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投稿日: カテゴリー: 栄養のガイドブック

糖質の吸収を終えた後のゆくえ

食後の糖質の貯蔵

小腸で吸収受けた単糖類は肝臓に運ばれ、フルクノースとガラクトースはグルコース(ブドウ糖)に変化します。

グルコースの一部分は肝臓にグルコーゲンとなって貯蔵されるとは別、血中に出てきて全身に運ばれ、主としてエネルギー源となるのです。

血中のグルコースが増加する(血糖値が急上昇する)と、膵臓からインスリンが分泌されることになります。インスリンは筋肉や脂肪組織へのグルコースの取り込みをスムーズにし、血糖値を引き下げます。

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筋肉に取り込まれたグルコースはグリコーゲンになると、脂肪組織に取り込まれたグルコースはグルコースは体脂肪として貯蔵されることになります。

こんなふうにインスリンの作用によって、食後の必要以上のエネルギーは、肝臓、筋肉、脂肪組織にしばらくの間ストックされます。

血糖の維持

血糖はエネルギー源とされていつも必要なので、その濃度はいつも一定にキープされているのです。

食後しばらくすると血糖値が下がると、インスリンに代わり膵臓からグルカゴン、副腎からアドレナリンやグルココルチコイドが分泌されるのです。

これに関するホルモンは、肝臓のグルコーゲンを分解行なってグルコースを血中に送り込み、血糖値の低下を抑制します。そのほか、食事や肝臓グリコーゲンからいち早く血糖が取り込めなかったら、アミノ酸などを通じてもグルコースを合成いたします。

脳、神経系は、脂肪酸をエネルギー源としては活用できないことから、そうならないように脳の活動には血糖値の維持が必要不可欠です。

・グルコースからエネルギーをしっかり作る仕組み
グルコース1gは、体内で4kcalのエネルギーとなる。その仕組みは簡単ではなく、グルコースは細胞内でたくさんの酵素での反応を受け、とりあえずピルビン酸となって、結果的に二酸化炭素と水に分解されるのです。
こういった過程でエネルギーが生み出され、生命現象を成し遂げる働きに使われます。1分子のグルコースが2分子のピルビン酸に分解に及ぶまで解糖系という、強力スポーツすると体内は酸素を必要としている状態になって、ピルビン酸は乳酸に変化します。

酸素がないときのエネルギー源となって、解糖系は運動時の筋肉については重要な働きがあります。
体内に酸素がしっかりあれば、ピルビン酸はアセチルCoAを経て二酸化炭素と水に分解されるのです。こういった過程はTCAサイクルと呼ばれており、十分なエネルギーが確保できる。

糖質を摂取を過ぎてからの血糖値の変化

・血糖上昇
食品由来のグルコースの血中放出

・インスリン
組織へのグリコーゲンの取り組み促進、エネルギー代理促進、グリコーゲン合成促進、中性脂肪合成促進

・グルカゴン、アドレナリン、グルココルチコイド
肝グリコーゲンの分解促進、筋たんぱく質などから糖新生促進

健康的な人だったら、糖質を摂り入れるとしばらくの間血糖値が120~150mg/dLにアップしますが、2~3時間後には正常値(70~100mg/dL)までダウンします。

この血糖値の調節においては、インスリンが関わっているのです。血糖値のダウンすると、肝臓に貯蔵しているグリコーゲンが分解されてグルコースを送って、血糖値をキープしようとします。

そのほか必要なケースでは、たんぱく質からグルコースを送ってます。

・解糖系(嫌気的)とTCAサイクル(好気的)
解糖系だと、グルコースは2つに分解が行われ、2分子のピルビン酸あるいは乳酸が作られます。こういった過程は無酸素的に進み、2分子のATPが生成します。

TCAサイクルで、ピルビン酸は3分子の二酸化炭素に分解されるのですが、それらの過程で水素が取り出されます。

この水素は電子伝達系に送られ、結果として酸素と結び付いて水となるのです。こういった過程でピルビン酸1分子から15分子のATP(アデノシン三リン酸)が生成します。

TCAサイクルを進めるためには、呼吸から酸素の供給を欠かすことが出来ません。激しく強い運動時なんかで酸素の供給が満たされない時、ピルビン酸はTCAサイクルに入っていけない。

