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コーヒーは体に良いのか悪いのか？

がんとコーヒー

  1. 大腸がんを予防するコーヒーの摂取量は？～アンブレラレビュー提供元：ケアネット印刷ボタン公開日：2023/06/05　https://www.carenet.com/news/general/carenet/56516　　1日5杯以上のコーヒー摂取により、大腸がんのリスクが有意に低減することが、米国・Cleveland Clinic FloridaのSameh Hany Emile氏らのアンブレラレビューによって明らかになった。Techniques in Coloproctology誌オンライン版2023年5月2日掲載の報告。コーヒーの摂取によって、全死亡リスクおよび心疾患、脳血管疾患、呼吸器疾患による死亡リスクの低減が報告されている。また、大腸がんや一部のがん種を予防する可能性も示唆されている。
  2. コーヒーはがんリスクやがん予防に関係、影響する！がん専門医が解説20239/16がん治療2023年9月16日　銀座みやこクリニック　https://gmcl.jp/coffee-cancer/
  3. コーヒー摂取と肝がんの発生率との関係について　https://epi.ncc.go.jp/jphc/outcome/274.html
  4. 「コーヒーはがんに効果あり」は本当か？ NIKKEI STYLE（健康・医療） 2016年2月1日 6:00　https://www.nikkei.com/nstyle-article/DGXMZO96626800Y6A120C1000000/　コーヒー。以前は「カラダに悪い」といわれていたが、最新の研究により「カラダにいい」ことが続々と明らかになっている。
  5. がんを防ぐーコーヒー２０１５年１０月　くにちか内科クリニック　https://kunichika-naika.com/information/hitori201510
  6. がんとコーヒー大阪労災病院緩和ケア認定看護師宮﨑さゆり　https://www.ncc.go.jp/jp/cis/divisions/info/project/pub-pt-lib/20161204/20161204_01.pdf

パーキンソン病とコーヒー

  1. コーヒーでパーキンソン病リスク低下 縦断コホート研究の後ろ向き解析 2024年04月22日 18:47　MEDICALTRIBUNE　https://medical-tribune.co.jp/news/2024/0422562442/　Utrecht UniversityのYujia Zhao氏らは、縦断コホート研究EPIC4PDのデータを後ろ向きに解析。コーヒー摂取とパーキンソン病（PD）リスクの低下が有意に関連すること、コーヒーの神経保護作用にカフェインおよび主要な代謝産物が関与している可能性が示されたとNeurology（2024 ; 102: e209201）に発表

エピジェネティック時計で測る生物学的年齢（老化の指標）

年齢の割に若く見える人がいます。実際にその年齢とは思えないくらいに活動的で、若者に負けない元気の良さや頭の回転の速さを保っているのです。昔は60歳定年を迎えた男性はおじいちゃんのように見えましたが、今の60歳の男性はまだまだこれからという感じがします。そうはいっても60歳~90歳くらいの人を見ていると老け込み方が人によって極端に違います。

生物学的な老化のメカニズムの研究、予測因子の研究、予測サービスなどは、ここ数年かなりホットな分野のようです。自分は知りませんでした（2024年）。

老化を促進する要因

過剰労働や睡眠時間の減少、アルコール摂取や喫煙、運動不足、不規則でバランスを崩した食生活、肉体的精神的ストレスなど、マイナスに作用する様々な要因によって老化に繋がる遺伝子にスイッチが入ることで老化が進む

エピジェネティッククロック 生物学的年齢検査　京都御池メディカルクリニック　京都府京都市中京区河原町　https://kyoto.krg.or.jp/screening/epigenetic/

人間の暦による年齢とは別に、身体の若さ、すなわち生物学的時計で測った年数というものが存在するようです。

エピジェネティック時計 エピジェネティック・クロック（EC）とは

Steve Horvath at Longevity Symposium Rovinj: Epigenetic Clocks of Biological Age GlycanAge チャンネル登録者数 634人

  • Hannum’s clock　血液の老化
  • 第一世代EC 2013年Steve Horvath博士Horvath clock　体全体の老化の予測
  • 第二世代EC PhenoAge（2018）Levines’ clock　特定の臓器、細胞がどのような老化をたどっているのかを予測
  • GrimAge（2019）
  • 第三世代EC 老化の速度を評価するDunedin PACE　老化の程度と進行ペースの両方を反映
  • 老化に関連する炎症を評価するDNAmCRPや運動介入を測定するDNAmFitAge 歩行速度や握力などが老化と関連

あなたのカラダ年齢はいくつ？ 〜最新技術を用いた生物学的年齢の計測方法〜 2023年8月30日 最新技術を用いた生物学的年齢の計測方法 – Epigenetic Clockを中心に- 山田 秀和 先生 （近畿大学アンチエジングセンター ） エピジェネティッククロックがもたらす生物学的年齢予測の新たな展開 仲木 竜 先生　（株式会社 Rhelixa ）

一般向け記事

  1. エピジェネティック・クロックとは何ですか？ 2023 年 4 月 12 日　LIFESPAN　Horvath Epigenetic Clock　ハンナムクロック　GrimAgeクロック　PhenoAge　Zhang Epigenetic Clock「がん時計」。
  2. 本当は何歳？ 記者が生物学的年齢を調べてもらった結果 生物学的年齢は、健康寿命があと何年残っているのかを示す手がかりを与えてくれるものだ。野菜中心の食生活を送り、定期的にヨガに勤しんでいる記者は、平均的な人よりも生物学的年齢が若いと信じていた。ところが検査の結果は意外なものだった。 by Jessica Hamzelou2022.12.26 https://www.technologyreview.jp/s/290953/i-found-out-my-biological-age-and-was-annoyed-by-the-result/

