解説

心拍

1. 特集③人間工学のための計測手法第4部：生体電気現象その他の計測と解析（4）1－心拍の計測　富田　豊　人間工学　Vol.52, No.1（’16）心拍数を測定する目的であれば，心臓を挟む2点のどこへ電極を貼っても測定はできる．

呼吸

脳波

論文

Crowdsourcing neuroscience: Inter-brain coupling during face-to-face interactions outside the laboratory Suzanne Dikker et al. Neuroimage . 2021 Feb 15;227:117436. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117436. Epub 2020 Oct 8.

Human attachments shape interbrain synchrony toward efficient performance of social goals Amir Djalovski et al. Neuroimage . 2021 Feb 1;226:117600. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117600. Epub 2020 Nov 27.

The role of touch in regulating inter-partner physiological coupling during empathy for pain Pavel Goldstein, Irit Weissman-Fogel & Simone G. Shamay-Tsoory Scientific Reports volume 7, Article number: 3252 (2017)　Published: 12 June 2017 　Linear oscillator (CLO) model, which is an extension of the Damped Linear Oscillator model (DLO)

共感は可能か？ －関西大学大学院心理学研究科シ ンポジウム概括－　関西大学心理学研究　2013 年　第 4 号　他者の心的状態の推測の際に関与する神経領域は、自伝的記憶の際に関与する神経領域（内側前頭前野）と同じであり（Mitchell, 2009）、共感の認知的な側面に関与する神経ネットワークは、自伝的記憶の想起時に活動する領域（側頭葉内側部と内側前頭前野）と共通であることも指摘されている（Shamay Tsoory, 2011）。

Helm, J. L., Sbarra, D., & Ferrer, E. (2012). Assessing cross-partner associations in physiological responses via coupled oscillator models. Emotion, 12(4), 748–762. https://doi.org/10.1037/a0025036

The dynamics of electrical potentials of the human cerebral cortex during hypnosis with different types of rapport. Article in Russian Zh Vyssh Nerv Deiat Im I P Pavlova . 1961 Mar-Apr;11:233-6.

共感に関する論文

• ラポール(rapport)に関する論文およびその他の記事
• ラポール形成のためのテクニック
• コミュニケーションと脳活動シグナル、生体シグナル

私たちは毎日、ご飯（お米）を食べて生きているわけですが、なぜ毎日ご飯を食べないといけないのでしょうか。それはもちろん、生きるためにはエネルギーが必要だからです。体を動かすのも、頭を使ってものを考えるのもエネルギーが必要です。エネルギー源となる主要な食べ物がご飯なのです。

そもそも炭水化物とは

ご飯は、化合物としては炭水化物に分類されます。炭水化物という名前の由来は、炭素(C)に水(H2O)が合わさったものとして、元素の組成が書けるからです。Cm(H2O)nといった具合です。炭水化物の化学的な定義はというと、水酸基（－OH）が複数個ついていて、カルボニル基（アルデヒド基またはケトン基）を持つ、炭素が複数つながった構造をした化合物です(生化学p50)。その条件を満たす最小のものを考えてみると、CH2OH-CHOH–CHOすなわちグリセルアルデヒドということになります。

糖質とは

炭水化物はさらに、糖質と食物繊維に分類されます。人間が栄養として利用できるものが糖質、分解できないため栄養としては利用できないものが食物繊維です。糖質は5大栄養素（糖質、タンパク質、脂質、ミネラル、ビタミン）の一つになっています。

化合物というのは、原子が化学的に結合してできた物質という意味です。

デンプンとは

ご飯（米）は、デンプンという物質からできています。デンプンは、ブドウ糖という化合物がたくさんつながってできたものです。人間は、ブドウ糖からエネルギーを取り出す代謝経路をもっていますので、ブドウ糖(C6H12O6)を、酸素(O2) を利用して、二酸化炭素（CO2)と水(H2O) に分解する過程で、エネルギーをATP産生という形で取り出しています。このエネルギーはどこに由来するのかというと、ブドウ糖を構成している、炭素原子(C)、水素原子(H)、酸素原子(O)たちのつくる化学結合に蓄えられたエネルギーです。

このようにブドウ糖からエネルギーを取り出すための一連の化学反応を引き起こす複雑な経路を人間が兼ね備えているため、ブドウ糖は人間にとって一番エネルギーを取り出しやすい物質なのです。エネルギーが必要な患者さんにブドウ糖液を点滴するのは、ただちにエネルギーとして利用されるからというわけです。

お米はデンプンであり、デンプンはブドウ糖が数珠つなぎに連なったものなので、お米、すなわちデンプンをブドウ糖にまで分解する必要があります。その過程を理解するためには、ブドウ糖の構造がどうなっていて、ブドウ糖がどんなふうにつながっているのかを学ぶ必要があります。

ブドウ糖（グルコース）の構造

ブドウ糖の化学式はC6H12O6です。炭素原子が6個、水素原子が12個、酸素原子6個で、ブドウ糖（グルコース）1分子ができています。しかしこの化学式だとこれらの原子がどのように結合しているのかがわかりません。構造式はというと、

1. グルコース（ウィキペディア）

を見てください。グルコースは、水に溶かしたときに直線状と環状の２つの形をとります。直線状の形をとったときのアルデヒド基（CH＝O)の炭素を1位として、順番に、２，３，４，５，６位と番号がついています。環状になるときに、1位の炭素につく水酸基（－OH)の向きが、5位の炭素についているーCH２OH基と同じ側（シス）ならβ-グルコース、反対側（トランス）ならα-グルコースと呼ばれます。水に溶けた状態では、環状のα-グルコース（３８％）、直線状のグルコース、環状のβ-グルコース（６２％）という構造をとりえて、それらの間で平衡状態になっています。直線状でいることはほとんどなくて、α-グルコースかβ-グルコースという形で存在しています。

デンプンの構造

さて、グルコースが水の中ではα‐グルコースまたはβ‐グルコースという形をとることがわかると、デンプンの構造を理解することができます。α‐グルコース同士が1位と4位の炭素の間で結合（α‐1，4グリコシド結合）して数珠繋ぎになったものがアミロースと呼ばれます。アミロースの鎖に加えて、α‐グルコース同士が1位と6位の炭素の間で結合（α‐1，6グリコシド結合）して枝分かれ構造を含むものが、アミロペクチンと呼ばれます。私たちが日頃、デンプンと呼んでいる化合物の中身は、アミロースとアミロペクチンの混合物だったというわけです。

普段食べるご飯（うるち米）は、アミロースとアミロペクチンが１：３の割合で含まれています。また、もち米はほとんどがアミロペクチンです。もち米がもちもちする理由はアミロペクチンの存在だったのですね。うるち米の場合、アミロースの割合が高いコメの品種ほど、食感の粘りはなくなります。化学構造からご飯の食感が理解できるのですから、化学の勉強は面白いと思います。

1. お米の品種による「食感」の違い もちもち、あっさり、しっかり歯ごたえ、柔らかめ（にほんものストア）
2. デンプン分 子の微細構造とアミラーゼの作用 檜作進　　1940年にMeyerがデンプンは直鎖分子のアミロースと樹枝分子のアミロペクチンの2種の分子の混合物であることを発見し

セルロースの構造

α‐グルコース、β‐グルコースという構造の違いと、それらがつながってできる化合物を勉強しているついでに、セルロースについても学んでおきましょう。β‐グルコース同士が1位の炭素と4位の炭素で結合（β‐１，４グリコシド結合）したものが、セルロースです。直線的につながった構造になります。

食物繊維の実体はセルロースです。植物細胞の細胞壁を構成しているのがセルロースです。食物繊維（セルロース）はなぜ栄養源になりえないのかというと、人間はβ‐１，４グリコシド結合を分解する酵素をもっていないからなんですね。じゃあ、牛やヤギなどの草食動物はなぜ草を食べてエネルギーが得られるのかというと、β‐１，４グリコシド結合を分解してくれる細菌を胃の中に共生させているからなのです。なぜ肉食動物と草食動物がいるかという疑問が、これで明らかになりました。勉強すればするほど、世の中の道理がわかっていくところが、科学の面白いところです。

さて、ごはんの話に戻りましょう。

ご飯を炊く理由：デンプンのアルファ化

生米をかじって食べてもほとんど消化されません。「ご飯」として食べるためには、生米を炊かなければならないのですが、なぜご飯を炊くのでしょうか？生米の主成分もデンプンですが、このデンプンの形状は、β‐デンプンと言って、コンパクトに結晶化した構造をとっています(いわゆる水素結合によって、コンパクトにまとまっています）。硬くて水にとけず、アミラーゼのような消化酵素が近づけないため、消化できません。そこで、炊くことでβ‐デンプンの状態から、もっとほぐれた、α－デンプンの状態にしてあげるために加熱する必要があります（加熱のエネルギーにより、水素結合を解き放つ）。

