ケトン体とは？その検査方法や合成のされ方やケトーシスとは？

皆さん、こんにちは。

断食やケトジェニックダイエットを調べていくうちに、
ケトン体の仕組みがとても関心が出てきて、
色々調べてみました。

そこで、今日は、ケトン体とは何か、ケトン体の
検査方法、ケトン体の作られ方、ケトーシスとは？
ケトーシスの症状について、調べた事を紹介します。

 

ケトン体とは？

ケトン体は、私達の体が普段エネルギーにして
いる炭水化物や脂肪、タンパク質とは根本的に
違う燃料源で、

炭水化物を極端に制限した時や、激しい運動をした後、
飢餓状態にいる時に、糖質が体内で枯渇してしまい、
糖質をエネルギー源として利用するかわりに、
脂肪をエネルギー源として利用し、脂肪をケトン体に
変換して体の臓器や脳のエネルギーとして利用します。

 

ケトン体の検査方法は？

ケトジェニックダイエットや断食をしている時は、
今、ケトン体の血中濃度がどのくらいか知りたく
なることが良くあります。

そういう時には、

• 血中濃度を測るケトンメーター
• 呼気式ケトンメーター
  
• 尿中ケトン試験紙
  

などがあります。

血液から測定するケトンメーターは、今のところ
日本国内では、見つけられませんでした。

 

ケトン体の合成は？

ケトン体の元は、アセチルCoAという物質ですが、
通常、このアセチルCoAは、

• 炭水化物が体内で糖になり、その糖を代謝する過程
  (解糖系）
• タンパク質が体内でアミノ酸になり、アミノ酸を
  代謝する過程
• 脂肪が脂肪酸になり、その脂肪酸を代謝する過程（β酸化）

で生成され、クエン酸回路（TCA回路）で
エネルギー（ATP）を産生します。

この反応は、多くの臓器で起きていますが、
主に、肝臓で行われています。

 

ケトジェニックダイエットで低炭水化物・高タンパク質、
または、低炭水化物・高脂肪食の食事をしたり、
断食で体内が飢餓状態にある時、激しい運動を
した時に、体内で糖が不足します。

すると、クエン酸回路でアセチルCoAを利用できず、
エネルギー不足になります。

すると新しいエネルギー源が必要になるので、
脂肪酸が肝臓で代謝されて生じたアセチルCoAの
一部から、ケトン体の一つ「アセト酢酸」が合成
されます。

次に、3-ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ（酵素）が、
アセト酢酸からβ-ヒドロキシ酪酸を作ります。

その次に、非酵素的にアセト酢酸を脱炭酸して
アセトン作ります。

• アセト酢酸：（acetoacetic acid／AcAc）
• β-ヒドロキシ酪酸：下の2通りの名前がある
  （この他にもあるがここでは省略する）
  • β-Hydroxybutyric acid（β-HB or BHB)
  • β-hydroxybutyrate acid（β-HB or BHB)
  • 日本語では、３-ヒドロキシ酪酸とも呼ぶ
• アセトン：acetone

脂肪酸と違い、ケトン体（BHB、AcAc）は水溶性
なので、特別な運搬タンパク質の助けなしで、
血流により肝臓以外の臓器、例えば、心臓や筋肉、
腎臓などに運ばれて、これらの組織の中で
アセチルCoAに変換されてから、クエン酸回路に
入って消費されます。

脳での利用は？

脳は、血中ケトンレベルが高くなると利用されます。

脳は、通常グルコースだけをエネルギー源にし、
脂肪酸を直接エネルギーとして使えません。
脂肪酸は、血液脳関門を利用できず通れないからです。

そのため、断食中、飢餓時、インスリン欠乏による
糖尿病の場合やケトジェニックダイエットをして
いる時は、ケトン体（アセト酢酸）は、水溶性物質で
血液脳関門を通過できるので、アセト酢酸が
脳関門を通過した後に、再度アセチルCoAに戻されて、
脳細胞のミトコンドリアのTCA回路で、エネルギー
として利用されます。

