কিটোন যৌগ

কিটোন যৌগ বা কিটোন বডিস হল জল-দ্রবণীয় অণু বা যৌগ যা যকৃৎ দ্বারা ফ্যাটি অ্যাসিড থেকে উৎপন্ন কিটোন গ্রুপ ধারণ করে (কিটোজেনেসিস)। কিটোন বডিগুলি সহজেই যকৃতের বাইরের টিস্যুগুলিতে পরিবাহিত হয়, যেখানে সেগুলি অ্যাসিটাইল-সিওএ (Acetyl-Coenzyme A) তে রূপান্তরিত হয়যা তারপর সাইট্রিক অ্যাসিড চক্র (ক্রেবস চক্র)-এ প্রবেশ করে এবং শক্তির জন্য জারিত হয়।Silva, B., Mantha, O. L., Schor, J., Pascual, A., Plaçais, P. Y., Pavlowsky, A., & Preat, T. (2022). Glia fuel neurons with locally synthesized ketone bodies to sustain memory under starvation. Nature Metabolism, 4(2), 213–224. https://doi.org/10.1038/s42255-022-00528-6  এই যকৃত-উদ্ভূত কিটোন গ্রুপগুলির মধ্যে রয়েছে অ্যাসিটোঅ্যাসিটিক অ্যাসিড (acetoacetate), বিটা-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেট, এবং অ্যাসিটোন, যা অ্যাসিটোঅ্যাসিটেটের স্বতঃস্ফূর্ত ভাঙ্গন পণ্য (চিত্র দেখুন)।

কিটোন বডিগুলি বিভিন্ন পরিস্থিতিতে ক্যালোরি সীমাবদ্ধতার সময় যকৃতে উৎপাদিত হয়: কম খাদ্য গ্রহণ (উপবাস), কার্বোহাইড্রেট সীমিত খাদ্য, অনাহার, দীর্ঘস্থায়ী তীব্র ব্যায়াম, মদ্যপান বা অচিকিৎসিত (বা অপর্যাপ্ত চিকিৎসিত) টাইপ ১ ডায়াবেটিস মেলিটাস। কিটোন বডিগুলি লিভার কোষে ফ্যাটি অ্যাসিডের ভাঙ্গনের মাধ্যমে উৎপাদিত হয়। সেগুলি রক্তে নিঃসৃত হয় পরে গ্লাইকোজেন যকৃতে মজুদ হয়ে গেলে। (গ্লাইকোজেন স্টোর সাধারণত উপবাসের প্রথম ২৪ ঘন্টার মধ্যে নিঃশেষ হয়ে যায়।) কিটোন বডিগুলি গ্লিয়াল কোষগুলিতেও খাদ্য সীমাবদ্ধতার সময় উৎপাদিত হয় যাতে স্মৃতিশক্তি গঠন বজায় রাখা যায়।

যখন দুটি অ্যাসিটাইল-সিওএ অণু তাদের -CoA (বা কোএনজাইম এ গ্রুপ) হারায়, তখন সেগুলি (সহযোজী) ডাইমার গঠন করতে পারে যাকে অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট বলে। β-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেট হল অ্যাসিটোঅ্যাসিটেটের একটি হ্রাসকৃত রূপ, যেখানে কিটোন গ্রুপটি একটি অ্যালকোহল (বা হাইড্রক্সিল) গ্রুপে রূপান্তরিত হয় (ডানদিকের চিত্র দেখুন)। উভয়ই ৪-কার্বন অণু যা শরীরের বেশিরভাগ টিস্যু দ্বারা সহজেই অ্যাসিটাইল-সিওএ তে রূপান্তরিত হতে পারে, যকৃতের উল্লেখযোগ্য ব্যতিক্রম বাদে। অ্যাসিটোন হল অ্যাসিটোঅ্যাসিটেটের ডিকার্বক্সিলেটেড রূপ যা যকৃতে ডিটক্সিফিকেশনের মাধ্যমে ব্যতীত অ্যাসিটাইল-সিওএ তে রূপান্তরিত হতে পারে না, যেখানে এটি ল্যাকটিক অ্যাসিড তে রূপান্তরিত হয়, যা ঘুরে পাইরুভিক অ্যাসিড তে জারিত হতে পারে এবং শুধুমাত্র তখন অ্যাসিটাইল-সিওএ তে।

