生物

ケトン体を図とゴロで分かりやすく解説

薬学生
ケトン体ってどうやって利用されてるの??
そもそもどうやってできてるの?
他の経路との関わりって??
あーよくわからん!

 

本記事の内容

  • ケトン体の役割と代謝を解説
  • 図とゴロで全体像を分かりやすく解説
  • ケトン体と糖尿病の関係を解説

 

ケトン体を分かりやすく解説

 ケトン体の全体像は↑の青枠のところです。
今回はこの青枠部分の流れを理解するのがゴールです。

結局、ケトン体というのは

飢餓時にグルコース使えないけど、なんとかエネルギー源作って肝外に送りたい!

ということで、利用される第2のエネルギー源です。

要は、グルコースの代用品です。

脂肪酸として蓄えれらているエネルギーをそのまま使えればいいですが、
脂肪酸の形では各組織に移行できません。
(血液脳関門とか通過できない!)

そのためケトン体を経由しておくります。

ケトン体は脂肪酸のβ酸化から生じたアセチルCoAから作られます。

各組織に行くとアセチルCoAに戻り、TCA(クエン酸)回路に入りエネルギーを生み出すというのが一連の流れです。

飢餓時にとても重要な役割をするケトン体ですが、たくさんできるとケトアシードシスを引き起こすので注意が必要です。

 

勉強のポイント

ポイント

  • ケトン体はグルコースの代わりにどのように利用されるのか
  • アセチルCoAの供給源はTGとケト原性アミノ酸の2つある
  • なぜアセチルCoAはTCA回路を回さないのか
  • ケトン体ありすぎるとケトアシドーシス起こる

この4点を中心にケトン体について見ていきましょう!

 

ケトン体の生成はオキサロ酢酸が不足するため

ケトン体はアセト酢酸、β-ヒドロキシ酪酸、アセトンの総称です。

ケトン体の3種類は

ゴロ:ひどい汗

ひど:β-ヒドロキシ酪酸

あせ:アセト酢酸、アセトン

で覚えましょう。

 

ケトン体は飢餓時や絶食時に多く生産されます。

簡単に言えば
エネルギー源となるグルコースが無いから変わりにケトン体使おう!
てことです。

トリグリセリド(TG)として蓄えられていた脂肪酸は、エネルギー供給のためグリセロールと脂肪酸に分解されまます。

グリセロールは糖新生に入ってくのを思い出しましょう

 

脂肪酸はβ酸化を受けてアセチルCoaを作ります。これも重要なので押さえておきましょう!

アセチルCoAはケトン体になるわけですが、上の図を見ると

薬学生
あれ?
β酸化でできたアセチルCoAってクエン酸回路でつかうんじゃなかったの??

と思いませんか?

 

クエン酸回路が使えない理由があります。
それがオキサロ酢酸の枯渇です。

そもそもグルコースが無いので体内では糖新生をしまくってます。

オキサロ酢酸は糖新生における重要な中間体です。

そのためオキサロ酢酸は体内で枯渇しており、
クエン酸回路の最初の反応オキサロ酢酸+アセチルCoAができないわけです。

クエン酸回路に入れなかったアセチルCoAがケトン体となり、エネルギー源として利用されます。

 

ケト原生アミノ酸はゴロで覚える

アミノ酸からもアセチルCoAの供給があります。

ケト原生アミノ酸は代謝されてアセチルCoAかアセトアセチルCoAができるものです。

 

ケト原生アミノ酸はゴロで覚えましょう。

太っちょいけど、ろり

フ :フェニルアラニン
ト :トリプトファン
チョ:チロシン
イ :イソロイシン
ケド:ケト原性
ロ :ロイシン
リ :リジン

ケトン体生成の経路はアセチルCoAの縮合から

ケトン体の生合成は上の図ののとおりです。ざっくりとした流れを頭に入れておけばOK!です。

ケトン体の合成はアセチルCoAの縮合から始まります。

縮合したアセチルCoAはアセトアセチルCoAになります。アセトアセチルCoAに更にアセチルCoAはがくっついてHMG-CoAになります。HMG-CoAからアセト酢酸ができます。

アセト酢酸は2通りに変化します。還元反応を受けるとβ-ヒドロキシ酪酸になります。

アセトンへは自発的な脱炭酸反応により変換します。

ケトン体の利用 脳のエネルギーとして利用する

できたケトン体はエネルギー源として利用されます。

アセトンは呼気中に出ていってしまうのでエネルギー源としては使えません。糖尿病患者で見られる甘いアセトン臭の原因がこれです。

ケトン体は水溶性のため血流を介して肝以外の器官に移動します。

(脂肪酸は脳の血液脳関門通れないから、ケトン体にするとエネルギーとして利用できる)

 

アセチルCoAに戻りクエン酸回路に取り込まれ、エネルギーを作ります。
なぜ肝以外なのかというと、肝臓ではケトン体をアセチルCoAにするための酵素が無いので利用できないためです。

 

糖尿病との関係 ケトアシドーシスに注意

ケトン体はエネルギー源として重要な役割をしてますが多いと問題もあります。

それがケトアシドーシスです。

アセト酢酸やβ-ヒドロキシ酢酸は酸です。
高濃度になると血液の緩衝能を超え、血液のpHが下がります

頑張ってH⁺を尿で排泄しようとしますが、その際にNa⁺やK⁺、水も一緒に排泄されます。
そのため脱水症状が見られます。(←口渇感とか糖尿病で見られる理由!)

先に説明しましたが、ケトン体がたくさんできると呼気中にアセトン臭がします。
これはアセトンが呼気中に逃げ出すからです。

 

なぜ糖尿病患者ではケトアシドーシスのりスクがあるかというと、

インスリンがうまく働かずグルコースを効率よく利用でき無いからです。

糖がうまく代謝できないのでオキサロ酢酸とアセチルCoAのバランスが崩れケトン体がたくさんできているというわけです。

(せっかくなので糖尿病と絡めて勉強するといいと思います。)

 

まとめ

ポイント

  • ケトン体はグルコースの代わりに利用されるエネルギー源
  • オキサロ酢酸が不足するとアセチルCoAがケトン体になる
  • ケトン体は各器官でアセチルCoAに戻ってクエン酸回路でエネルギー作る
  • 糖尿病患者では糖代謝がうまくいかないからケトン体増えて、ケトアシドーシス起こる

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