘤抑制作用。酮體 β-羥基丁酸 (BHB) 概括了生酮飲食的這些特性，能夠減少了結腸隱窩細胞的增殖並有效地抑制了腸道腫瘤的生長。