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Über die Bedeutung von Acetacetat und β-Hydroxybutyrat im Stoffwechsel des menschlichen Herzens

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Zusammenfassung

Das Verhalten von Acetacetat und β-Hydroxybutyrat im Stoffwechsel des menschlichen Herzens wurde im Rahmen diagnostischer Herzkatheterisationen an 55 stoffwechselgesunden Patienten untersucht. Außerdem erfolgte die Bestimmung der arterio-coronarvenösen Differenzen für Glucose, Lactat, Pyruvat, nicht veresterten Fettsäuren, Aminosäuren und Sauerstoff, um einen vollständigen Einblick in die Substratversorgung des Myokards zu erhalten.

Bei physiologisch stark schwankenden arteriellen Konzentrationen von Acetacetat (7,2±0,66 µMol/100) und β-Hydroxybutyrat (21,3±2,6 µMol/100) extrahiert der Herzmuskel vom Angebot durchschnittlich 50% Acetacetat (3,6±0,36 µMol/100) und 35,2% β-Hydroxybutyrat (7,5±1,2 µMol/100). Für beide Substrate konnte zwischen arterieller Konzentration und myokardialer Extraktion eine statistisch gesicherte Abhängigkeit nachgewiesen werden.

Der Quotient β-Hydroxybutyrat/Acetacetat beträgt arteriell 2,87±0,25 und coronarvenös 3,69±0,31.

Der Anteil von Acetacetat am oxydativen Stoff-wechsel des menschlichen Herzens erreicht trotz hoher prozentualer Extraktion nur 2,6±0,3%. Der Wert für β-Hydroxybutyrat liegt mit 6,0±1,0% wesentlich höher, so daß sich für die Gesamtketonkörper ein Sauerstoffextraktionsquotient von 8,6% ergibt.

Für die übrigen am Myokardstoffwechsel beteiligten Substrate errechnen sich Sauerstoffextraktionsquotienten, die in den von uns bereits früher angegebenen Bereich fallen:

Glucose 14,5±1,9%, Lactat 12,9±1,1%, Pyruvat 1,0±0,1%, nicht veresterte Fettsäuren 69,7±3,0%.

Bei überdurchschnittlich hohen arteriellen Ketonkörperkonzentrationen nimmt der Anteil der Ketonkörper am gesamten oxydativen Stoffwechsel des Herzens beträchtlich zu, während die Kohlenhydrate in etwa gleicher Größenordnung abnehmen. Die nicht veresterten Fettsäuren zeigen keine Änderung ihrer prozentualen Extraktion. Die Ketonkörper stellen somit gegenüber den Kohlenhydraten ein vom Herzmuskel bevorzugtes Substrat dar.

Die Redoxpotentiale der Substratpaare ß-Hydroxybutyrat/Acetacetat und Lactat/Pyruvat werden bei der Herzmuskelpassage im Prinzip in gegensätzlicher Weise verändert, und zwar erfährt das β-Hydroxybutyrat/Acetacetat-System eine Negativierung (ΔE=−3,1±0,6 mV) und das Lactat/Pyruvat-System eine angedeutete Positivierung (ΔE=+0,9±0,63 mV).

Summary

The myocardial extraction of acetoacetate and β-hydroxybutyrate was determined in 55 metabolically normal patients during diagnostic heart catheterizations. In order to obtain a complete insight into the substrate supply of the myocardium, arterio-coronary-venous differences of glucose, lactate, pyruvate, non esterified fatty acids, amino acids and oxygen were also measured.

From the considerably varying arterial concentrations of acetoacetate (7,2±0,66 µMol/100) and β-hydroxybutyrate (21,3±2,6 µMol/100) the human heart muscle extracts an average of 50% acetoacetate (3,6±0,36 µMol/100) and 35,2% β-hydroxybutyrate (7,5±1,2 µMol/100). Both substrates showed a statistically significant correlation between arterial concentration and myocardial extraction.

The β-hydroxybutyrate/acetoacetate quotient was found to be 2,87±0,25 in the arterial and 3,69±0,31 in the coronaryvenous blood.

Although a high percentage of the arterial level of acetoacetate is extracted by the heart, this substrate accounts for only 2,6±0,3% of the total oxydative myocardial metabolism. The value for β-hydroxybutyrate at 6,0±1,0% is considerably higher, thus obtaining an oxygen extraction ratio of 8,6% for the total ketone-bodies.

The other substrates involved in the myocardial metabolism showed oxygen extraction ratios similar to those previously reported by our group: glucose 14,5±1,9%, lactate 12,9±1,1%, pyruvate 1,0±0,1%, non esterified fatty acids 69,7±3,0%.

With higher arterial levels of ketone-bodies an increase of their oxygen extraction ratio was found, whereas the uptake of carbohydrates was proportionally decreased. The percentual extraction of non esterified fatty acids did not change. These results indicate that the myocardium oxidizes ketonebodies in preference to carbohydrates.

The redox-potentials of the β-hydroxybutyrate/acetoacetate and the lactate/pyruvate systems are changed across the heart in an opposite way. The β-hydroxybutyrate/acetoacetate system becomes more negative (ΔE=−3,1±0,6 mV), the lactate/pyruvate system tends to be slightly positive (ΔE=+0,9±0,63 mV).

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Authors and Affiliations

  1. Aus der II. Medizinischen Klinik der Universität München, Germany

    W. Rudolph, D. Maas, J. Richter, F. Hasinger, H. Hofmann & P. Dohrn

Authors
  1. W. Rudolph
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  2. D. Maas
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  3. J. Richter
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  4. F. Hasinger
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  5. H. Hofmann
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  6. P. Dohrn
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Rudolph, W., Maas, D., Richter, J. et al. Über die Bedeutung von Acetacetat und β-Hydroxybutyrat im Stoffwechsel des menschlichen Herzens. Klin Wochenschr 43, 445–451 (1965). https://doi.org/10.1007/BF01483852

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