কিটোন বডিগুলির একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ গন্ধ রয়েছে, যা সহজেই কিটোসিস এবং কিটোঅ্যাসিডোসিস এ থাকা ব্যক্তিদের নিঃশ্বাসে সনাক্ত করা যায়। এটি প্রায়শই ফল বা ন্যাইল পলিশ রিমুভার এর মতো বর্ণনা করা হয় (যা সাধারণত অ্যাসিটোন বা ইথাইল অ্যাসিটেট ধারণ করে)।

তিনটি এন্ডোজেনাস কিটোন বডি ছাড়াও, অন্যান্য কিটোন বডি যেমন β-কিটোপেন্টানোয়েট এবং β-হাইড্রোক্সিপেন্টানোয়েট সিন্থেটিক ট্রাইগ্লিসারাইডের বিপাকের ফলস্বরূপ তৈরি হতে পারে, যেমন ট্রাইহেপ্টানোইন।

উৎপাদন
চর্বি টিস্যুতে সঞ্চিত চর্বিগুলি চর্বি কোষ থেকে মুক্ত ফ্যাটি অ্যাসিড এবং গ্লিসারল হিসাবে রক্তে মুক্তি পায় যখন ইনসুলিনের মাত্রা কম থাকে এবং রক্তে গ্লুকাগন এবং এপিনেফ্রিনের মাত্রা বেশি থাকে। এটি খাবারের মধ্যে, উপবাস, অনাহার এবং কঠোর ব্যায়ামের সময় ঘটে, যখন রক্তে গ্লুকোজের মাত্রা কমে যাওয়ার সম্ভাবনা থাকে। ফ্যাটি অ্যাসিডগুলি খুব উচ্চ শক্তির জ্বালানী এবং সমস্ত বিপাককারী কোষ দ্বারা গৃহীত হয় যেগুলিতে মাইটোকন্ড্রিয়া রয়েছে। কারণ ফ্যাটি অ্যাসিড শুধুমাত্র মাইটোকন্ড্রিয়ায় বিপাক করা যেতে পারে। লাল রক্তকণিকাগুলিতে মাইটোকন্ড্রিয়া থাকে না এবং তাই তাদের শক্তির প্রয়োজনীয়তার জন্য সম্পূর্ণরূপে অ্যানেরোবিক গ্লাইকোলাইসিসের উপর নির্ভরশীল। অন্যান্য সমস্ত টিস্যুতে, বিপাককারী কোষে প্রবেশ করা ফ্যাটি অ্যাসিডগুলি কোএনজাইম এ এর সাথে মিলিত হয়ে এসিল-সিওএ চেইন গঠন করে। এগুলি কোষগুলির মাইটোকন্ড্রিয়ায় স্থানান্তরিত হয়, যেখানে সেগুলি β-অক্সিডেশন নামক বিক্রিয়ার একটি ক্রম দ্বারা অ্যাসিটাইল-সিওএ এককে ভেঙে যায়।

