1)ケトン体の生成と利用

　ケトン体は、脳でのグルコースが枯渇したときに、唯一のエネルギー源となる重要な物質です。今回はそのケトン体の生成と利用について学んでいきましょう。

1.ケトン体とは

　ケトン体とは、アセト酢酸、３-ヒドロキシ酪酸、アセトンの総称のことで、飢餓時や絶食時においてグルコースの代わりに脳のエネルギー源として使われています。３-ヒドロキシ酪酸はカルボキシ基の隣の炭素(α炭素)のさらに隣の炭素(β炭素)にヒドロキシ基を持つことからβ-ヒドロキシ酪酸とも呼ばれます。

2.ケトン体の生成

　ケトン体の生成について確認していきましょう。

ケトン体は、主に肝臓で作られますが、体内のグルコースが十分に存在するときにはあまり多くは作られていません。これは普段、肝臓での解糖や脂肪酸のβ酸化によって生成されたアセチルCoAの大部分は、クエン酸回路で消費されているからです。(普段もケトン体は作られていますので注意しましょう)

※クエン酸回路については「2)クエン酸回路の反応」で詳しく解説しています。

　一方、飢餓時には血糖値が低下し体内のグルコースが枯渇するため、オキサロ酢酸が不足してしまいます。これは、グルコースが枯渇し、解糖が行われていない状態では、解糖によるピルビン酸の生成が行われないためです。

「1)クエン酸回路の役割」でも解説したように、飢餓時においては、糖新生の酵素であるピルビン酸カルボキシラーゼが活性化されるため、ピルビン酸カルボキシラーゼによるピルビン酸からのオキサロ酢酸の補充反応(アナプレロティック反応)が行われますが、解糖以外から供給されたピルビン酸においても、生じたオキサロ酢酸はそのまま糖新生で用いられてしまうため、オキサロ酢酸は蓄積していきません。

つまり、解糖が抑制され、糖新生が促進されている「飢餓の状態」では、オキサロ酢酸が不足します。その結果、アセチルCoAがクエン酸回路での必要量を上回り、過剰に蓄積されたアセチルCoAからケトン体が生成されるのです。

3.ケトン体生成の経路

　それでは、ケトン体生成の経路を確認していきましょう。

ケトン体生成の経路はこちら↓

　まず、ミトコンドリアにおいて、２分子のアセチルCoAが縮合してアセトアセチルCoAが生じます。次に、HMG-CoAシンターゼという酵素によって、アセトアセチルCoAにさらにもう１分子のアセチルCoAが縮合してHMG-CoA(ヒドロキシメチルグルタリルCoA)が生じます。その後、HMG-CoAはHMG-CoAリアーゼという酵素によって、アセト酢酸を生じます。(このときアセチルCoAも生じます)

ケトン体の生成と利用についてはこれで以上です。
次は「1)アミノ基転移反応」について学んでいきましょう。