BHBとAcAcは活発になる？

通常、BHBとAcAcが、体内で循環させられる割合比は、
1 : 1 ですが、ケトーシスになっている時は、
断食であれ、ケトジェニックダイエットであれ、
6 : 1 にまで変化します。

BHBのほうがより活発になるわけです。

アセトンは最終代謝物

BHBは活発で安定したケトン体ですが、アセトンは
基本的に代謝の過程で作られる廃棄物で、
ごく少量しか作られず、揮発性が高いので、
呼気中に放出されます。

アセトンは、このように最終代謝物なので、
エネルギーに変換できません。

また、アセトンは尿からも排泄されます。

 

参考URL

• ケトン体合成：
  http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/~bc1/Biochem/ketone.htm
• Serotec/ケトン体：
  http://serotec-labo.com/?page_id=1113
• Bio-Science/ケトン体の生成と利用：
  https://lifescience-study.com/1-genelation-and-use-of-ketone-bodies/

 

ケトーシスとは？

ケトーシスとは何？

ケトーシスとは、ケトン体（アセト酢酸、β-ヒドロキシ酪酸、
アセトン）の血中濃度が高くなっている状態です。
（具体的な濃度については、後述）

ケトーシスのときには、グルコースではなく脂肪が
エネルギーとして利用されますが、その仕組みは、
脂肪組織の中で中性脂肪が遊離脂肪酸に分解され、
肝臓に運ばれて、そこでケトン体が合成されます。

ケトーシスになると、最初は吐き気や、嘔吐などの
消化器系の副作用が出ますが、ケトーシスに体が
適応すると、これらの副作用は自然になくなります。

ケトン体は酸性物質なので、ケトン体の量が増えすぎると、
血液が酸性に傾き、ケトーシスからケトアシドーシスに
体の状態が変わります。医学的には、
糖尿病ケトアシドーシスと呼びます。

通常は、ケトアシドーシスにならないので、心配しなくて
良いでしょう。

 

血中ケトン濃度は？

軽いレベルは？

軽いケトーシスの場合は、血中ケトン体濃度は

• 0.2～0.5 mmol/l の範囲

です。

次の段階の「栄養学的ケトーシス」とは？

次に、栄養学的ケトーシスに入ります。
このケトーシスでは、二段階に分かれていて

• 一番目の段階：0.5～1.5 mmol/l 
• 二番目の段階：1.5～3.0 mmol/l

となります。

1.5～3.0 mmol/l の範囲は、
減量で最高の結果をもたらす事が可能です。
この最高の結果をもたらす数値の範囲に、
より長くいればいるほど、より多くの
脂肪が燃焼し、より大きな減量効果が期待できます。

栄養学的ケトーシスに到達するには、1日の
炭水化物の摂取量を 50g以下に制限します。

そして、体内の血中ケトン体濃度が 0.5mM以上に
なり、そのレベルを維持している状態が、
栄養学的ケトーシスです。

0.5～3.0mMの範囲に到達する時間は、人により
ばらつきがあります。
数日でなる人もいれば、特に糖尿病の人の場合、
1～2週間もかかる場合もあります。

特に、糖尿病の人は専門医に相談しながら
するのをおすすめしますよ。

血中濃度は、ケトンメーターで測れます。

 

ケトー適応

0.5～3.0mMの範囲に入ると、次に「ケトー適応」
と言う段階になります。

体がケトン体からエネルギーを得る仕組みに、
適応していき、その恩恵がフルに得られるように
なっていくわけですね！

それで、どういうふうに進んでいくのか興味が
あるところですが…

最初の数週間

この段階に入って、最初の数週間は、運動を
しても持久力があまりない感じがするかも知れ
ませんが、これは3～6週間で解消します。

その後の2～3ヶ月

その後の2～3ヶ月の間は、脂肪がきれいに燃焼
されるようになり、効率的に脂肪からエネルギーが
得られるように体が変化していきます。

すると、ケトン体の恩恵が全て得られるように
なりますよ。

（参考URL: https://blog.virtahealth.com/how-do-i-get-into-nutritional-ketosis/）

 

