脳とブドウ糖・ケトン体・エネルギー源
こんばんは。

今日も日中は暑かったです。澄んだ秋の空気なので、車のフロントガラス越しにもジリジリと太陽が照りつけ、かえって夏より日焼けしそうです。

さて、「我ら糖尿人、元気なのには理由がある。」の記載の一部訂正をブログに載せましたが、何のことやらわかりにくいと思いますので、以下補足しておきます。

脳はブドウ糖だけでなくケトン体を利用します。(*)日常生活では心筋・骨格筋など多くの体細胞は、脂肪酸ケトン体を主エネルギー源としている)のに対して(**)、脳・網膜・生殖腺胚上皮・角膜・水晶体はブドウ糖を利用しています。

そして赤血球・角膜・水晶体は、ミトコンドリアを細胞内に持っていないのでブドウ糖だけが唯一のエネルギー源であり、脂肪酸ケトン体は利用できません。

しかし脳を含めてそれ以外のミトコンドリアを内部に有す細胞は全て、脂肪酸ケトン体をエネルギー源にできます。

赤血球、脳などの糖輸送体はGlut1で常に細胞表面にあり、血液があれば常に血糖を取り込めます。

一方心筋・骨格筋、脂肪などの糖輸送体はGlut4であり、常は細胞内に沈んでいて血糖をほとんど取り込めません。

運動時あるいは糖質を摂取してインスリンが大量に追加分泌されたとき、Glut4は細胞表面にトランスロケーションして血糖を取り込みます。

糖質制限食を実践すれば、血中ケトン体は従来の基準値より上昇しますが、インスリン作用は保たれており生理的です。

例えば2型糖尿病で低糖質食を7年間実践中である私の
2009年6月の
血中ケトン体値は945μM/L(26〜122)、
HbA1c5.3%、
空腹時血糖値93mg/dl、
pH7.45、
尿中ケトン体陰性
でした。

*ハーパー生化学(原書27版):194、上代淑人監訳.丸善株式会社.2007
**ハーパー生化学(原書27版):157、上代淑人監訳.丸善株式会社.2007


江部康二
テーマ:糖尿病
ジャンル:ヘルス・ダイエット
ケトン体と腎臓
こんにちは。

2009年9月13日(日)午前9時30分〜11時50まで東京、中野ゼロ視聴覚ホールで行われる、<リボーン・シンポジウム 糖尿病治療における糖質制限食の有効性>

おかげさまで定員100名ほぼ満杯となりました。ブログ読者の皆さん、ありがとうございました。m(_ _)mV

さて今回は、ふじさんから、ケトン体と腎臓について、コメント・質問をいただきました。


「09/09/02 ふじ
ケトン体と腎臓
江部先生
こんにちは。何度かコメントをさせてもらっています、ふじです。
糖質制限を初めて8カ月。
HbA1cが9.3%から4.9%に落ち着きました!
改めて江部先生に感謝感謝です(^o^)

表題のケトン体と腎臓ですが、糖質制限を始めて尿中ケトン体がずっと3+のままです。
徐々に糖質制限に理解を持ちつつある主治医は、それが気になるのか、「ケトン体はあまり出過ぎていると腎臓に良くない」とお話されました。
ケトン体が出続けることによって、腎臓に負担がかかるというようなことがあるのでしょうか?」


糖質制限食を開始されて8ヶ月でHbA1c9.3%→4.9%
素晴らしい改善ですね。(^-^)v(^-^)v 

私の場合、基礎分泌のインスリンが2.2(3〜15μU/ml)と少し低下していますのでHbA1c5.1%〜5.4%で、4%台にはならないので羨ましい限りです。

糖質制限食実践で血中ケトン体は、現在の基準値(26〜122μM/L)より高値となります。

スーパー糖質制限食をキッチリ行えば、初期の段階では血中ケトン体は1000〜4000レベルになります。

この上昇は、インスリン作用が確保されていて生理的なものなので、全く心配はいりません。

尿中ケトン体は、糖質制限食開始後3ヶ月〜半年くらい陽性となります。その後は、通常は尿中ケトン体は陰性になります。

心筋や骨格筋をはじめ体細胞が、効率よくケトン体を利用するようになり、腎臓のケトン体再吸収も高まるためと考えられます。これは、農耕開始前399万年間の人類の代謝状態と同様になったということでしょう。