論文

  1. 実験医学 2023年5月号 Vol.41 No.8 Aging Clock　生物学的年齢を測る 加齢性疾患を予測・予防し、健康寿命の延伸へ 早野元詞，寺尾知可史／企画 https://www.yodosha.co.jp/yodobook/book/9784758125673/
  2. 【総説】要約エピジェネティクスと老化　基礎老化研究 46（3）; 25－33, 2022荒谷　紗絵1）2）、中西　真1）1）東京大学　医科学研究所　癌・細胞増殖部門　癌防御シグナル分野2）日本医科大学付属病院　内分泌代謝・腎臓内科学　https://www.jsbmg.jp/members/pdf/BG46-3/46-3-6.pdf
  3. 基礎老化研究2022　Vol.46 No.3 https://www.jsbmg.jp/members/pdf/BG46-3/46-3-ALL.pdf
  4. 医学のあゆみ 277巻8号 （2021年5月発行） English ←前の文献 次の文献→ TOPICS 加齢医学 加齢とエピジェネティクス：新しい取り組み -――エピジェネティック時計 山田 秀和 1 1近畿大学アンチエイジングセンター，近畿大学奈良病院皮膚科 pp.617-618 発行日 2021年5月22日 DOI https://doi.org/10.32118/ayu27708617 2013年にHorvathが，353個のCpGのメチル化を用いて生物学的老化を計測する時計を開発した．老化の原因がエピジェネティクスの異常により起こっているかは正確には不明のままだが，エピジェネティクスがアンチエイジング治療のターゲットとなり，老化治療研究にいくつかのエピジェネティック時計をバイオマーカーとして使うことが可能となった．
  5. GrimAge Outperforms Other Epigenetic Clocks in the Prediction of Age-Related Clinical Phenotypes and All-Cause Mortality Cathal McCrory 1, Giovanni Fiorito 2 3, Belinda Hernandez 1, Silvia Polidoro 4, Aisling M O’Halloran 1, Ann Hever 1, Cliona Ni Cheallaigh 5, Ake T Lu 6, Steve Horvath 6, Paolo Vineis 3, Rose Anne Kenny 1　J Gerontol A Biol Sci Med Sci . 2021 Apr 30;76(5):741-749. doi: 10.1093/gerona/glaa286.
  6. Journal of cachexia, sarcopenia and muscle 2020Aug01 Vol. 11 issue(4) 人間の骨格筋のエピジェネティック時計 Sarah VoisinNicholas R HarveyLarisa M HauptLyn R GriffithsKevin J AshtonVernon G CoffeyThomas M DoeringJamie-Lee M ThompsonChristian BenedictJonathan CedernaesMalene E LindholmJeffrey M CraigDavid S RowlandsAdam P SharplesSteve HorvathNir Eynon PMID: 32067420 DOI: 10.1002/jcsm.12556 https://bibgraph.hpcr.jp/abst/pubmed/32067420 12の独立したデータセット（18-89歳、22％の女性、99％女性）の682の骨格筋サンプルのゲノム全体のDNAメチル化データに基づいて、より正確で筋肉特異的エピジェネティッククロックを開発しました。
  7. DNA methylation GrimAge strongly predicts lifespan and healthspan Ake T Lu 1, Austin Quach 1, James G Wilson 2, Alex P Reiner 3, Abraham Aviv 4, Kenneth Raj 5, Lifang Hou 6, Andrea A Baccarelli 7, Yun Li 8, James D Stewart 9, Eric A Whitsel 9 10, Themistocles L Assimes 11 12, Luigi Ferrucci 13, Steve Horvath 1 14　Aging (Albany NY) . 2019 Jan 21;11(2):303-327. doi: 10.18632/aging.101684. 「貴方がいつ死ぬか、健康寿命が何年かを教えます」と言う強烈な論文タイトルですね。
  8. Horvath, S., Raj, K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nat Rev Genet 19, 371–384 (2018). https://doi.org/10.1038/s41576-018-0004-3 レビュー論文　biomarkers of ageing based on DNA methylation data have enabled accurate age estimates for any tissue across the entire life course. These ‘epigenetic clocks’ link developmental and maintenance processes to biological ageing, giving rise to a unified theory of life course. Epigenetic biomarkers may help to address long-standing questions in many fields, including the central question: why do we age?
  9. An epigenetic biomarker of aging for lifespan and healthspan Morgan E. Levine,1 Ake T. Lu,1 Austin Quach,1 Brian H. Chen,2 Themistocles L. Assimes,3 Stefania Bandinelli,4 Lifang Hou,5 Andrea A. Baccarelli,6 James D. Stewart,7 Yun Li,8 Eric A. Whitsel,7,9 James G Wilson,10 Alex P Reiner,11 Abraham Aviv,12 Kurt Lohman,12 Yongmei Liu,14 Luigi Ferrucci,2,* and Steve Horvath　https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5940111/　Aging (Albany NY). 2018 Apr; 10(4): 573–591. Published online 2018 Apr 17. doi: 10.18632/aging.101414 PMCID: PMC5940111 PMID: 29676998 　we develop a new epigenetic biomarker of aging, DNAm PhenoAge, that strongly outperforms previous measures in regards to predictions for a variety of aging outcomes, including all-cause mortality, cancers, healthspan, physical functioning, and Alzheimer’s disease.
  10. Genome-wide Methylation Profiles Reveal Quantitative Views of Human Aging Rates Author links open overlay panel Gregory Hannum 1 12, Justin Guinney 5 12, Ling Zhao 2 3 6, Li Zhang 2 3 6 7, Guy Hughes 2 3, SriniVas Sadda 8, Brandy Klotzle 9, Marina Bibikova 9, Jian-Bing Fan 9, Yuan Gao 10, Rob Deconde 1 4, Menzies Chen 1, Indika Rajapakse 11, Stephen Friend 5, Trey Ideker 1 2 4, Kang Zhang 2 3 6 Molecular Cell Volume 49, Issue 2, 24 January 2013, Pages 359-367 Journal home page for Molecular Cell Resource
  11. 種々の生理機能にもとづく老化の指標としての生物学的年齢の推定 (男子の場合) Evaluation of the Progress as Estimated of Aging Based on Specific Biological by Various Physiological 京都大学教養部保健体育学教室中 村 栄 太 郎京都府立医科大学衛生学教室Functions木 村 み さ か・永 田 久 紀京都第二赤十字病院内科宮 尾 賢 爾・小 関 忠 尚 1983年　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjh1946/36/6/36_6_853/_pdf