水につけておくだけで食べられるようになる「α化米」が、登山用などに市販されていますが、これはお米を炊いて急速凍結乾燥したものです。α‐デンプンの状態にしてあるので、水を加えるだけで食べられるようになるんですね。

また、せっかく炊いたお米も、長時間放置しておくとまたカチカチに固くなってしまいます。これは、アルファ-デンプンだった状態から、ベータ-デンプンへの状態に逆戻りしてしまったからなのです。

αデンプンのアルファと、αグルコースのαは、特に関係ありません。単に二つの状態を区別したいときに、アルファ、ベータという言葉を使っているだけのことです。

1. 食品を科学する―リスクアナリシス（分析）連続講座―第２回「誰もが食べている化学物質～食品の加工貯蔵中の化学変化と安全性～」（質疑応答概要）分子内で水素結合をして、とてもコンパクトにま とまっている。グルコースは本来、水に溶けやすいものだが、グルコースの分子間同士で水素結合をしてしまっているので、その中に水が入っていけないので、生デ ンプンは水に溶けない
2. 短鎖アミロペクチン米梗系統「愛知 132号」の和菓子への利用に向けた米粉の特性評価　あいち産業科学技術総合センター 研究報告2019

デンプンの消化

デンプンの消化は口の中で始まります。唾液にはアミラーゼという、デンプンを消化する酵素が含まれているからです。デンプンが部分的に分解されたものは、デキストリンと呼ばれます。飲み込んだご飯はそのあと、胃を通過して、膵臓から分泌されたアミラーゼが小腸で働くことで、小さな分子に分解されます。

胃の中は強い酸性なので、アミラーゼは酵素として働くことはできません。デンプンの消化に胃は貢献しないのです。胃を通過したあと、十二指腸で、再び消化作業がはじまります。

消化という言葉を聞くのですが自分は胃が思い浮かぶのですが、胃で働く消化酵素は、タンパク質を分解するためのペプシンという酵素であり、ペプシンは強酸性という特殊な条件で最もよく働くようにできているのです。胃＝タンパク質の消化を行う場所、です。タンパク質は多数のアミノ酸がつながったものですから、タンパク質が消化された結果としてアミノ酸が生じます。アミノ酸は、小腸で吸収されます。

デンプンの消化と吸収

さてデンプンの話にもどると、小腸でデンプンは、最小の大きさになったα‐限界デキストリン、グルコースオリゴマー（グルコースが数個つながったもの）、マルトトリオース（３個のグルコースがα－1，4結合したもの）、マルトース（2個のグルコースがα－1，4結合した二糖。麦芽糖ともいう）になります。さらに、小腸の上皮細胞の細胞膜上に存在するマルターゼ、イソマルターゼ、グルコアミラーゼによって、これらがグルコース（ブドウ糖）に分解されて、腸上皮細胞の中へと取り込まれます。イソマルターゼは低分子オリゴ糖のα‐1，6結合を切断することができるので、α－1，4結合を切断するアミラーゼでは切断することができない、分岐の部分を切断することができます。マルターゼはマルトースやマルトトリオースのα‐1，4結合を切断してグルコースにします。グルコアミラーゼはα‐1，4結合を、アミロースの端から切断できます。

いろいろな酵素名が出てきてややこしいですが、α‐グリコシド結合を切断する酵素を総称してα-グルコシダーゼと呼び、マルターゼ、スクラーゼ（スクロースを、グルコースとフルクトースに分解する酵素）、イソマルターゼなど、二糖類を単糖類に変える酵素が含まれます。これらの酵素は、小腸粘膜上皮細胞表面の刷子縁（さっしえん）という場所に存在しています。

細胞内に取り込まれたブドウ糖細胞を通過して反対側から細胞外へ出されます。そのあと、血管の中に入り、体内を循環します。

参考

1. 生化学　人体の構造と機能２　医学書院　糖質の消化と吸収　p69
2. 「酵素の仕事」シリーズ　8）糖分解酵素ーマルターゼ、スクラーゼ、ラクターゼ　DOJINDO
3. α-グルコシダーゼ阻害剤(Acarbose)摂取のラット小腸二糖類水解酵素に及ぼす影響　栄養と食糧Vol.35No.5351～3551982　　小腸吸収上皮細胞の微絨毛膜には多くの膜消化酵素が存在しており,　食物の消化の最終段階と吸収の初発段階に関与している1)。このうち,　二糖類の膜消化に関係する酵素として,　グルコアミラーゼ,　マルターゼ,　トレハラーゼ,　スクラーゼ・イソマルターゼ,　ラクターゼなどが存在する2)。
4. 小腸吸上皮細胞の消化と吸機構　藤田守,馬場良子　(a中村学園大学解剖,大学院栄養科学研究科)　食物中のデンプン等の多糖類は,　唾液と膵から分泌されたα-アミラーゼによる管腔液消化を受け,　二糖類(マルトース,　スクロース,　ラクトース),　マルトリオース,　α-リミットデキストリンなどに分解され,　糖衣に吸着する.　微絨毛膜のグリコシダーゼにはグルコアミラーゼ複合体,　スクラーゼイソマルターゼ複合体,　β-グリコシダーゼ複合体などが存在する.　これらは1本のポリペプチドとして合成され,　N末端の疎水性部分で膜を貫通し,　酵素活性部位を膜から突き出している15).　膜消化を受けた糖類(グルコース,　ガラクトース,　フルクトース)は微絨毛膜にある担体分子によって輸送され,　細胞内に吸収される.　グルコースとガラクトースはD-グルコース-D-ガラクトース・Na+共輸送体(SGLT1)によって能動輸送で取り込まれ,　拡散によって細胞を移動する.　フルクトースはフルクトース輸送体(GLUT5)により,　促進拡散で取り込まれる.　細胞に輸送され,蓄積された糖は,　基底側部細胞膜領域の促進拡散の担体(GLUT2)を介して,　細胞外に出ると言われている29).　糖質も一部は細胞のエネルギー源として,　ミトコンドリアでATPの合成などに利用されるが,　大部分は細胞質を通過し,　基底側部細胞膜領域から能動輸送機構によって細胞外へ放出され,　毛細血管から門脈を経て肝臓に送られる.
5. 生化学　信州大学医学部保健学科検査技術科学専攻　炭水化物（糖）の消化・吸収と代謝
6. エゾアワビ・デンプン分解酵素の生化学的研究 : α-アミラーゼとα-グルコシダーゼによる海藻からのグルコース生成
7. デンプン分解酵素　HBI
8. 酵素の仕事シリーズ　３）アミラーゼ　DOJINDO
9. α-アミラーゼ　PDBｊ入門
10. ペプシン（ウィキペディア）
11. 炭水化物は胃で消化されない！2018.02.24　院長ブログ
12. 炭水化物は消化が悪い！2021年11月14日　みらい胃・大腸内視鏡クリニック
13. 形態機能学Ⅱ「食べる」 食物はどこを通って消化・吸収されるのか？ No.1 第４(8)回 2020.5.27 酒井　消化・吸収　本日の目標 1. 既習内容を想起しながら、嚥下した後、食物がどう変化するかを説明できる。 2. 吸収後の栄養分の流れを説明できる。
14. 【課題】食物の消化と吸収について考えよう。　理科⑥
15. 第2章栄養素とその代謝2-1：栄養素の消化・吸収　ニュートリー
16. 小腸は消化と吸収のどちらを行っているの？ 看護roo!
17. 澱粉の消化とその応用　上田誠之助
18. 消化と吸収　中学生の生物

食べてから出るまでの時間

3大栄養素の消化吸収のまとめ

デンプン、タンパク質、脂質がそれぞれどこでどんな消化酵素によって分解されて何になってどこに吸収されるのかを、まとめて覚えたほうが良いです。どうやら消化吸収は中学2年の理科（生物）で勉強するみたいで、中学生向けの解説がめちゃくちゃわかりやすかったりします。中学で学ぶことと大学で学ぶこと（のうち記憶に残ること）とが、大して違わないんですね。

1. 消化酵素（しょうかこうそ）　ナースタ
2. 中学理科2分野カラー 生物 動物の世界 動物のからだのはたらき 消化と吸収 Web教材イラスト図版工房
3. 消化液とは？こうやって覚える！種類や酵素、はたらきを現役医学生がわかりやすく解説！　study-z.net
4. ④身体細胞の新陳代謝と五大栄養素の役割　未来ecoシェアリング
5. ①食生活アドバイザー（栄養と栄養素について）　note.com

デンプンの種類

1. でん粉の顕微鏡写真　三和澱粉工業
2. 健康な体をつくる「お米vsパン」米と小麦の違い・栄養価比較　関西業務用米.com　ご飯は収穫された生鮮食品、パンは小麦に砂糖や塩、油脂などを加えて作った加工品です。
3. デンプン（ウィキペディア）
4. でん粉の性質その⑤　木下製粉
5. 各種でんぷんの糊化温度　料理科学の森