ケトン体濃度一覧

各段階でのケトン体濃度の一覧です。

実際に、KDを実行する時にケトンメーターを使い
自分の血中ケトン体濃度を測定して、どの段階なのか
調べるとモチベーションが上がりますよ。

段階	血中濃度（mmol／ミリモル）
ケトーシスになっていない	～0.2
軽いケトーシス	0.2～0.5
栄養学的ケトーシス（生理的ケトーシス）	0.5～3
運動後ケトーシス	2.5～3.5
飢餓時/断食時のケトーシス	3～6
ケトアシドーシス	15～25

▲参考書籍：
Volek, Jeff S.; Phinney, Stephen D. (2012). The Art and Science of Low Carbohydrate Performance. Beyond Obesity.↓

書籍の詳細事項

• 題名: The Art and Science of Low Carbohydrate Performance
  （低炭水化物パフォーマンスの技術科学）
  
• 著者：Jeff S. Volek
• 言語: 英語
• ISBN-10: 0983490716
• ISBN-13: 978-0983490715
• 発売日： 2012

 

ケトーシスの症状は何？

ケトーシスになった時は、以下のような症状が見られます。

• 息が臭くなる
• 体重が減る
• 血中のケトン体濃度が高くなる
• 呼気と尿の中のケトン体濃度が上がる
• 空腹感が抑制される
• 集中力とエネルギーがます
• ケトジェニックダイエット開始直後の倦怠感
• 初期の便秘と下痢
• 不眠

 

糖尿病ケトアシドーシスとは？

糖尿病ケトアシドーシス(DKA)は、糖尿病の高血糖性の急性
代謝失調であり、インスリンが欠乏したり、コルチゾル・
アドレナリンなどのインスリン拮抗ホルモンが増加すると、
インスリンの作用が弱まり、急に発症します。

インスリンが不足すると、血液中のぶどう糖を代謝でき
なくなり、高血糖状態になります。
すると、体はその代わりに、脂肪を分解してケトン体を
作り出し、ケトン体の血中濃度が急に増えること
（高ケトン血症）で、血液が酸性に傾き
（この状態をDKAと呼ぶ）、肝臓・腎臓などの臓器の
機能に異常をきたしてしまいます。

血中のケトン体濃度は、15～25 mmolの範囲に
なります。

DKAの多くは、１型糖尿病で見られますが、近頃は、
清涼飲料水を多飲する２型糖尿病でも見られます。
後者のほうを、ペットボトル症候群
（清涼飲料水アシドーシス）と呼びます。

症状と治療

糖尿病ケトアシドーシスは、若い人に発生しやすいです。

DKAは、急に発症してから24時間以内に、症状が進展
します。

DKAが起きる原因は、病気、間違った食事、
インスリンを全く投与してないなどがあります。

症状は、高血糖、悪心、嘔吐、腹痛などの消化器系の
症状で、また、グルコースが大量に排泄されることで、
体液や電解質が体内から失われ、脱水状態になります。

脱水すると、低血圧や頻脈が表れます。

呼吸は深く速い呼吸になり、吐く息はアセトンが
含まれるので、果物のような香りがします。

まれに、脳浮腫になることもあります。

脱水症状やアシドーシスの症状がひどいと、
意識障害、昏睡にまで発展し、処置が遅れてしまうと、
死に至る恐れもありますので、緊急な対応が必要です。

 

