Badanie na obecność ciał ketonowych w moczu

Ciała ketonowe powstają w organizmie człowieka, gdy z powodu braku glukozy spalane zostają kwasy tłuszczowe. Na tę grupę związków składają się trzy substancje chemiczne: kwas acetylooctowy, kwas beta-hydroksymasłowy i aceton (ten sam, który znajduje się w zmywaczu do paznokci). Związki te cechuje kwaśny odczyn i dobra rozpuszczalność w płynach ustrojowych. Wykrywanie ich obecności odbywa się dzięki badaniu próbki moczu, które pozwala wykryć chorobę jeszcze w stanie bezobjawowym. 

Jak powstają ciała ketonowe?

W normalnych warunkach preferowanym źródłem energii dla większości tkanek (a dla niektórych jedynym - np. dla erytrocytów) jest prosty cukier glukoza. W wyniku cyklu przemian biochemicznych - glikolizy i cyklu Krebsa, cząsteczka ta zostaje podzielona na małe fragmenty składające się z dwóch atomów węgla, a następnie utleniona. Efektem tego procesu jest energia, dwutlenek węgla i woda. Jeżeli wysiłek przedłuża się glukoza dostępna w komórkach ulega szybkiemu wyczerpaniu. W takim przypadku organizm korzysta z "magazynu" glukozy jakim jest inny cukier - glikogen, zmagazynowany głównie w wątrobie.

Kiedy organizm korzysta z wolnych kwasów tłuszczowych?

W przypadku przedłużającego się, wyczerpującego wysiłku fizycznego lub niedoboru pokarmu - np. w trakcie głodzenia albo stosowania drakońskich diet organizm korzysta ze źródła energii jakim są wolne kwasy tłuszczowe. Związki te zbudowane są z długich łańcuchów, które podobnie jak cząsteczki glukozy rozdrabniane są na krótkie, dwuwęglowe cząsteczki i następnie spalane. W wypadku przedłużającego się korzystania z tego źródła energii cząsteczki te "zapychają" swoje szlaki metaboliczne i gromadzą się. Gdy ich stężenie rośnie wykazują tendencję do łączenia się w cząsteczki zawierające 4 atomy węgla - tak powstaje najprostszy przedstawiciel ciał ketonowych - kwas acetyloocotwy. Jako, że spalanie kwasów tłuszczowych ma miejsce w wątrobie, również ketogeneza (powstawanie ciał ketonowych) odbywa się w tym narządzie. Pozostałe dwie cząsteczki powstają z kwasu acetyloocotowego, przy czym co ciekawe, kwas beta-hydroksymasłowy może zostać wykorzystany przez niektóre tkanki jako źródło energii.

Skąd się biorą ciała ketonowe u pacjentów cierpiących na cukrzycę?

U pacjentów chorych na cukrzycę dochodzi do podwyższenia się poziomu glukozy we krwi, co jest skutkiem niedoboru (cukrzyca typu 2) lub braku (cukrzyca typu 1) hormonu umożliwiającego jej pobranie do komórek i wykorzystanie - insuliny. Hormon ten pełni także wiele innych funkcji regulujących szlaki metaboliczne. Uogólniając, niedobór insuliny sprawia, że organizm - chociaż glukozy jest pod dostatkiem - nie może jej pobrać z krwi i zachowuje się tak, jakby był głodzony.
Oznacza to, że zaczyna się masywne pobieranie materiału zapasowego - glikogenu i kwasów tłuszczowych.

Jako, że u pacjentów z cukrzycą typu 2 niedobór insuliny jest "względny" tzn. jest ona produkowana, ale w zbyt małej ilości, rozkład kwasów tłuszczowych i ketogeneza nie są tak nasilone jak u pacjentów z całkowitym brakiem insuliny (cukrzyca typu 1). U takich pacjentów gdy nasilone powstawanie ciał ketonowych prowadzi do zakwaszenia organizmu (obniżenia pH). Obniżenie pH jest znacznym rozchwianiem równowagi metabolicznej i chociaż organizm posiada mechanizmy mające na celu jego wyrównanie, duża ilość ciał ketonowych wywołuje najpierw osłabienie, potem śpiączkę i utratę przytomności, i w niektórych przypadkach śmierć.

Inne przyczyny obecności ciał ketonowych w moczu

Ciała ketonowe będąc cząsteczkami dobrze rozpuszczalnymi w wodzie są wydalane z organizmu przez nerki i w związku z czym, szybko pojawiają się w moczu. Najczęściej ma to miejsce u pacjentów z niezdiagnozowaną lub źle kontrolowaną cukrzycą oraz u osób na diecie o niskiej ilości węglowodanów. Co ciekawe, ciała ketonowe mogą także być efektem ogólnego odwodnienia organizmu. Stan taki występuje np. u osób, które cierpią z powodu uporczywych wymiotów, biegunek oraz u mających wysoką gorączkę. Znaczne odwodnienie oraz obecność ciał ketonowych w moczu występuje także u kobiet w ciąży w pierwszym trymestrze kiedy może towarzyszyć uporczywym wymiotom.   
 
Ciała ketonowe w moczu nie występują w moczu zdrowych osób. Ich obecność to wyraźny znak od organizmu, że nastąpiło zaburzenie jego funkcji.


Bibliografia

Kemona H., Mantur M. (red.), Diagnostyka laboratoryjna, Urban & Partner, Wrocław 2010, ISBN 978-83-7609-264-5
Dembińska-Kieć A., Naskalski J.W., Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej, Urban & Partner, Wrocław 2009, ISBN 978-83-7609-137-2
Bernas M., Czech A., Tatoń J. Diabetologia kliniczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008, ISBN 978-83-200-3370-0
Czech A., Tatoń J. Diagnostyka internistyczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005, ISBN 83-200-3156-7