例えば、江部康二の血中ケトン体は、2009年で「1426」とか「945」ですが尿中ケトン体は陰性です。農耕前の人類の血中ケトン体基準値も、このくらいだったと考えられます。

ふじさんは、糖質制限食開始後8ヶ月経過しても、まだ尿中ケトン体陽性なのですね。血中ケトン体尿中ケトン体も現在の基準値より高くても、インスリン作用が保たれている限りは生理的なもので正常範囲であり、腎機能への影響は全くありません。

これは、インスリン作用が欠乏しているときの、腎不全を合併することもある病理的な糖尿病性ケトアシドーシスとは、全く異なるものです。

ふじさんと同じように、半年経過しても尿中ケトン体が陽性の人も時々おられます。野菜もごく少量の非常に厳格な糖質制限食の場合、半年以上経っていても、血中ケトン体が「3000〜4000」レベルのことがあります。このようなときは、尿中ケトン体が陽性となります。

例えば、小児科領域で難治性てんかんの食事療法として「ケトン食」があります。ケトン食は、脂質の摂取比率が総摂取カロリーの75〜80%という基準があり、まさに超厳格糖質制限食ですね。
この場合、2〜3年続けていても常にケトン体陽性です。勿論腎機能にも問題はありません。

ふじさんの主治医殿、徐々に糖質制限食に理解を持ちつつあるとのこと、良かったですね。
これからも美味しく楽しく糖質制限食をお続け下さいね。


江部康二

テーマ:糖尿病
ジャンル:ヘルス・ダイエット
糖質制限食と脳・ブドウ糖・ケトン体
こんにちは。

糖質制限食を実践すると脳のブドウ糖が足らなくなり問題である。」

このような迷説が医療現場でまかり通っており、患者さんを混乱させています。

過去何回か質問を受け回答しましたが、大切なことなので何回でも書きます。

今回は 並河浩彦さんから、糖質制限食と脳・ブドウ糖についてコメント・質問を頂きました。

「09/08/28 並河浩彦
食後処方薬を飲んでも、200以上の高血糖になるのですが、ご飯を食べないようにすると血糖値が上がらないのと、1時間ぐらい散歩をすると高血糖となってもすぐ下がるので、続けてきました。
しかし、糖質制限は、脳に栄養が届かず問題ありと病院で言われ続けてきましたが、そうなんでしょうか?
また、尿検査で、2+となることが多いのですが、 糖質制限はやめたほうがいいのでしょうか?」



並河浩彦さん。
コメントありがとうございます。

糖質制限食で、高血糖は改善しますが、別に低血糖になるわけではありませんよ。糖質制限食実践で、正常の血糖値になるのです。糖質制限食摂取中も肝臓でアミノ酸・乳酸・グリセロールなどからブドウ糖をつくるからです。

並河さん、安心して糖質制限食をお続け下さい。

そして、脳はブドウ糖を利用しますが、ケトン体もエネルギー源としていくらでも利用します。脳がケトン体を利用することは、医学の教科書「ハーパー生化学」にも記載してあります。

医師や薬剤師や医療関係者の方でも、一般の方々と同様に「脳はブドウ糖しか利用できない」と思い込んでいる人が、実は多いと思います。

確かに生理学的には、脳は骨格筋や心筋と違って、安静時にもブドウ糖を利用していることは間違いありません。しかし、脳はケトン体という脂肪の分解産物もいつでも利用できるのです。