まとめ

皆さん、いかがでしたか？

ケトン体は、断食やケトジェニックダイエット、
激しい運動をした後などで作られますが、
私が断食で体験した事を紹介すると、

• 集中力が高まる
• パフォーマンスが非常に良くなる
• 体の疲れがなくなり、快調になる

などですが、言葉では表せない意識の高まりが
あります。

これを一回経験すると、またそれを経験したくなるほど
です。

ケトン体は、私達の体が持つ生命を維持するための
仕組みなのでしょうね。

(*^^*)

この記事で紹介した内容をまとめると

• ケトン体とは、脂肪から創られた非常に効率的な
  エネルギー源で、炭水化物を極端に制限した時や、
  激しい運動をした時、飢餓状態のときに、体内で
  糖質が枯渇する事により、その代替的手段として、
  自然に作られる物質です。
• ケトン体を検査するには
  血中ケトン体濃度を測るケトンメーター、
  呼気式ケトンメーター、
  尿中ケトン試験紙
  の3種類があります。日本で購入できるのは、
  呼気式と試験紙です。
• ケトン体の合成の仕方
  • 通常のエネルギー産生について説明し、
    ケトン体の合成、脳でのケトン体の利用、
    BHBがAcAcよりも活発になること、そして、
    アセトンは最終代謝物で呼気より排泄される事を
    説明しました。
• ケトーシスについて
  • ケトーシスとは、体が炭水化物ではなく、
    脂肪を主要なエネルギー源として利用する
    自然な代謝の状態のことです。
  • ケトーシスになるには、低炭水化物の食事をします。
    • 軽いケトーシスは 0.2～0.5mmol
    • 栄養学的ケトーシスは、0.5～3.0mmol
    • 特に、1.5～3.0mmolになると、減量効果が大きくなる
    • 栄養学的ケトーシスになるには、
      1日50g以下の炭水化物しかとらない
    • 栄養学的ケトーシスに到達するには、
      数日～1～2週間かかる
    • 栄養学的ケトーシスに到達すると、その後、
      ケトー適応の段階に入る
    • ケトー適応に入り 2ヶ月3週間～4ヶ月2週間で、
      脂肪を効率的に燃焼しエネルギーが
      得られるようになる
  • ケトーシスの症状
    • 息が臭くなる
    • 体重が減る
    • 血中のケトン体濃度が高くなる
    • 呼気と尿の中のケトン体濃度が上がる
    • 空腹感が抑制される
    • 集中力とエネルギーがます
    • ケトジェニックダイエット開始直後の倦怠感
    • 初期の便秘と下痢
    • 不眠
• ケトン体濃度の段階表の紹介
• 血中濃度
  • 軽いレベルは、0.2～0.5 mmol/l
  • 栄養学的ケトーシス
    • 一段階目：0.5～1.5 mmol/l
    • 二段階目：1.5～3.0 mmol/l
    • 減量で最高の結果を出す事ができる
    • 炭水化物の摂取を、１日50g以下にする
    • 数日から1～2週間でこのレベルに
      到達できます
    • 一段階目でケトー適応に入る
    • 最初の数週間は、持久力があまりない
    • その後、2～3ヶ月は、脂肪がきれいに
      燃焼するようになり、ケトン体の恩恵が
      フルに得られるようになります
• ケトーシスの症状を紹介
• ケトン体の濃度を段階的に紹介
  • ケトーシスになっていない～ケトアシドーシスまでのケトン体濃度を一覧で表示
• 糖尿病ケトアシドーシス
  • インスリン不足が原因で、血液中のぶどう糖の
    代謝ができなくなり、高血糖状態になります。
    そして、体が脂肪を分解してケトン体を作り、
    ケトン体の血中濃度が増加して、血液が酸性に
    傾く事をケトアシドーシスと呼びます。
  • ケトアシドーシスになると、高血糖、悪心、
    嘔吐、腹痛、脱水などになり、意識障害や
    昏睡にまで発展したり、時には死に至ることも
    あるので、緊急な対応が必要です。

となります。

皆さんも、ダイエット頑張ってみてくださいね。