そんなときピルビン酸は乳酸に変化し、代謝は解糖系でストップすることに、疲労物質の乳酸がストックされます。

・アセチルCoA(アセチルコエンザイムA)
キーポイントとなる代謝の中間体。グルコース、脂肪酸、アミノ酸から生成され、TCAサイクルで分解されるほかにアセチルCoAから脂肪酸、コレステロール、ケトン体が合成されます。

脂質の吸収を終えた後のゆくえ

食事後の脂質の貯蔵。食事として摂取した脂肪(トリアシルグリセロール)は小腸で吸収が行われ、キロミクロンというリポたんぱく質の形となって、体の各部に運ばれます。

それぞれの部分の組織は、リポたんぱく質から脂肪酸を細胞内に取り込み、エネルギー源にしていきます。

摂取し過ぎた脂肪は、皮下や臓器の周辺の脂肪細胞に含まれて溜め込まれるのです。この他には、脂肪は肝臓で過剰摂取した糖質やアミノ酸経由でも合成され脂肪組織に積み上げられます。

食事しないで空腹が長引いたときには、体内の脂肪がエネルギーとして使用されます。

このとき、脂肪組織に蓄えられた脂肪は、細胞内のリパーゼによりグリセロールと脂肪酸に分解されて血中に混入して、各組織に運ばれてゆき、エネルギー源となるのです。

脂肪酸からエネルギーをしっかり作る仕組み

筋肉といった組織に取り込まれた脂肪酸は、β-酸化によって分解されてアセチルCoA(アセチルコエンザイムA)になる。

このことはTCAサイクルに入って二酸化炭素と水に分解が行われ、こういった過程でATPを産生していきます。脂肪のキーポイントとなる役割りは、エネルギー源になることです。

脂肪1gは9kcalの熱量をもたらします。エネルギーの貯蔵形態となって、脂肪は糖質やたんぱく質と比べて有利なワケです。

糖質の体内輸送の仕組み

糖質は水に溶けないからこそ、リポたんぱく質を形成して血中を輸送されるのです。

取りわけキロミクロンはひときわ多く脂肪を含むリポたんぱく質であるので、小腸で吸収された脂質を体に運びます。

キロミクロンは各組織に脂肪を与えると、あまりは小さなキロミクロンレムナントという形で肝臓に吸収されるのです。

肝臓で合成された脂質を各組織に運び出すというのは、VLDLというリポたんぱく質です。

VLDLは各組織に脂肪酸を与えると、血中でコレステロールをよりもっと含むLDLと化します。LDLは各組織に細胞膜の構成に欠かせないコレステロールを運ぶ働きがあります。

また、HDLは各組織のコレステロールを取り入れて肝臓に運ぶ働きをしてくれます。

血中にHDLが多い場合だと、末梢組織のコレステロールを更に多く回収して、動脈硬化の予防というわけです。

脂肪の合成の仕組み

体内の脂質は、大部分が脂肪(トリアシルグリセロール)であるので、食事として摂取した脂肪のみならず、糖質やアミノ酸から合成したものも存在します。

トリアシルグリセロールは、アセチルCoAから脂肪酸を経て合成されるのです。

アセチルCoAは脂肪酸の代謝からできる以外、解糖系で糖質から生成したピルビン酸やたんぱく質代謝から生成したアミノ酸経由でも作られるのです。

体脂肪の分解の仕組み

脂肪は、皮下や臓器の周辺の脂肪細胞内などにストックします。

脂肪組織はエネルギーの貯蔵所です。体はたんぱく質やグリコーゲン量は限定的ではありますが、脂肪酸は大量にストックすることが不可能ではありません。

脂肪組織から血中に動員した脂肪酸やグリセロールは、臨機応変に筋肉ばかりか末梢組織に取り込まれるのです。

脂肪酸は、β-酸化によってアセチルCoAに分解が行われ、TCAサイクルで二酸化炭素と水に分解され、排泄されるのです。グリセロールは解糖系に合流し、ピルビン酸を経てアセチルCoAとなりTCAサイクルで分解されるのです。

