КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА

Кетоновые тела (син. ацетоновые тела) — группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами обмена жиров, углеводов и белков. Появление повышенных количеств Кетоновых тел в крови и моче является важным диагностическим признаком, свидетельствующим о нарушении углеводного и жирового обмена.

К Кетоновым телам относятся бета-оксимасляная к-та (см. ацетон (см.); они имеют сходное строение и способны к взаимопревращениям:

Обмен

Синтез Кетоновых тел (кетогенез) происходит гл. обр. в печени тремя путями: 1) конденсацией под действием тиолазы (ацетоацетил-КоА — тиолазы; КФ 2.3.1.9) двух молекул ацетил-КоА, образованного при бета-окислении высших изолейцина (см.).

Основным путем синтеза К. т. считается первый, т. к. этот путь более других зависит от характера питания и в большей степени страдает при патол, нарушениях обмена веществ.

Из печени К. т. поступают в кровь и затем во все остальные органы и ткани (мышцы, почки, легкие и др.)» где включаются в цикл Трикарбоновых к-т, в к-ром окисляются до углекислоты и воды. К. т. используются для синтеза аминокислот (см.).

При повышенном содержании К. т. в крови (см. коме (см.).

При Диабет сахарный) подавляется использование ацетил-КоА в цикле Трикарбоновых к-т и в синтезе жирных к-т (через малонил-КоА), так как все метаболически доступные ресурсы организма превращаются в глюкозу крови. В этих условиях ацетил-КоА идет главным образом на образование оксиметилглутарил-КоА, что приводит к увеличению синтеза К. т. При приеме с пищей кетогенных аминокислот, некоторых белков и большого количества жиров (или усиленной мобилизации жира из жировых депо) происходит интенсивное образование ацетоацетил-КоА и К. т. Кетогенный эффект щелочных солей обусловлен активизацией превращения щавелево-уксусной к-ты (оксалоацетата) в аспарагин и альфа-кетоглутарата в глутамат, что приводит к нарушению функционирования цикла Трикарбоновых к-т. Введение с пищей углеводов приводит к усиленному образованию щавелево-уксусной к-ты, к-рая конденсируется с ацетил-КоА и тормозит образование К. т. Инсулин стимулирует синтез жирных к-т из ацетил-КоА и активирует использование последнего в цикле Трикарбоновых к-т, в результате чего снижается интенсивность синтеза К. т.

У здорового взрослого человека в сыворотке крови содержится 0,2— 2,5 мг% К. т. (в пересчете на ацетон), в эритроцитах концентрация К. т. меньше; с мочой за сутки выделяется 20—54 мг К. т. Такие концентрации К. т. не могут быть определены обычными методами, используемыми в клинике.

Кетонемия и кетонурия наблюдаются при сахарном диабете (повышен кетогенез и снижен кетолиз), углеводном голодании, лихорадках, общем голодании и истощении (повышен кетогенез), приеме богатой кетогенными веществами пищи (усилен кетогенез), при приеме значительных количеств щелочных веществ, при послеоперационных состояниях, гликогенозах I, II и VI типа (нарушен кетолиз), гиперинсулинизме, тиреотоксикозе, выраженных глюкозуриях, акромегалии, гиперпродукции гликокортикоидов (недостаток, усиленный расход или потеря углеводов), инфекционных болезнях (скарлатина, грипп, туберкулезный менингит и др.) и интоксикациях (напр., при отравлении свинцом) и др. Следствием кетонемии являются нереспирационный ацидоз (см.) и ацетоновое отравление (ацетон растворяет структурные липиды клеток), при которых нарушается транспорт глюкозы через биол, мембраны и резко угнетается деятельность ц. н. с.

Методы определения

Для определения К. т. предложено большое количество различных методов и проб, основанных на реакциях, специфичных либо для ацетона, либо для ацетоуксусной к-ты.