β-অক্সিডেশন দ্বারা উৎপন্ন অ্যাসিটাইল-সিওএ অক্সালোঅ্যাসিটেটের সাথে মিলিত হয়ে সাইট্রেট গঠনের মাধ্যমে মাইটোকন্ড্রিয়ায় সাইট্রিক অ্যাসিড চক্রে প্রবেশ করে। এর ফলে অ্যাসিটাইল-সিওএ এর অ্যাসিটাইল গ্রুপের সম্পূর্ণ দহন ঘটে (উপরের ডায়াগ্রামে ডানদিকে দেখুন) CO2 এবং জলে। এই প্রক্রিয়ায় মুক্তি পাওয়া শক্তি ১ জিটিপি এবং ৯ এটিপি অণু আকারে ধরা হয় প্রতি অ্যাসিটাইল গ্রুপে (বা অ্যাসিটিক অ্যাসিড অণু) জারিত হওয়ার জন্য। এটি ফ্যাটি অ্যাসিডের β-অক্সিডেশন ঘটে এমন যেকোনো জায়গায় অ্যাসিটাইল-সিওএ এর ভাগ্য, যকৃতের কিছু পরিস্থিতি ছাড়া। যকৃতে অক্সালোঅ্যাসিটেট উপবাস, অনাহার, কম কার্বোহাইড্রেট খাদ্য, দীর্ঘস্থায়ী কঠোর ব্যায়াম এবং নিয়ন্ত্রণহীন টাইপ ১ ডায়াবেটিস মেলিটাস এর সময় সম্পূর্ণ বা আংশিকভাবে গ্লুকোনিওজেনিক পথে চলে যায়। এই পরিস্থিতিতে অক্সালোঅ্যাসিটেট হাইড্রোজেনেটেড হয়ে ম্যালেট হয় যা তারপর মাইটোকন্ড্রিয়া থেকে সরানো হয় এবং যকৃতের কোষের সাইটোপ্লাজমে গ্লুকোজে রূপান্তরিত হয়, যেখান থেকে গ্লুকোজ রক্তে নিঃসৃত হয়। যকৃতে, তাই, রক্তে নিম্ন (বা অনুপস্থিত) ইনসুলিন এবং উচ্চ গ্লুকাগনের ঘনত্ব দ্বারা উল্লেখযোগ্য গ্লুকোনিওজেনেসিস উদ্দীপিত হলে অ্যাসিটাইল-সিওএ এর সাথে ঘনীভবনের জন্য অক্সালোঅ্যাসিটেট অনুপলব্ধ। এই পরিস্থিতিতে, অ্যাসিটাইল-সিওএ অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট এবং বিটা-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেট গঠনের দিকে চালিত হয়। অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট, বিটা-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেট এবং তাদের স্বতঃস্ফূর্ত ভাঙ্গন পণ্য, অ্যাসিটোন,Ketone body metabolism , University of Waterloo কিটোন বডি নামে পরিচিত। কিটোন বডিগুলি যকৃৎ দ্বারা রক্তে নিঃসৃত হয়। মাইটোকন্ড্রিয়া সহ সমস্ত কোষ রক্ত থেকে কিটোন বডি গ্রহণ করতে পারে এবং সেগুলিকে অ্যাসিটাইল-সিওএ তে পুনরায় রূপান্তর করতে পারে, যা তারপর তাদের সাইট্রিক অ্যাসিড চক্রে জ্বালানী হিসাবে ব্যবহৃত হতে পারে, কারণ অন্য কোনও টিস্যু যকৃতের মতো তার অক্সালোঅ্যাসিটেটকে গ্লুকোনিওজেনিক পথে সরিয়ে দিতে পারে না। মুক্ত ফ্যাটি অ্যাসিডের বিপরীতে, কিটোন বডিগুলি রক্ত-মস্তিষ্ক বাধা অতিক্রম করতে পারে এবং তাই কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্রের কোষগুলির জন্য জ্বালানী হিসাবে উপলব্ধ, যা সাধারণত গ্লুকোজের উপর টিকে থাকে তার বিকল্প হিসাবে কাজ করে। অনাহার, কম কার্বোহাইড্রেট খাদ্য এবং দীর্ঘস্থায়ী ভারী ব্যায়ামের সময় রক্তে কিটোন বডিগুলির উচ্চ মাত্রার ঘটনা কিটোসিসের দিকে নিয়ে যেতে পারে এবং নিয়ন্ত্রণের বাইরে টাইপ ১ ডায়াবেটিস মেলিটাসে এর চরম রূপে কিটোঅ্যাসিডোসিস।