また、グリセロールは必要であればグルコースの合成にも活用することが行なえます。

・β-酸化
脂肪酸はβ-酸化を受けると炭素2個単位で切り離され、アセチルCoAに分解されるのです。そのことから、炭素数16のパルミチン酸(C160)は8分子のアセチルCoAに分解されます。

たんぱく質の吸収を終わった後のゆくえ

アミノ酸の吸収を終えた後のゆくえ 体内のアミノ酸は組織構成するたんぱく質(体たんぱく質)、酵素、ホルモン、抗体など、体内のありとあらゆるたんぱく質を作る素材です。

こういった体内ありとあらゆるたんぱく質は、どんなときも今あるものが分解され、これまでなかったたんぱく質が合成され続けています。

これを「代謝回転(ターンオーバー)」といいます。
小腸から吸収されたアミノ酸は肝臓に運ばれた後、各組織に送られて体たんぱく質を作る素材となります。

このとき、体たんぱく質が分解して生まれたアミノ酸と合流し、これまでなかった体たんぱく質合成に使用されます。

同時進行で、その一部は臨機応変にほかの非必須アミノ酸、グルコース、脂肪酸の合成やエネルギー源として使用されます。

体たんぱく質が代謝回転をスタートする速さは、年齢などによって違って、成長期の乳児や幼児だったら速く、高齢であるほど遅れます。

さらに、組織が違えば代謝回転速度は違ってきます。血しょうと肝臓のたんぱく質は10~15日で、半分が新しいものに置き換わり、筋肉のたんぱく質は180日で半分が置き換わります。

アミノ酸の代謝

体たんぱく質の合成に使い切らずに、消費できなかったアミノ酸は分解されるのです。

アミノ酸は糖質や脂質と違って、窒素(アミノ基)を含んでいるのです。アミノ酸が分解される時、とにかくアミノ基が切り離されます。

アミノ酸から切り離されたアミノ基はアンモニアとなるのです。

それから、グルタミン酸と反応することでグルタミンとなって肝臓へ運ばれます。そうして、肝臓内の尿素サイクルに入って、尿素に変換され、尿中に排泄されます。

アミノ基が切り離された炭素・骨格部分は、解糖系やTCAサイクルに入り、燃焼してエネルギーを合成しているのですが、その素材となるアミノ酸の中で9種類は体内では合成できないです。

これを必須アミノ酸といい、食事から摂ることが必要です。

これに対して、体内で合成行なえるアミノ酸を非必須アミノ酸と呼びます。非必須としたところで、必須アミノ酸と変わりなく、体たんぱく質を合成する際に、必要な栄養素です。

アミノ酸の代謝の仕組み

体重が増えない成人だと、体たんぱく質量もアップしません。

こんな感じの成人だと、毎日体内に入れるたんぱく質量と同一のアミノ酸が分解されるのです。アミノ酸の分解は、窒素を含んだアミノ基を切り離すことによってスタートします。

切り離されたアミノ基は、臨機応変に非必須アミノ酸を作る材料になって、不必要な部分は尿素に合成され尿中に排泄されるのです。

アミノ酸が切り離された残り炭素骨格部分は結局は、TCAサイクルを経て二酸化炭素と水に分解するとともにエネルギーを生成します。

・たんぱく質の半減期
体たんぱく質は常に合成と分解を繰り返しており、その代謝回転速度は各たんぱく質などによって違ってきます。
食事でたんぱく質が取ることができないと、肝臓でのアルブミンの合成が減少し、血中に分泌されるアルブミンにも影響を及ぼし、血しょう濃度がダウンします。
そうならないように、血しょうアルブミン濃度はたんぱく質栄養状態を見る指標として採用されます。また血中プレアルブミン、トランスフェリン、レチノール結合たんぱく質は、急速代謝回転たんぱく質と呼ばれており、半減期が短いこともあって短期間の栄養状態をコントロールする栄養指標となっています。

