本棚

admin

基礎科学

ケトンは、脂肪組織のトリグリセリド加水分解の加速とミトコンドリア内膜を横切る肝脂肪酸透過性の増加（循環インスリン減少およびグルカゴン増加により生じる）によりグリコーゲン分解、グルコネシス、脂肪分解、脂肪酸酸化およびケトン生成を増加した時に最も多く検知されます。 正常者では、血漿ケトン濃度は自己限定的であり、2-4 mM 以上の濃度ではインスリン放出が促進され、それによりインスリンによる脂肪分解の制限と肝酸化のための遊離脂肪酸の利用可能性によってケトアシドーシスが防止されるからである。 インスリン依存性糖尿病では、遊離脂肪酸の濃度はケトアシドーシスに至るまで制御不能なほど上昇し続ける。 絶食、長期の飢餓、コントロールされていない糖尿病に加えて、ケトン尿は他の生理学的条件でも観察されることがある。 急性アルコール中毒や激しい長時間の運動は、ケトン尿を引き起こす可能性があります。 ケトン体は、妊娠第3期、陣痛、分娩、産褥期、および授乳期にも尿中に検出されることがあります。 また、新生児ではケトン体生成が亢進し、著しいケトン尿を生じることがある。

空腹時のカロリー要求のかなりの部分を占めるこれらの重要な代謝燃料の尿中損失を減らすために、腎臓はろ過されたケト酸の増加負荷の一部を再吸収することが可能です。 腎臓の閾値を超えると、アセト酢酸の尿中排泄量と血漿中濃度との間に直線的な相関関係が見いだされる。 ヒドロキシブチレートの排泄についても、ほとんどの報告で濾過負荷の増加に伴い、同様の直線関係が記述されている。 ケトン体の血漿濃度が高い場合、アセト酢酸とヒドロキシ酪酸の平均分画排泄量はそれぞれ0.15から0.19である。 このようにケトン体は低血漿濃度では尿細管で完全に再吸収されるように見えるが、血漿濃度が上昇しケトン体の濾過負荷が増加すると、著しいケトン尿が出現する。 純再吸収率はケトン体のろ過負荷に正比例しているので、血漿濃度が大きく上昇しても、ろ過負荷の約20％の排泄率は変わらない。 ケトン体に対する尿細管の最大値はない、あるいは飢餓の研究で見られた高い濾過負荷を超えるという結論は、最近のほとんどの証拠から支持されるだろう。 排泄速度が比較的変化しないので、再吸収速度はそれゆえ増加しなければならない。 この再吸収率を増加させるメカニズムは不明であるが、再吸収率は飢餓や減圧糖尿病に伴う血管外容積やナトリウムバランスの減少によって変化しないことが示されている。

ラットにおける研究では、ヒドロキシブチレート濃度の分数再吸収において初期の減少が示されたが、より高いレベルまで上昇してもさらなる減少はみられなかった。 これらのデータは、ヒドロキシブチレートの飽和および非飽和の両方の腎臓輸送システムを示唆していると思われる。 飽和成分の最大輸送速度は動脈濃度が約1.7 mMのときに達成される。 ヒドロキシ酪酸の腎利用は、このケト酸の動脈濃度の増加とともに上昇するが、純再吸収率には影響を与えない。 ヒドロキシ酪酸の再吸収速度は常に利用率を上回る。 ヒトと同様に、ラットにおけるアセト酢酸の排泄速度はその濾過速度に正比例している。 最大速度は観察されず、アセト酢酸の再吸収のための非固定的なメカニズムが腎臓にも存在することが示された。 アセト酢酸の再吸収はヒドロキシブチレートの増加により減少することから、共通の競合的な尿細管輸送機構が存在することが示唆された。 アセト酢酸はヒドロキシ酪酸の利用が増加しても腎臓から血中に放出されないが、同時に腎臓によるアセト酢酸の純利用が存在した。 これは動脈血中のアセト酢酸濃度が上昇するにつれて増加する傾向があった。 アセト酢酸の再吸収が低レベルの場合、より高い利用率が管周囲血からの細胞による取り込みによって維持されているという証拠があった。 最後に、ラット腎臓の刷子縁から単離された膜小胞は、ケトン体を浸透圧反応性の空間に輸送するナトリウム勾配依存性の輸送系を持つことが知られている。

腎臓では、アセト酢酸とヒドロキシ酪酸の相互阻害、交換拡散の促進、飽和および競合阻害、そしてウアバイン感受性の欠如が見られます。 このように、血中ケトン体の腎クリアランスの大部分は、酸化的な代謝が占めています。 長期の飢餓状態では、ケトン体の腎臓での再吸収により、尿中に失われるはずの約225Kcal/dayが節約されると計算されている。 60%までが腎臓で消費され、残りはグルコース欠乏時に中枢神経系で利用されるために放出される。 ケトン体を再吸収する腎臓の機能は、ナトリウム、カリウム、アンモニウムイオンも維持する。なぜなら、これらの陰イオンが失われる間、陽イオンの等モル排泄に対する尿中電気陰性度が要求されるからである。 空腹時の最初の数日間、あるいは糖尿病性ケトアシドーシスの経過中、ケトン体の排泄に伴ってナトリウムとカリウムが失われる。 飢餓状態が続くと、ケトン体に付随する義務陽イオンはアンモニウムイオンになる。 ケトン体の再吸収は、カロリーだけでなくアンモニウム態窒素も節約することになり、1日に少なくとも7gの窒素を節約することができるのです。