케토시스

Ketosis
케토아시도스나 쿠르토시스와 혼동하지 마세요
케토시스
기타 이름케톤혈증
Ketone bodies.png
케톤체: 아세톤, 아세토아세트산 및 베타히드록시낙산
발음
전문내분비학

케톤증은 혈액이나 소변에서 케톤체 수치가 높아지는 것을 특징으로 하는 대사 상태이다.생리적 케톤증은 저탄수화물 식단이나 단식과 같은 낮은 포도당 가용성에 대한 정상적인 반응으로 케톤 형태로 뇌에 추가적인 에너지원을 제공한다.생리적 케톤증에서 혈중 케톤은 기준치 이상으로 상승하지만, 체내 산염기 항상성은 유지된다.이것은 케톤 생산의 통제되지 않은 생산인 케톤산증(케톤산증)과 대조되는데, 케톤산증은 병리학적 상태에서 발생하며 대사 산증을 유발하는데, 이는 의료 응급이다.케토아시도스는 제1형 당뇨병이나 제2형 당뇨병의 완전한 인슐린 결핍의 결과이다.케톤 수치는 혈액, 소변 또는 호흡에서 측정될 수 있으며, 일반적으로 생리 케톤증의 경우 0.5~3.0 밀리몰(mM) 사이이며, 케톤산증은 10 [1]mM 이상의 혈중 농도를 유발할 수 있다.

미량의 케톤은 항상 혈액에 존재하며 혈당 비축량이 낮고 간이 주로 탄수화물을 대사하는 것에서 지방산을 [2]대사하는 것으로 바뀔 때 증가한다.이것은 단식, 기아, 탄수화물 제한, 또는 장기 운동과 같은 지방산 산화가 증가하는 상태에서 발생합니다.간이 지방산을 아세틸-CoA로 빠르게 대사할 때, 일부 아세틸-CoA 분자는 아세토아세테이트, 베타-히드록시부티레이트,[1][2] 아세톤으로 전환될 수 있습니다.이 케톤체들은 분자의 [3]신호 전달뿐만 아니라 에너지원으로도 기능할 수 있다.간 자체가 에너지를 위해 이러한 분자들을 이용할 수 없기 때문에 케톤체는 [2]뇌를 포함한 말초 조직에 의해 사용하기 위해 혈액으로 방출된다.

탄수화물 제한에 의해 케토시스가 유발되면 영양 케토시스로 불리기도 한다.케토시스를 유발할 수 있는 저탄수화물, 적당한 단백질 식단은 케토제닉 식단이라고 불린다.케토시스는 간질 치료제로 잘 확립되어 있으며 [4]2형 당뇨병 치료에도 효과적이다. 뇌전증

정의들

케톤체의 정상 혈청 수치는 0.5 mM 미만이다.고케톤혈증은 일반적으로 1 [1]mM을 초과하는 수치로 정의된다.

생리적 케토시스

생리적 케톤증은 케톤체의 비병리적인 (정상적인 기능) 상승으로, 공복, 장기간의 운동 또는 케톤 생성 [5]식단과 같은 매우 저탄수화물 식단을 포함한 지방산 산화의 증가 상태로 인해 발생할 수 있다.생리적 케톤증에서 혈청 케톤 수치는 일반적으로 3 mM [1]이하로 유지된다.

케토아시도스

케토아시도스는 케톤이 통제되지 않은 상태에서 대사산증을 일으키는 병리상태로, 혈청 케톤 수치는 일반적으로 3mM을 초과한다.케토아시도스는 제1형 당뇨병이나 제2형 당뇨병에서 인슐린 결핍에 의해 가장 흔하게 발생하지만 만성적인 과음, 살리실산염 중독 또는 이소프로필 알코올 [1][2]섭취의 결과일 수도 있습니다.케토아시도스는 심각한 대사장애를 일으키고 생명을 위협하는 [2]응급의료이다.케톤산증은 케톤체 [6][5]생성의 정상적인 조절의 실패를 필요로 하기 때문에 생리적 케톤증과 구별된다.

