β-hydroxybutyraat is een van de ketonlichamen. Zie onderstaande afbeelding.
bèta-hydroxybutyraat. De term ketonlichamen beschrijft 3 moleculen: acetoacetaat, β-hydroxybutyraat en aceton. Acetoacetaat wordt geproduceerd door acetyl-CoA metabolisme, β-hydroxybutyraat is het resultaat van acetoacetaat reductie, en aceton wordt geproduceerd door de spontane decarboxylation van acetoacetaat., Ketonlichamen zijn essentieel voor de metabole homeostase tijdens perioden van langdurige honger. De hersenen kunnen geen vetzuren voor energieproductie gebruiken en hangen gewoonlijk van glucose af om aan zijn metabolische behoeften te voldoen. In gevallen van vasten of verhongering, worden ketonlichamen een belangrijke brandstof voor hersenencellen, die aminozuren sparen van worden katabolized aan gluconeogenesis precursoren worden gebruikt om de hersenen van energie te voorzien. Na langdurige honger, kunnen ketonlichamen zo veel als twee derde van de energiebehoeften van de hersenen verstrekken.,
ketonlichamen zijn sterke organische zuren die volledig dissociëren in het bloed. Wanneer keton lichaam productie oncontroleerbaar wordt, zijn de buffersystemen verzadigd, en bloed pH daalt; dit is een aandoening die bekend staat als ketoacidose. De twee veel voorkomende klinische scenario ‘ s voor ketoacidose zijn diabetische ketoacidose en alcoholische ketoacidose.
diabetische ketoacidose
de meest klinisch relevante toepassing van de bepaling van β-hydroxybutyraat omvat de diagnose, behandeling en monitoring van diabetische ketoacidose., Tijdens insulinetoestanden zorgt de lipolyse in het vetweefsel (gestimuleerd door insulinetekort) voor een enorme vetzuurbelasting in de lever. De vetzuren worden aanvankelijk gemetaboliseerd aan acetyl-coenzyme A dat de citroenzuurcyclus in mitochondria wegens oxaloacetatedeficiëntie niet kan ingaan. Aldus, wordt acetyl-coenzyme a omgeleid aan ketonlichaamsproductie door de activiteit van verscheidene enzymen, die acetoacetate produceren. Acetoacetaat wordt dan gereduceerd tot 3-β-hydroxybutyraat door 3-β-hydroxybutyraat dehydrogenase.,
de verhouding acetoacetaat tot 3-β-hydroxybutyraat hangt af van de redoxstatus in de lever mitochondriën (d.w.z. de nad+/NADH-verhouding). Onder normale omstandigheden is de verhouding β-hydroxybutyraat tot acetoacetaat ongeveer 1; bij diabetische ketoacidose kan dit echter oplopen tot 7-10. Aceton wordt geproduceerd door de spontane decarboxylatie van acetoacetaat.,
traditioneel werd de diagnose van diabetische ketoacidose gebaseerd op de detectie van ketonen in urine met behulp van de wettelijke reactie, waarbij acetoacetaat reageert in aanwezigheid van alkali met nitroprusside om een paars-gekleurd complex op een teststrip te produceren. Deze methode heeft echter aanzienlijke nadelen. Het is semiquantatief en niet even gevoelig voor urine en bloed.
Bovendien zijn niet alle patiënten met diabetische ketoacidose in staat om bij presentatie een urinemonster te geven en zijn ketonen in de urine geen nauwkeurige schatting van bloedketonen., Belangrijker, is het meest voorkomende ketonlichaam tijdens diabetische ketoacidose β-hydroxybutyraat, met een concentratie 3-10 keer hoger van dat van acetoacetaat. Als diabetische ketoacidose wordt behandeld, serum β-hydroxybutyraat wordt omgezet in acetoacetaat als gevolg van de correctie van de mitochondriale redoxstatus, verhogen urine acetoacetaat niveaus en het geven van de valse indruk dat de patiënt niet heeft gereageerd op de behandeling.,
ten slotte kunnen urineketonstrips vals-positieve resultaten geven bij patiënten die geneesmiddelen met sulfhydrylgroepen krijgen en vals-negatieve resultaten wanneer zij gedurende lange tijd aan lucht zijn blootgesteld of wanneer de urine zuur is. Deze nadelen vereisen de evolutie van een betrouwbaardere methode voor de diagnose en behandeling van diabetische ketoacidose.
in een significant aantal studies is het vermogen van point-of-care β-hydroxybutyraat onderzocht om patiënten met diabetische ketoacidose op te sporen., In verschillende studies varieert de cut-off waarde voor diabetische ketoacidose diagnose van 1,5-3,5 mmol/L, en het bloedvolume dat nodig is voor het meten van β-hydroxybutyraat is 5-10 µL.