糖質の消化、ブドウ糖の吸収を抑制する薬

糖尿病の場合は血糖値（血液中のブドウ糖の濃度）をコントロールすることが重要です。食事の直後は急激に血糖値があがってしまうため、それを抑制する薬が、糖尿病薬として用いられています。

1. ミグリトール Miglitol　糖尿病食後過血糖改善剤
2. α-グルコシダーゼ阻害　ヤクルト中央研究所
3. α-グルコシダーゼ阻害薬（α-glucosidase inhibitor；α -GI）は，臨床応用されて20年以上が経過するなかで数多 くのエビデンスを蓄積した，成熟した糖尿病治療薬である。アカルボースはα-グルコシダーゼとα-アミラーゼの阻害作用を有するが，ボグリボースとミグリトールはα-グルコシダーゼの阻害作用のみを有している。

参考

1. グルコース（ウィキペディア）
2. 蛋白質を糖質より先に食べる訳とは？2021年4月1日ドクター蜂谷の医療コラム

解糖系のまとめ

解糖系の出発材料はグルコースで、最終産物はピルビン酸です。2分子のＮＡＤＨと2分子のATPが産生されます。

Ｃ６Ｈ12Ｏ６（グルコース）＋２ＮＡＤ＋　→　２Ｃ３Ｈ４Ｏ３（ピルビン酸）＋２(ＮＡＤＨ＋Ｈ＋)＋２ＡＴＰ

覚えておこう！

1. 解糖系ではグルコース1分子から2分子のATPが産生される。
2. 解糖系でエネルギー（ATP)を作りだすとき、酸素は必要ない。

☞　解糖系をもっと詳しく

TCA回路のまとめ

解糖系の最終産物ピルビン酸はアセチルＣｏＡｎｉ変換されてＴＣＡ回路に入ります。ＴＣＡ回路では８分子のＮＡＤＨと2分子のＦＡＤＨ２が産生されるほか、産生されるGTPがその後ATPに変換されるため、ピルビン酸2分子（つまりグルコース1分子）あたり2分子のＡＴＰが結果的に産生されます。

２Ｃ３Ｈ４Ｏ３（ピルビン酸）＋６Ｈ２Ｏ＋８ＮＡＤ＋＋２ＦＡＤ　→　６ＣＯ２（二酸化炭素）＋８(ＮＡＤＨ＋Ｈ＋)＋２ＦＡＤＨ２＋２ＡＴＰ（間接的に）

覚えておこう！

1. TCA回路では酸素は必要ない。
2. TCA回路では二酸化炭素が産生される。人間が呼吸で吐きだす息に二酸化炭素が含まれるが、それがこれ！
3. TCA回路ではATPは直接は産生されない（産生されるのはGTPで、これがATPに変換される）

電子伝達系のまとめ

電子伝達系（酸化的リン酸化とも呼ばれる）においては、10分子のＮＡＤＨと2分子のＦＡＤＨ２が電子供与体となり、その電子は酸素分子が受取り、プロトン（Ｈ＋）勾配が形成され、その勾配を利用して最大34個のＡＴＰが産生されます。

10(ＮＡＤＨ＋Ｈ＋)＋２ＦＡＤＨ２＋６Ｏ２（酸素）→12Ｈ２Ｏ＋10ＮＡＤ＋＋２ＦＡＤ＋最大34ＡＴＰ

さて、トータルで産生されるＡＴＰの数はというと、解糖系で2分子、ＴＣＡ回路で2分子、電子伝達系で（最大）34分子、なので合わせて（最大）38分子のＡＴＰ産生ということになります。人間は肺呼吸で酸素を吸い、二酸化炭素を吐き出すわけですが、その酸素は、この細胞呼吸において使われ、二酸化炭素が産生されて排出されるということになります。

覚えておこう！

1. 電子伝達系は、酸化的リン酸化とも呼ばれる。
2. 電子伝達系では、電子が受け渡されていくが、電子を与える「電子供与体」はNADHとFADH2である。
3. 電子伝達系で、電子を受け取るのは「酸素」である。
4. 電子伝達系では、酸素が必要。だから人間は常時呼吸によって酸素を体内に取り入れているのです。
5. 酸化的リン酸化では（グルコース１分子あたり）ATPが34個もできる。それに対して解糖系でできるATPはたったの2個だった。
6. がん細胞では、酸素が存在していても酸化的リン酸化ではなく解糖系だけでエネルギー産生（ATP産生）を行っている（好気的解糖と呼ぶ）。これは発見者にちなんでワーブルグ効果とも呼ばれる。

細胞内呼吸（解糖系＋TCA回路＋電子伝達系）

C6H12O6（グルコース）＋６O2（酸素）→　６CO2（二酸化炭素）＋6H2O（水）＋エネルギー（38ATP）

ＡＤＰとリン酸を左に書いていませんでしたが、実際には38ADP＋38リン酸⇒38ATPということになります。

自分が息を吸って吐くたびに、こうやってＡＴＰが産生されているのかと思うと、不思議ですね。

覚えておこう！

1. 解糖系、TCA回路、酸化的リン酸化全部あわせると、結果として3グルコース1個あたり38個のATPが産生される。
2. C6H12O6（グルコース）＋６O2（酸素）→　６CO2（二酸化炭素）＋6H2O（水）＋エネルギー　というのは、植物が行っている光合成の逆反応。つまり人間や動物は酸素をつかってグルコースからエネルギーを取り出し、二酸化炭素と水が副産物として産生される。植物は逆に、太陽エネルギーをつかって二酸化炭素と水から、酸素とグルコースを産生している。

参考サイト

1. リメディアル教育２０２１　第７回　日本大学

好気的解糖とは、酸素が存在するにもかかわらずエネルギー生産のために、酸化的リン酸化（電子伝達系において酸素が使われてH＋勾配が作り出されてそれを利用してＡＤＰがＡＴＰにリン酸化される経路）を使わずに、解糖系のみを使うことです。

通常、酸素存在下では、解糖系の最終産物であるピルビン酸がアセチルCoAに変換されたのちTCA回路に入り、TCA回路で産生されたNADHとFADH2が電子供与体として、電子伝達系に電子を供与します。

NADH ⇒NAD + H+ + e-

FADH2 ⇒FAD + 2H+ + 2e-

上の式の右側にH⁺（プロトン）とe-（電子）が2つずつできています。これらの電子が、電子伝達系に渡されて、プロトンは内膜を横切って、プロトン濃度の高い側へと汲み上げられるわけです。つまり、ミトコンドリアの内膜の内外のプロトン濃度勾配としてエネルギーが貯められていることになります。このH＋勾配を利用して、H＋が勾配に沿って移動するときにADPがリン酸化されてATPが産生されます。

電子伝達系において、酸素は電子を受け取る側になります。

1/2 O2＋2H+ + 2e-  ⇒ H2O

好気的　というのは、酸素が存在する環境という意味です。好気的解糖といった場合、酸素が存在する環境における解糖　という意味であって、酸素を利用した解糖　という意味ではありませんでした。しばらく間違って理解していました。

1. 好気的　看護roo!

好気性細菌（酸素が存在する条件でも、もしくは、酸素が存在する条件のみで生育する細菌）、嫌気性細菌（酸素が存在しない条件で生育する細菌）という言葉があるためか、自分は好気的というのは酸素を使うものだと思い込んでいました。

Warburg効果

好気的解糖はWarburg効果とも呼ばれます。

Otto Warburgが観察した現象で，がん細胞は有酸素下でもミトコンドリアの酸化的リン酸化よりも，解糖系でATPを産生する現象（Warburg効果　実験医学Online）

不思議なことに、がん細胞はエネルギーを産生する際に、酸素があっても酸素を使わない「解糖系」だけでATPを作るんですね。解糖系だとＡＴＰはたったの2個しかできません。そのため大量のグルコースが必要になります。そのため、がん細胞は大量のグルコースを取り込んでいます。なのでグルコースを大量に取り込んでいる細胞を可視化することにより、がん細胞が可視化されるわけです。

Warburg効果は好気的解糖？嫌気的解糖？

酸素が存在する環境での解糖なので「好気的解糖」といえますが、ネットでいろいろ記事をみていると、酸素を使わない解糖なので「嫌気的解糖」と説明しているように思えるものにも遭遇します。正反対の言葉が同じことを意味するために使われていて、なんだか混乱を招きそうですね。