원인들

혈중 케톤 수치 상승은 케톤 생산 가속에 의해 가장 자주 발생하지만 외인성 케톤 또는 전구체 섭취에 의해 발생할 수도 있다.

글리코겐과 혈당 비축량이 낮을 때, 에너지를 위해 지방산을 사용할 수 없는 뇌를 위해 포도당을 저장하기 위해 대사 변화가 일어난다.이러한 변화는 골격 근육, 심장,[2][3] 신장뿐만 아니라 두뇌의 대체 에너지원으로서 지방산 산화와 간에서 케톤의 생산을 증가시키는 것을 포함합니다.낮은 수준의 케톤은 항상 혈액에 존재하며 포도당 가용성이 낮은 상황에서 증가한다.예를 들어 하룻밤 단식을 한 후에는 2-6%의 에너지가 케톤에서 나오고, 3일 [1][2]단식을 한 후에는 30-40%로 증가합니다.

케토시스 상태를 유도하는 데 필요한 탄수화물 제한의 양은 다양하며 활동 수준, 인슐린 민감도, 유전학, 나이 및 기타 요인에 따라 다르지만, 케토시스는 보통 최소 3일 [7][8]동안 하루에 탄수화물을 50그램 이하로 섭취할 때 발생합니다.

신생아, 임산부 및 수유 여성은 특히 금식이나 질병과 같은 에너지적 도전에 빠르게 반응하여 생리학적 케토시스가 발병하는 집단이다.이것은 드물게 발생하지만 질병의 환경에서 케토산증으로 진행될 수 있다.신생아의 케톤 생산 경향은 고지방 모유 식단, 불균형적으로 큰 중추신경계, 제한된 간 [1][9]글리코겐에 의해 야기된다.

생화학

케톤체의 전구체는 지방조직 또는 식단의 지방산과 케톤성 아미노산을 [10][11]포함한다.케톤체의 형성은 간세포의 미토콘드리아 매트릭스에서 케톤생성을 통해 일어난다.

지방산은 글루카곤 및 에피네프린 수치가 높고 인슐린 수치가 낮은 아디포킨 시그널링에 의해 지방 조직으로부터 방출될 수 있다.고글루카곤과 저인슐린은 [12]단식과 같이 포도당 가용성이 낮은 시간에 해당합니다.조효소 A에 결합된 지방산은 미토콘드리아로의 침투를 허용한다.일단 미토콘드리아 안에 들어가면, 결합된 지방산은 주로 세포에서 연료로 사용되며, 베타 산화를 통해 매 주기마다 아실-CoA 분자에서 두 개의 탄소를 쪼개 아세틸-CoA를 형성한다.아세틸-CoA는 구연산 회로로 들어가 옥살아세트산과의 알돌 축합을 거쳐 구연산을 형성하고, 구연산은 트리카르본산 회로(TCA)로 들어가 원래 지방산의 [13]탄소당 에너지 수율이 매우 높습니다.

Biochemical pathway of ketone synthesis in the liver and utilization by organs

아세틸-CoA는 모든 세포에서 TCA 회로를 통해 대사될 수 있지만 간세포의 [1]미토콘드리아에서 케톤생성을 겪을 수도 있다.포도당 가용성이 낮을 때 옥살아세트산은 TCA 회로에서 벗어나 포도당 합성을 통해 포도당을 생산하는 데 사용된다.글루코네제네시스에서의 옥살로아세테이트의 이용은 아세틸-CoA와 응축할 수 없게 만들어 TCA 회로로의 진입을 방해할 수 있다.이 시나리오에서는 케톤 생산을 통해 아세틸-CoA로부터 에너지를 얻을 수 있다.