キーワード：生物学的老化  生物学的年齢 エピジェネティック時計

  1. 実験医学2023年5月号　エピジェネティッククロックの発展と今後の展望 Development and future prospect of epigenetic clock 仲木　竜 10.18958/7239-00001-0000454-00　https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/articles/index.html?ci=45400
  2. エピジェネティック時計に及ぼす長期的な運動トレーニングの効果 研究課題 研究種目 若手研究 審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連 研究機関 早稲田大学　研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31

研究者向けエピジェネティクス的年齢測定の受託サービス

  1. DNAメチル化レベルによるエピジェネティクス的年齢決定の受託サービス DNAge Epigenetic Aging Clock Service　FUNAKOSHI　お送りいただいたヒトまたはマウスの試料からDNAメチル化のレベルを測定し、エピジェネティクス的年齢を決定する受託サービス
  2. ZYMO RESEARCH / フナコシ DNAge Epigenetic Aging Clock ServiceID: J01518 印刷 DNAメチル化レベルによるエピジェネティクス的年齢決定の受託サービス　和研

一般向け生物時計サービス

  1. 日本人に最適化されたエピジェネティック・クロック生物学的年齢測定検査を共同開発、日本で初めて市場導入へ 2023.11.02 https://www.rhelixa.com/epiclock-202311/ エピゲノム解析*1のリーディングカンパニーである株式会社Rhelixa（代表取締役: 仲木 竜）は、抗加齢医療と再生医療を専門とする医療法人康梓会 SAWAKO CLINIC x YS / Y’sサイエンスクリニック（統括院長: 日比野 佐和子）、及びアンチエイジング研究の第一人者である山田 秀和先生（近畿大学医学部客員教授 /日本抗加齢医学会理事長）と戦略的パートナーシップを結び、日本人に最適化されたエピジェネティック・クロック*2生物学的年齢測定検査を共同開発します。検査は2024年内の市場導入を目指します。
  2. 生体時計　日新ビジネス開発株式会社　あなたの本当の年齢を教えます！　http://seitaitokei.com/

妊娠と老化との関係

 

 

  1. 妊娠は女性の老化を早める？ 2024年04月22日 17:34 MEDICALTRIBUNE 米コロンビア大学エイジング・センターのCalen Ryan氏ら Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）に4月8日掲載 血液サンプルのDNAメチル化をの程度を調べて、Horvathクロックなどの6種類のエピジェネティック時計により生物学的年齢を推定

エイコサノイドの作用

ブヨに顔をさされてしまい赤くなったのが１日たっても全然なおらず腫れが引きません。家にたまたまあったスチブロン軟膏を塗りました。スチブロンは商品名で、化学名はジフルプレドナートです。ジフルプレドナートはステロイド剤で炎症作用があります。その作用機序はどのようなものでしょうか。

生化学の教科書を紐解くと、アラキドン酸からロイコトリエン、プロスタグランジン、トロンボキサンが合成される過程が説明されており、それらの化学反応を担う酵素に対する阻害剤が示されています。ステロイド剤と非ステロイド剤があります。

エイコサノイドとは、アラキドン酸（炭素数２０の脂質）の誘導体で、ロイコトリエン、プロスタグランジン、トロンボキサンなどの生理活性物質の総称です。アラキドン酸はリン脂質の構成要素として細胞膜に存在しており、ホスホリパーゼA2（PLA2）によって遊離して、生理活性物質になります。

 

アラキドン酸は、主に細胞膜のリン脂質のsn-2位にエステル化されて存在する[4] 。主にグリセロリン脂質にコリンが結合したホスファチジルコリンに含まれるが、ホスファチジルイノシトールなど他のグリセロリン脂質にも含まれる[5] 。 アラキドン酸は、刺激に応じてホスホリパーゼA2（phospholipase A2; PLA2）の酵素活性により細胞膜から遊離する

  1. アラキドン酸

ステロイド剤がPLA2を阻害するのは、直接結合して阻害するわけではなく、糖質コルチコイド受容体に結合して遺伝子発現を生じた結果、その遺伝子産物がPLA2活性化シグナリングを阻害するというものだそうです。その阻害の作用機序は明らかになるまでは大きな研究テーマだったようです（参照：ステロイド薬の基礎　２０１１年）。