ナイーブT細胞は、脂肪酸酸化や低レベルの解糖を介して供給されるアセチルCoAなどの代謝産物を利用してミトコンドリア内で酸化的リン酸化をおこなうことでATPを産生し、その生存を維持しています。一方、抗原認識に伴い、T細胞では嫌気的解糖が亢進するとともに（ワールブルグ効果）、ペントースリン酸経路が活性化し、クローン増殖が開始します。それに加え、活性化したT細胞では、グルタミン代謝が亢進することが知られています。抗原認識によってT細胞で誘導される代謝変化は、がん細胞の代謝状態に類似したものですが、可逆的であり、抗原排除後に長期間生体内に残るメモリーT細胞では、再び、ナイーブT細胞と同様の代謝経路が使われます。（愛媛大学大学院医学系研究科免疫学・感染防御学　研究内容）

ワールブルグ（Warburg）効果 その理由

なぜがん細胞が酸素存在下でもTCAサイクルを回さずに解糖系だけを動かしているのか？その理由はがん細胞が増殖しないといけないから、増殖するためにはDNA合成を盛んにする必要があり、DNAの材料であるリボースを大量に必要とするから、そしてリボースは解糖系から分岐する代謝回路（ペントースリン酸回路）で作られるからです。

Specifically, TGF-β1 promotes tumor progression by inducing a switch from an epithelial to a mesenchymal/migratory phenotype in HCC cells, reducing mitochondrial respiration and enhancing glutamine transporter SLC7A5b (Solute Carrier Family 7 Member 5), glutaminase 1, and pentose phosphate cycle [74]. The latter provides precursors for nucleotide synthesis and prevents oxidative stress and redox homeostasis. https://www.mdpi.com/2072-6694/12/10/2819

Here we propose that the metabolism of cancer cells, and indeed all proliferating cells, is adapted to facilitate the uptake and incorporation of nutrients into the biomass (e.g., nucleotides, amino acids, and lipids) needed to produce a new cell. Supporting this idea are recent studies showing that (i) several signaling pathways implicated in cell proliferation also regulate metabolic pathways that incorporate nutrients into biomass; and that (ii) certain cancer-associated mutations enable cancer cells to acquire and metabolize nutrients in a manner conducive to proliferation rather than efficient ATP production.　https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2849637/

下のレビューでは、増殖のための生合成経路を動かすために解糖系を使っているという考え方は魅力的ではあるが必ずしも妥当性があるとはいえないということを指摘しています。

However, after careful inspection, it becomes apparent that its benefits for cell growth and survival are not yet resolved.

The Warburg Effect has been proposed to be an adaptation mechanism to support the biosynthetic requirements of uncontrolled proliferation (Figure 2, Key Figure). In this scenario, the increased glucose consumption is used as a carbon source for anabolic processes needed to support cell proliferation [17, 26–32]. This excess carbon is used for the de novo generation of nucleotides, lipids, and proteins and can be diverted into multiple branching pathways that emanate from glycolysis.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4783224/

1. Acta Pharmaceutica Sinica B Volume 14, Issue 3, March 2024, Pages 953-1008 Acta Pharmaceutica Sinica B REVIEW Targeting the Warburg effect: A revisited perspective from molecular mechanisms to traditional and innovative therapeutic strategies in cancer Author links open overlay panelMinru Liao a †, Dahong Yao b †, Lifeng Wu a †, Chaodan Luo d, Zhiwen Wang a b c, Jin Zhang c, Bo Liu a　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383523004719
2. New Clarity on the Warburg Effect SubscribeExit Disclaimer January 13, 2021, by Alba Luengo, Zhaoqi Li, and Matthew Vander Heiden　https://www.cancer.gov/research/key-initiatives/ras/news-events/dialogue-blog/2021/vander-heiden-warburg-effect

最近、疲弊T細胞という言葉を聞きます。T細胞も疲れちゃったりするのでしょうか。

T細胞の疲弊とは

下の説明が、概念的にも具体的にも一番わかりやすい。

「T細胞」は「がん組織」に潜り込み、そこで刺激を受けて活性化します。しかし、刺激を受けるのは一度だけではなく、何度となく刺激を受けることになります。そして刺激を受けているうちに、「T細胞」の機能が低下してくることが知られています。これを「免疫疲弊」と呼び、一度この状態に陥ると自力での回復が難しいと言われています。 具体的には、「がん」を攻撃して殺すTNF-αやIFN-γを産生する能力や「T細胞」の増殖および活性化を行うインターロイキン-2(IL-2)の産生能力が低下していることが報告されています。 「免疫疲弊」を起こした「T細胞」をよく観察してみると、ある物質が発現していることがわかりました。このある物質は「疲弊分子」と呼ばれ、「T細胞」を「疲弊」させる元凶となっています。実はこの「疲弊分子」の代表が、あの「免疫チェックポイント分子」なのです。刺激を受けるごとに「免疫チェックポイント分子」が発現し、PD-1であればPD-L1およびPD-L2に、CTLA-4であればCD80［B7-1］/ CD86にそれぞれ結合します。また、PD-1やCTLA-4の他にも、Tim-3、LAG-3やNr4aという転写因子が「免疫疲弊」を引き起こすと言われています。そして「T細胞」の機能が段階的に低下し、アポトーシス（細胞死）へと導かれ、最終的には排除されてしまいます。（T細胞が疲れちゃう❓　【がん微小環境内のT細胞】　　Vol.39　がん免疫療法コラム　同仁がん免疫研究所）

2. Tumor Immunity 腫瘍免疫の基礎知識（垣見の腫瘍免疫学） 免疫細胞治療学講座で実施している研究のベースとなる腫瘍免疫に関する基礎知識、考え方を概説します。 5.がんとの闘いを司令官として考えてみる
3. CD8+ T Cell Exhaustion in Cancer　Front. Immunol., 20 July 2021　T cell exhaustion is a blanket term covering all of the dysfunctional states that exist within antigen-specific CD8+ T lymphocytes as first described in the framework of chronic viral infection, where these cells persist but are unsuccessful in clearing a pathogenic threat.
4. 抗原の長期的な曝露によって，T細胞上にPD-1，CTLA-4，TIM-3などさまざまな共抑制分子が誘導される結果，T細胞が機能不全状態に陥ること　（疲弊　実験医学Online）
5. 癌と化学療法 抗腫瘍T 細胞の疲弊プロファイルと免疫チェックポイント阻害剤反応性のかかわり 癌と化学療法 Volume 49, Issue 6, 609 – 614 (2022)
6. 実験医学 2020年12月号 Vol.38 No.19 イムノメタボリズムとT細胞の疲弊・老化 免疫機能不全を克服する新たなターゲット　T細胞機能不全をイムノメタボリズムから理解する
7. T細胞疲弊は、多くの慢性感染やがんにおいて生じるT細胞の機能不全状態である。T細胞疲弊は、限定されたエフェクター機能、抑制性受容体の持続的な発現、機能的なエフェクターT細胞や記憶T細胞とは異なる転写状態によって特徴付けられる。　免疫学：CD8 T細胞疲弊の調節 2019年7月11日 Nature 571, 7764
8. CD8 T Cell Exhaustion During Chronic Viral Infection and Cancer Annual Review of Immunology Vol. 37:457-495 (Volume publication date April 2019)　Early use of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV)-specific TCR transgenic CD8 T cells revealed exhaustion of the virus-specific CD8 T cell response through the physical deletion of these cells during chronic infection (3). The concept of a persisting yet functionally compromised CD8 T cell, however, was first revealed by Zajac et al. (4) and Gallimore et al. (5), who identified CD8 T cells responding to chronic LCMV infection that remained present and detectable by tetramer staining throughout infection but were unable to efficiently elaborate effector functions.
9. Defining ‘T cell exhaustion’　Published: 30 September 2019
10. 疲弊したT細胞を若返らせ再活性化、強い抗腫瘍効果をもつ細胞に－慶大  2017年05月25日　PM12:00 qlifepro.com 活性化したT細胞をストローマ細胞であるOP9-DL1と共培養すると、活性化T細胞にNotchと呼ばれる特殊な刺激が入り、より未感作状態に近いT細胞が生まれることが判明した。この未感作状態に近いT細胞は、疲弊状態を示す免疫チェックポイント分子であるPD1とCTLA4の発現がほぼ消滅し、若返った状態だったという。
11. 慢性ウイルス感染では、ウイルスや持続的な炎症による刺激の繰り返しが引き金となって、T細胞の“疲弊”が起こる。この過程では、そのウイルスに特異的なT細胞が次第に機能を失い、最終的には死んでしまう。（T細胞の疲弊 Nature Immunology 2013年5月6日）慢性感染を引き起こす系統のリンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）を感染させたマウスから“疲弊した”T細胞を単離して、急性感染を引き起こす系統のLCMVを感染させたマウスに移植すると、このT細胞が増殖して効果的な免疫応答を引き起こす
12. T 細胞の疲弊とは， 抗原の長期的な曝露による T 細胞抗原受容体 （TCR）レパートリーの狭小化，TCR シグナル伝達 系 の 機 能 低 下，T 細胞膜上に programmed death 1（PD-1），cytotoxic T lymphocyte associated protein 4（CTLA-4），T cell immunoglobulin and mucin domain 3（TIM-3）などさまざまな共抑制分子が誘導される結果，IL-2 の産生障害， 活性化障害や増殖障害をはじめとして，T 細胞が機能不全状態に陥ることである（T 細胞の疲弊とインターロイキン -15 ―高齢者敗血症の新たな治療戦略―）2007年

