Stoffwechsel der Ketonkörper

1. Mangel an Kohlenhydraten:
   • Mechanismus: Glukosemangel → Blutzucker ↓ → Glucagonspiegel ↑
   • Folge: Stoffwechsel wechselt auf Fettabbau zur Energiegewinnung
2. Erhöhter Glucagonspiegel:
   • Aktivierung alternativer Energiequellen wie:
     • Glukoneogenese: Bildung von Glukose aus Oxalacetat (wichtiger Baustein des Citratzyklus)
     • Ketogenese: Umwandlung von Acetyl-CoA in Ketonkörper
3. Hemmung des Citratzyklus:
   • Ursache: Mangel an Oxalacetat (z. B. durch Glukosemangel)
   • Acetyl-CoA kann nicht weiterverwertet werden und wird stattdessen für die Ketogenese genutzt
4. Erhöhte Lipolyse (Fettabbau):
   • Anstieg freier Fettsäuren im Blut → Verstärkte β-Oxidation in der Leber:
     • Produktion von Acetyl-CoA
     • Bildung reduzierter Coenzyme (NADH, FADH₂)
   • Hoher ATP-Spiegel hemmt den Citratzyklus zusätzlich
5. Ketonkörper im Blut:
   • Freisetzung zur Energieversorgung von Geweben, insbesondere bei langem Fasten oder niedrigem Blutzuckerspiegel

1. Schritt 1 – Bildung von Acetoacetyl-CoA:
   • Enzym: 3-Ketothiolase
   • Reaktion: Zwei Moleküle Acetyl-CoA werden zu Acetoacetyl-CoA kondensiert
2. Schritt 2 – Bildung von HMG-CoA:
   • Enzym: HMG-CoA-Synthase
   • Reaktion: Ein weiteres Acetyl-CoA wird an Acetoacetyl-CoA angelagert, wodurch β-Hydroxy-β-Methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) entsteht
3. Schritt 3 – Spaltung zu Acetoacetat:
   • Enzym: HMG-CoA-Lyase
   • Reaktion: HMG-CoA wird in Acetoacetat und Acetyl-CoA gespalten
4. Schritt 4 – Umwandlung der Ketonkörper:
   • Acetoacetat wird in zwei weitere Ketonkörper umgewandelt:
     • Reduktion zu β-Hydroxybutyrat:
       • Enzym: β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase
       • Reaktion: Acetoacetat wird mit NADH zu β-Hydroxybutyrat reduziert
     • Decarboxylierung zu Aceton:
       • Spontane Reaktion bei längerem Fasten oder diabetischem Koma
       • Folge: Aceton kann über die Atemluft ausgeschieden werden (typischer süßlich-fauliger Geruch)

Definition:

• Die diabetische Ketoazidose ist eine akute Komplikation bei Typ-1-Diabetes, die durch schweren Insulinmangel ausgelöst wird. Aufgrund einer gestörten Glukoseverwertung kommt es zu einem "vorgespielten" Kohlenhydratmangel, wodurch der Körper auf alternative Energiequellen umstellt und vermehrt Ketonkörper bildet

Ursachen:

1. Schwerer Insulinmangel:
   • Insulinabhängige Glukoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen ist nicht möglich
   • Folge: Hyperglycämie (stark erhöhter Blutzucker)
2. Mobilisierung alternativer Energiequellen:
   • Fettgewebe:
     • Lipolyse → Erhöhung der freien Fettsäuren im Blut → Verwertung in der Leber
   • Muskelgewebe:
     • Proteinkatabolismus → Erhöhung der Aminosäuren im Blut → Nutzung in der Leber
3. Leberstoffwechsel:
   • Erhöhte β-Oxidation: Vermehrte Bildung von Acetyl-CoA → Ketogenese steigt
   • Glukoneogenese: Aus Glycerin und Aminosäuren → Weitere Erhöhung des Blutzuckerspiegels
   • Glycogenolyse: Zusätzliche Freisetzung von Glukose → Hyperglycämie ↑

Folgen:

1. Hyperglycämie:
   • Massive Erhöhung des Blutzuckerspiegels → Hyperosmolarität
   • Folge: Osmotische Polyurie (vermehrte Harnausscheidung) → Dehydration
2. Ketoazidose:
   • Bildung von Ketonkörpern (Acetoacetat, β-Hydroxybutyrat):
     • Azidose: Absenkung des Blut-pH-Werts
     • Acetonbildung: Charakteristischer Geruch in der Ausatemluft
     • Ketonkörper im Urin nachweisbar
   • Symptome: Erbrechen, Übelkeit, Dehydration
3. Komplikationen:
   • Organfunktionsstörungen durch Elektrolytverschiebungen
   • Gefahr des diabetischen Komas bei unbehandelter Ketoazidose

• Besonderheiten bei Typ-2-Diabetes
  • Meist kein absoluter Insulinmangel, sondern eine relative Insulinresistenz
  • Dadurch seltener vollständige Umstellung auf Ketogenese
  • Lipolyse und Ketogenese weniger stark gesteigert als bei Typ-1-Diabetes