ケトン体は『飢餓時だけに生成される非常エネルギー』なのか[3]

ケトン体に関するプチャルスカ博士のレビューを読み進めています．このレビューでは，ケトン体についての最新の知見が網羅されています．

ケトン体はどこでどうやって作られるのか

ケトン体が製造される場所はほぼ肝臓のみです．

ケトン体は脂質を分解した脂肪酸を原料として肝臓のミトコンドリア内で作られます．

脂肪酸とはアルキル基(炭化水素基)にカルボン酸基がついた有機酸です．この内，炭素数の多いものが長鎖脂肪酸と呼ばれます．

一般に炭素数が10程度を越えると長鎖脂肪酸，それ以下だと中鎖又は短鎖脂肪酸です．短鎖脂肪酸の代表は酢酸で，お酢の主成分です．長鎖脂肪酸は高級脂肪酸と呼ばれることもありますが，別にデラックス仕様というわけではなく，単に炭素の数が多いというだけの意味です．
この長鎖部分を見ると，CH2がズラリと並んでいます，動物性脂肪にも植物性脂肪にも含まれる代表的な長鎖脂肪酸であるステアリン酸は

という構造で，CH₂部分が16個も繰り返しているのが目立ちます．

ところで我々が車の燃料としているガソリンの主成分はヘプタンやオクタン(『オクタン価』のオクタンです)です．これらは下記の構造です(実際には直鎖状だけでなく枝分かれしているものもあります）．

やはり CH₂がズラズラ並んでいます．

つまり『ガソリンは燃料である』とまったく同じ意味で，脂肪酸も『燃料』なのです．火を点ければ燃えます．適切な割合で酸素と混合すれば爆発もします．

ですから人体が脂質から得た脂肪酸をエネルギーにしているのは理にかなっています．脂質は体積あたりもっともカロリーが高いので，皮下脂肪として蓄えておけばかさばりません．かさばるとしたら，それは肥満であり蓄えすぎたのです．飢饉などで何日も食事が食べられなくなってもとりあえず餓死することはありません．人類は，1年の内9か月以上が厳冬という氷河期をこの『貯蓄のできるエネルギー』である脂質で生き延びたのです．皮下脂肪を必要に応じて脂肪酸に分解して燃料にしているわけです．

しかしエネルギーの塊のようなこの脂肪酸は，人体内では扱いにくい物質です．特に長鎖脂肪酸は水に溶けません(※)．これでは血液にのせて人体内部の臓器・筋肉に輸送するには非効率です．

(※)ステアリン酸の場合 0.3mg/dlしか水に溶けません．

そこで，脂肪酸をもう少し，というか非常に扱いやすく血液輸送しやすいように，小分けに分解してくれるのがβ酸化という方法です．

β酸化とは

電子改札が普及した現在ではほとんど目にすることはなくなりましたが，昔は紙の回数券がよく使われていました．

回数券は，切符や利用券などがズラリとつながったもので，使用の都度端っこから一枚ずつ切り離します，真ん中から使う人はあまりいないでしょう．

β酸化もこれと同じです，上記のズラリとつながった脂肪酸(実際には脂肪酸が補酵素Aと結合したアシルCoA)を端から切り分けてくれるのです．ただし単純にバラバラに分解するのではなく，脂肪酸の末端から炭素数2つ分ずつ切り離して[★]アセチルCoAという化合物に変換します．切り詰められた脂肪酸は再び元の反応に戻って，さらに短くされていきます．
[★] 『炭素数2つ分ずつ切り離して』＝炭素-炭素結合(C-C)は非常に強固です．したがって通常はそんなに簡単に切れるものではありません． β酸化は，この強固な炭素結合切断を 4段階の化学反応でほれぼれするほどスムーズに行っています．詳細はこちらを参照．

このβ酸化は，人体のどの細胞でも行われます．そして生成したアセチルCoAはミトコンドリア火力発電所の燃焼炉であるクエン酸回路に投入されて，大量のエネルギーを発生させます．

ケトン体合成

ところが，肝臓では上記のアセチルCoAの有酸素燃焼(クエン酸回路)だけでなく，ケトン体の合成も行われます．それは上記のクエン酸回路に投入できるアセチルCoA燃料には投入上限量があるからです．燃焼回路に入るためには，相棒となるオキザロ酢酸（上図の青囲み）が必ず1対1で存在していなければなりません．ですので，β酸化で脂肪酸を端からチョッキンチョッキンと派手に切り分けても，オキザロ酢酸がそれに見合う量で存在しないとアセチルCoAが余ってしまいます．この時に亢進するのが『アセチルCoAからのケトン体合成』です．

ずいぶん複雑な合成経路でケトン体が作られます．最初のステップで 2つのアセチルCoAが合体してアセチルアセトCoAとなる反応はクライゼン縮合と呼ばれる反応です．クライゼン縮合は実験室のフラスコでは簡単に起こせる反応ですが，それは強アルカリの存在下という過酷条件ですから，こんなことが人体内部で起こっていることは素直にすごいです．

この『過剰なアセチルCoAはすべてケトン体製造に回される』という点を，『すべてのケトン体はアセチルCoAが過剰な時にのみ生成される』と誤解したために，

ケトン体は飢餓時しか作られない

という珍説になったわけです．しかし，ケトン体はいつでも肝臓で作られています．
飢餓時でなくても，しかも三度三度のメシをたっぷり食べていても，肝臓は 1日に約300gのケトン体を作っています．
ケトン体がどれくらいのカロリーになるのかはややあいまいな点があるのですが（ケトン体中，アセトンは呼気に出ていってしまいます(★)）成人で 1日のカロリーの5～20%はケトン体でまかなっていると推定されています．

（★) 『糖質制限食を行うと臭くなる．それは呼気にアセトンが出るからだ』というのは間違いです．アセトンはどちらかといえば爽やかな香りです．昔は肩こりの塗り薬に添加されていたこともあります．塗った瞬間に蒸発して，スッとするからです．『臭い』と感じるとすれば，それはケトン体の内のβ-ヒドロキシ酪酸でしょう．これは極微量でも臭います．