CAR-T療法とは

Chimeric antigen receptors (CARs) are receptor proteins that have been engineered to give T cells the new ability to target a specific antigen. The receptors are chimeric in that they combine both antigen-binding and T cell activating functions into a single receptor. （ウィキペディア）

1. CAR-T細胞療法（NOVARTIS）
2. 近年、がん患者さんからT細胞を分離しがん細胞を攻撃できるように遺伝子を導入したT細胞（CAR-T）を、再び患者さんの体内に戻すCAR-T療法が次世代のがん免疫療法として注目されています。（KOMPAS)
3. CAR-T療法は、がん患者の末梢血由来T細胞に体外でがんを認識する遺伝子CARを導入して増やし、がん細胞を攻撃できるようにしてから患者へ再び戻す治療法です。（疲弊したT細胞を若返らせ、強い抗腫瘍効果をもつT細胞の作製に成功―がん免疫療法における新規CAR-T療法の開発―　AMED）
4. 代謝リプログラミングによるステムセルメモリーT 細胞の誘導とがん免疫療法への応⽤ 近藤泰介 慶應義塾大学医学部 微生物学免疫学教室　平成 30 年度 血液医学分野 若手研究者助成 研究成果報告書　【結 果】 我々はCAR-T細胞をNotchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養することでiTSCM様のCAR-T細胞、CAR-iTSCM細胞 を誘導することに成功した。またCAR-iTSCM細胞の誘導にはミトコンドリアの代謝リプログラミングが重要であること特定した。 Notchシグナルはミトコンドリア新生および脂肪酸合成を誘導し、これらの特性はiTSCM細胞誘導過程で重要なイベントであっ た。さらに我々はNotchシグナルの下流因子であるFOXM1を同定し、FOXM1がこれらの代謝学的変化およびiTSCM細胞の誘 導に重要であることを見出した。Notchリガンドを発現するフィーダー細胞との共培養で作成されたCAR-iTSCM細胞と同様に FOXM1の強制発現でCAR-iTSCMと同等の細胞が得られ、これらのTSCM細胞様CAR-T細胞はヒト白血病モデルマウスにおい て強い抗腫瘍効果を示した4)。

T細胞の分化

1. T細胞記憶とT細胞疲弊の分子メカニズム

T細胞の分化と代謝リプログラミング

After T-cell activation, naive CD8⁺ T cells differentiate into either effector T cells or memory T cells via transcriptional regulation, in a process supported by metabolic reprogramming to meet different energy demands. For instance, naive T cells in a state of metabolic quiescence use oxidative phosphorylation (OXPHOS) for energy production. After activation, naive T cells undergo a metabolic switch governed by the phosphatidylinositol-3-kinase–protein kinase B–mammalian target of rapamycin (PI3K–Akt–mTOR) pathway; this switch supports differentiation into effector T cells, which rely on aerobic glycolysis for their rapid expansion and effector functions.（Metabolic and epigenetic regulation of T-cell exhaustion　21 September 2020 　Nature Metabolism）

細胞性免疫

1. 獲得免疫におけるT細胞の応答　　Hemapedia　免疫基礎講座　T細胞の疲弊のメカニズム

担癌あるいは担がんは、がんを体の中に持っている状態のことだそうです。自分が初めてこの言葉を知ったのは、がん細胞をマウスの体内に入れて癌のマウスをつくるような実験においてだったので、てっきりがん細胞を移植することかと思っていたのですが、全然違いました。

担がん（状態）とは？がんを体内に持っていることです。（国際医療福祉大学三田病院）

担癌という言葉の使用例

1. 担癌患者の鑑別疾患
2. 担癌患者における手術侵襲と生体反応
3. 担癌患者に見られる脳梗塞
4. 担がんモデルマウスの落とし穴

ビタミンの定義

3大栄養素といえば、糖質、タンパク質、脂質で、それにビタミンとミネラルを合わせて5大栄養素と言われます。ビタミンとは、生体にとって必須であるにもかかわらず、体内で十分な量を合成することができないため、食べ物から摂取する必要がある化合物のことです。

ビタミンにはさまざまな種類があります。その多くは「補酵素」として酵素を助けて化学反応を触媒する働きをします。また、酸化反応や還元反応において、酸化剤や還元剤としての働きをもつビタミンもあります。

vitaminは、歴史的にはvitamineとeがついていたそうですが、その後、ビタミンはアミン(amine)にかぎらないことがわかり、eをとった綴りに変更されました。

ビタミン説

5大栄養素といえば、糖質、タンパク質、脂質、ミネラル、そしてビタミンです。ビタミンが発見される前は、糖質、タンパク質、脂質、ミネラルの4つが人間が必要とする栄養素だと考えられていました。病気の原因といえば、毒素であったり病原菌であったわけです。ところが、どうやら病気によってはその原因が栄養素の欠乏にあるようだということがわかってきました。そこで「生きるために必要なアミン」として、vital amine = vitamine　という名前が作り出されたのです。その後の研究の進展とともにamineに限るものではないことがわかり、vitaminと少し名前がかわりましたがこのコンセプトは生き残りました。微量だけれどもそれがないと人間が生きられない、そういう栄養素の正体が研究によって追い求められた結果、種々のビタミンが発見されたのです。

1. Chapter 29: historical aspects of the major neurological vitamin deficiency disorders: overview and fat-soluble vitamin A Douglas J Lanska  Clin Neurol . 2010;95:435-44. doi: 10.1016/S0072-9752(08)02129-5.
2. KJ カーペンター：栄養学小史　その三(1912ー1944)　西南女子学院大学

ビタミン欠乏による主な病気

• 夜盲症（ビタミンA欠乏）
• 脚気（ビタミンB1欠乏）
• 悪性貧血（ビタミンB12欠乏）
• 壊血病（ビタミンC欠乏）
• くる病（ビタミンD欠乏）
• ぺラグラ（ナイアシン欠乏）
• 巨赤芽球性貧血（ビタミンB12または葉酸の欠乏）

ビタミンの働き

ビタミンの多くは、「補酵素」として、特定の代謝酵素の働きに必須の役割を持っています。そのためビタミンが欠乏すると、特定の代謝経路が阻害されることになり、必要な生体構成要素がつくれなくなったり、必要なエネルギーが得られなくなって、病気になります。

ビタミンの種類

ビタミンA、ビタミンB1,ビタミンB2,ビタミンB６，ビタミンB12、ビタミンC、ビタミンD、ビタミンE、ビタミンKという種類があります。なぜBだけ１，２，１２とわかれているのか、なぜEの次がとんでKなのか、秩序が好きな人は発狂しそうないい加減な命名ですが、これはビタミンの研究の歴史によるものです。

さらにややこしいのは、ビタミンに分類されるのですが、ビタミンという名前では呼ばれていないものがあります。ナイアシン，パントテン酸，ビオチン，葉酸もビタミンです。実際、これらはビタミン＋アルファベット＋数字の呼称で呼ばれることもあります。ナイアシン＝ビタミンB3，パントテン酸＝ビタミンB5，ビオチン＝ビタミンB7，葉酸＝ビタミンB9といった具合です。日本ではこれらは化合物名そのもので呼ばれることのほうが一般的です。

ビタミンは13種類もあるんですね。ビタミンB3,5,7,9は、ビタミンという言葉でなく、その化合物の名称そのもので呼ばれることが多いようです。ビタミンは文字通り生きるために重要な物質なので、全て名前、働き、欠乏したときの病気を覚えておく必要があります。まずは、水に溶けるか（水溶性ビタミン）、水に溶けないか（脂溶性ビタミン）とに分けて覚えましょう。抗酸化作用を持つビタミンとして、水溶性ビタミンであるビタミンC（アスコルビン酸）、脂溶性ビタミンのビタミンE（トコフェロール）を覚えておきましょう。

水溶性ビタミン

1. ビタミンB1（チアミン）
2. ビタミンB2（リボフラビン）
3. ナイアシン（ビタミンB3）
4. パントテン酸（ビタミンB5）
5. ビタミンB６（ピリドキシン）
6. ビオチン（ビタミンB7）
7. 葉酸（ビタミンB9）
8. ビタミンB12（シアノコバラミン）
9. ビタミンC（アスコルビン酸）　抗酸化作用