・全組織たんぱく質:80日 ・筋肉たんぱく質:180日 ・肝臓たんぱく質:10~15日
・血しょうたんぱく質:10~15日 ・アルブミン:17~23日 ・プレアルブミン:2~4日
・トランスフェリン:7~10日 レチノール結合たんぱく質:10~17時間

※半減期=構成アミノ酸の半分が入れ替わるためにようする時間

・アミノ酸プール
食事由来のアミノ酸と組織たんぱく質由来のアミノ酸はうまくミックスされて存在するもの、この状況をアミノ酸プールといいます。こういったプールを通じてたんぱく質代謝が行われるのです。

エネルギー代謝

エネルギーの単位としてカロリーやジュール(J)が採用されます。

1000カロリーは1キロカロリーと示されます。1キロカロリーは、1kgの水の温度を14.5℃から15.5℃まで引き上げるというのに欠かすことができない熱量をいいます。

1日に2000キロカロリーの食品を摂取すると、それに見合うエネルギー量は200kgの水の温度を10℃引き上げることを可能にするといことです。

栄養素のエネルギー量

食品の保持しているエネルギー量を量るためには、ボンベ熱量計が使用されます。

測定したい試料をボンベ熱量計の中において燃焼させ、発生する熱量を周囲の水温の上昇から知る方法です。

このやり方で、エネルギー源が発生する糖質、脂質、たんぱく質を完全に燃焼して得られる発生熱量は、糖質1gあたり4.0キロカロリー、脂質9.45キロカロリー、たんぱく質5.65キロカロリーです。

けれども、食物は無駄なく消化吸収されてエネルギーが発生するという結果にはなりません。また吸収したとしても余すところなく酸化分解行われず、たんぱく質の一部はエネルギーを残して排泄されるのです。

それらを踏まえたうえで、栄養素の「生体利用エネルギー量」は、糖質1gあたり4キロカロリー、脂質9キロカロリー、たんぱく質4キロカロリーです。

この値はアトウォーター係数といい、エネルギー計算に一般に使われているわけです。

日本食品成分表としては、日常摂取する食品につきまして、可食部100gあたりの生体利用エネルギー量が載せられています。

人のエネルギー必要量

1.基礎代謝量
生命を持続することに必要な最低のエネルギー代謝量です。
食後12時間以上経った早いうちの空腹時、20~25℃の室内で、目が覚めて安静に横になった状態で測定します。
次のような内容の条件下で測定したエネルギー量を体重で割った「体重当たりの基礎代謝量(基礎代謝基準値)」は性別、年齢別にほぼ一定の値になる。
性別、年齢別の基礎代謝基準値(kcal/kg/日)×体重(kg)、各個人の大よその基礎代謝量(kcal/日)を知ることが出来ます。

エネルギー量のみを表しています。
仕事、家事、運動だったり日常生活における色々な活動などによってエネルギー代謝量はアップします。現実に欠かすことができないエネルギー量を知ることを考えれば、身体活動時のエネルギー消費量を知っておくことが欠かせません。

2.1日の推定エネルギー必要量
1日の生活の範囲内でどれくらいのエネルギーが必要かを見るために「推定エネルギー必要量」が作成してあります。
食事摂取基準では日常生活の中身と活動時間に応じて、身体活動レベルを3つに区分しているのです。1日の推定エネルギー必要量を知るためには、ひとりひとりの基礎代謝量に身体活動レベルの指数を掛ければ算出可能です。

・エネルギー指標にBMIを採用
かつては「エネルギー摂取量とエネルギー消費量のバランスが取れている状態」が望まれており、その量を推定エネルギー必要量としていたのですが、これのみだと肥満や痩せの問題はどうしようもありません。
健康の保持、増進や生活習慣病の視点でも適切なBMI体重の変化と体格を維持することが大切と考え、「日本人の食事摂取基準(2015年版)」ではエネルギー摂取量かつ消費量のバランスを維持する指標としてBMIを導入しました。

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