酮体代谢及酮体的多种生理功能（酮体代谢及酮体的多种生理功能介绍）
酮体代谢及酮体的多种生理功效（酮体代谢及酮体的多种生理功效介绍）
脂解发生的乙酰辅酶A除了进入三羧酸循环氧化之外，还可以在肝脏中合成酮体（ketone body）。酮体指乙酰乙酸、-羟基丁酸和丙酮这三种物资。
酮体重要是在缺少葡萄糖时作为肝外组织的能源物资。心脏和肾上腺皮质重要以酮体作燃料，骨骼肌也可应用酮体，脑在平时应用葡萄糖，但在饥饿时会将酮体作为重要燃料，将名贵的葡萄糖留给红细胞。在某些病理条件下（如糖尿病等），也会生成大批酮体。
酮体的合成首先是两个乙酰辅酶A缩合生成乙酰乙酰辅酶A。这个反响可以看作-氧化最后一步的逆转，但所用的酶是另外一个酶，线粒体乙酰乙酰辅酶A硫解酶（mThiolase），或称乙酰辅酶A乙酰转移酶（acetyl-CoA acetyltransferase），由ACAT1基因编码。这样有利于两个进程的分离调控。
酮体的合成
乙酰乙酰辅酶A再与第三个乙酰辅酶A缩合，就生成-羟基--甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）。催化的酶是HMG辅酶A合酶，由HMGCS2基因编码。这两步反响与胆固醇合成的起始反响雷同，但后者在细胞质中进行，所以负责催化的是胞浆同工酶（ACAT2和HMGCS1）。
HMG-CoA裂解酶（HMGCL）将其裂解，生成乙酰-CoA和乙酰乙酸（AcAc或AA）。这是酮体合成的限速步骤。另外，HMGCL还参与亮氨酸的碳架氧化。
D--羟丁酸脱氢酶（BDH1）催化乙酰乙酸的还原，生成羟丁酸（BHB或OHB），反响可逆，不催化L-型底物。乙酰乙酸可以自发或由乙酰乙酸脱羧酶催化脱羧，生成丙酮。
酮体可通过自由扩散或由单羧酸转运蛋白1（MCT1）或MCT2转运出线粒体，二者分离由SLC16A1和SLC16A7基因编码。
BHB比AA更稳固，所以是血液中最重要的酮体。人体BHB的基本血清程度在M规模，但禁食12-16小时后会上升到几百M，禁食2天后到达1-2 mM，长期饥饿可到达6-8 mM（Trends Endocrinol Metab. 2014 Jan;25(1):42-52.）。
酮体被肝外组织接收后，有两条代谢门路。一条是进入线粒体氧化分解，称为氧化代谢命运，这是其重要代谢方法；另一条是在细胞质中加入脂合成，称为非氧化代谢命运。
BHB可由BDH1重新氧化生成乙酰乙酸，然后生成乙酰乙酰辅酶A，再通过-氧化和三羧酸循环供给能量。生成乙酰乙酰辅酶A是酮体应用的限速步骤，线粒体中所用的酶是3-酮脂酰辅酶A转移酶1（OXCT1），也称为琥珀酰辅酶A：酮脂酰辅酶A转移酶（SCOT）。
酮体的氧化代谢
这是一个辅酶A的交流反响，利益在于不须要消费ATP，由三羧酸循环供给琥珀酰辅酶A。但其平衡有利于逆反响，须要靠酮体的不断消费来推进。SCOT在肝脏以外的所有线粒体中均有表达，这也是肝脏能不断输出酮体的原因。
细胞质中的反响由乙酰乙酰辅酶A合酶催化，然后乙酰乙酰辅酶A可被胞质HMGCS1催化进入胆固醇合成，或被ACAT2催化进入脂肪酸合成。
丙酮代谢比拟庞杂，先被单加氧酶催化羟化，然后可生成丙酮酸或乳酸、甲酸、乙酸等。大部分丙酮异生成糖，这是脂肪酸转化为糖的一个可能门路，但平时流量极低，只有在酮症状况下才有意义。
酮体的重要生理意义是作为禁食能源。这在进化上是很保守的，许多细菌合成OHB的聚合物来存储能量。这种反响可用于生发生物降解塑料，如聚羟基丁酸（PHB）及其改良产品PHBHV。它们可降解、无毒，由可再生资源通过微生物发酵生产。已有多种此类商品上市，用于食品、药品等范畴。例如有人用PHBHV制成生物相容性纳米载体，用于靶向大肠癌的5-FU递送（Drug Deliv. 2019 Dec;26(1):318-327.）。
PHBHV纳米载体颗粒SEM显微照片，引自Drug Deliv. 2019 Dec;26(1):318资源网-327.
酮体代谢与糖脂代谢亲密相干。它与细胞质和线粒体中的代谢门路是整合在一起的。当肝脏中有足够的磷酸二羟丙酮时，就会有充分的磷酸甘油，大多数脂肪酸会用来合成甘油三酯。当脂肪酸进入线粒体后，如果对ATP的需求不高，就会用来合成酮体。
酮体代谢与细胞质代谢门路的整合，引自Cell Metab. 2017 Feb 7;25(2):262-284.
酮体合成的症结酶HMGCS2重要受FOXA2、PPAR和FGF21的转录调节，以及琥珀酰化和乙酰化/ SIRT3脱乙酰化的翻译后调控。酮体降解的症结酶OXCT1则重要受琥珀酰辅酶A调控。
酮体代谢调控，引自Trends Endocri资源网nol Metab. 2014 Jan;25(1):42-52.
很多代谢物都有信号传导作用，酮体也不例外。BHB作为最重要的循环酮体，当仁不让地成为了一个信号分子，为酮体代言。BHB至少有两种G蛋白偶联受体（GPCR），包含HCAR2（GPR109A）和FFAR3（GPR41），可以减少脂肪分解，减少交感神经紧张，下降代谢率。这与禁食状况相一致。
-羟丁酸介导的信号转导，引自Trends Endocrinol Metab. 2014 Jan;25(1):42-52.
BHB具有表观遗传调控作用。它可克制组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）活性，增进一些抗氧化基因的表达，从而下降细胞氧化应激程度。在长期禁食条件下，BHB还可以使组蛋白中资源网赖氨酸残基-羟基丁酰化。这是表观遗传调控的一种新情势，可以转变多种基因表达，例如转录共激活因子PGC-1，从而调控IRS2和CPT1A等。
此外，酮体还与炎症、肿瘤、神经掩护以及寿命调控等多种事件相干。
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