食べないとき、体は何を燃やすのか―飢餓が生み出すケトン体の意味

【テーマ】飢餓（食物からのエネルギー供給が途絶えた状態）で生体がどのように燃料を切り替えるかを問う基本問題である。

飢餓時の代謝の流れ

1. 食後数時間〜約1日：血糖が下がり始めると、膵β細胞からのインスリン分泌が減り、グルカゴン・カテコールアミン・コルチゾールなどのインスリン拮抗ホルモンが増える。まず肝グリコーゲンが分解されてブドウ糖が血中に放出される。肝グリコーゲンの貯蔵量は限られ、およそ24〜48時間で枯渇する。なお筋グリコーゲンはグルコース-6-ホスファターゼを欠くため、筋自身のエネルギー源にはなるが血糖の維持には直接寄与しない。 2. 飢餓数日目：肝臓での糖新生が主体になる。材料は筋蛋白の分解で生じるアミノ酸（アラニン、グルタミンなど）、脂肪分解で生じるグリセロール、乳酸である。 3. 飢餓の長期化：インスリン低下により脂肪組織のホルモン感受性リパーゼが働き、中性脂肪が遊離脂肪酸とグリセロールに分解される。肝臓では脂肪酸のβ酸化でアセチルCoAが大量に生じるが、糖新生のためにオキサロ酢酸が消費されてTCA回路（クエン酸回路）で処理しきれなくなり、余ったアセチルCoAからケトン体（アセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸〈β-ヒドロキシ酪酸〉、アセトン）が作られて血中に放出される。脳は長期飢餓でケトン体を主要なエネルギー源として利用するようになり、その分ブドウ糖の需要が減って筋蛋白の分解が節約される。 【考え方】血中で増えるのは「燃料として動員されるもの」と「インスリン拮抗ホルモン」、減るのは「インスリン」「栄養状態を反映する蛋白」「免疫能の指標」である。この整理で選択肢を見れば、増加するのはケトン体とわかる。

飢餓時の血中成分の変化のまとめ

増加：ケトン体、遊離脂肪酸、グリセロール、グルカゴン、カテコールアミン、コルチゾール、成長ホルモン 減少：インスリン、グルコース（低下傾向〜維持）、アルブミン・トランスサイレチン・トランスフェリンなどの肝合成蛋白、リンパ球数、甲状腺ホルモンのT3（代謝を節約する適応として低下し、reverse T3が増える：低T3症候群）

ケトン体の産生と利用

産生の場は肝臓のミトコンドリアである。肝臓にはケトン体を利用する酵素（スクシニルCoA:3-ケト酸CoAトランスフェラーゼ）がないため、肝臓は作るだけで使わず、肝外組織へ供給する。赤血球はミトコンドリアをもたないためケトン体を利用できず、ブドウ糖に依存し続ける。

臨床との関連

神経性やせ症（神経性食思不振症）でも同様の変化がみられ、低血糖、低T3、リンパ球減少、尿ケトン体陽性などを示す。長期の飢餓状態から急に栄養投与を再開すると、インスリン分泌の急増によりリン・カリウム・マグネシウムが細胞内へ移動し、低リン血症を中心とするリフィーディング症候群を起こしうる。 ケトン体の増加は、飢餓のほか糖尿病ケトアシドーシス（インスリン作用の欠乏）、アルコール性ケトアシドーシス、ケトン食療法、SGLT2阻害薬使用時などでもみられる。