Ketonkörper, organische Verbindungen, die in der Leber aus dem bei der β-Oxidation der Fettsäuren entstehenden Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) gebildet werden (Ketogenese); es handelt sich dabei um Acetoacetat als Primärprodukt, sowie β-Hydroxybutyrat und Aceton, die aus Acetoacetat gebildet werden. Normalerweise tritt Acetyl-CoA in den Citratzyklus ein, sodass K. nur in sehr geringen Konzentrationen gebildet werden. Ist jedoch, wie z.B. im Hungerzustand, zu wenig Oxalacetat (weil es zur Glucosesynthese verbraucht wird) vorhanden, tritt wenig Acetyl-CoA in den Citratzyklus ein und es werden verstärkt K. gebildet. Bei unbehandeltem Diabetes mellitus können aufgrund des Insulinmangels die Gewebe nicht genügend Glucose aus dem Blut aufnehmen und für die Energiegewinnung und den Glykogenaufbau verwenden. Um den Energiebedarf zu decken, werden die Stoffreserven des Körpers aktiviert, d.h. Glykogenabbau, Proteinabbau im Skelettmuskel und Fettabbau werden verstärkt. Letzteres führt zu einer höheren Konzentration von freien Fettsäuren (und Cholesterin) im Blut und daher zu einer verstärkten Fettsäureoxidation in der Leber. Das dabei entstehende Acetyl-CoA kann nicht ausreichend über den Citratzyklus verwertet werden, sodass es zu einer starken Anhäufung von K. kommt. Diese werden aus der Leber exportiert und dienen als Energiequelle für Herz, Skelettmuskel, Nieren und Gehirn. Der Anstieg der Konzentration von Acetoacetat und β-Hydroxybutyrat im Blut führt zu einer pH-Senkung und einer Beeinträchtigung des Kohlensäure-Hydrogencarbonat-Puffersystems, es entsteht eine metabolische Acidose (Ketoacidose). Diese stimuliert das Atemzentrum, die Atmung wird tiefer bei höherer Atmungsfrequenz, was durch erhöhte CO₂-Abgabe zunächst zu einer teilweisen Kompensation der Acidose führt. Bei Fortdauer der Ketogenese kann jedoch die Acidose nicht mehr kompensiert werden, der gesamte Stoffwechsel entgleist, es kommt zum (diabetischen) Koma, und schließlich tritt der Tod ein. Vor allem Acetoacetat und Aceton (das vorwiegend über die Lungen ausgeatmet wird, typischer Acetongeruch!) haben darüber hinaus auch eine toxische Wirkung auf das Zentralnervensystem. K. werden werden auch bei längeren Fastenperioden oder sehr kalorienarmer Diät vermehrt gebildet, da die gespeicherten Fettvorräte vorwiegend als Energiequelle genutzt werden, sodass auch unter diesen Bedingungen im Extremfall eine Ketoacidose entstehen kann.