従って「脳はブドウ糖しか利用できない」というのは、はっきり間違いです。

例えばガイトン臨床生理学(有名な生理学の教科書です)によれば、

「イヌイットは時々完全脂肪食を摂取するが、通常ブドウ糖しかエネルギー源として利用しない脳細胞も、この時は50〜75%のエネルギ−を脂質(ケトン体)から得られるようになる」

そうです。
 
なお安静時や軽い運動時は、心筋も骨格筋もエネルギー源の大部分は脂肪酸やケトン体で、ブドウ糖は少しか利用できません。一方、脳や赤血球や網膜などは安静時にブドウ糖をしっかり利用します。

要するに、日常的には脳や赤血球や網膜はブドウ糖、筋肉は脂肪がエネルギー源なのです。では脳はなぜ安静時に筋肉と違って、ブドウ糖を利用できるのでしょうか?

なぜこのような使い分けが可能なのか、医学が発達するまではよくわからなかったのですが、近年、糖輸送体(糖取り込み装置です)というものが発見されてその謎が解けました。

糖輸送体はGLUT(グルット、グルコーストランスポーター)と呼ばれ、各細胞によりいろんな種類があります。

例えば骨格筋や心筋の糖輸送体はGLUT4(グルット4)で、通常は細胞の中に隠れていますが、運動時や糖質を摂取して血糖値が上昇しインスリンが大量に追加分泌された時は、細胞の表面に出てきて血糖を取り込むのです。

運動してない時や血糖値が上昇していない時は、グルット4は細胞の中に隠れているので、筋肉は血糖を微量しか取り込むことはできませんから、主要エネルギー源は脂肪になるわけです。

これに対して、脳の糖輸送体はGLUT1(グルット1)であり、常に細胞の表面に存在していますから、いつでも血糖を取り込むことが可能なので、日常的にブドウ糖をエネルギー源としているわけです。
脳以外にグルット1を持っているのは、赤血球、網膜などです。

GLUTは現在13種類が報告されていますが、グルット4とグルット1が一番よく知られています。他のグルコーストランスポーターはまだ研究途上といったところで、勿論私如き未熟者には全然わかりませんが、

ブドウ糖の取り込み装置には少なくとも13種類あって、各臓器・組織により巧みに使い分けている人体の精妙さ」

には脱帽です。


江部康二

テーマ:糖質制限食
ジャンル:ヘルス・ダイエット
江部康二の生理的ケトン体上昇
こんばんは。今から祇園にでかけるので、慌ててブログを書いています。

以下は、スーパー糖質制限食を数年間続けている糖尿人2人のデータです。

2009.3.3
江部康二 59才
pH 7.45
血中ケトン体 712μM/L(26〜122)
尿中ケトン体 陰性
糖質制限食摂取3時間血糖値 123mg/dl

Sさん 61才 ♂
pH 7.45
血中ケトン体 603μM/L
尿中ケトン体 陰性
空腹時血糖値 86mg/dl

スーパー糖質制限食は、総摂取カロリーのうち、約56%が脂質です。

血中ケトン体は、糖質を摂取している人の基準値に比べれば高値で、当初は尿中ケトン体が陽性となります。

しかし、体細胞が効率良くケトン体を利用することと、腎臓でのケトン体の再吸収が高まることで、一定期間経過すると尿中に排泄されなくなると考えられます。通常は3ヶ月〜半年で尿中ケトン体は陰性となります。

