Ketogenesis adalah proses metabolik di mana badan menghasilkan badan keton sebagai sumber tenaga alternatif apabila bekalan glukosa berkurangan. Proses ini berlaku terutamanya dalam hati semasa keadaan seperti berpuasa, diet rendah karbohidrat, atau dalam keadaan patologi seperti diabetes tidak terkawal.
Badan keton yang dihasilkan – asetoasetat, beta-hidroksibutirat, dan aseton – boleh digunakan oleh pelbagai organ, termasuk otak dan otot, sebagai bahan api apabila glukosa tidak mencukupi. Ketogenesis menjadi kritikal dalam mengekalkan tenaga dalam keadaan kekurangan makanan atau peningkatan permintaan tenaga. Selain itu, badan keton dapat mengurangkan pergantungan tubuh kepada glukosa dan melindungi protein otot daripada dimetabolismekan sebagai sumber tenaga.
Contents
Proses Biokimia Ketogenesis
Ketogenesis berlaku dalam mitokondria sel hati melalui beberapa langkah utama:
- Penguraian Asid Lemak melalui Beta-Oksidasi
- Asid lemak yang diperoleh daripada lipolisis dalam tisu adipos diangkut ke hati melalui aliran darah dalam bentuk asid lemak bebas.
- Dalam mitokondria hati, asid lemak mengalami beta-oksidasi untuk menghasilkan asetil-KoA, yang merupakan bahan utama dalam pembentukan badan keton.
- Kondensasi Asetil-KoA kepada Asetoasetil-KoA
- Dua molekul asetil-KoA bergabung melalui enzim tiolase untuk membentuk asetoasetil-KoA.
- Pembentukan HMG-KoA (3-Hidroksi-3-Metilglutaril-KoA)
- Asetoasetil-KoA bergabung dengan satu lagi molekul asetil-KoA melalui enzim HMG-KoA sintase untuk membentuk HMG-KoA.
- Pecahan HMG-KoA kepada Asetoasetat
- Enzim HMG-KoA liaz memecahkan HMG-KoA kepada asetoasetat, iaitu badan keton utama.
- Penukaran Asetoasetat kepada Badan Keton Lain
- Asetoasetat boleh ditukar kepada beta-hidroksibutirat oleh enzim beta-hidroksibutirat dehidrogenase.
- Sebahagian kecil asetoasetat juga terurai secara spontan menjadi aseton, yang kebanyakannya dikeluarkan melalui pernafasan, menyebabkan bau nafas yang khas dalam keadaan ketosis.
Jenis Badan Keton dan Kegunaannya
Ketogenesis menghasilkan tiga jenis badan keton utama:
| Jenis Badan Keton | Fungsi dan Kegunaan |
|---|---|
| Asetoasetat | Produk awal dalam ketogenesis, boleh ditukar kepada beta-hidroksibutirat atau diuraikan menjadi aseton. |
| Beta-Hidroksibutirat | Bentuk badan keton yang paling stabil, digunakan oleh otak dan otot sebagai sumber tenaga. |
| Aseton | Badan keton yang tidak digunakan secara langsung oleh tubuh, dikeluarkan melalui pernafasan atau air kencing. |
Peranan Ketogenesis dalam Metabolisme
- Sebagai Sumber Tenaga Alternatif: Dalam keadaan kekurangan glukosa, badan keton menyediakan bahan api untuk otak, jantung, dan otot.
- Menjimatkan Protein: Dalam keadaan puasa berpanjangan, penggunaan badan keton mengurangkan keperluan tubuh untuk memecahkan protein otot.
- Mengurangkan Kebergantungan pada Glukosa: Dengan ketogenesis, tubuh dapat mengurangkan kebergantungan pada glukosa dan mengekalkan homeostasis tenaga.
- Boleh Meningkatkan Fungsi Kognitif: Kajian menunjukkan bahawa badan keton dapat meningkatkan fungsi otak dan mengurangkan keradangan saraf, menjadikannya penting dalam penyelidikan mengenai penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.
Kawalan Hormon terhadap Ketogenesis
Ketogenesis dikawal oleh keseimbangan hormon berikut:
- Glukagon: Merangsang ketogenesis dengan meningkatkan lipolisis dan penghasilan asetil-KoA.
- Insulin: Menghalang ketogenesis dengan meningkatkan pengambilan glukosa dan menekan lipolisis.
- Kortisol dan Adrenalin: Meningkatkan ketogenesis dalam keadaan stres atau puasa.
Keadaan Fisiologi yang Merangsang Ketogenesis
- Puasa dan Diet Rendah Karbohidrat: Paras glukosa darah yang rendah merangsang ketogenesis untuk menghasilkan tenaga.
- Senaman Berpanjangan: Ketogenesis boleh meningkat semasa aktiviti fizikal jangka panjang apabila simpanan glikogen habis.
- Diabetes Mellitus Tidak Terkawal: Kekurangan insulin menyebabkan peningkatan ketogenesis, yang boleh membawa kepada ketoasidosis diabetik.
Hubungan Ketogenesis dengan Penyakit Metabolik
- Ketoasidosis Diabetik (DKA): Dalam pesakit diabetes jenis 1, kekurangan insulin yang teruk menyebabkan ketogenesis yang tidak terkawal, mengakibatkan pengasidan darah.
- Epilepsi dan Diet Ketogenik: Diet ketogenik tinggi lemak dan rendah karbohidrat digunakan sebagai rawatan bagi epilepsi refraktori.
- Obesiti dan Penurunan Berat Badan: Ketogenesis memainkan peranan dalam strategi diet rendah karbohidrat untuk menurunkan berat badan.
Kajian Saintifik Terkini
- Penyelidikan terhadap peranan badan keton dalam kesihatan otak menunjukkan potensi mereka dalam merawat penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.
- Kajian tentang kesan jangka panjang diet ketogenik terhadap kesihatan metabolik sedang berkembang.
- Penyelidikan mengenai peranan badan keton dalam meningkatkan prestasi sukan dan ketahanan fizikal semakin mendapat perhatian.
- Kajian terkini menunjukkan bahawa badan keton boleh berfungsi sebagai anti-radang, membantu dalam keadaan seperti artritis dan gangguan autoimun.
Kesimpulan
Ketogenesis adalah mekanisme penting untuk menyediakan sumber tenaga alternatif dalam keadaan kekurangan glukosa. Ia dikawal oleh keseimbangan hormon seperti glukagon dan insulin serta memainkan peranan dalam pelbagai keadaan fisiologi dan patologi.
Penyelidikan semasa terus meneroka potensi badan keton dalam bidang perubatan dan kesihatan.
Sumber Rujukan
- Wikipedia – Ketogenesis : https://en.wikipedia.org/wiki/Ketogenesis
- NCBI Bookshelf – Biochemistry, Ketogenesis : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22453/
- Frontiers in Physiology – Metabolic Adaptations of Ketogenesis : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.00625/full
- Nature Reviews Metabolism – Ketogenesis and Its Role in Health and Disease : https://www.nature.com/articles/s41574-021-00521-4
- Diabetologia – The Impact of Ketogenesis on Glucose Homeostasis : https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-022-05789-1