脂溶性ビタミン

1. ビタミンA（レチノール）　
2. ビタミンD
3. ビタミンE（トコフェロール）　抗酸化作用
4. ビタミンK　補酵素として働く

ビタミン13個を暗記する方法

ビタミンの定義は、体に微量必要だけれども十分な量を合成できないので食事から摂取しなければいけない栄養素です。ビタミンの研究の歴史において、当初はビタミンだ（体の中では合成できない）と思われていなのに実は作れたというものもあるため、名前を与えられたあとでビタミンから外されたものがあります。そのため、ビタミンBの数字が飛び飛びになってしまいました。また、ビタミンに分類されますが別名のほうが通りがいいものもいくつかあります。

まずは13種類のビタミンのうち、脂溶性ビタミンはADEK（えいでっく）,水溶性ビタミンはB群とCと覚えましょう。13-5=8個がビタミンB群ということになります。

12このうち、４，８，１０，１１，の４つはビタミンから外されました。ビタミンB群は１～１２あるのに、途中が抜けていて、覚えにくいので、抜けた数字を覚えてしまったほうが楽です。４，８が抜けています。あとは12の前の２つが抜けています。

ビタミンB群は、「ちりなぱぴびようし」（散りな、パピ美容師）とでも覚えましょうか。

• ビタミンB1　チアミン　補酵素チアミンピロリン酸（TPP)の材料
• ビタミンB2　リボフラビン　補酵素FADや補酵素FMNの材料。ビタミンサプリを飲むと尿が鮮やかな黄色になるのはビタミンB2のせい。
• ビタミンB3　ナイアシン（ニコチンアミド）　補酵素NADや補酵素NADPの材料
• ビタミンB4　アデニン
• ビタミンB5　パントテン酸　補酵素であるCoAの材料
• ビタミンB6　ピリドキシン　補酵素
• ビタミンB7　ビオチン　補酵素
• ビタミンB8　イノシトール
• ビタミンB9　葉酸　補酵素　ヌクレオチド合成に必要。欠乏すると胎児の神経管閉鎖障害。そのため妊活する女性は葉酸サプリを推奨されている（妊娠がわかってからでは遅すぎる恐れ）。
• ビタミン10　パラアミノ安息香酸(para amino benzoic acid)
• ビタミンB11　サリチル酸 (salicylic acid)
• ビタミンB12　シアノコバラミン　補酵素　アミノ酸や脂質の代謝に関係
• ビタミンC　アスコルビン酸　抗酸化作用。プロリンをヒドロキシル化してヒドロキシプロリンにする酵素プロリルヒドロキシラーゼなど、補酵素（補因子）としての働きもある
• ビタミンA　レチノール　視物質で光を吸収する役割。
• ビタミンD　カルシフェロ―ル　カルシムの吸収を促進
• ビタミンE　トコフェロール　抗酸化作用。
• ビタミンK　フィロキノン　Kはドイツ語で凝固 KoagulationのK。血液凝固作用（止血作用）がある。

ビタミンB群は全て補酵素としての役割を持ちます。ビタミンCの一番の役割は抗酸化剤としてですが、補酵素としても働くことがあります。脂溶性ビタミンA,D,E,Kはそれぞれ特有の働きがあります。

初めてビタミンを発見したのは日本人！

ビタミンにはたくさんの種類がありますが、研究の歴史においては一つずつ発見されてきました。その最初のビタミンの発見者はなんと日本人で、鈴木梅太郎博士（１８７４～１９４３）です。最初に見つかったビタミンは、チアミン（ビタミンB1）でした（1910年）。ビタミンという呼び方は、鈴木梅太郎の発見よりもあとのことであり、鈴木梅太郎は自分が見つけたこの新たな栄養素をオリザニンと呼びました。

ビタミンB1は米ぬかに含まれており、精米して白米にすると摂取できません。白米ばかり食べていると脚気という病気になりますが、糠や玄米を食べることで脚気を予防したり快復させる効果があります。鈴木梅太郎は、糠の中に脚気を防ぐ物質があると考えて、その物質の精製を試みた結果、ビタミンB1の発見へとたどり着いたのです。

残念なことに鈴木梅太郎より1年おくれてビタミンB1を発見したポーランドのフンク博士がこれをビタミンを呼び、それが有名になってしまったそうです。

ビタミン発見の歴史

E.V.McCollum博士は実験により、牛乳中にネズミの成長に必須の物質としてFat soluble A、Water soluble Bと呼ぶものを見出し、J.C.Drummond博士は航海中によくみられる壊血病の予防には檸檬などの柑橘類に含まれる成分が効果的であることを示してWater soluble Cと名付けたそうです。これらはそれぞれ、現在知られるビタミンA ,ビタミンB,ビタミンCです。

1. ビタミン①ビタミンとは　食品分析開発センターSuntec

水溶性ビタミン、脂溶性ビタミン

どのビタミンが水溶性でどのビタミンが脂溶性かというのは国家試験で出題されたりします。覚えていないとどうしようもないのですが、ビタミンBとビタミンCは水溶性、のこりのビタミンA,D,E,Kが脂溶性です。化合物名で呼ばれているビタミンも水溶性です。

ビタミンB1

ビタミンB1が多く含まれる食べ物

ビタミンB1は、ぶた肉に多く含まれます。また、脚気の予防に使われたことからわかるように、玄米などにも含まれています。

1. ビタミンB1を多く含む食品　大塚製薬
2. ビタミンB1とは・・・　NST 栄養ひろばより

ビタミンB1の働き

ビタミンB1は、別名チアミンですが、リン酸機が２つついたチアミンピロリン酸（TPP）として、解糖系で補酵素の役割を果たします。

解糖系の産物であるピルビン酸は、アセチルCoAに変換されてTCA回路へと入りますが、ピルビン酸からアセチルCoAが作られる反応において、ピルビン酸脱水素酵素複合体（pyruvate dehydrogenase complex）が酵素として働きますが、その際、ビタミンB1は、チアミンピロリン酸として補酵素の役割を果たします。

1. チアミン　日本微量栄養素情報センター
2. TCA回路　http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/
3. ビタミンB1　日本薬学会　薬学用語解説
4. 生物化学３(2-4)（9月28日～10月5日） 糖質の異化によるエネルギー獲得
5. 2009年11月19日のつぶやき電子伝達系
6. 人体の構造と機能及び疾病の成り立ち　管理栄養士国家試験徹底解説　diet2005.exblog.jp

アセチルCoAの産生とビタミンの必要性

ピルビン酸脱水素酵素複合体（pyruvate dehydrogenase complex）は、解糖系で産生されたピルビン酸を次のステップであるクエン酸回路に受け渡す際に、クエン酸をアセチルCoAに変換する反応で働く酵素で、エネルギー代謝において非常に重要な位置にいます。ピルビン酸脱水素酵素複合体は、いくつもの補酵素が必要ですが、これらの補酵素はビタミンから作られます。ビタミンが生体にとって重要なわけですね。補酵素「チアミンピロリン酸」はチアミンすなわちビタミンB1から作られます。補酵素「αーリポ酸(alpha-lipoic acide)」は、ビタミン様物質と呼ばれることもあります。CoA(補酵素A)の構成物質の一つとしてはパントテン酸が必要です。補酵素「フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD)」はリボフラビン（ビタミンB2）から作られます。補酵素「ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+)」はナイアシンから作られます。このように、ピルビン酸脱水素酵素複合体が働くときに必要な補酵素は、いくつものビタミンから作られているのです。

ビタミンB1欠乏症「脚気」

脚気は、日本で白米を食べるようになって流行した病気だそうです。それまでは玄米を食べていたため、ビタミンB1を摂取できていたのでした。また明治、大正、昭和の時代も軍隊で脚気が流行り多くの死者を出しています。

1. 脚気の発生 農林水産省
2. チアミン欠乏症 （脚気；ビタミンB1欠乏症）MSDマニュアルプロフェッショナル版
3. 『銃弾よりも多くの命を奪った脚気心』川田志明（慶應義塾大学名誉教授、山中湖クリニック理事長）　日本心臓財団
4. 日清、日露戦争で3万人以上が「脚気」で死亡…文豪・森鴎外の「大失敗」とは？　DIAMOND ONLINE

