酮体

酮tóng体(Ketone bodies)是肝脏中脂肪酸氧化分解的中间产物乙酰乙酸、β-羟基丁酸及丙酮三者统称^[3]。β-羟基丁酸大约占酮体的78%，乙酰xiān乙酸占20%，由乙酰乙酸脱羧而来的丙酮大约占2%^[1][4]。

酮体总是在碳水化合物分解减少的时候生成，所以主要见于饥饿、无碳水化合物饮食以及糖尿病时^[5]。在正常情况下酮体能进一步分解，并且它的三个成分在体内可以相互转化^[6]。

酮体是肝脏输出能源的一种形式。在长期饥饿和糖供应不足时，酮体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉组织的主要能源。酮体的生成受到多种因素影响，如激素的影响、饱食和饥饿的影响、丙二酰CoA控制脂酰CoA进入线粒体速率的影响^[1]。

酮体在人体内含量过多时，会产生酮血症、酮尿症和酮症酸中毒等临床表现。酮症酸中毒是一种临床常见的代谢性酸中毒。治疗时除对症给予碱性药物外，糖尿病患者可给予胰岛素和葡萄糖，以纠正代谢紊乱，减少酮体生成^[1]。

酮体总是在碳水化合物分解减少的时候生成，所以主要产生于饥饿、无碳水化合物饮食以及糖尿病时。人和动物在饥饿时生成酮体的倾向是不同的。对于人类来说，在乳儿时期，酮体生成得特别迅速。在中断饮食以后的几小时内，就能察觉其呼出空气中有丙酮的气味。除了妊娠期以外，小动物很少有酮血症的倾向^[5]。酮体溶于水、分子小^[1]，它的3个成分在体内可以相互转化^[6]。

酮体在肝细胞线粒体内合成，原料是脂肪酸β-氧化产生的乙酰辅酶A(乙酰CoA)，合成过程如下^[1]。

（1）乙酰乙酰CoA的生成：2分子乙酰CoA在硫解酶的作用下，缩合生成乙酰乙酰CoA，释放1分子HSCoA^[1]。

（2）HMG-CoA的生成：乙酰乙酰CoA在β-羟基-β-甲基戊二酸单酰CoA合酶作用下，再与1分子乙酰CoA缩合生成β-羟基-β-甲基戊二酸单酰CoA，并释放出1分子的HSCoA^[1]。

（3）酮体的生成：HMG-CoA在裂解酶作用下，裂解生成乙酰乙酸和1分子乙酰CoA^[1]。

（4）乙酰乙酸还原为β-羟基丁酸：乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟基丁酸脱氢酶的作用下，还原生成β-羟基丁酸，反应所需的氢由NADH+H+提供，还原速度取决于线粒体内NADH/NAD+比值^[1]。

（5）丙酮的形成：部分乙酰乙酸可自发脱羧生成少量的丙酮^[1]。

肝外许多组织，特别是心肌、骨骼肌及脑和肾等组织具有活性很强的利用酮体的酶系，如琥珀酰CoA转硫酶、乙酰乙酸硫激酶及乙酰乙酰CoA硫激酶，在这些酶的作用下，乙酰乙酸被活化成乙酰乙酰CoA，然后在硫解酶作用下分解成2分子乙酰CoA，后者进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O，并释放出大量能量^[1]。

（1）琥珀酰CoA转硫酶：此酶主要存在于心、肾、脑及骨骼肌线粒体中，当琥珀酰CoA存在时，在此酶的催化下，使乙酰乙酸活化生成乙酰乙酰CoA和琥珀酸^[1]。

（2）乙酰乙酸硫激酶：此酶主要存在于肾、心、脑组织中，在此酶的催化下，通过消耗ATP直接使乙酰乙酸与HSCoA结合生成乙酰乙酰CoA^[1]。

（3）乙酰硫解酶：乙酰乙酰CoA和HSCoA在此酶的催化下，生成2分子乙酰CoA^[1]。

（4）β-羟丁酸脱氢酶：此酶以NAD+为辅酶，催化β-羟基丁酸脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变为乙酰CoA被进一步氧化分解^[1]。

此外，部分丙酮可在一系列酶作用下，可转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。这是脂肪酸的碳原子转变成糖的一个途径^[1]。

在正常代谢时，酮体的合成和利用受到调节，处于平衡状态^[1]。

激素的影响：饱食后，胰岛素分泌增加，脂解作用受抑制，脂肪动员减少，进入肝脏的脂肪酸减少，从而酮体生成量减少。在饥饿时，胰高血糖素等脂解激素分泌增加，使脂肪酸动员加强，血中游离脂肪酸浓度升高，使肝脏摄取游离脂肪酸增加，利于酮体的生成^[1]。

饱食和饥饿的影响：进入肝细胞的游离脂肪酸主要有2条去路：一条是在细胞质中酯zhǐ化合成三酰甘油和磷脂；另一条是进入线粒体内进行β-氧化，生成乙酰CoA和酮体。饱食及糖供应充足时，肝细胞的脂肪酸主要与3-磷酸甘油反应生成三酰甘油和磷脂。而在饥饿或糖供应不足时，脂肪酸主要在线粒体进行β-氧化，酮体的生成也增多^[1]。

