Ketonen

Ketonen zijn de afvalstoffen die vrijkomen bij de vetverbranding in het lichaam. Ketonen ontstaan wanneer er te weinig insuline beschikbaar is om de glucose om te zetten naar bruikbare energie. Het menselijk lichaam heeft brandstof nodig om te kunnen functioneren. Deze brandstof bestaat uit koolhydraten, vet en eiwit. Je wilt het liefst voorkomen dat je eiwit verbrandt omdat dit de bouwstoffen zijn van je spieren. Met de verbranding van koolhydraten krijg je snelle energie, het laat je bloedglucosewaarde snel stijgen. Als je tekort hebt aan energie (geen koolhydraten beschikbaar) wordt er vet als energiebron gebruikt. Je gaat echter pas vet verbranden op het moment dat de insulinehoeveelheid in je bloed laag is.

Acetonlucht

Wanneer je lichaam weinig glucose als energie bevat begint je lichaam vetten af te breken voor meer energie.  Dit gebeurt ook als je diabetes hebt en niet genoeg insuline hebt om naar de cellen te transporteren, Ketonen (chemisch bekend als ketonlichamen) zijn bijproducten van deze afbraak van vetzuren. Ketonlichamen hebben een karakteristieke geur, die je gemakkelijk onderscheidt in de adem van personen bij ketose en ketoacidose. Het staat bekend als zoete appeltjes-geur of als de specifieke geur van aceton die ook in nagellakremover voorkomt.

Vet als brandstof

Het afbreken van vet als brandstof en het aanmaken van ketonen is voor iedereen een normaal proces. Vetten die in vetweefsel zijn opgeslagen, komen uit de vetcellen in het bloed als vrije vetzuren en glycerol. Dit gebeurt wanneer de insulineniveaus laag zijn en glucagon en epinefrine in het bloed hoog zijn. Echter vindt het alleen plaats tussen de maaltijden, tijdens het vasten, honger en zware inspanning, wanneer de bloedglucosewaarden waarschijnlijk dalen. Vetzuren zijn zeer energierijke brandstoffen en worden opgenomen door alle metaboliserende (metabolisme = stofwisseling) cellen met mitochondriën (energiecentrale in de lichaamscel). Dit komt omdat het lichaam de vetzuren alleen omzet in de mitochondriën. 

Rode bloedcellen bevatten geen mitochondriën en zijn daarom volledig afhankelijk van anaërobe glycolyse (zuurstofloos verbranden van koolhydraten tot energie) voor hun energiebehoefte. In alle andere weefsels combineren de vetzuren, die de metaboliserende cellen binnendringen, met co-enzym A om acyl-CoA-ketens te vormen. Deze worden overgebracht naar de mitochondriën van de cellen, waar het lichaam ze afbreekt tot acetyl-CoA-eenheden door een reeks reacties die bekend staan als β-oxidatie.

Afbraakstoffen

Ketonlichamen zijn de brandstof in het hart, de hersenen en de spieren, maar niet in de lever. Ze leveren 2 guanosinetrifosfaat (GTP) en 22 adenosinetrifosfaat (ATP) -moleculen per acetoacetaatmolecuul wanneer geoxideerd in de mitochondriën. Ketonlichamen worden getransporteerd van de lever naar andere weefsels, waar acetoacetaat en β-hydroxybutyraat opnieuw worden omgezet in acetyl-CoA om reducerende equivalenten (NADH en FADH2) te produceren, via de citroenzuurcyclus. Hoewel het de bron is van ketonlichamen, kan de lever ze zelf niet gebruiken voor energie omdat het het enzym thiophorase (β-ketoacyl-CoA-transferase) mist. Aceton wordt in lage concentraties door de lever opgenomen en ondergaat ontgifting via de methylglyoxale route die eindigt met lactaat. Cellen buiten de lever absorberen de aceton in hoge concentraties, zoals kan optreden bij langdurig vasten of een ketogeen dieet. Via de route van de propyleenglycol vindt het metabolisme van de aceton plaats.

Ketonen en diabetes

Bij een persoon zonder diabetes voorkomt insuline, glucagon en andere hormonen een te hoge ketonenwaarde in het bloed. Mensen met diabetes lopen echter het risico op ketonopbouw in hun bloed. Als mensen met type 1 diabetes niet worden behandeld, lopen ze het risico om een aandoening te ontwikkelen die diabetische ketoacidose (DKA) wordt genoemd. Hoewel zeldzaam, is het mogelijk voor mensen met diabetes type 2 om DKA in bepaalde omstandigheden ook te ervaren.