  1. ステロイド薬の基礎　https://www.jstage.jst.go.jp/article/arerugi/60/2/60_KJ00007063066/_pdf
  2. ジフルプレドナート　https://www.info.pmda.go.jp/go/pack/2646725M1236_1_03/2646725M1236_1_03?view=body&lang=ja#DOC_15　作用機序 コルチコステロイドは、標的細胞の細胞質内に入り、そこに存在するレセプターと結合後、核内に移行して遺伝子を活性化し、合成されたメッセンジャーRNAが細胞質内に特異的蛋白リポコルチン合成する。 細胞膜を形成するリン脂質に含まれるアラキドン酸は、ホスホリパーゼA2（PLA2）により遊離後、代謝を受けて各種のプロスタグランジン、トロンボキサン、ロイコトリエンとなり炎症に関与するが、リポコルチンはこのPLA2を阻害することにより、抗炎症作用を発現するものと考えられている4) 。
  3. マイザー軟膏（ジフルプレドナート）に含まれている成分や効果、副作用などについて解説 監修 薬剤師　大越 有紀 更新日：2024年02月28日 マイザー軟膏（ジフルプレドナート）の特長は、代表的なアンテドラッグ（antedrug）ステロイドであることです。アンテドラッグとは特定の部位でのみ優れた効果を発揮した後、体内に取り込まれると急速に代謝し、薬効を消失するよう設計された薬のこと。そのため全身への副作用を少なくでき、安全性と有効性に優れています。

ステロイド剤→受容体に結合→リポコルチン遺伝子発現→PLA2を阻害→アラキドン酸が細胞膜から遊離できない→プロスタグランジン、トロンボキサン、ロイコトリエンの産生が抑制される→炎症作用が抑制される

という作用機序のようです。

非常勤講師や外部セミナー講師を依頼するときの委嘱状の書き方

他大学に所属する先生に、非常勤講師として講義の担当をお願いすることがあります。また、大学でセミナーを行うときに、他大学の先生をお招きして外部講師として依頼することもあります。そんなときに、委嘱状はどのように書けばよいのでしょうか。参考になりそうなウェブページをまとめておきます。

先方に様式が存在することもあります。また、宛名として学長もしくは学部長などが決められていることもあります。大学によってそのあたりは異なることがあるようです。

  1. 教員への委嘱依頼について　専修大学　本学の専任教員に対して、兼任（非常勤）講師、委員、講演等の委嘱依頼を行う場合は、以下のとおり手続きをお願いいたします。
  2. 本学の教員に対する委嘱（兼業）の依頼について　駒澤大学　本学の教員に対し、非常勤講師、委員、プロジェクトメンバー、講演等の委嘱（兼業）依頼を行う場合は、次の手順で手続きをお願いいたします。
  3. 国際日本学部の専任教員への委嘱依頼について
  4. 委嘱・派遣依頼教員または学生への委嘱・派遣依頼について　常磐大学

大学教育再生戦略推進費とは？

大学教育再生戦略推進費　高度医療人材養成拠点形成事業という助成事業を文部科学省が行っていますが大学教育再生戦略推進費とはどんな趣旨の助成事業なのでしょうか。

大学教育再生戦略推進費とは

大学教育再生戦略推進費（「再推費」）は、中央教育審議会等で提言された政策課題に特化した誘導型の補助金であり、

1.世界に誇れるトップレベルの教育研究活動を実践する大学の機能を飛躍的に高め、世界に発信していくことで、我が国の高等教育・学術研究のプレゼンス向上を図る事業、

2.大学における革新的・先導的教育研究プログラムを開発・実施する取組や、迅速に実現すべきシステム改革を支援・普及することで、大学教育の充実と質の向上を図る事業を重点的に支援する。

https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/kaikaku/index.htm

  1. 私大再編を支援、2024年度から5年間で集中改革…文科省

大学教育再生戦略推進費（再推費）事業一覧

大学教育再生戦略推進費（再推費）事業として、これまでに5個の助成事業が実施されています。

  1. Society5.0の実現及びポストコロナ期における高度専門人材の育成
  2. 革新的・先導的教育研究プログラム開発やシステム改革の推進等
  3. 大学教育のグローバル展開力の強化
  4. 先進的で高度な医療を支える人材養成の推進

先進的で高度な医療を支える人材養成の推進

「先進的で高度な医療を支える人材養成の推進」事業はさらにいくつかに細分化されています。

高度医療人材養成拠点形成事業（高度な臨床・研究能力を有する医師養成促進支援）

事業の概要

  1. 対象機関：国公私立大学のうち医師養成課程の学部学科を置く大学
  2. 選定件数：【タイプA】10件程度【タイプB】25～30件程度
  3. 補助期間：最大6年間
  4. 補助金基準額：【タイプA】80,000千円程度（初年度・年間）【タイプB】40,000千円程度（初年度・年間）

Q&A（抜粋）

Ｑ１－６ 過去に「国公私を通じた大学教育改革支援プログラム（大学改革推進等補助金等）」 で選定された補助期間が終了した取組と同一又は類似の取組を申請することは可能か。 Ａ 同一又は類似の取組を申請することはできませんが、本プログラムの趣旨・目的等を踏ま え、取組内容を更に発展・充実させ、新たな体制を構築する事業であれば申請可能です。

Q３－１ 本プログラムにおいて確保する人材の職種や雇用形態に指定はあるか。 A 本プログラムではプログラムに従事する教育研究支援人材等を確保し、臨床実習実施体制 や臨床研究支援体制を構築、強化いただくことを目的としていますが、各大学の事業構想に 基づき、必要な人材を確保いただきたいという趣旨から、確保する人材の職種や雇用形態に ついては指定していません。