一般的な基準値に比し、血中ケトン体は高値ですが、これは糖質制限食実践中の正常値で生理的ケトン体です。

人類が狩猟・採集生活で糖質制限食だった399万年間の正常値と考えられます。
勿論、pH は正常値で、酸血症(アシドーシス)にはなっていませんね。

江部康二
テーマ:糖尿病
ジャンル:ヘルス・ダイエット
ケトン体
イトーさん、のぞみさん、カンジパパさんから、ケトン体についてコメント・質問をいただきました。

ケトン体に関する質問は、結構多いですね。医師に糖質制限食の説明をしていても、たいていケトン体の質問があります。


「09/06/09 イトー
ケトン体と早朝の糖新生について質問です。
1型糖尿病、糖質制限中のイトーです。
私もケトンについてお聞きしたいです。
私は糖質制限して1週間目に定期検査で病院に行き 尿検査をしたら尿中ケトンが2+でした。
その時は順調に痩せていたのですが、 糖質制限を始めて3週間目以降体重は減りませんでした。
結局、3キロしか痩せておらず今も標準体重+5キロ程あります。
そして、糖質制限を始めて5週間目にまた定期検査があり 今度の尿検査ではケトンは出ていませんでした。 糖質制限を続けていくと尿中ケトンは出なくなるものでしょうか?
ちなみに血液中のケトンは計っておりません。
ケトンの無駄な消費?が減り、体重減少も止まったのでしょうか? もう少し痩せた方が良いのですが体重減少が止まり残念です。
インスリンの量は減ったので糖質制限は続けるつもりですが。

それと、糖新生についてお聞きしたいのですが、 私は朝食と昼食の食事量(炭水化物)の量は同じなのですが 朝食後は血糖値が高くなりやすく、 糖質の量は昼食と同じにも関わらずインスリンは二倍打ってます。
昼食は3単位のインスリンで済んでいますが 朝食は6単位打たなければ食後血糖値が下がりません 朝は糖新生が起きているのでしょうか。 それについても先生の意見をお聞きしたいです。
よろしくお願いします。」



「09/06/09 のぞみ
タイトルなし
先生、初めまして。
栄養士をしているのぞみと申します。先生のブログを拝見して色々と勉強をさせて頂いています。
学生時代からずっと疑問に思っていたことなのですが、ケトン体の利用についてです。国家試験の勉強の際だったと思うので教科書レベルなのですが・・
ケトン体は腎臓でも利用されるということですが、絶食時にはTCAサイクルが回らないからケトン体が生成されてということだったと思うのですが、絶食時には腎臓でも糖新生が行われていると思います。しかも絶食時には腎臓での比率が高まると本で読みました。ということは、腎臓でもTCAサイクルは回らないからケトン体利用はできないのではないかな?と思ったのです。
久々に思い出して色々調べてみたのですが、分からず・・。もし宜しければ教えて頂けると嬉しいです。」


「09/06/10 カンジパパ
ケトン体の数値
はじめまして。Glut1異常症のカンジパパです。いつも楽しみに拝見しています。ケトン体に関することなのでトラックバックさせていただきました。トラックバックという行為の本来の意義に疑問を覚えつつ。ご紹介もさせていただきましたので、これからもよろしくお願いします。」


イトーさん、のぞみさん、カンジパパさん。
コメントありがとうございます。

ケトン体について少し整理してみましょう。

アセトン、アセト酢酸、β-ヒドロキシ酪酸のことを、まとめてケトン体といいます。ケトン体は、脂肪酸の分解により肝臓で作られ、血液中に出されます。

ケトン体は心筋、骨格筋、腎臓などさまざまな臓器で日常的にエネルギー源として利用されており、脂肪酸の合成にも再利用されます。人体に日常的に存在しているものなので、基本的に毒性はありません。 (^_^)

実際、意外かもしれませんが、基礎代謝の大部分を占める骨格筋や心筋は、エネルギー源の大部分が脂肪酸ケトン体です。

つまり、私達は、ごく日常的に毎日24時間、「脂肪酸ケトン体」エネルギーシステムを利用して生きているのです。

ケトン体の基準値は26〜122μM/lですが、これはあくまでも、現代人が日常的に三食以上糖質を摂取している条件下の基準値です。

断食中の初期や 糖質制限食の初期の段階だと、「脂肪酸ケトン体」エネルギーシステムが活性化するので、血中ケトン体は2000〜4000μM/lていどに上昇するのが普通です。勿論このとき人体の細胞のTCAサイクルも活発に活動しています。