丙二酰CoA控制脂酰CoA进入线粒体的速率：饱食后糖氧化分解所生成的乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二酰CoA的合成。而丙二酰CoA能竞争性地抑制肉碱脂酰转移酶I的活性，从而阻止脂酰CoA进入线粒体进行β-氧化，减少酮体的生成^[1]。

饥饿后，由于胰岛素的分泌降低，导致肝脏形成酮体以供周围组织的利用。这种对饥饿产生的代谢反应是一种重要的生理适应机制。通过这种机制使游离脂肪酸转变为酮体。此时即使不能直接利用游离脂肪酸的脑组织，也可利用酮体产生能量。所以，饥饿酮病能降低糖原异生以节省蛋白质的消耗，使体细胞群免于分解^[7]。

在负能量平衡时，酮体的形成是有利的。不象糖尿病时可形成酮体酸中毒。酮体形成受胰岛素的控制，而胰岛素的分泌又间接受酮体水平的升高而促进，因此形成一个反馈回路，使酮体不致形成过多而达到病理的水平^[7]。

（1）酮体是脂肪在肝内正常的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式^[1]。

（2）酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细血管壁，是肌肉尤其脑组织的重要能源^[1]。

（3）脑组织不能氧化脂肪酸，却有较强的利用酮体能力^[1]。

（4）长期饥饿和糖供应不足时，酮体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉组织的主要能源^[1]。

在临床上，常通过检测尿液中酮体来判断与评价糖代谢障碍和脂肪不完全氧化^[8]。将尿液覆盖酮体粉后观察颜色变化，半分钟出现紫色为强阳性、1分钟出现为阳性，2分钟出现为弱阳性，大于2分钟出现无意义^[9]。此外，酮体的检测方法有亚硝基铁氰化钠法和乙酰乙酸测定法。亚硝基铁氰qíng化钠法的主要原理是乙酰乙酸或丙酮与亚硝基铁氰化钠发应生成紫色化合物，而乙酰乙酸测定法主要基于乙酰乙酸与氯化高铁形成酒红色乙酰乙酸铁复合物。基于亚硝基铁氰化钠法的酮体检测方法有试带法、朗格法、Rothera法、改良Rothera法和片剂法^[8]。

在临床上，常通过检测尿液中酮体来判断与评价糖代谢障碍和脂肪不完全氧化^[8]。

糖尿病酮症酸中毒：糖尿病酮症酸中毒时，由于糖利用减少，分解脂肪产生酮体增加而引起酮症。糖尿病出现酸中毒或昏迷时，尿液酮体检验极有价值。并且能与低血糖、心脑血管病的酸中毒或高血糖渗透性糖尿病昏迷相区别(尿液酮体一般不高)。但糖尿病酮症者肾功能严重障碍而肾阈值增高时，尿液酮体亦可减少，甚至完全消失^[8]。

非糖尿病性酮症：在一些感染性疾病如肺炎、伤寒、败血症等、严重呕吐、腹泻、剧烈运动、长期饥饿、禁食、全身麻醉后等均可出现酮尿^[8]。婴儿或儿童可因发热、呕吐、腹泻，未能进食等会出现酮体；新生儿如有严重酮症酸中毒应疑为遗传性代谢性疾病。妊娠妇女可因严重妊娠反应、剧烈呕吐、消化呼吸障碍等酮体阳性^[10]。

中毒：在氯仿、乙醚麻醉后、磷中毒等，尿液酮体也可阳性^[8]。

药物影响：服用降糖药时，由于药物有抑制细胞呼吸作用，会出现尿酮体阳性的现象^[8]。

常用β-羟基丁酸的定量血清检测来判断血液中酮体的含量，采集前必须空腹且禁食时间一般8~12h，伴有酮血症的疾病或状况有以下几种：糖尿病性酮症酸中毒、代谢性的先天疾病等^[11]。

正常情况下，糖供应充足，生物体主要依靠糖有氧氧化供能，脂肪动员较少，酮体合成也较少，并且很快地被肝外组织摄取利用，所以血液中仅含有少量酮体，约0.03~0.5mmol/L^[1]。

在饥饿、糖尿病、高脂低糖膳食时，脂肪动员增加，酮体生成增加，超过肝外组织利用酮体能力时，血中酮体含量异常升高，导致酮血症^[1]。酮体使糖尿病人常并发酮血症及酮尿症，治疗方法主要是肌肉注射胰岛素^[12]。

酮体生成超过肝外组织利用能力时引起血中酮体升高，严重时可导致酮血症、酮症酸中毒^[1]。在出现酮血症的同时，在尿中也出现大量酮体时，会导致酮尿症^[1]。

酮症酸中毒是一种临床常见的代谢性酸中毒，主要是因为酮体中乙酰乙酸和β-羟基丁酸都是酸性较强的有机酸，当血中酮体过高时，血液的PH下降导致酸中毒。治疗时会使用碱性药物外，糖尿病患者可给予胰岛素和葡萄糖，以纠正代谢紊乱，减少酮体生成^[1]。