  1. https://www.mext.go.jp/content/20240307_mext_igaku_000033806_6.pdf

 

肺呼吸と細胞呼吸、酸素と二酸化炭素と呼吸商について

生化学の勉強をしたことがない人は、肺呼吸で吸い込んだ酸素はその後、体の中でどうなるのか？肺呼吸で吐いている二酸化炭素は体のどこからやってきたのか？という質問をされると考えこんでしまいます。酸素が赤血球で運ばれるくらいは常識として知っているので血液で体の隅々まで運ばれるというところまでは想像できても、その先は、え、え、え？となります。

生化学を勉強するとその答えがわかって、なるほどと感動するのではないでしょうか。

グルコース（ブドウ糖）を完全酸化すると以下の式のようになります。

C6H12O6 ＋ 6O2　→  6CO2 ＋ 6H2O

酸素と二酸化炭素は同じ分子の数だけありますね。これは炭水化物からエネルギーを得た場合の話。

呼吸商＝単位時間あたりの CO2 排出量 / 単位時間あたりの O2 消費量=１です。エネルギー源となる物質が変わると呼吸商の値も変わってきます。

脂質はどうかというと，脂肪酸の構造が多 数の炭素原（C）の鎖のような構造で酸素原子が非常に少ないため，分解 すると産生するエネルギーは 9kcal/g と大きいのですが，そのときは多くの酸素が必要なわけですね．そして O2 消費量の割には，CO2 産生量が少 ないため，呼吸商はおよそ 0.71 と 3 大栄養素の中では最小なんです．https://www.chugaiigaku.jp/upfile/browse/browse1592.pdf

  1. https://www.chugaiigaku.jp/upfile/browse/browse1592.pdf

 

ペルオキシソームとは

細胞小器官のことを自分はずっと細胞内小器官だと思って生きてきました。いつのまにか日本語の訳語が変わったのでしょうか。

細胞小器官（さいぼうしょうきかん、英: organelle）とは、細胞の内部で特に分化した形態や機能を持つ構造の総称である。細胞内器官、あるいはラテン語名であるオルガネラとも呼ばれる。（ウィキペディア）

それは余談として、細胞小器官のひとつにペルオキシソーム(peroxisome)というものがあります。ペルオキシソームとは何か？を一言で説明しづらくて、どんな説明ならしっくりくるかなと思いいろいろ調べてみました。

Peroxisomes are so named because they usually contain one or more enzymes that use molecular oxygen to remove hydrogen atoms from specific organic substrates (designated here as R) in an oxidative reaction that produces hydrogen peroxide (H2O2).

NAD+が還元されたときの式でNADHの隣にいるH+は誰？

生化学の教科書を読んでいると酸化還元反応のステップにおいて、NAD+が還元されたときにNADHの隣にいるH+が添えられていることがあります。そうでない教科書もあるように思います。このNADHの隣のH+は一体何者なのでしょうか？

NAD+が電子を受け取る式は、

NAD+ + 2e- + H+ →NADH

でいいのではないでしょうか？

ときどきみかける右辺のNADH+H+とは何なのか不思議に思いました。

https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13267772093　にわかりやすい解説がありました。結論からいうとどっちでもいいようです。というより、反応式の左と右で原子と電荷の数があっている必要があります。あっていれば、よいという意味です。

電子を取られる側と電子を受け取る側の両方に関して「半反応式」を書くと、

2H → 2H⁺ + 2e⁻

NAD⁺ + H⁺ + 2e⁻ → NADH

となります。

２つの式を合わせると、反応式は

NAD⁺ +2H → NADH + H⁺

となります。つまり右側にH+があるということは、当たり前ですが、左側にもH+があるわけです。原子の数や電荷は左と右で一致している必要がありますので、左に何を書いたかで、それに合わせて右側にもH+が出てくるかどうかが決まるだけのようですね。

グリセルアルデヒド3リン酸が酸化されて１，３，ビスホスホグリセリン酸になるときにNAD+が還元されてNADH＋H+が生じます。教科書によってはNADH/H+ とかいたり、NADH2+　と書いたりもするようです。

CH２（-OH)-CH(-OH)-CH2(-OH)はグリセロール

CH(=O)-CH(-OH)-CH2(-OH)はグリセルアルデヒド

CH(=O)-CH(-OH)-CH2(-O-PO4 2-)がグリセルアルデヒド3リン酸

グリセリン酸は

C(=O)（-OH)-CH(-OH)-CH2(-OH)

１，３，ビスホスホグリセリン酸は

C(=O)（-O-PO4 2-)-CH(-OH)-CH2(-O-PO4 2-)

反応式は

CH(=O)-CH(-OH)-CH2(-O-PO4 2-)　+ NAD+  + HPO4 2-

→　C(=O)（-PO4 2-)-CH(-OH)-CH2(-O-PO4 2-) + NADH + H+

となりますでしょうか。これでHの数が合うはず。

  1. Reaction 6: G3P ↔1,3 BPG.　libretexts.　Fundamentals_of_Biochemistry　(Jakubowski_and_Flatt)/II_Bioenergetics_and_Metabolism　　　Glycolysis　この教科書の図にもNAD + H+と書かれています。

  2. リン酸　H3PO4
  3. リン酸イオン PO4 3-
  4. リン酸水素イオン HPO4 2-
  5. リン酸二水素イオンH2PO4 –
  6. http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/~bc1/Biochem/glyclysis.htm