케톤생성에서는 두 개의 아세틸-CoA 분자가 티올라아제를 통해 응축되어 아세토아세틸-CoA를 형성한다.아세토아세틸-CoA는 HMG-CoA 합성효소를 통해 다른 아세틸-CoA와 잠깐 결합하여 히드록시-β-메틸글루타릴-CoA를 형성한다.히드록시β-메틸글루타릴-CoA는 HMG-CoA분해효소를 통해 케톤체 아세토아세테이트를 형성한다.아세토아세트산은 D-β-히드록시낙산탈수소효소를 통해 다른 케톤체, 즉 D-β-히드록시낙산염으로 가역적으로 전환될 수 있다.또는 아세토아세테이트는 제3의 케톤체(아세톤) 및 이산화탄소로 자발적으로 분해될 수 있으며, 이는 아세토아세테이트 및 D-β-히드록시낙산염을 훨씬 더 많이 생성한다.생성된 케톤체는 간에서 에너지로 사용될 수 없기 때문에 간에서 뇌와 말초 조직에 에너지를 공급하기 위해 내보내집니다.

지방산 외에 탈아미노화 케톤산도 구연산 회로에서 중간체로 전환되어 케톤체를 [11]생성할 수 있다.

측정.

케톤 수치는 소변, 혈액 또는 호흡을 검사하여 측정할 수 있습니다.이 방법들은 서로 다른 케톤체를 측정하기 때문에 직접 비교하는 데는 한계가 있다.

소변 검사

Bayer Ketostix 시약 스트립을 사용한 케톤뇨 검사

소변 검사는 케톤을 검사하는 가장 일반적인 방법이다.소변 테스트 스트립은 아세토아세테이트와의 니트로프루시드 반응을 이용하여 스트립의 색변화에 기초한 반정량적 측정을 제공한다.β-히드록시낙산염이 주요 순환 케톤이지만 소변 검사 스트립은 아세토아세테이트만을 측정합니다.요로케톤은 신장에 의한 케톤 배설의 가변성, 수화상태의 영향, 그리고 신장기능으로 [1][8]인해 혈청 수준과 종종 낮은 상관관계를 보인다.

혈청 검사

손가락 스틱 케톤 미터는 혈중 베타-히드록시낙산염 수치를 혈당 미터와 유사하게 즉시 검사할 수 있습니다.혈액 속의 베타-히드록시낙산염 수치도 [1]실험실에서 측정할 수 있다.

의료 용도

Epilepsy

케토제닉 식단에 의해 유발되는 케토시스는 난치성 [14]간질에 대한 오랜 치료법이다. 뇌전증

비만 대사 증후군

케토시스는 혈청 트리글리세리드 감소, 고밀도 리포단백질(HDL) 상승, 저밀도 리포단백질(LDL) 입자의 크기와 부피 증가를 통해 대사증후군의 마커를 개선할 수 있다.이러한 변화는 총 콜레스테롤 [7][15]수치가 잠재적으로 증가함에도 불구하고 개선된 지질 프로파일과 일치합니다.

안전.

저탄수화물 식단에 의한 케토시스의 안전성에 대해 임상의, 연구자,[16][17][18] 언론이 종종 의문을 제기한다.일반적인 안전상의 우려는 생리적 케토산증과 병리적 케토산증의 [6][7]차이에 대한 오해에서 비롯된다.만성 케토시스가 건강한 상태인지 아니면 피해야 할 스트레스 요인인지에 대한 논쟁도 계속되고 있다.어떤 사람들은 인간이 케토시스를 피하기 위해 진화했으며 [18]케토시스를 장기간 지속해서는 안 된다고 주장한다.당원생성과 케톤생성을 통해 충분한 에너지가 [19]무한정 만들어질 수 있기 때문에 식이탄수화물에 대한 생리학적 요건이 없다는 반론이다.또는 케톤과 사료 상태 사이의 전환은 대사 및 신경학적 [3]건강에 유익한 영향을 미치는 것으로 제안되었다.최대 2년간 케토시스를 지속하는 효과는 뇌전증 또는 제2형 당뇨병에 대한 엄격한 케토제닉 식단을 따르는 사람들을 대상으로 한 연구에서 알려져 있다. 여기에는 잠재적인 [20]장기간의 부작용을 초래하는 단기적 부작용이 포함된다.그러나 간헐적 케토시스의 장기적인 영향에 대한 문헌은 부족하다.[20]

