遺伝子とタンパク質の研究 オープンアクセス

抽象的な

有益な効果をもたらすグルコースからケトン体への代謝の新時代

坂東 博

近年、医療や健康の分野でケトン体が注目されています。アンチエイジング医学の観点から見ると、ケトン体の代謝システムは、従来のブドウ糖代謝システムよりも医学的に有利であると思われます。ケトン体を最大限に活用することで、病気を予防し、より健康で有益な生活を送ることができます。 近年、医療や健康の分野でケトン体が注目されています。アンチエイジング医学の観点から見ると、ケトン体の代謝システムは、従来のブドウ糖代謝システムよりも医学的に有利であると思われます。ケトン体を最大限に活用することで、病気を予防し、より健康で有益な生活を送ることができます。まず、医療現場ではケトン体には3種類あります。それは、1) 3-ヒドロキシ酪酸（3-OHBA）、2) アセト酢酸（AcAc）、3) アセトンです。1)と2)はケトン体の作用がありますが、3)は燃焼残渣のような活性はありません。ケトン体の分子式と分子量は、それぞれ C4H8O3 (MW 104)、C4H6O3 (MW 102)、C3H6O (MW 58) です。歴史的に見ると、ケトン体はかつて「代謝の醜いアヒル」と呼ばれていました。その理由は、糖尿病性ケトアシドーシスに陥った患者の尿中に大量に発見されたためです。その結果、当時の医師はケトン体を炭水化物代謝障害の有毒な副産物と見なす傾向がありました。その後、ケトン体が正常な代謝物であると認められるまでに長い年月がかかりました。人間が長時間断食すると、ケトン体は脳の 1 日のエネルギー必要量の大部分を供給できます。その後、断食や飢餓に対するケトン生成反応は、体力を維持し寿命を延ばすために必要な代謝適応であるという証拠の 1 つになりました。ケトン体は長い間食糧不足に陥るとエネルギー源となるという正しい知識が広まっています。分子量180のブドウ糖はブドウ糖代謝において血液脳関門（BBB）を通過できることが知られています。同様にブドウ糖に近い分子量を持つ3-OHBAとAcAcもケトン体代謝によってBBBを通過できることがわかっています。ブドウ糖の利用可能性が減少すると、脂肪組織から動員された脂肪酸から肝臓で生成されるケトン体は、心臓、筋肉、脳の主要なエネルギー源を生成する役割を果たします。ケトン体は、糖尿病、肥満、メタボリックシンドロームの栄養療法、カロリー制限（CR）、低炭水化物ダイエット（LCD）の議論として注目されています。CRは、1日の食事摂取量のカロリー計算を行うため、一般に脂肪制限を意味します。LCDでは、1日の炭水化物の量を減らします。欧米では、アトキンスとバーンスタインらがLCDを開始しました。日本では著者らがLCDを開始し、それ以来多くの症例や関連報告がなされている。これらには、血糖変動、Morbus（M）値、インスリン生成指数（IGI）-炭水化物-70g、尿中Cペプチド排泄、胎児・胎盤・臍帯・新生児・母親のケトン体上昇、3-OHBA、AcAc比などが含まれます。CRとLCDに関して重要な点はインスリンの働きです。CRの場合、摂取した炭水化物に反応して、上昇した血糖に対抗するためにインスリンが分泌されます。インスリンは脂肪を合成する働きがあるため、体内で脂肪組織が増加します。対照的に、LCDの場合、少量の炭水化物のみが摂取されます。インスリンは基礎分泌レベルを維持し、追加分泌はほとんどありません。糖代謝は働かなくなり、脂肪代謝が動き出す。脂肪は燃焼・分解されてケトン体を生成する。ここでインスリンの働きはケトン体の合成を阻害する分子となる。CRとLCDとの比較では、最近、LiらによりCRがインスリン抵抗性や脂質代謝障害の発症を予防できるという報告がある。これらの状況については、さらなる研究が必要である。CRとLCDのどちらも、糖系とケトン体が関与している。4つの軸で考えることができる。1)前者はインスリンの分泌量が多く、後者は少ない。糖系が働き続けると、遅かれ早かれインスリン分泌の低下やインスリン抵抗性の問題が生じる可能性がある。後者の場合、インスリンは基礎レベルのみで必要なので、肝臓や腎臓に重大な問題がない限り糖尿病にはなりません。2)糖化の問題では、前者は起こるが、後者は起こらない。近年、糖化に関連して体内に蓄積する終末糖化産物（AGE）がクローズアップされている。AGEは動脈硬化や認知症など慢性疾患の発症に関与している。 3) 基質の酸化には前者には不完全酸化、後者には完全酸化があり、前者はエネルギーを得るために総じてより多くの糖質を摂取する必要がある。 4) がん細胞が嫌気的にグルコースを優位に利用する現象としてワールブルク効果がある。がん細胞のミトコンドリアはほとんど正常に働いておらず、エネルギー効率の悪いグルコースの不完全酸化のみに頼っており、そのために大量のグルコースが必要となる。そのため、がん細胞はケトン体を全く利用できない。健康な細胞はグルコースとケトン体の両方を利用することができる。以上のことから、グルコース摂取を最小限に抑え、体内のエネルギー基質をグルコースからケトン体系に変換すれば、がん細胞を増殖させることは不可能である。最近、ケトン体の癌に対する様々な効果が報告されており、癌に対するケトン食療法の使用は潜在的に有望であることを示しています。しかし、結果は一貫していない。キーワード: 分子生物学、生化学、代謝