 

食事、食間、絶食・飢餓状態、ダイエットにおける血糖値調節とエネルギー代謝（インスリン・グルカゴンの作用、糖、ケトン体、グリコーゲン、脂肪酸など）のまとめ

生化学の勉強で、解糖系、クエン酸回路、電子伝達系、糖新生、脂質代謝、脂肪酸の分解や合成、ケトン体産生、インスリンやグルカゴンの作用といったことを学ぶわけですが、実際の人間の生活に即して、食事、食間、飢餓といった状態でどうやってエネルギーが作られているのかを学ぶことが大事です。もちろん、それらの調節が上手くいかなかった場合に糖尿病などの病気になるわけですが、病態や治療戦略を理解するためにも生化学の確固たる知識が必要になります。、

生化学の勉強をするばするほど、頭がこんがらがるので一度整理が必要だと感じました。

基本的な考え方は、血糖値が上がれば下げようとするし、下がれば上げようとすることで、血糖値を一定の範囲内に保つ、すなわち恒常性を維持するということになります。またグルコースがいよいよ足りなくなれば、グルコースの代替としてケトン体が産生されて使われます。食事のあとなど、エネルギー源に余剰があれば、飢餓に備えてエネルギー貯蔵に努めます（グリコーゲン合成、中性脂肪合成）。どんなときに（食事、絶食、飢餓、運動、ダイエット）、どこで（肝臓、脂肪組織、筋肉、脳など）、どんなエネルギー源が産生され（糖、ケトン体、脂肪酸）、それがどこの臓器で使われるか（肝臓自身はケトン体を産生し分泌するが自分では利用しない、赤血球にはミトコンドリアがないので解糖系しかつかえない、筋肉はグリコーゲンからブドウ糖までは最終ステップの酵素がなくてつくれないのでエネルギーは地産地消など）という観点で整理するとスッキリします。食事由来の栄養素の代謝（糖質、脂質、タンパク質の消化、吸収、輸送）、貯蔵エネルギー由来のエネルギー源の代謝（脂肪組織由来の脂質、グリコーゲン、筋肉由来のタンパク質）およびそれら代謝産物（糖新生でつくられたグルコース、脂肪酸分解で得られたケトン体）の輸送（リポタンパク質（VLDL・IDL・LDLおよびHDL,カイロミクロン）、コリ回路、グルコースーアラニン回路）などという観点も重要です。

  1. リポタンパク質とは･･･　看護roo! LDL：IDLからほぼすべてのトリグリセリドが除かれ、高濃度のコレステロールと中等量のリン脂質が含まれており、肝臓から他の臓器にコレステロールを運ぶ。 HDL：肝臓や小腸で合成され、体内のコレステロールを肝臓に戻す役割を果たしている。

食事から摂取された脂質の行方

食事のときに十二指腸がコレシストキニンを分泌して胆嚢を収縮させ、胆汁を分泌させます。胆汁には胆汁酸が含まれておりこれが食物中の脂質を可溶化します。トリアシルグリセロール（長鎖脂肪酸の場合）は膵液リパーゼによって十二指腸で消化されて、モノアシルグリセロールと長鎖脂肪酸とに分解されます。可溶化された脂質は空腸で小腸上皮細胞に吸収されますが、小腸上皮細胞内で再びトリアシルグリセロールに再合成されて、キロミクロンに取り込まれてリンパ液中に放出されます。そして、リンパ管を経由して静脈に入ります。ただし、炭素の鎖が長くない中鎖脂肪酸と短鎖脂肪酸は可溶化の必要がないので小腸からそのまま門脈に運ばれます。

キロミクロンは小腸から血中に放出され、血管内でLPLによって分解されてできる脂肪酸が脂肪組織に取り込まれます。

  1. 生化学・基礎栄養学　第2版　池田彩子ほか　朝倉書店　栄養科学ファウンデーション　シリーズ　４　62~63ページ、66ページ

食後のインスリンの働き

食事をとると血糖値が上がり食後1時間で血糖値はピークになります。なぜ血糖値はその後下がるのかといえば、血糖値を下げて正常範囲に保つ仕組みが存在するからです。血糖値が上昇すると、インスリンが分泌されて、インスリン依存性グルコース輸送体GLUT4を発現する筋肉と脂肪組織でのグルコースの取り込みを促進します。筋肉と脂肪は、人体の重量において大きな割合をしめる組織ですので、筋肉と脂肪に積極的にグルコースを取り込むことにより血糖値を下げて一定の範囲に収まるようにします。肝臓のグルコース輸送体GLUT2は、インスリン依存性はありません。ただし、グルコースを細胞内でグルコース6リン酸にする酵素グルコキナーゼの働きを亢進させるので、細胞内のグルコース濃度を下げることにより結果として細胞内へのグルコース取り込みを亢進させることになります。

  1. ブドウ糖の取り込みとインスリン分泌の関係　模式図　https://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/03/dl/s0326-10f-003.pdf　分かりやすい！
  2. インスリン　インスリンによる三大栄養素の代謝
  3. グルコキナーゼとは？肝臓におけるグルコキナーゼの役割とは？ヘキソキナーゼとの違い ikagaku.jp
  4. インスリンの作用、インスリン依存性および非依存性取り込み、GLUT ikagaku.jp
  5. 管理栄養士国家試験徹底解説　臨床栄養学 25（追加）－138　インスリンの作用である。正しいのはどれか。 （1）肝臓での糖新生促進 （2）脂肪組織での脂肪合成促進 （3）筋肉でのたんぱく質酸化促進 （4）肝臓でのケトン体生成促進 （5）筋肉でのグリコーゲン酸化促進
  6. マークス臨床生化学22ページ

