食べないと何が増える？―インスリンが下がると燃え始めるケトン体の仕組み

摂食量が減った状態（飢餓・低栄養）で体内の代謝がどう切り替わるかを問う問題である。

飢餓時の代謝の流れ

①食事からの糖が入らなくなると血糖が下がり、膵β細胞からのインスリン分泌が低下する。代わりにグルカゴン、カテコラミン（アドレナリンなど）、コルチゾール、成長ホルモンといったインスリン拮抗ホルモンが優位になる。 ②初期（絶食後およそ1日以内）は、肝臓に蓄えたグリコーゲンを分解して血糖を保つ。肝グリコーゲンは1日程度でほぼ枯渇する。 ③その後は肝臓での糖新生が主となる。原料は筋蛋白の分解で生じるアミノ酸（主にアラニン）、脂肪分解で生じるグリセロール、乳酸である。 ④インスリン低下とグルカゴン・カテコラミン上昇によって脂肪組織のホルモン感受性リパーゼが活性化し、中性脂肪（トリグリセリド）が遊離脂肪酸とグリセロールに分解される。遊離脂肪酸は肝臓に運ばれてβ酸化を受け、生じたアセチルCoAからケトン体（アセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸〔β-ヒドロキシ酪酸〕、アセトン）が合成される。 ⑤飢餓が長引くと、脳もケトン体をエネルギー源として利用するようになり、ブドウ糖の需要が減る。その結果、糖新生のための筋蛋白分解が抑えられ、生命維持に必要な蛋白質が温存される。 したがって、摂食量の低下が持続すると血中濃度が明らかに上昇するのはケトン体である。インスリンは低下し、蛋白質・脂質の摂取低下を反映して尿素窒素、アルブミン、トリグリセリドは低下する方向に向かう。

ケトン体の基礎

・構成：アセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸（β-ヒドロキシ酪酸）、アセトン。アセトンは揮発性で呼気に出るため、ケトーシスでは果実様の呼気臭がみられる。 ・産生：肝臓のミトコンドリアで、脂肪酸のβ酸化により生じたアセチルCoAから合成される。肝臓自体は3-オキソ酸CoAトランスフェラーゼを欠くため、ケトン体を利用できない。 ・利用：脳、心筋、骨格筋、腎臓などでアセチルCoAに戻され、TCA回路でエネルギーとなる。 ・尿試験紙（ニトロプルシド反応）はアセト酢酸とアセトンを検出し、3-ヒドロキシ酪酸は検出しない。

ケトン体が上昇する主な病態

・飢餓・絶食、低炭水化物食（生理的ケトーシス） ・糖尿病ケトアシドーシス（インスリンの絶対的欠乏） ・アルコール性ケトアシドーシス ・小児のアセトン血性嘔吐症（周期性嘔吐症） ・SGLT2阻害薬使用時（血糖が高くないままケトアシドーシスに至る「正常血糖ケトアシドーシス」に注意）

飢餓時のホルモンと代謝の変化のまとめ

・低下：インスリン、血糖（軽度）、トリグリセリド、アルブミン（長期）、甲状腺ホルモンのT3（低T3症候群） ・上昇：グルカゴン、カテコラミン、コルチゾール、成長ホルモン、遊離脂肪酸、ケトン体 ・エネルギー源の移行：グリコーゲン（約1日）→ 糖新生（アミノ酸・グリセロール・乳酸）→ 脂肪酸・ケトン体中心（蛋白質は温存）

関連：リフィーディング症候群

長期の低栄養状態の患者に急に栄養を投与すると、インスリン分泌の再開により細胞内へリン・カリウム・マグネシウムが移動し、低リン血症などから心不全・不整脈・意識障害を起こすことがある。低栄養患者への栄養再開は少量から慎重に行う。