অ্যাসিটোঅ্যাসিটেটের একটি অত্যন্ত বৈশিষ্ট্যপূর্ণ গন্ধ রয়েছে, যারা এই গন্ধ সনাক্ত করতে পারে তাদের জন্য, যা কিটোসিসের সময় নিঃশ্বাস এবং প্রস্রাবে ঘটে। অন্যদিকে, বেশিরভাগ মানুষ অ্যাসিটোনের গন্ধ পেতে পারে, যার "মিষ্টি ও ফলের মতো" গন্ধ কিটোসিসে বা বিশেষ করে কিটোঅ্যাসিডোসিসে থাকা ব্যক্তিদের নিঃশ্বাসকেও চিহ্নিত করে।

বিভিন্ন অঙ্গ জুড়ে জ্বালানী ব্যবহার
কিটোন বডিগুলি হৃদপিণ্ড, মস্তিষ্ক এবং পেশীতে জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে যকৃতে নয়। সেগুলি মাইটোকন্ড্রিয়ায় জারিত হলে প্রতি অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট অণুতে ২ জিটিপি এবং ২২ এটিপি অণু উৎপন্ন করে। কিটোন বডিগুলি যকৃৎ থেকে অন্যান্য টিস্যুতে পরিবাহিত হয়, যেখানে অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট এবং β-হাইড্রোক্সিবিউটাইরেটকে অ্যাসিটাইল-সিওএ তে পুনরায় রূপান্তরিত করা যেতে পারে যাতে হ্রাসকারী সমতুল্য (এনএডিএইচ এবং এফএডিএইচ২) উৎপন্ন হয়, সাইট্রিক অ্যাসিড চক্রের মাধ্যমে। যদিও এটি কিটোন বডিগুলির উৎস, যকৃৎ শক্তির জন্য সেগুলি ব্যবহার করতে পারে না কারণ এতে থায়োফোরেজ (β-কিটোএসিল-সিওএ ট্রান্সফেরেজ) এনজাইমের অভাব রয়েছে। অ্যাসিটোন কম ঘনত্বে যকৃৎ দ্বারা শোষিত হয় এবং মিথাইলগ্লাইঅক্সাল পথের মাধ্যমে ডিটক্সিফিকেশনের মধ্য দিয়ে যায় যা ল্যাকটেটে শেষ হয়। উচ্চ ঘনত্বে অ্যাসিটোন, যেমন দীর্ঘস্থায়ী উপবাস বা কিটোজেনিক ডায়েটের সাথে ঘটতে পারে, যকৃতের বাইরের কোষ দ্বারা শোষিত হয় এবং একটি ভিন্ন পথের মাধ্যমে বিপাক হয় প্রোপিলিন গ্লাইকলের মাধ্যমে। যদিও পথটি এটিপি প্রয়োজন এমন পদক্ষেপগুলির একটি ভিন্ন সিরিজ অনুসরণ করে, প্রোপিলিন গ্লাইকল শেষ পর্যন্ত পাইরুভেটে পরিণত হতে পারে।

 হৃদপিণ্ড 
হৃদপিণ্ড স্বাভাবিক শারীরবৃত্তীয় অবস্থার অধীনে জ্বালানী হিসাবে ফ্যাটি অ্যাসিডগুলিকে অগ্রাধিকার দেয়। যাইহোক, কিটোটিক অবস্থার অধীনে, হৃদপিণ্ড এই উদ্দেশ্যে কার্যকরভাবে কিটোন বডি ব্যবহার করতে পারে।

 মস্তিষ্ক 
কয়েক দশক ধরে যকৃতকে মস্তিষ্কের শক্তি বিপাককে শক্তিশালী করার জন্য কিটোন বডিগুলির প্রধান সরবরাহকারী হিসাবে বিবেচনা করা হয়েছে। যাইহোক, সাম্প্রতিক প্রমাণে দেখা গেছে যে গ্লিয়াল কোষগুলি খাদ্য সীমাবদ্ধতার উপর স্থায়ী স্মৃতি গঠনের জন্য স্থানীয়ভাবে সংশ্লেষিত কিটোন বডি দিয়ে নিউরনগুলিকে শক্তিশালী করতে পারে।