余剰エネルギーの貯蔵

食事で炭水化物を多量に摂取すると、すぐには使い切れない量のグルコースが生じますので、余剰のグルコースはグリコーゲンになるか、糖代謝でアセチルCoAにまで分解したのち脂肪酸合成をへて中性脂肪になります。グリコーゲンは200～300ｇが上限ですが、脂質の貯蔵量は上限がありません。それは食べれば食べるほど、いくらでも肥満になっていくということから納得できます。

グルコースをグリコーゲンにするのか脂肪酸合成に回すのかはどうやって決まるのでしょうか。まずはグリコーゲン合成が置きますが、貯蔵可能な限界に近づくとグリコーゲン合成から脂肪酸合成へとグルコースの利用経路がシフトします。

  1. マークス臨床生化学21～22ページ

 

食間や睡眠中のグルコースの供給：肝臓でのグリコーゲン分解

食間や睡眠中にもグルコースが産生されて血中に放出されて、血糖値が保たれていないと、全身の組織でエネルギーが足りなくて困ってしまいます。そこで、肝臓のグリコーゲンが分解されてグルコースとして放出されます。グリコーゲンが分解されるとグルコース1リン酸がまずできますが、グルコース6リン酸に変えられ、最終ステップでグルコース６ホスファターゼの働きによりグルコースが産生され、血中に放出されます。

  1. キーワードでわかる臨床栄養 第2章栄養素とその代謝 2-2：グリコーゲンの代謝［glycogen metabolism］　ニュートリー株式会社

運動中のグルコースの供給：筋肉でのグリコーゲン分解

グルコース６フォスファターゼは肝臓にありますが、筋肉にはグルコース６フォスファターゼが存在しない（肝臓と腎臓にしかない）ため、筋肉のグリコーゲンが分解されてもグルコース6リン酸にまでしかなりません。グルコース6リン酸は解糖系の最初のステップにおける中間代謝物であり、筋肉でグリコーゲンが分解された場合には自分自身の細胞内でのエネルギー産生に使われます。つまり、筋肉のグリコーゲン分解は血糖値の維持には使われないのです。

運動中の骨格筋はどんなエネルギー源を利用しているのでしょうか？まず血中のグルコースを取り込んで代謝しています。また、骨格筋は血中から取り込んだ脂肪酸を利用することもできます。勿論グリコーゲンを分解してグルコースを得ることもできまｓ。

  1. カラーイラストで学ぶ集中講義　生化学　改訂2版　MEDICAL VIEW　362ページ　代謝の統合
  2. マークス臨床生化学23ページ

24時間食事をとらないときに起こること：糖新生

食間のグルコース供給は肝臓のグリコーゲン分解により賄われるのでした。しかし、24時間も食事をとらないでいると、肝臓のグリコーゲンはほとんど分解されてしまい枯渇します。体の組織はグルコースをエネルギー源として利用しているので、なんとしてでもグルコースを供給する必要があります。とくに、ミトコンドリアを持たない赤血球は解糖系が唯一のエネルギー産生方法ですので、グルコース以外をエネルギー源にできません。脳も、脂肪酸が脳血液関門を通らないため、脂肪酸を代謝してアセチルＣｏＡを産生してＴＣＡ回路を回すということができません（グルコースの代替としてケトン体を利用することはできます）。

そこで、血糖値が下がると正常な範囲に血糖値を保つために、肝臓で糖新生が起きて、グルコース（ブドウ糖）を血中に放出してバランスをとります。糖新生に必要な出発材料は、主なものとして、乳酸、グリセロール、アミノ酸です。これらの糖新生の材料はどうやって肝臓に供給されるのかと言えば、乳酸は赤血球や筋肉から。グリセロールは脂肪組織が中性脂肪を分解してできたもの。アミノ酸は、筋肉でタンパ質を分解して産生されたものです。しばらく食べ物がなくて外から栄養素が十分供給できない状態であっても、脂肪や筋肉が十分にあれば、血糖値が保たれるというわけです。

  1. カラーイラストで学ぶ集中講義　生化学　改訂2版　MEDICAL VIEW　362ページ　代謝の統合　空腹時における代謝とは？

グルカゴンの働き

インスリンとグルカゴンは拮抗して働いています。血糖値が上昇するとインスリンが放出されるのに対して、グルカゴンは血糖値が下降すると分泌されて、血糖値を上げる方向に作用します。また、グルカゴンは脂肪細胞に働きかけて、脂肪酸を血中に放出させ、肝臓や筋肉で利用できるようにします。

  1. 糖尿病治療におけるグルカゴン分泌制御の重要性　日本大学医学部
  2. グルカゴン研究における最近の進歩（PDF) 北村 忠弘　日内会誌　108：2177～2185，2019

絶食時のグルコースの代替：肝臓におけるケトン体の産生

炭水化物を摂らずに4〜5日間、飢餓のどん底状態になるとケトン体を優先的に使うシステムに切り替わります。https://tarzanweb.jp/post-188214