Een β-hydroxybutyraat-spiegel van meer dan 1,5 mmol/L had een gevoeligheid variërend van 98-100% en een specificiteit variërend van 78,6-93,3% voor de diagnose van diabetische ketoacidose bij diabetespatiënten die zich voordeden aan de ED met een bloedglucosespiegel van meer dan 250 mg/dL., In 2 andere grote studies had een cut-off waarde van 3 mmol / L bij patiënten met hyperglycemie een gevoeligheid van bijna 100% en een specificiteit van 92,89-94% voor de diagnose van diabetische ketoacidose. Hoewel de meeste fabrikanten een drempel van 1,5 mmol/L voorstellen, hebben de auteurs een verhoging van de cut-offwaarde voorgesteld tot 2 mmol/L of zelfs 3,5 mmol/L om de diagnostische opbrengst van de test te maximaliseren.,
talrijke studies hebben de superioriteit van β-hydroxybutyraat in het bloed versus urine ketonen aangetoond bij patiënten met diabetes en hyperglycemie met mogelijke diabetische ketoacidose. De point-of-care β-hydroxybutyraat test is veel sneller dan de klassieke urine keton test, kan gemakkelijk worden verkregen bij aankomst, en is niet afhankelijk van de patiënt produceren van urine. Terwijl de gevoeligheid van urine ketonen vergelijkbaar is met die van β-hydroxybutyraat, is aangetoond dat dit laatste meer specifiek is voor zowel de 1.,5 mmol/L en 3 mmol/L eindpunten en heeft ook een grotere positieve voorspellende waarde.
wat de controle van de behandeling betreft, correleren de concentraties β-hydroxybutyraat sterker in vergelijking met acetoacetaat met anion gap, pCO2 en anion gap bij patiënten met diabetische ketoacidose. In een pediatrisch onderzoek heeft het gebruik van een β-hydroxybutyraat eindpunt voor diabetische ketoacidose resolutie (< 1 mmol/l) geleid tot eerder ICU ontlading (17 uur vs 28 uur) in vergelijking met de standaard behandeling met urinemonsters., In een vergelijkbaar, Medisch-economisch onderzoek resulteerde het gebruik van een β-hydroxybutyraat eindpunt bij kinderen met diabetische ketoacidose in een 6,5-uur reductie van de verblijfsduur op de IC, 375 minder laboratoriumonderzoeken per patiënt, en een accumulatieve afname van 2.950 euro per patiënt zonder de veiligheid van de patiënt in gevaar te brengen.
in een pediatrische studie heeft routinematige controle van β-hydroxybutyraat in het bloed voor de behandeling van ziektedagen en het belemmeren van ketoacidose de behoefte aan ziekenhuisopname verminderd in vergelijking met de gebruikelijke praktijk van ketonmeting in de urine.,
alcoholische ketoacidose
Dit is de tweede meest voorkomende oorzaak van ketoacidose, hoewel significant minder vaak voor dan diabetische ketoacidose. In de meeste gevallen melden patiënten significante alcoholconsumptie vergezeld van vasten. Vanuit een biochemisch standpunt, wordt de ethanol gemetaboliseerd aan acetoacetate en dan acetaat, die significante hoeveelheden NADH produceren. Om NAD+ te regenereren, wordt pyruvate omgezet in lactaat en wordt oxaloacetaat verbruikt om malaat te produceren, die de voorlopers van de gluconeogenese uitputten., Tijdens de honger, zijn de insulineniveaus uiterst laag en vergemakkelijken acyl-CoA ingang in mitochondria, die significante hoeveelheden acetyl-CoA veroorzaken die niet in de cyclus Krebs kunnen worden gemetaboliseerd en naar ketonlichaamsynthese worden afgeleid.
bij alcoholische ketoacidose is de verhouding β-hydroxybutyraat tot acetoacetaat extreem hoog en β-hydroxybutyraat kan nuttig zijn bij de diagnose en behandeling van alcoholische ketoacidose., Er zijn echter geen studies uitgevoerd om β-hydroxybutyraat (serum of bloed) daadwerkelijk te vergelijken met de traditionele diagnostische parameters voor alcoholische ketoacidose en er kunnen dus geen aanbevelingen worden gedaan voor of tegen het gebruik ervan in deze setting.