Основные группы методов используют реакции, специфичные для ацетона, напр, образование комплекса ацетона с бисульфитом, соединение с йодом, осаждение цианистой ртутью, осаждение сульфатом ртути, реакции с салицилальдегидом, динитрофенилгидразином, ванилином, о-нитробензоальдегидом и фурфуролом, а также реакции, специфичные для ацетоуксусной к-ты: реакции с нитропруссидом натрия, хлорным железом, резорцинолом, n-амидоацетофеноном. Основой большого числа методов количественного определения К. т. в крови и в моче является реакция с салициловым альдегидом.

Метод Нательсона (S. Natelson, 1961). Ацетон, вытесненный из крови или из мочи конц. серной к-той, образует с салициловым альдегидом в щелочной среде соединение красного цвета. Интенсивность окраски измеряют фотометрически. Ацетоуксусную к-ту предварительно превращают в ацетон нагреванием при 60° в кислой среде. Во внутреннее пространство чашки Конвея (см. Конвея методы) наливают 2 мл 2% р-ра бисульфита натрия, а во внешнее пространство— 1 мл цельной крови, смешанной с фтористым натрием для предотвращения свертывания, и 0,5 мл 10% р-ра серной к-ты. Чашку немедленно плотно закрывают крышкой, осторожно покачивают, чтобы перемешать кровь с серной к-той, и ставят в термостат при 60° на 1 час. За это время ацетоуксусная к-та превращается в ацетон, который диффундирует во внутреннее пространство чашки Конвея, где соединяется с бисульфитом натрия; 1,5 мл содержимого внутреннего пространства переносят в пробирку, добавляют 1,5 мл 40% р-ра едкого натра и 0,3 мл 20% (об.) р-ра салицилового альдегида в абсолютном спирте. Перемешивают, ставят на 20 мин. в термостат при 50°, затем на 30 мин. при комнатной температуре и колориметрируют при 540 нм против контрольной пробы. Контрольную пробу, в к-рую вместо крови вносят 1 мл воды, и стандартный р-р, содержащий 2 мг% ацетона, обрабатывают так же, как опытную пробу. Рассчитывают содержание ацетона исходя из величины экстинкции стандартного р-ра по формуле:

(экстинкция опытной пробы • 2)/ экстинкция стандарта = мг% ацетона.

Чтобы одновременно определить и бета-оксимасляную к-ту, т. е. сумму всех К. т., необходимо окислить ее до ацетоуксусной к-ты, а затем до ацетона.

Для этого 3 мл фильтрата сыворотки крови после осаждения белка вольфрамовой к-той помещают во внешнее пространство чашки Конвея и прибавляют 0,5 мл 10% серной к-ты и 0,5 мл 5% бихромата калия или натрия. Дальнейшее определение проводят, как описано выше.

В обычной практике для обнаружения Кетоновых тел применяют в основном качественные пробы. Они используются гл. обр. для исследования мочи. Преимущество этих гроб заключается в том, что они позволяют быстро, хотя и ориентировочно, выявить патологическое увеличение концентрации К. т.; при нормальном содержании К. т. эти пробы отрицательны. Наибольшее применение нашли нитропруссидные пробы, которые специфичны гл. обр. для ацетоуксусной к-ты и основаны на реакции К. т. с нитропруссидом натрия в щелочной среде с образованием соединения, окрашенного в красный цвет. Подобные соединения образуют и некоторые амины, напр, креатинин; однако в кислой среде аминные комплексы распадаются и окраска, обусловленная креатинином, исчезает, а окраска кетоновых комплексов сохраняется. На этом принципе основана проба Легаля (Е. Legal, 1883): к 4 мл мочи прибавляют несколько капель свежеприготовленного 5% р-ра нитропруссида натрия и 0,5—1 мл 10—15% едкого натра; образуется красное окрашивание. Добавляют для подкисления 0,5—1 мл конц. уксусной к-ты; при отрицательной пробе окраска исчезает — креатининовые комплексы распадаются, при положительной — сохраняется, причем создается впечатление изменения окраски, т. к. цвет креатининовых комплексов коричнево-красный, а кетоновых — вишнево-красный. Проба Ротеры (А. С. Н. Rothera, 1908) — самая чувствительная из нитропруссидных проб. Ротера отметил, что креатинин мешает реакции, если для подщелачивания используют едкий натр, но использование аммиака устраняет эти помехи. В пробирку наливают 5— 8 мл мочи и насыщают ее сухим сульфатом аммония, добавляют 2—3 капли конц. аммиака и 5 капель свежеприготовленного 5% р-ра нитропруссида натрия, встряхивают; при положительном результате образуется темно-красная или фиолетовая окраска. Существует микромодификация нитропруссидной пробы Ротеры, для проведения к-рой требуется всего несколько капель мочи с полуколичественной оценкой результатов в зависимости от интенсивности окраски [Фри и Фри (А. Н. Free, H. М. Free), 1958].