মস্তিষ্ক তার জ্বালানীর চাহিদার একটি অংশ কিটোন বডি থেকে পায় যখন গ্লুকোজ স্বাভাবিকের চেয়ে কম পাওয়া যায়। রক্তে গ্লুকোজের ঘনত্ব কম হলে, বেশিরভাগ অন্যান্য টিস্যুর কিটোন বডি এবং গ্লুকোজ ছাড়াও বিকল্প জ্বালানী উৎস থাকে (যেমন ফ্যাটি অ্যাসিড), তবে গবেষণায় ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছে যে মস্তিষ্কের কিছু গ্লুকোজের জন্য একটি বাধ্যতামূলক প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। ৩ দিন কঠোর উপবাসের পরে, মস্তিষ্ক তার শক্তির ২৫% কিটোন বডি থেকে পায়। প্রায় ২৪ দিন পরে, কিটোন বডিগুলি মস্তিষ্কের প্রধান জ্বালানী হয়ে ওঠে, মস্তিষ্কের জ্বালানী খরচের দুই-তৃতীয়াংশ পর্যন্ত তৈরি করে। অনেক গবেষণা পরামর্শ দেয় যে মানব মস্তিষ্কের কোষগুলি সামান্য বা কোন গ্লুকোজ ছাড়াই বেঁচে থাকতে পারে, তবে পয়েন্ট প্রমাণ করা নৈতিকভাবে প্রশ্নবিদ্ধ।Cahill GF. "Fuel metabolism in starvation". Annu Rev Nutr 2006;26:1–22 কিটোসিসের প্রাথমিক পর্যায়ে, মস্তিষ্ক কিটোন পোড়ায় না, যেহেতু সেগুলি মস্তিষ্কে লিপিড সংশ্লেষের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সাবস্ট্রেট। তদুপরি, ওমেগা-৩ ফ্যাটি অ্যাসিড থেকে উৎপন্ন কিটোনগুলি বৃদ্ধ বয়সে জ্ঞানীয় অবনতি কমাতে পারে।

কিটোজেনেসিস মানুষের মস্তিষ্কের বিবর্তনের সময় এর বিবর্ধনে শক্তি জোগাতে সাহায্য করেছিল। এটি পূর্বে প্রস্তাব করা হয়েছিল যে কিটোজেনেসিস সাধারণভাবে বৃহত্তর মস্তিষ্কের বিবর্তন এবং কার্যকারিতার চাবিকাঠি। যাইহোক, তিনটি বৃহৎ মস্তিষ্কের স্তন্যপায়ী বংশধরের মধ্যে HMGCS2 (এবং ফলস্বরূপ এই ক্ষমতা) হারানো (সিটাসিয়ান, হাতি-মাস্টোডন, পুরাতন বিশ্বের ফল বাদুড়) অন্যথায় দেখায়। তিনটি বংশধরের মধ্যে, শুধুমাত্র ফল বাদুড়ের অনাহারের প্রতি প্রত্যাশিত সংবেদনশীলতা রয়েছে; অন্য দুটি অনাহারের সময় শরীরে শক্তি জোগানোর বিকল্প উপায় খুঁজে পেয়েছে।

কিটোসিস এবং কিটোঅ্যাসিডোসিস
স্বাভাবিক ব্যক্তিদের মধ্যে, যকৃৎ দ্বারা কিটোন বডিগুলির ধ্রুবক উৎপাদন এবং এক্সট্রাহেপাটিক টিস্যু দ্বারা তাদের ব্যবহার হয়। রক্তে কিটোন বডিগুলির ঘনত্ব প্রায়  বজায় রাখা হয়। প্রস্রাবে তাদের নির্গমন খুব কম এবং রুটিন প্রস্রাব পরীক্ষা (রথেরা টেস্ট) দ্বারা অলক্ষণীয়।

যখন কিটোন বডিগুলির সংশ্লেষণের হার ব্যবহারের হারকে ছাড়িয়ে যায়, তখন রক্তে তাদের ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়; এটি কিটোনেমিয়া নামে পরিচিত। এটি কিটোনুরিয়া এর পরে হয় - প্রস্রাবে কিটোন বডিগুলির নির্গমন। কিটোনেমিয়া এবং কিটোনুরিয়ার সামগ্রিক চিত্রটি সাধারণত কিটোসিস হিসাবে উল্লেখ করা হয়। নিঃশ্বাসে অ্যাসিটোঅ্যাসিটেট এবং/অথবা অ্যাসিটোনের গন্ধ কিটোসিসের একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য।