江部康二のように4〜5年間、スーパー糖質制限食を続けている場合、ケトン体は、300〜1400μM/lていどで、これは糖質制限食を実践している場合の正常値と考えられます。そして、農耕前の人類のケトン体の基準値も同様と考えられます。

要するに「脂肪酸ケトン体」システムが活発化すれば、単純に血中のケトン体値は高値となりますが、インスリン作用が確保されていて、血糖値が正常なら全く何の問題もありませんし、これは生理的な現象なのです。 (^_^)

糖尿病のコントロールが悪くて、血糖値600mgとか、インスリン作用が欠落している時の病理的ケトン体上昇とは、はっきり区別する必要があります。

「生理的ケトンタ体上昇」と「病理的ケトン体上昇」は全く異なる状態なのですが、多くの医師が混同しているため、現場に混乱があります。 (*_*)

例えば最近の江部康二の血中ケトン体は1400μM/lでしたが、血糖値も含め検査データは全て正常です。尿中ケトン体は陰性です。

糖質制限食を続けて3ヶ月〜6ヶ月が経過すると、血中のケトン体が従来の基準値より高値のままでも、尿中にはでなくなります。

これは心筋や骨格筋が効率よくケトン体を利用するようになることと、腎臓での再吸収が高まることによると考えられます。

体重減少は尿中にケトン体が陽性の時期は速やかに減りますが、尿中ケトン体陰性になってくると減少率はゆっっくりになります。いずれその人における一番ベストな体重になった時点で落ち着きます。

医学の教科書
「ハーパー・生化学」(原著27版)の訳本、155ぺージ・図16−9の説明に、

「心臓のような肝外組織では代謝エネルギー源は次の順に好まれて酸化される。
(1)ケトン体.(2)脂肪酸.(3)グルコース」

との記載があります。

また157ページ左側27行には、

「遊離脂肪酸は肝臓、心臓、骨格筋において好まれて利用される代謝エネルギー源であり、グルコースの消費を節約することができる。」

とあり、

157ページ、左側38行には、

ケトン体は、骨格筋と心筋の主要な代謝エネルギー源であり、脳のエネルギーの必要性を部分的に満たす。」

とあります。

イトーさんのご質問
「それと、糖新生についてお聞きしたいのですが、 私は朝食と昼食の食事量(炭水化物)の量は同じなのですが 朝食後は血糖値が高くなりやすく、 糖質の量は昼食と同じにも関わらずインスリンは二倍打ってます。
昼食は3単位のインスリンで済んでいますが 朝食は6単位打たなければ食後血糖値が下がりません 朝は糖新生が起きているのでしょうか。」


1型糖尿人は、暁現象があることが多いので、仰有る通り、糖新生が朝高まっている可能性がありますね。バーンスタイン医師によれば、就寝後8〜10時間が、一番暁現象が目立つそうです。

のぞみさん。

TCAサイクルは、絶食時も食事時も常に活動しています。人体の細胞のエネルギー生産装置は、ミトコンドリアです。

ミトコンドリア内で24時間TCAサイクルは活動しています。ミトコンドリアがあれば、細胞は脂肪酸ケトン体をエネルギー源とします。

人体で唯一、赤血球だけはミトコンドリアを持っておらず、ブドウ糖しか利用できません。脳を始めとして赤血球以外の全ての細胞は、脂肪酸ケトン体システムを利用します。

空腹時や夜間や絶食時などに、糖新生は主として肝臓でアミノ酸、グリセロール、乳酸などから行われますが、一部腎臓でも行われます。また飢餓状態が進行すると腎臓での糖新生が高まるようです。

最低限度のブドウ糖は、赤血球のために絶対必要なので、糖新生は必須です。
繰り返しになりますが、糖新生をしている時も同時に「脂肪酸-ケトン体」システムは活発に活動しています。


江部康二

テーマ:糖尿病
ジャンル:ヘルス・ダイエット