絶食時などに糖の供給が需要に追い付かない場合、グルコースの代替としてケトン体（β-ヒドロキシ酪酸・アセト酢酸）が産生されます。絶食状態ではグルカゴンの働きにより、脂肪細胞から脂肪酸が放出されて、血中の脂肪酸濃度が上昇すると、肝臓は脂肪酸を分解してケトン体を産生します。肝臓自身はケトン体をエネルギー源として利用するための酵素を持っていないので、肝臓内で産生されたケトン体は血中に放出されて、他の組織で利用されます。特に脳は脂肪酸が利用できないので、グルコースが不足した状態になるとケトン体が唯一のエネルギー源となります。

  1. 睡眠調節と脳内ケトン体代謝の関連性について 近久 幸子 徳島大学大学院医歯薬学研究部統合生理学分野　日本生化学学会　Journal of Japanese Biochemical Society 93(2): 243-247 (2021) doi:10.14952/SEIKAGAKU.2021.930243
  2. 管理栄養士国家試験　https://www.kagakudojin.co.jp/special/kokushitaisaku/1_05-01.html　脂質の栄養に関する記述である．正しいのはどれか． 第27 回（2013 年），83 　①食後には，貯蔵脂肪の分解が促進される． ②食後には，血液中のVLDL が減少する． ③絶食によって，血液中のキロミクロンは増加する． ④絶食によって，血液中の遊離脂肪酸は増加する．⑤ 絶食によって，ケトン体の合成は減少する．
  3. 飢餓時に脂肪酸のβ酸化が活発になりケトン体が増える理由　（別記事にまとめました）

 

ダイエットとエネルギー代謝

ダイエットの効果を考えるときには、炭水化物（糖質）、脂肪、タンパク質と重量とそれらが代謝されたときに得られるエネルギーとの関係をまず抑えておくと理解しやすくなります。「乾燥」重量当たりの数字をいうと、

  • 糖質から得られるエネルギーは4kcal/g、
  • 脂質から得られるエネルギーは9kcal/g、
  • タンパク質から得られるエネルギーは4kcal/g

です。ここで大事なのは、脂質は水となじまない物質ですが、糖質やタンパク質は水分子が水素結合でたくさんくっつくことができるという事実です。糖質やタンパク質には、自分の重量の2倍の重さの水が結合しています。ということは「湿重量」あたりにえられるエネルギーがどうなるかというと、

  • 水を含む糖質から得られるエネルギーは4kcal/3g = 1.33kcal/g
  • 脂質から得られるエネルギーは9kcal/g、
  • 水を含むタンパク質から得られるエネルギーは4kcal/3g = 1.33kcal/g

となります。逆にカロリーあたりの重さに直してみると、

  • １kcalあたりのエネルギーに相当する「水を含む糖質」は0.75g/kcal
  • １kcalあたりのエネルギーに相当する脂質は0.11g/kcal
  • １kcalあたりのエネルギーに相当する「水を含むタンパク質」は0.75g/kcal

となります。つまり、糖質やタンパク質は、「重い」燃料であり、脂質は「軽い燃料」と言えます。人間が運動をしたりしてエネルギーを使うときの順番は、グルコース、グリコーゲン、中性脂肪の順です。つまりダイエットのためにエクササイズをすると最初に使われるのは「重い燃料」であるグルコースやグリコーゲンなわけです。なのでダイエット初日の効果は絶大で、重い燃料が消費されるので大きな体重減がおきます。そのあと食事をすると、同じ順すなわちグルコース、グリコーゲン、中性脂肪の順で作られていきます。言い換えると「重い燃料」の順に作られていくので人間の体は重くなります。

  1. カラーイラストで学ぶ集中講義　生化学　改訂2版　MEDICAL VIEW　脂質　どうして円るぎー燃料として脂肪を貯めるか？（トリアシルグリセロールの機能）　ダイエットで1日に何ｇ痩せられるか？（280ページ～281ページ）

Tarzan編集部　落ちた体重の正体は…。

森谷先生　それは炭水化物にくっついている水分です。体重が落ちると脂肪が落ちた！とみなさん勘違いしがち。体内に蓄積されている糖質、グリコーゲンには1個の分子に水が3〜4倍結合しています。だから筋肉や肝臓は水分をたっぷり含んで重い。炭水化物を抜くとグリコーゲンが枯渇するので逆の現象が起きる。体内の水分がなくなって肌もカサカサ、それで「痩せた」と言っている。

https://tarzanweb.jp/post-188214

グリコーゲンはエネルギー源であると同時に水分を貯める機能もあり、1g当たり約3.5gの水分を貯めこみます。つまり、デトックスやジュースクレンズによって毒素が排出されるのではなく、グリコーゲンが枯渇して、グリコーゲンが貯めていた水分が減少しているに過ぎません。更に、体はエネルギー源があまりにも足りない状態(飢餓状態)になると、すぐに活用できるタンパク質(筋肉)を分解し、エネルギー源として使います。そのため、筋肉量も減少することになります。つまり、体重の減少は体脂肪によるものではなく、グリコーゲンが貯めていた水分が抜けていることに過ぎず、グリコーゲンが入るとまた元に戻ってしまいます。更に、筋肉量が減少してしまうので、基礎代謝量が減少することで消費エネルギー量も減少し、逆に今までより体脂肪量が増えやすくなってしまいます。https://www.inbody.co.jp/5myth/

参考書

  1. マークス臨床生化学　第1章～第3章　マークスの教科書は、摂食、食間、絶食、飢餓、運動など状態において、エネルギー代謝がどうなるかを分かりやすいく整理して説明してくれています。
  2. カラーイラストで学ぶ集中講義　生化学　改訂2版　MEDICAL VIEW　代謝の統合（358ページ～381ページ）