學習重點 酮體有三種:乙醯乙酸、β-羥丁酸及丙酮;最先生成的酮體是乙醯乙酸,糖尿病酮酸中毒時通常以β-羥丁酸最多。 肝臟生成、肝外組織利用:肝臟缺乏利用酮體所需的輔酶A轉移酶,因此無法利用自己製造的酮體供能。 胰島素不足促進脂解:脂肪酸大量進入肝臟進行β-氧化,增加酮體生成;乙醯乙酸與β-羥丁酸累積可造成代謝性酸中毒。 檢驗須分清方法:Acetest可測乙醯乙酸與丙酮,Ketostix主要測乙醯乙酸,兩者均不能直接測β-羥丁酸;後者可用酵素法定量。 核心觀念 一、酮體種類與生成順序 酮體包括乙醯乙酸(acetoacetate)、β-羥丁酸(β-hydroxybutyrate)與丙酮(acetone)。β-羥丁酸在化學結構上沒有酮基,但在代謝分類上仍屬酮體。乙醯丙酮、醋酸、α-酮戊二酸及β-羥丙酸均不屬於這三種酮體。 酮體主要在肝細胞粒線體生成,起始原料為乙醯輔酶A(acetyl-CoA)。脂肪酸β-氧化提供大量乙醯輔酶A;飢餓或胰島素不足時,草醯乙酸用於糖質新生,使乙醯輔酶A進入檸檬酸循環的能力受限,因而促進酮體生成。 乙醯輔酶A先形成乙醯乙醯輔酶A,再經HMG-CoA中間步驟產生乙醯乙酸。 乙醯乙酸經β-羥丁酸脫氫酶作用,利用NADH還原成β-羥丁酸;此反應可逆。 乙醯乙酸可自發性脫羧生成丙酮,不需酵素催化。 因此,最早形成的酮體是乙醯乙酸,不能把「含量最多」與「最先生成」混為一談。丙酮不會自然反向變成乙醯乙酸;β-羥丁酸也不是直接脫羧生成丙酮。 比較項目乙醯乙酸β-羥丁酸丙酮 生成方式由乙醯輔酶A經酮體合成路徑產生由乙醯乙酸還原產生由乙醯乙酸脫羧產生 健康人血中含量與β-羥丁酸接近與乙醯乙酸接近通常最少 糖尿病酮酸中毒時增加,參與酸中毒通常最多,為主要酸性酮體可由呼吸排出,不是酸中毒主因 二、酮體的生成與利用分工 肝臟是主要酮體生成器官,腎臟不是主要生成器官。肝臟缺乏琥珀醯輔酶A:乙醯乙酸輔酶A轉移酶,又稱SCOT或thiophorase,因此不能利用酮體供能。此酵素是輔酶A轉移酶,不能與硫解酶(thiolase)混稱。 心肌、骨骼肌及腎皮質等肝外組織可利用酮體;長期飢餓時,腦也會增加利用。β-羥丁酸先氧化成乙醯乙酸,再由SCOT將乙醯乙酸轉成乙醯乙醯輔酶A,最後由硫解酶分解成乙醯輔酶A,進入檸檬酸循環供能。 判斷腎臟利用酮體的方向時,應掌握β-羥丁酸先轉回乙醯乙酸,再進一步氧化利用;不要把乙醯乙酸轉成β-羥丁酸,當成腎臟利用酮體的主要步驟。 三、糖尿病酮酸中毒的機轉 糖尿病酮酸中毒(DKA)最典型見於第一型糖尿病,但第二型糖尿病也可能發生。其核心機轉為:胰島素不足 → 脂肪組織脂解增加 → 游離脂肪酸增加 → 肝臟β-氧化增加 → 乙醯輔酶A與酮體生成增加。 脂肪酸氧化同時產生大量NADH。