ビタミンB1欠乏症　ウェルニッケ脳症

第110回 看護師国家試験 午後問題62 アルコールを多飲する人によくみられ、意識障害、眼球運動障害および歩行障害を特徴とするのはどれか。

1. 肝性脳症
2. ペラグラ
3. Wernicke〈ウェルニッケ〉脳症
4. Creutzfeldt-Jakob〈クロイツフェルト・ヤコブ〉病

ビタミンB2（リボフラビン）

ビタミンB3（ナイアシン）

ビタミンB3は、ナイアシンと呼ばれることが多いと思います。ニコチン酸とニコチンアミド（ニコチン酸アミド）とを合わせてビタミンＢ３と総称します。

ナイアシン欠乏症

ナイアシンが不足するとペラグラという病気になります。

1. ナイアシン欠乏症（ペラグラ）MSDマニュアルプロフェッショナル版　臨床症状には3つのDが含まれる：すなわち，色素沈着を伴う限局性の発疹（皮膚炎 = dermatitis），胃腸炎（下痢 = diarrhea），および認知機能低下（認知症 = dementia）を含む広範囲の神経脱落症状

ビタミンB5（パントテン酸）

ビタミンB6（ピリドキシン）

ビタミンB7（ビオチン）

ビタミンB9（葉酸）

ビタミンB12（シアノコバラミン）

1. ビタミンB12の働き、役割、欠乏症

ビタミンC

1. ビタミンCの発見と大航海時代　その③
2. 水溶性ビタミン（1）　Suntec

壊血病

今どきビタミンC不足になることなんてあるんだろうかと思いますが、野菜や果物を食べない偏食を続けていると、壊血病になるそうです。

1. 日本でも壊血病はなくならない　ビタミンＣの真実
2. 食べ物の豊富な先進国でみつかっている壊血病患者　ビタミンCの真実
3. 壊血病 手稲渓仁会病院 総合内科 作成者: 大橋 祐介 監修者: 松坂 俊　J Hospitalist Network clinical question　2019年6月10日　症例：中学時代から野菜などを摂取しない食生活が続いており, 高校生時代から, 1日1食で済ますなどの生活をしていた.　<追加採血検査>　ビタミンC <0.2 μg/ml (基準値5.5-16.8)

ビタミンA

1. Vitamin A (Oregon State university Linus Pauling Institute » Micronutrient Information Center)
2. Vitamin A: β-Carotene (LibreText Chemistry)
3. Mechanisms of Transport and Delivery of Vitamin A and Carotenoids to the Retinal Pigment Epithelium Mol Nutr Food Res . 2019 Aug;63(15):e1801046. doi: 10.1002/mnfr.201801046. Epub 2019 Feb 14. Vision depends on the delivery of vitamin A (retinol) to the retina. Retinol in blood is bound to retinol-binding protein (RBP).

参考

1. The discovery of the vitamins Richard D Semba Int J Vitam Nutr Res . 2012 Oct;82(5):310-5. doi: 10.1024/0300-9831/a000124. PubMED
2. ビタミンQ&A（よくある質問）日本ビタミン学会
3. 鈴木梅太郎（ウィキペディア）
4. くすり偉人伝No.04　鈴木梅太郎　製薬協
5. 栄養教養学部 / カラダ整え学科 ビタミンB1　大塚製薬
6. ビタミンのはなし(14)～ビタミンＫ１とビタミンＢ１２ 2010年5月 6日 08:00 伊藤　仁  ビタミンＫの大きな働きは出血時に血を固めたり、骨の形成に関与する。‥　デンマークのダムは、1929～30年にかけてニワトリのコレステロール代謝を研究している。無脂肪飼料で飼育したニワトリの成長が止まり、消化管や皮下、筋肉内で出血することを観察した。「出血を防止する」、すなわち「凝固（ドイツ語でKoagulation）」の頭文字をとって、この成分をビタミンＫと名付けた。‥　Ｂ12は悪性貧血を予防するのみでなく、神経の機能維持にも有効に働く。‥　Ｂ12は現在、ビタミンとして世界的に認知されている13種類の最後に発見・構造決定・合成されたビタミンである。
7. ビタミンのはなし(13)　ナイアシンとパントテン酸 2010年4月27日  伊藤　仁
8. ビタミンのはなし(12)～ビタミンB２とビタミンB６ 2010年4月19日 08:00 伊藤　仁　ビタミンＢ２（リボフラビン）が欠乏すると口角炎（口の端がきれ、カサブタができる）、口唇炎（唇がはれて赤くなる）、舌炎（舌がはれて痛みや灼熱感を伴う）などの口のまわりの症状や、脂漏性皮膚炎（小鼻の脇などに脂肪のブツブツが出来る）、眼瞼炎、眼精疲労などの目や鼻の症状がしばしば見られる。‥　ビタミンＢ２を含むビタミン剤を摂ると、尿が黄色くなる。‥　タンパク質の成分であるアミノ酸の合成や分解にかかわる酵素に対しＢ６は補酵素として働くので、Ｂ６が不足するとアミノ酸代謝に異常が起こる。
9. ビタミンのはなし(11)～ビタミンＥの抗酸化作用 2010年4月13日 08:00　1922年から41年にわたり動物における不妊症、筋ジストロフィーなどのビタミンＥ欠乏症が報告されているが、ヒトでの必須栄養素に認定されたのは68年だった。‥　ビタミンＥは当初、不妊症のビタミンとして知られていたが、現在ではその重要な生理作用は抗酸化作用にあり、老化ないし加齢に伴う様々な疾病の予防に有効であるとされる。
10. ビタミンのはなし(10)～葉酸と新生児の神経管閉鎖障害 2010年4月 7日 08:00　鉄剤の投与によっても治癒されない貧血があり、悪性貧血といわれ19世紀の医学界の大きな課題であった。1931年にアメリカのキャッスルが動物の栄養障害による貧血を予防する因子が肝臓中にあると報告した。1941年にアメリカのネスルは、悪性貧血予防因子がほうれん草に含まれることを発見し葉酸と命名した。‥　妊娠予定の4,000人以上の女性へ、葉酸400μg（0.4mg）を投与したグループと非投与グループに分けて試験を実施したところ、非投与グループで６名の神経管閉鎖障害を持つ新生児が生まれたのに対し、葉酸を投与したグループでは０名であった。‥　1998年からアメリカやカナダ、その後、イギリス、オーストラリア、アイルランド、オランダ、ノルーウェー等の各国ではコーンフレークやシリアル類等の小麦製品に葉酸400μg(0.4mg)の添加を義務づけたり、妊娠期の女性は１日400μg(0.4mg)以上の葉酸を摂取するよう勧告している。
11. ビタミンのはなし(９)～ビオチンと掌蹠膿疱（しょうせきのうほう）症や糖尿病 2010年3月29日 08:00 伊藤　仁　　ビオチンは長い間、ヒトでは乳児の脂漏性皮膚炎が欠乏症として知られていた。これまで難病の１つとして、あるいは尋常性乾癬として診断されてきた掌蹠膿庖性骨関節炎がビオチンの欠乏によって引き起こされることが、前橋賢（秋田県本荘第一病院免疫内科）によって明らかにされた。
12. ビタミンのはなし(８)～ビタミンＡとカロテンの様々な役割 2010年3月23日 10:57 伊藤　仁　植物中にはβ-カロテンと呼ばれるプロビタミンが存在する。β-カロテンは体内のビタミンAが不足すると小腸上皮細胞でビタミンAに変換されて利用されるので、プロビタミンAと呼ばれる。
13. ビタミンのはなし(７)～ビタミンＡとカロテンの発見と構造決定 2010年3月15日 15:00 伊藤　仁　　ビタミンＡの化学構造は1931年にスイスのカラーが、オヒョウ肝油からの研究で決定した。
14. ビタミンのはなし(６)～ビタミンＣと血圧調整等の有用性 2010年3月 8日 10:15 伊藤　仁
15. ビタミンのはなし(５)～ビタミンＣとライナス・ポーリング 2010年3月 1日 10:16 伊藤　仁　1977年に医師のキャメロンと共著で『がんとビタミンＣ』を出版、医学会をはじめ世間一般に大きな衝撃を与えた。このビタミン大量療法（メガビタミン主義）の臨床的効果は、否定的見解が多い。ただし、アメリカのNIH（国立衛生研究所）は、大量・高濃度ビタミンＣ点滴療法が、がんに対して有効かどうかの臨床試験を現在実施している。
16. ビタミンのはなし(４)－ビタミンＣの発見と合成 2010年2月16日  伊藤　仁　ほかの12種類のビタミンがヒトの体内で合成されるのに対し、ビタミンＣだけはその合成にかかわる酵素（Ｌ－グロノラクトン酸化酵素）が遺伝的に欠損している。
17. ビタミンのはなし(３)　伊藤　仁 2010年2月15日　日本において、脚気による死亡者数は1945年ごろまでに毎年1万人を超えている。1950（昭和25）年で約4,000人だった。脚気による死亡者が０（ゼロ）になったのは1960（昭和35）年代に入ってからである。‥　ところが1975年、西日本の高校生に脚気が再発した。原因は砂糖の多い飲料や食品、そしてインスタント食品などのジャンクフードを食べていたことに起因している。
18. ビタミンのはなし(２)　伊藤　仁 2010年2月 8日 　明治時代、脚気は結核と並んで二大国民病とされ、年間１万人から３万人もの死者を記録している。‥　鈴木梅太郎は1910年、米ヌカのなかの栄養素を結晶状に精製し、1912年にはドイツの学会誌に『オリザニン』という名称で発表した。前年の1911年、ポーランドのフンクはこれと類似した物質を「生命に必要なアミン」という意味で『ビタミン』と名付けて発表している。
19. ビタミンのはなし(１)　伊藤　仁 2010年2月 1日　トウモロコシをひいた粉を主食とし、その他の食べ物を摂れない貧しい農民にひどい皮膚炎、慢性の下痢、さらには脳障害から痴呆にまでなる病気で年間20万人が発症し、１万人近くが死亡する状態がつづいていた。これは「ペラグラ」という病気で、ビタミンＢ群の一種であるナイアシンの欠乏症だった。

EEG測定の実際

1. How to place electrodes for EEG/ 10- 20 system of Electrode Placement / EEG electrode placement map 2020/08/20 PhysiologyForMBBS
2. How to Measure a Patient for an EEG (10-20 system) 2022/03/29 Jared Beckwith, R. EEG T.