의약품에 관한 고려사항

어떤 약들은 케토시스 상태에 있을 때 주의를 필요로 하는데, 특히 몇몇 종류의 당뇨병 약들은 그렇다.SGLT2 억제제 약물은 정상 혈당 수치로 대사 산증을 일으키는 드문 고케톤류인 유혈증 케토아시도스 증례와 관련이 있다.이것은 대개 [21]약을 복용하는 동안 인슐린 용량, 질병, 탈수 또는 저탄수화물 식단을 고수할 때 발생합니다.또한 인슐린과 술포닐루레아를 포함한 혈당을 직접 낮추기 위해 사용되는 약물은 케토시스를 [20]일으키는 식이요법을 시작하기 전에 적정하지 않으면 저혈당을 일으킬 수 있다.

부작용

포도당 대사에서 지방 대사로 전환하면 부작용이 있을 수 있습니다.이러한 증상에는 두통, 피로, 어지럼증, 불면증, 운동 내성의 어려움, 변비, 메스꺼움 등이 포함될 수 있으며, 특히 케톤성 [20]식이요법을 시작한 후 처음 며칠과 몇 주 동안은 더욱 그렇습니다.입김은 높은 [7]휘발성 때문에 내쉬는 아세톤의 생산을 통해 달콤하고 과일 맛이 날 수 있습니다.

보고된 장기 케토시스의 부작용은 소아 뇌전증의 치료제로 오랫동안 받아들여졌기 때문에 어린이에게서 나타난다.이것은 뼈 건강의 저하, 성장 둔화, 고지혈증, 신장 [22]결석을 포함한다.

금지 사항

케톤성 식단에 의해 유발되는 케토시스는 식이성 지방 함량이 높기 때문에 췌장염에 걸린 사람들이 추구해서는 안 된다.케토시스는 또한 피루브산 카르복실라아제 결핍증, 포르피린증 및 지방대사의 [23]다른 희귀 유전 장애에서 금지된다.

수의학

젖소의 경우, 케토시스는 송아지를 낳은 후 첫 주에 흔히 발생하며 아세톤혈증이라고도 한다.이것은 섭취량이 증가하는 수유 대사 수요를 보상하기에 불충분할 때 에너지 부족의 결과이다.높아진 β-히드록시낙산염 농도는 우유 [24]조성에 영향을 줄 뿐만 아니라 글루코네제네시스, 사료 섭취 및 면역 체계를 억제할 수 있습니다.케어 포인트 진단 테스트는 [25]소의 케톤증 검사를 하는데 유용할 수 있습니다.

양의 경우 0.7mmol/L 이상의 혈액에서 베타-히드록시낙산염이 포함된 고케톤혈증에 의해 [26][27]입증되는 케토시스를 임신독소혈증이라고 한다.이것은 임신 후반기에 여러 태아를 가진 암세포에서 발생할 수 있으며 [28][29]임신의 상당한 신진대사 요구와 관련이 있다.반추동물에서는 소화관에 있는 대부분의 포도당이 반추생물에 의해 대사되기 때문에 포도당은 포도당 [30]합성에 의해 공급되어야 한다.임신독소혈증은 빠른 태아의 성장으로 인한 대사 수요로 인해 임신 후기에 발생할 가능성이 가장 높으며 기상 조건, 스트레스 또는 기타 [27]원인으로 인한 불충분한 사료 에너지 섭취로 인해 발생할 수 있다.자연 분만, 제왕 절개 또는 인공 낙태를 통해 신속한 회복이 이루어질 수 있습니다.임신독소혈증의 [31]진행단계 치료보다 적절한 영양섭취와 다른 관리를 통한 예방이 더 효과적이다.

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추가 정보

외부 링크