衛生管理者 労働生理 問75：代謝

誤りはエです。「ケトン体は脳のエネルギー源として利用できない」という部分が誤りです。絶食が長期化すると、ケトン体（アセト酢酸・β-ヒドロキシ酪酸）は脳の重要なエネルギー源として積極的に利用されます。通常の脳はグルコースのみをエネルギー源として使いますが、長期絶食（2〜3日以上）ではケトン体を脳エネルギーの約60〜70%に使うように適応します。これにより絶食時に筋肉タンパクの分解（糖新生）が節約されます。ケトン体が脳で使えることが「長い絶食でも意識が保たれる」メカニズムの一つです。

各選択肢の正誤と根拠:

• ア（正）: 糖新生（GNG）は主に肝臓（総GNGの約85〜90%）と腎皮質（約10〜15%）で行われます（腎臓のGNGは長期絶食・アシドーシス時に特に重要）。主要な前駆体: ①糖原性アミノ酸（アラニン・グルタミン・グリシン・アスパラギン酸等の多く）②乳酸（コリ回路: 骨格筋の嫌気性解糖→乳酸→血流→肝臓→GNG→グルコース→血流→筋肉）③グリセロール（中性脂肪加水分解の副産物）④ピルビン酸。
• イ（正）: アラニン-グルコース回路（グルコース-アラニン回路）: 筋肉でのタンパク分解→アミノ基転移（ピルビン酸+アミノ基→アラニン）→アラニンが血流で肝臓に運ばれ→GNGの原料に（アラニン→ピルビン酸→GNG→グルコース）→グルコースが筋肉に戻る（窒素は肝臓で尿素回路で処理）。コリ回路（Cori cycle）は乳酸の肝臓でのリサイクルです。
• ウ（正）: 糖新生の調節: インスリン（食後・高血糖時に分泌）→GNG抑制（PEPCK遺伝子転写抑制・FBPase抑制）。グルカゴン（低血糖時・絶食時に分泌）→GNG促進（PEPCK・F-1,6-BPase遺伝子転写促進・cAMP経路）。コルチゾール（ストレス時）→GNG促進（アミノ酸供給↑・PEPCK誘導）。このため重篤なストレス（重症感染症・外傷・手術）では高血糖が生じます（stress hyperglycemia）。
• エ（誤）: 長期絶食でのケトン体の利用について: 正常ではグルコースを主なエネルギー源とする脳ですが、血中ケトン体濃度が上昇すると（絶食2〜3日以上で血中ケトン体0.5mmol/L超）、脳細胞がケトン体（β-ヒドロキシ酪酸・アセト酢酸）をエネルギー源として取り込み利用し始めます。長期絶食（3週間以上）では脳のエネルギーの約60〜70%をケトン体から得るようになります。これにより筋肉タンパクの分解による糖新生が節約され（グルコースの絶対需要量が減る）、筋肉量の維持に貢献します。「ケトン体が脳のエネルギー源として利用できない」は完全な誤りです。
• オ（正）: 空腹時血糖（FBG）の維持機序: 最初（6〜12時間）は肝グリコーゲン分解（グリコゲノリシス）が主。12〜24時間以降はグリコーゲンが枯渇し、GNGが主体となります。骨格筋・脂肪組織はインスリン依存性にグルコースを取り込む組織なので、低インスリン環境（絶食）では取り込みが抑制→血糖を脳・赤血球などグルコース必須組織に「節約」します。

#### 1. 飢餓時の代謝変化のタイムコース

絶食による代謝変化の時系列（成人の場合）:

0〜4時間（食後期→吸収後期移行）:

• インスリン分泌低下・グルカゴン分泌開始
• 肝グリコーゲン分解開始（血糖維持）
• 脂肪組織でのリポリシス（脂肪分解）開始→脂肪酸放出→肝臓・筋肉でβ酸化

4〜16時間（絶食初期）:

• 肝グリコーゲンがほぼ枯渇（約100g: 12〜16時間で消費）
• 糖新生が主体（アラニン・グルタミン・乳酸・グリセロールから）
• 軽度ケトン体産生開始

16〜48時間（絶食中期）:

• 筋タンパク分解亢進→糖新生原料（アミノ酸）増加
• 脂肪酸β酸化がエネルギー主体→アセチルCoA過剰→ケトン体産生増加（β-ヒドロキシ酪酸・アセト酢酸）
• 脳のケトン体利用が増加（グルコース消費を節約）

48時間〜3週間（長期絶食）:

• 脳のエネルギー源の60〜70%をケトン体が占める
• 筋タンパク分解が節約される（ケトン適応）
• グルコースが必要な組織（赤血球・骨髄・腎髄質）の分は少量のGNGで供給

3週間以上（極端な飢餓）:

• 脂肪が枯渇→タンパク質分解が再び亢進→消耗（marasmus）
• 臓器不全・死亡に至る

#### 2. ケトン体の産生・利用と糖尿病性ケトアシドーシス

ケトン体産生（肝臓）:

• 脂肪酸β酸化→アセチルCoA過剰→TCA回路キャパシティ超過（オキサロ酢酸不足: オキサロ酢酸がGNGに使われて減少）→アセチルCoA→アセト酢酸→β-ヒドロキシ酪酸（主要）・アセトン（呼気から排出）

ケトン体利用（肝臓以外の組織）:

• 脳・心筋・骨格筋・腎皮質: β-ヒドロキシ酪酸→アセト酢酸→アセチルCoA→TCA→ATP産生
• 肝臓自身はケトン体を利用できない（3-オキソ酸CoAトランスフェラーゼが発現しない）

糖尿病性ケトアシドーシス（DKA）との違い:

• DKA: インスリン絶対的欠乏→グルカゴン過剰→脂肪分解・GNG・ケトン体産生が極端に亢進→血中ケトン体が10 mmol/L超→代謝性アシドーシス（pH<7.3）
• 飢餓性ケトーシス: ケトン体上昇はあるが2〜5 mmol/L（アシドーシスは軽度）→生理的適応

#### 3. 糖新生の律速酵素と薬物療法

糖新生の律速酵素:

• PEPCK（ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ）: GNGの重要な律速酵素（オキサロ酢酸→PEP）
• FBPase-1（フルクトース1,6-二リン酸ホスファターゼ）: F1,6-BP→F6-P（解糖系と逆反応）
• G6-Pase（グルコース6-ホスファターゼ）: G6P→グルコース放出（肝臓・腎皮質にのみ存在）

メトホルミン（2型糖尿病治療薬）の作用:

• ミトコンドリア複合体I阻害→AMP/ATPあ比↑→AMPK活性化→PEPCK・G6Pase遺伝子の転写抑制→肝臓でのGNG抑制→食後・空腹時血糖低下
• インスリン非依存的な血糖降下→低血糖リスクが低い（単独使用時）

#### 4. 衛生管理者試験での頻出論点と職場への応用

試験では「糖新生=グルコース以外（アミノ酸・乳酸・グリセロール等）からグルコースを合成・主に肝臓で行われる」「グルカゴン・コルチゾール=GNG促進、インスリン=GNG抑制」「長期絶食でケトン体が脳のエネルギー源として利用される（利用できないは誤り）」「空腹時血糖正常値=70〜99 mg/dL（肝グリコーゲン分解+GNGで維持）」が頻出です。エの誤りは「ケトン体が脳に利用されない」という長期絶食適応の誤解です。

職場への応用として、食事制限中の労働者・糖尿病治療中の労働者の血糖管理（低血糖リスク特に高所・機械操作作業での意識障害・転倒リスク）は衛生管理者が把握すべき重要事項です。

【根拠】医学的事実（確立した代謝生化学）。糖新生の前駆体・調節因子・長期絶食でのケトン体の脳利用・空腹時血糖の維持機序は確立した知識。

【補足】エが誤り：ケトン体（β-ヒドロキシ酪酸・アセト酢酸）は長期絶食時に脳の重要なエネルギー源として積極的に利用される（利用できないは誤り）。これにより飢餓時の筋タンパク分解が節約される。