Из нитропруссидных проб широко применяется также проба Ланге (С. F. A. Lange, 1906): к нескольким мл мочи прибавляют несколько капель свежеприготовленного 10% р-ра нитропруссида натрия и 0,5—1 мл конц. уксусной к-ты, осторожно наслаивают несколько мл конц. р-ра аммиака. Проба положительна, если в течение 3 мин. на границе жидкостей образуется розово-фиолетовое кольцо.

На реакции ацетоуксусной к-ты с хлорным железом основана проба Герхардта (С. А. С. J. Gerhardt, 1865). Проба обычно рассматривается как недостаточно чувствительная: при ее помощи можно обнаружить приблизительно 25— 50 мг% ацетоуксусной к-ты (нитропруссидные пробы улавливают обычно 5—10 мг%). Р-р хлорного железа (10%) приливают по каплям к нескольким миллилитрам мочи до тех пор, пока не перестанет образовываться осадок фосфата железа, который отфильтровывают; к фильтрату добавляют еще несколько капель р-ра хлорного железа. При положительной пробе образуется фиолетовокрасное окрашивание. Салицилаты также дают положительную реакцию, поэтому для того, чтобы исключить окраску, вызванную салицилатами, проводят повторное определение с мочой, прогретой в течение 5 мин. в кипящей водяной бане; ацетоуксусная к-та при нагревании распадается, и окраска исчезает; салицилаты же дают положительную реакцию и после прогревания.

Реакций, специфичных для бета-оксимасляной к-ты, не описано. Применяемая для определения бета-оксимасляной к-ты проба Гардта предполагает предварительное окисление бета-оксимасляной к-ты при помощи перекиси водорода в ацетоуксусную и дальнейшее определение с нитропруссидом натрия: 20 мл мочи смешивают с 20 мл дистиллированной воды, подкисляют несколькими каплями 20% уксусной к-ты, кипятят, пока объем не уменьшится до 10 мл, доводят до 20 мл водой и разливают поровну в две пробирки. В одну добавляют 1 мл 30% р-ра перекиси водорода и нагревают в течение 1 мин. в кипящей водяной бане. К обеим пробам прибавляют по 10 капель ледяной уксусной к-ты и по 10 капель насыщенного на холоду р-ра нитропруссида натрия, размешивают, осторожно наслаивают 25% р-р аммиака. При наличии бета-оксимасляной к-ты в пробирке, в к-рую была прибавлена перекись водорода, появляется вишнево-красное кольцо.

Для экспресс-определения Кетоновых тел выпускаются специальные таблетки, состоящие из смеси сухих реактивов, и бумажные полоски, импрегнированные реактивами, в состав которых входит нитропруссид натрия. После погружения такой полоски (или таблетки) в исследуемую жидкость (мочу или плазму крови) в случае положительной реакции образуется фиолетовое окрашивание, интенсивность к-рого сравнивают со стандартной цветной шкалой.

См. также Углеводный обмен.

Библиография:

Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, с. 276, М., 1969;

Лейтес С. М. и Лаптева Н.Н. Очерки по патофизиологии обмена веществ и эндокринной системы, М., 1967; Ленинджер А. Биохимия, пер. с англ., М., 1976; Ньюсхолм Э. и Старт К. Регуляция метаболизма, пер. с англ., с. 355, М., 1977; Тодоров Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии, пер. с болг., София, 1968; Clinical chemistry, principles and technics, ed by R. J. Henry a. o., N. Y. a. o., 1974.

В. К. Городецкий; Л. М. Пименова (мет.иссл.).