Acetil-CoA con il gruppo acetilico indicato in blu.
I grassi immagazzinati nel tessuto adiposo vengono rilasciati dalle cellule adipose nel sangue come acidi grassi liberi e glicerolo quando i livelli di insulina sono bassi e i livelli di glucagone ed epinefrina nel sangue sono elevati. Ciò si verifica tra i pasti, durante il digiuno, la fame e l’esercizio fisico intenso, quando è probabile che i livelli di glucosio nel sangue diminuiscano. Gli acidi grassi sono combustibili ad alta energia e sono assorbiti da tutte le cellule che metabolizzano i mitocondri., Questo perché gli acidi grassi possono essere metabolizzati solo nei mitocondri. I globuli rossi non contengono mitocondri e sono quindi interamente dipendenti dalla glicolisi anaerobica per il loro fabbisogno energetico. In tutti gli altri tessuti, gli acidi grassi che entrano nelle cellule metabolizzanti sono combinati con il coenzima A per formare catene di acil-CoA. Questi vengono trasferiti nei mitocondri delle cellule, dove vengono suddivisi in unità di acetil-CoA da una sequenza di reazioni note come β-ossidazione.,
L’acetil-CoA prodotto dalla β-ossidazione entra nel ciclo dell’acido citrico nel mitocondrio combinandosi con l’ossaloacetato per formare il citrato. Ciò si traduce nella completa combustione del gruppo acetile di acetil-CoA (vedi diagramma sopra, a destra) a CO2 e acqua. L’energia rilasciata in questo processo viene catturata sotto forma di 1 GTP e 11 molecole di ATP per gruppo acetilico (o molecola di acido acetico) ossidato. Questo è il destino dell’acetil-CoA ovunque si verifichi la β-ossidazione degli acidi grassi, tranne in determinate circostanze nel fegato., Nel fegato l’ossaloacetato è interamente o parzialmente deviato nella via gluconeogenica durante il digiuno, la fame, una dieta a basso contenuto di carboidrati, un intenso esercizio fisico prolungato e nel diabete mellito di tipo 1 incontrollato. In queste circostanze l’ossaloacetato viene idrogenato a malato che viene poi rimosso dal mitocondrio per essere convertito in glucosio nel citoplasma delle cellule epatiche, da dove il glucosio viene rilasciato nel sangue., Nel fegato, pertanto, l’ossaloacetato non è disponibile per la condensazione con acetil-CoA quando la gluconeogenesi significativa è stata stimolata da basse (o assenti) concentrazioni di insulina e alte concentrazioni di glucagone nel sangue. In queste circostanze, l’acetil-CoA viene deviato alla formazione di acetoacetato e beta-idrossibutirrato. Acetoacetato, beta-idrossibutirrato e il loro prodotto di degradazione spontanea, acetone, sono noti come corpi chetonici. I corpi chetonici vengono rilasciati dal fegato nel sangue., Tutte le cellule con mitocondri possono prendere corpi chetonici dal sangue e riconvertirli in acetil-CoA, che può quindi essere utilizzato come combustibile nei loro cicli di acido citrico, poiché nessun altro tessuto può deviare il suo ossaloacetato nella via gluconeogenica nel modo in cui il fegato fa questo. A differenza degli acidi grassi liberi, i corpi chetonici possono attraversare la barriera emato-encefalica e sono quindi disponibili come combustibile per le cellule del sistema nervoso centrale, agendo come sostituto del glucosio, su cui queste cellule normalmente sopravvivono., Il verificarsi di alti livelli di corpi chetonici nel sangue durante la fame, una dieta a basso contenuto di carboidrati e un prolungato esercizio fisico pesante può portare a chetosi e nella sua forma estrema nel diabete mellito di tipo 1 fuori controllo, come chetoacidosi.
L’acetoacetato ha un odore altamente caratteristico, per le persone che possono rilevare questo odore, che si verifica nel respiro e nelle urine durante la chetosi. D’altra parte, la maggior parte delle persone può sentire l’odore di acetone, il cui odore “dolce & fruttato” caratterizza anche il respiro delle persone in chetosi o, soprattutto, chetoacidosi.