當NADH相對增加時,乙醯乙酸較容易被還原成β-羥丁酸,因此DKA血中通常以β-羥丁酸含量最多,也是造成酮酸血症最主要的酮體。高NADH促進的是β-羥丁酸增加,不能寫成直接促使丙酮累積。 乙醯乙酸與β-羥丁酸累積,增加酸負荷並消耗碳酸氫根,可造成高陰離子間隙代謝性酸中毒,血液pH下降。典型表現包括高血糖、酮體增加及酸血症;主要過度代謝的燃料是脂肪酸。 丙酮不屬於造成酸中毒的酸性酮體,但有揮發性,可經呼吸排出,使呼氣帶有特殊氣味。醋酸不是酮體,也不是此處酮體過量造成酸中毒的成分。乳酸增加另可造成乳酸性酸中毒,但不能取代胰島素不足、脂解增加與酮體生成增加這條機轉。 四、酮體的血液與尿液檢驗 方法檢測對象判讀重點 Acetest乙醯乙酸與丙酮含硝普鈉,乳糖可加強呈色;不能直接測β-羥丁酸。 Ketostix主要為乙醯乙酸利用硝普鈉反應;不能直接測β-羥丁酸。 血中β-羥丁酸酵素定量法β-羥丁酸常使用β-羥丁酸脫氫酶。 硝普鈉反應不能涵蓋全部酮體。Acetest與Ketostix的反應對象不能完全視為相同,尿酮檢測對象也應依實際試劑判斷。當β-羥丁酸占優勢時,硝普鈉法可能低估酮體增加的程度。 酵素定量法可利用β-羥丁酸脫氫酶,將β-羥丁酸氧化成乙醯乙酸,同時使NAD+轉成NADH,再依反應訊號定量。因此,血中酮體可以直接檢測,並非只能驗尿。 尿酮檢查可作為第一型糖尿病治療監控的輔助工具,但不能單靠尿酮判斷DKA是否改善。治療時β-羥丁酸轉回乙醯乙酸,可能使硝普鈉反應仍呈陽性,甚至暫時增強;血中β-羥丁酸較能反映當下變化。 五、容易出現酮尿的情境 酮尿常見於長期飢餓、糖尿病酮酸中毒,以及伴隨脂肪動員增加的低血糖狀態;腎病症候群不是典型的酮尿原因。低血糖是否伴隨酮體增加,仍與成因有關,不能推論所有低血糖昏迷都會酮尿,例如胰島素過多時會抑制脂解與酮體生成。 肝醣儲積症是否出現酮體,須依疾病類型與代謝狀態判斷,不能一概宣稱患者體內不會出現酮體。 常考陷阱 「β-羥丁酸最先生成」:錯。先生成乙醯乙酸;DKA時通常最多的才是β-羥丁酸。 「丙酮會自然變成乙醯乙酸」:錯。自發性反應的方向是乙醯乙酸脫羧形成丙酮。 「肝臟缺乏硫解酶,所以不能利用酮體」:酵素名稱錯誤。缺乏的是SCOT,即輔酶A轉移酶。 「Acetest可測β-羥丁酸」:錯。可測乙醯乙酸與丙酮;β-羥丁酸須另用適當方法測量。 「酮體過多造成鹼中毒」:錯。酸性酮體累積造成代謝性酸中毒;丙酮雖有特殊氣味,卻不是酸中毒主因。 「DKA時脂質分解減緩」:錯。胰島素不足使脂解增加,促使脂肪酸氧化及酮體生成增加。 「尿酮陰性可排除DKA,陽性持續代表治療無效」:均不可直接下結論,須考慮檢測對象及治療中的酮體轉換。 記憶口訣 「肝造酮,肝不用;先乙醯乙酸,再還原或脫羧。」 「乙醯乙酸、羥丁酸致酸;丙酮揮發帶氣味。」 「Acetest測乙與丙,Ketostix重乙酸;羥丁酸定量找脫氫酶。」