臨床EEG入門

1. Introduction to EEG Jeremy Moeller（チャンネル登録者数 1.38万人） モンタージュの説明　まばたきをすると脳波に影響する理由の説明　てんかんの脳波

EEGシグナル解析入門

1. 接続性、ボリューム伝導、および時間ベースの接続と試行ベースの接続の概要 2017/10/01 Mike X Cohen

EEG入門

1. EEG Signal Processing 2020/04/01 A brief explanation on Feature Extraction for EEG signals.  Nataly Medina　Auto-correlationなど

Open BCIの使い方

1. ガングリオンバイオセンシングチュートリアル 2018/06/21 OpenBCI

Open BCI関連製品

1. OpenBCI製品がどのように連携するか 2018/06/21 OpenBCI　MarkIVドライ電極（多電極ヘッドセット）

MedicalTribuneに「49歳で米国の病理研修医に転身！」という記事がありました。国立がんセンターの室長という立場を辞して、医師のキャリアパスのピラミッドの最底辺である薄給の研修医(レジデント)からやり直すことなど、周りからは無謀としか思われない選択をして、アメリカでのキャリアを築いている病理医の話です。

097 中西先生インタビュー 20220812 2022/09/13 Medical Tribune

世の中には気が合う人と合わない人がいます。これが自分はずっとナゾでした。なぜ合う人と合わない人がいるのでしょうか。

合う合わないをもう少し具体的に考えると、共感するかしないか、協同作業を行うときにラポール（信頼感）が生じるかどうかということになります。

共感（empathy）やラポール（rapport）の実体(neural correlates, neural substrate)は何でしょうか。

共感とは

1. Empathy is the capacity to feel and understand others’ mental states.　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278262622000173

共感に関する論文

2022

• Empathy at birth: Mother’s cortex synchronizes with that of her newborn in pain Eur J Neurosci. 2022;55:1519–1531
• Social synchronization of brain activity increases during eye-contact　Communications Biology volume 5, Article number: 412 (2022)　Published: 04 May 2022

2021

• Exploring the “Dark Matter” of Social Interaction: Systematic Review of a Decade of Research in Spontaneous Interpersonal Coordination. Front. Psychol., 11 October 2021
• Incorporating Interpersonal Synchronization Features for Automatic Emotion Recognition from Visual and Audio Data during Communication　Sensors 2021, 21(16), 5317
• Human attachments shape interbrain synchrony toward efficient performance of social goals. NeuroImage Volume 226, 1 February 2021 The current study utilized hyperscanning EEG to measure neural synchrony during two naturalistic interactions: joint motor activity and empathy-giving, in male-female pairs who were either long-term cou- ples, best friends, or strangers. … In order to assess the brain synchrony between the couples, data was bandpass to alpha (8–12Hz), beta (13–30Hz) and gamma (31–48Hz), and phase-locking value (PLV) was calculated between each pair of between-subject electrodes and for every frequency.

2020

• ESB: A low-cost EEG Synchronization Box Author links open overlay panel. Bilucaglia et al. HardwareX Volume 8, October 2020, e00125 HardwareX

2019

• Implementing EEG hyperscanning setups. Barrazaa et al.,  MethodsX Volume 6, 2019, Pages 428-436.
• Prior physical synchrony enhances rapport and inter-brain synchronization during subsequent educational communication. 04 September 2019 Scientific Reports 9: 12747 (2019) Nozawa et al. Using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) hyperscanning, we tested the effects of preceding physical synchrony on subsequent dyadic teaching-learning communication.
• 同時計測されたEEG信号からの2名における感情共有の測定 (2019). (PDF)
• Using second-person neuroscience to elucidate the mechanisms of social interaction　Nature Reviews Neuroscience volume 20, pages495–505 (2019)

2017

• Brain-to-Brain Synchrony during Naturalistic Social Interactions. Scientific Reports 7: 17060 (2017) 06 December 2017 Kinreich et al. Using hyperscanning EEG recordings, we measured brain-to-brain synchrony in 104 adults during a male-female naturalistic social interaction, comparing romantic couples and strangers. 人間対人間の自然なやりとりにおける脳波の同調を報告した初の例　‥　Brain areas that support brain-to-brain neural synchrony may involve temporal-parietal structures, including the posterior superior temporal sulcus (pSTS) and temporo-parietal junction (TPJ), and studies using a variety of methods have indeed pinpointed neural synchrony to these regions. 同調が認められる脳の部位　Hyperscanning EEG is a recently-developed methodology for recording EEG simultaneously from two or more individuals engaged in a social task.　やりとりをする複数の人の脳活動を同時計測するハイパースキャニング脳波計測
• Brain-to-brain entrainment: EEG interbrain synchronization while speaking and listening　Scientific Reports volume 7, Article number: 4190 (2017)
• The Science of Empathy Helen Riess, MD　Journal of Patient Experience　First published online May 9, 2017　Empathy plays a critical interpersonal and societal role, enabling sharing of experiences, needs, and desires between individuals and providing an emotional bridge that promotes pro-social behavior. This capacity requires an exquisite interplay of neural networks and enables us to perceive the emotions of others, resonate with them emotionally and cognitively, to take in the perspective of others, and to distinguish between our own and others’ emotions.

2016

1. Empathy: A Review of the Concept April 2016　Emotion Review 8(2):144-153 DOI:10.1177/1754073914558466 Authors: Benjamin M.P. Cuff UKHSA　Research Gate

2015

• Hyperscanning neuroimaging technique to reveal the “two-in-one” system in social interactions. Neuroscience Research Volume 90, January 2015, Pages 25-32

2014

• You are in sync with me: Neural correlates of interpersonal synchrony with a partner. Neuroscience Volume 277, 26 September 2014, Pages 842-858
• Social neuroscience and hyperscanning techniques: Past, present and future. Neuroscience & Biobehavioral Reviews Volume 44, July 2014, Pages 76-93

2013

• A new methodical approach in neuroscience: assessing inter-personal brain coupling using functional near-infrared imaging (fNIRI) hyperscanning. Front. Hum. Neurosci., 27 November 2013

2012レビュー論文

1. The neural basis of empathy（無料要旨）Annu Rev Neurosci . 2012;35:1-23. doi: 10.1146/annurev-neuro-062111-150536. Empathy—the ability to share the feelings of others—is fundamental to our emotional and social lives. Previous human imaging studies focusing on empathy for others’ pain have consistently shown activations in regions also involved in the direct pain experience, particularly anterior insula and anterior and midcingulate cortex. 他人の痛みを見て共感する人では、痛みを感じたときに活動する脳部位が活動する。

2012原著論文

• The two-brain approach: how can mutually interacting brains teach us something about social interaction? Front. Hum. Neurosci., 24 July 2012 The second group of studies has recorded dual EEG/NIRS from two people interacting, in (1) face-to-face turn-based interactions, investigating functional connectivity between theory-of-mind regions of interacting partners, or in (2) continuous mutual interactions on millisecond timescales, to measure coupling between the activity in one person’s brain and the activity in the other’s brain. レビュー論文
• Interpersonal body and neural synchronization as a marker of implicit social interaction　Scientific Reports volume 2, Article number: 959 (2012)

2008

• Gamma-band activity in the human superior temporal sulcus during mentalizing from nonverbal social cues Cohen et al.  23 December 2008 Psychophysiology The posterior superior temporal sulcus (pSTS) is a key structure for our ability to infer others’ mental states based on social cues including facial expressions, body posture, and gestures (“mentalizing“)

共感に関する記事

• ラポール(rapport)に関する論文およびその他の記事
• ラポール形成のためのテクニック
• コミュニケーションと脳活動シグナル、生体シグナル