代謝経路イメージ図

1. 代謝経路イメージ図 1 炭水化物 アルコール 脂肪 タンパク質 リンパ管⇒血管 アミノ酸 小腸 グルコース ｲﾝｼｭﾘﾝ・運動 GLUT２ ｱﾃﾞｨﾎﾟﾈｸﾃｨﾝ 血糖 グルコース６リン酸 ＋Ｉ △Ｉ GLUT４ ＋Ｉ 脂肪細胞 グリコーゲン グリコーゲン グルコース グリセロール ｼﾞﾋﾄﾞﾛｷｼｱｾﾄﾝﾘﾝ酸 ピルビン酸 グリセロール3ﾘﾝ酸 中性脂肪 中性脂肪 ピルビン酸 無酸素解糖系 解糖系 △Ｉ 乳酸 ＋Ｉ 乳酸 △Ｉ ｺﾚｽﾃﾛｰﾙ 遊離脂肪酸 肝臓 骨格筋 糖新生 ケトン性アミノ酸 リボゾーム アセチルＣｏＡ 腎臓 肺 クエン酸 脂肪酸 水 構造タンパク 電子伝達系 酸素 有酸素解糖系 クエン酸回路 ＡＴＰ 尿酸回路 糖原性アミノ酸 Ｃｏ２ ミトコンドリア

2. 栄養素の代謝 2 炭水化物（糖類）は、小腸でグルコース（ブドウ糖）に消化され、ＧＬＵＴ２を介し、Ｋ/Ｎａポンプにより小腸管で吸収され、門脈を経由し、膵臓から肝臓に移行する。（Ｎａと結合して吸収されるので、塩分はブドウ糖の吸収を促進する） 膵臓を経由する過程で、グルコース濃度に誘発され、インスリンが放出される。 肝臓に移行したグルコースは、４つの経路の何れかを進み、 ①一部はそのまま血管に放出され体内に供給され、各組織では、ＧＬＵＴ４を介し、脂肪細胞から放出されたアデポネクチンやインスリンに触媒され、細胞内に吸収される（骨格筋はグルコースの７０％を吸収）。細胞質で無酸素解糖され、更にミトコンドリアで有酸素解糖（クエン酸回路）され、電子伝達系によりＡＴＰを産生し生命活動を維持する。（無酸素解糖では２モルのグリコーゲンから２モルのＡＴＰ。有酸素解糖では３７モルのＡＴＰを産生する）＜グルコース放出・解糖＞ ②インスリン濃度が高い場合には、グルコース６リン酸からグリコーゲンとなって貯蔵が促進される。（骨格筋にも貯蔵されるが、多くは肝臓、７０ｋｇの男性で３７０ｇのみ６００ｋｃａｌの貯蔵可能）＜グリコーゲン貯蔵＞ ③無酸素で解糖され、クエン酸から産生された脂肪酸と、グルコースから産生されたグルコース３リン酸とが結合しトリグリセロール（中性脂肪）が合成される（グルコース５０ｇで１４ｇの中性脂肪）。＜中性脂肪合成＞ ④又は、解糖系のアセチルＣｏＡからコレステロールが合成される。＜コレステロール合成＞ ⑤一部はクエン酸回路から糖性アミノ酸が合成され、蛋白質に転換する。＜アミノ酸合成＞アルコールの過剰摂取は、グルコースから解糖され中性脂肪が産生され、肥満を誘発する。 ⑥ｱｴﾁﾙCoAは、ＡＴＰが不足している時（運動時など）はクエン酸回路にスイッチし、過剰なときは、クエン酸から脂肪酸産生にスイッチする役割を果たす（グルコースの５０％は、脂肪又は蛋白質に転換する。）②～⑥は黒矢印 食事時には膵臓から分泌されたインスリンが、グリコーゲンの産生を亢進するが、少ないとそのまま血中に放出される。（肝臓の糖取り込み率の低下）また、骨格筋がインスリン抵抗性となると食後高血糖となる。 脂質は、小腸からリンパ管で吸収され、血管に放出され各組織に供給される。各組織では、脂肪酸とグリセロールに加水分解され、グルコースの解糖系に入り、燃焼される。過剰な脂肪は、脂肪細胞に蓄積される。（蓄積されると脂肪細胞は膨張し、肥満となる） 蛋白質は、小腸でアミノ酸に消化され、小腸で吸収され各組織に供給される。各組織は蛋白質を合成され、各種酵素、構造蛋白（コラーゲン）に使用される。不要なアミノ酸は、糖新生でグリコーゲンに、解糖系から脂肪酸に転換される 空腹時（有酸素運動時）には、貯蔵してあったグリコーゲンの分解や中性脂肪と蛋白質の分解が促進され、糖新生によりグルコースを産生する。また、無酸素運動時には、筋肉から放出される乳酸から糖新生される。 中性脂肪の加水分解により産生したグリセロールは細胞質でグルコースに、脂肪酸はミトコンドリア内に移行しアセチルＣｏＡとなり、ＴＣＡ回路を促進して糖新生に参加する。インスリンにより糖新生が抑制されるが、少ないと糖新生が亢進し、空腹時高血糖になる。緑矢印

3. 糖尿病のメカニズム 3 【２型糖尿】ＮＩＤＤＭ 過剰なカロリーの摂取 骨格筋量の低下 運動不足→非インスリンでのＧＬＵＴ４活性化減少 骨格筋がインスリン抵抗性（ＧＬＵＴ４の非活性）に 高インスリン症 骨格筋でのグルコースの吸収減少 隠れ糖尿 腎臓でのＮａ吸収促進 インスリン量の低下 過剰カロリーは、中性脂肪に転換→脂肪肝・筋 ランゲルハンス島のアポトーシス 【１型糖尿】 遊離脂肪酸の増加→脂肪毒の発現→インスリン抵抗の拡大 交感神経刺激 Ｃａ増加 水分過剰摂取（のどの渇き） 脂肪細胞の脂肪酸遊離抑制力の減少 肥満→ｱﾃﾞﾎﾟﾈｸﾁﾝの産生抑制→ＧＬＵＴ４の非活性 高血圧症 糖新生の抑制力減少 ＝空腹時高血糖 血中に余分な糖、中性脂肪が滞留 ＝食後高血糖

4. 肥満の経路 4 有酸素運動 脂肪毒の産生・血圧上昇・血糖・血中脂肪の増加 加齢 運動量の減少 骨格筋インシュリン抵抗性でもＧＬＵＴ４を活性化し、グルコースの取り込みを亢進 筋量の減少 アディポネクティン産生の減少 基礎代謝減少 脂肪細胞の肥大＝肥満 骨格筋グリコーゲン満杯 クエン酸回路による、脂肪の燃焼 骨格筋インシュリン抵抗性 脂肪細胞への脂肪蓄積 アディポネクティン産生の増加 骨格筋インシュリン感受性回復 脂肪細胞の縮小