食べないとき、体は何を燃やすのか―骨格筋が差し出すアミノ酸と絶食の代謝地図

テーマ

食事をとらない状態（絶食・飢餓）で、体がどのように血糖を保ち、エネルギーを得ているかを問う問題である。

絶食時の代謝の流れ

食後は、腸から吸収されたグルコースが門脈を通って肝臓に入り、インスリンの働きでグリコーゲンとして蓄えられる。絶食になると血糖とインスリンが下がり、グルカゴン・コルチゾール・アドレナリンなど血糖を上げるホルモンが増える。これにより代謝は「ためる」から「取り出して使う」方向に切り替わる。 1. 初期（絶食後数時間～1日前後）：肝臓のグリコーゲンを分解してグルコースを血中に出し、血糖を保つ。肝臓に蓄えられたグリコーゲンは多くないため、おおむね1日前後でほぼ使い切る。 2. 糖新生の本格化：グリコーゲンが減るにつれ、糖以外の材料からグルコースをつくる糖新生が主な供給源になる。材料は、骨格筋の蛋白質が分解されて出てくるアミノ酸（特にアラニン・グルタミン）、脂肪組織の中性脂肪が分解されて出てくるグリセロール、筋肉や赤血球の解糖でできる乳酸である。糖新生は主に肝臓で、長い絶食では腎臓でも行われる。 3. 脂肪の利用とケトン体：脂肪組織から遊離脂肪酸が放出され、骨格筋や心筋などの多くの組織はこれをエネルギー源にしてグルコースを節約する。肝臓に入った遊離脂肪酸はβ酸化を受け、ケトン体（アセト酢酸・3-ヒドロキシ酪酸・アセトン）がつくられて血中に増える。 4. 長期の飢餓：脳がケトン体を主なエネルギー源の一つとして使うようになり、グルコースの必要量が減る。その結果、糖新生のための筋蛋白の分解も抑えられ、筋肉が保たれる。

考え方

各選択肢について、物質が「どの臓器からどの臓器へ」「増えるか減るか」を、上の流れに当てはめて確認する。骨格筋は蛋白質を分解してアミノ酸を血中に出し、肝臓の糖新生に材料を供給する。この記述が正しい。

絶食時に働く主なホルモン

・インスリン：低下。グリコーゲン合成・脂肪合成・蛋白合成が弱まる。 ・グルカゴン：上昇。肝臓でのグリコーゲン分解・糖新生・ケトン体の産生を進める。 ・コルチゾール：筋蛋白の分解と糖新生を進める。 ・アドレナリン・成長ホルモン：脂肪分解を進める。

糖新生の材料と、それを出す臓器

・アミノ酸（アラニン・グルタミンなど）：骨格筋から出る。 ・グリセロール：脂肪組織の中性脂肪の分解で出る。 ・乳酸：骨格筋・赤血球の解糖で出る（Cori回路）。 なお、偶数個の炭素からなる脂肪酸は分解するとアセチルCoAになり、ヒトではアセチルCoAからグルコースをつくれない。そのため脂肪酸そのものは糖新生の材料にならない。

臓器ごとの役割

・肝臓：グリコーゲン分解・糖新生でグルコースを出す。ケトン体をつくるが、ケトン体を分解する酵素（スクシニルCoA:3-ケト酸CoAトランスフェラーゼ）がほぼないため、自分ではケトン体を使えない。 ・骨格筋：グルコース-6-ホスファターゼを持たないため、筋肉のグリコーゲンを分解しても血中にグルコースを出せない。蛋白質を分解してアミノ酸を出し、自分は遊離脂肪酸やケトン体を主に使う。 ・脂肪組織：中性脂肪を分解し、遊離脂肪酸とグリセロールを出す。 ・脳：通常はグルコースに頼るが、長期飢餓ではケトン体を使う。 ・赤血球：ミトコンドリアがないため、グルコースの解糖だけでエネルギーを得て、乳酸を出す。 ・腎臓：長期飢餓では糖新生の重要な場となる。

時期による変化

絶食の初期は肝グリコーゲンの分解、その後は糖新生、さらに長期になるとケトン体の利用が増えて筋蛋白の分解が抑えられる、という順に移っていく。