যখন একজন টাইপ ১ ডায়াবেটিক তীব্র জৈবিক চাপ (সংক্রমণ, হার্ট অ্যাটাক বা শারীরিক আঘাত) ভোগেন বা পর্যাপ্ত ইনসুলিন প্রযোজনে ব্যর্থ হন, তখন তারা ডায়াবেটিক কিটোঅ্যাসিডোসিসের রোগবিস্তারজনিত অবস্থায় প্রবেশ করতে পারেন। এই পরিস্থিতিতে, রক্তে কম বা অনুপস্থিত ইনসুলিনের মাত্রা, অনুপযুক্তভাবে উচ্চ গ্লুকাগন ঘনত্বের সাথে মিলিত হয়ে, যকৃৎকে একটি অনুপযুক্তভাবে বর্ধিত হারে গ্লুকোজ উৎপাদন করতে প্ররোচিত করে, ফ্যাটি অ্যাসিডের বিটা-অক্সিডেশনের ফলে অ্যাসিটাইল-সিওএ কে কিটোন বডিতে রূপান্তরিত করে। ফলে খুব উচ্চ মাত্রার কিটোন বডিগুলি রক্ত প্লাজমার pH কমিয়ে দেয়, যা প্রতিবর্তীভাবে কিডনিগুলিকে খুব উচ্চ অ্যাসিড মাত্রা সহ প্রস্রাব নির্গত করতে ট্রিগার করে। রক্তে গ্লুকোজ এবং কিটোনের উচ্চ মাত্রাও নিষ্ক্রিয়ভাবে প্রস্রাবে প্রবেশ করে (অপবাহিক নালীর জন্য রেনাল টিউবুল দ্বারা নলাকার তরল থেকে গ্লুকোজ এবং কিটোন পুনরায় শোষণ করতে অক্ষম হওয়ার কারণে, নলাকার তরলে পরিশ্রুত হওয়া এই পদার্থগুলির উচ্চ পরিমাণ দ্বারা অভিভূত হয়ে)। গ্লুকোজের ফলে অসমোটিক ডাইউরেসিস রক্ত থেকে পানি এবং ইলেক্ট্রোলাইট অপসারণের ফলে ঘটে যা মারাত্মক ডিহাইড্রেশনের দিকে নিয়ে যেতে পারে।

যারা কম-কার্বোহাইড্রেট খাদ্য অনুসরণ করেন তারাও কিটোসিস বিকাশ করবেন। এই প্ররোচিত কিটোসিসকে কখনও কখনও পুষ্টিগত কিটোসিস বলা হয়, তবে কিটোন বডি ঘনত্বের মাত্রা প্রায়  হয় যেখানে রোগবিস্তারজনিত কিটোঅ্যাসিডোসিস হয় ।

কিটোসিসের প্রক্রিয়াটি নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের জ্ঞানীয় লক্ষণগুলির উন্নতিতে এর প্রভাবের জন্য অধ্যয়ন করা হয়েছে যার মধ্যে রয়েছে আলঝেইমার রোগ। ক্লিনিকাল ট্রায়ালগুলি শিশুদের মধ্যে কিটোসিসের দিকেও তাকিয়েছে অ্যাঞ্জেলম্যান সিনড্রোমের জন্য।

 আরও দেখুন 
 ফ্যাটি অ্যাসিড বিপাক

 তথ্যসূত্র 

বহিঃসংযোগ
  – ডায়াবেটিক কিটোঅ্যাসিডোসিস
 unisanet.unisa.edu.au-তে ফ্যাট বিপাক



বিষয়শ্রেণী:অ্যান্টিডিপ্রেসেন্টস
বিষয়শ্রেণী:হিস্টোন ডিএসিটাইলেজ ইনহিবিটর
বিষয়শ্রেণী:লিপিড বিপাক