炭水化物代謝経路イメージ図アルコールグルコースｲﾝｼｭﾘﾝ・運動 GLUT２ △Ｉｱﾃﾞｨﾎﾟﾈｸﾃｨﾝ GLUT４グリコーゲングリコーゲン脂肪細胞グルコースグリセロールｼﾞﾋﾄﾞﾛｷｼｱｾﾄﾝﾘﾝ酸ピルビン酸乳酸 △Ｉ肝臓肺糖新生グリセロール3ﾘﾝ酸中性脂肪中性脂肪ピルビン酸無乳酸酸素解糖骨格筋系ｺﾚｽﾃﾛｰﾙクエン酸ミトコンドリア遊離脂肪酸腎臓脂肪酸有酸素解糖系クエン酸回路 △Ｉ解＋Ｉ糖系アセチルＣｏＡ酸素Ｃｏ２アミノ酸血糖グルコース６リン酸＋Ｉタンパク質リンパ管⇒ 血管小腸＋Ｉ 1 脂肪ケトン性アミノ酸リボゾーム水電子伝達系構造タンパクＡＴＰ尿酸回路糖原性アミノ酸栄養素の代謝 2 炭水化物（糖類）は、小腸でグルコース（ブドウ糖）に消化され、ＧＬＵＴ２を介し、Ｋ/Ｎａポンプにより小腸管で吸収され、門脈を経由し、膵臓から肝臓に移行する。（Ｎａと結合して吸収されるので、塩分はブドウ糖の吸収を促進する）膵臓を経由する過程で、グルコース濃度に誘発され、インスリンが放出される。肝臓に移行したグルコースは、４つの経路の何れかを進み、 ①一部はそのまま血管に放出され体内に供給され、各組織では、ＧＬＵＴ４を介し、脂肪細胞から放出されたアデポネクチンやインスリンに触媒され、細胞内に吸収される（骨格筋はグルコースの７０％を吸収）。細胞質で無酸素解糖され、更にミトコンドリアで有酸素解糖（クエン酸回路）され、電子伝達系によりＡＴＰを産生し生命活動を維持する。（無酸素解糖では２モルのグリコーゲンから２モルのＡＴＰ。有酸素解糖では３７モルのＡＴＰを産生する）＜グルコース放出・解糖＞ ②インスリン濃度が高い場合には、グルコース６リン酸からグリコーゲンとなって貯蔵が促進される。（骨格筋にも貯蔵されるが、多くは肝臓、７０ｋｇの男性で３７０ｇのみ６００ｋｃａｌの貯蔵可能）＜グリコーゲン貯蔵＞ ③無酸素で解糖され、クエン酸から産生された脂肪酸と、グルコースから産生されたグルコース３リン酸とが結合しトリグリセロール（中性脂肪）が合成される（グルコース５０ｇで１４ｇの中性脂肪）。＜中性脂肪合成＞ ④又は、解糖系のアセチルＣｏＡからコレステロールが合成される。＜コレステロール合成＞ ⑤一部はクエン酸回路から糖性アミノ酸が合成され、蛋白質に転換する。＜アミノ酸合成＞アルコールの過剰摂取は、グルコースから解糖され中性脂肪が産生され、肥満を誘発する。 ⑥ｱｴﾁﾙCoAは、ＡＴＰが不足している時（運動時など）はクエン酸回路にスイッチし、過剰なときは、クエン酸から脂肪酸産生にスイッチする役割を果たす（グルコースの５０％は、脂肪又は蛋白質に転換する。）②～⑥は黒矢印食事時には膵臓から分泌されたインスリンが、グリコーゲンの産生を亢進するが、少ないとそのまま血中に放出される。（肝臓の糖取り込み率の低下）また、骨格筋がインスリン抵抗性となると食後高血糖となる。脂質は、小腸からリンパ管で吸収され、血管に放出され各組織に供給される。各組織では、脂肪酸とグリセロールに加水分解され、グルコースの解糖系に入り、燃焼される。過剰な脂肪は、脂肪細胞に蓄積される。（蓄積されると脂肪細胞は膨張し、肥満となる）蛋白質は、小腸でアミノ酸に消化され、小腸で吸収され各組織に供給される。各組織は蛋白質を合成され、各種酵素、構造蛋白（コラーゲン）に使用される。不要なアミノ酸は、糖新生でグリコーゲンに、解糖系から脂肪酸に転換される空腹時（有酸素運動時）には、貯蔵してあったグリコーゲンの分解や中性脂肪と蛋白質の分解が促進され、糖新生によりグルコースを産生する。また、無酸素運動時には、筋肉から放出される乳酸から糖新生される。中性脂肪の加水分解により産生したグリセロールは細胞質でグルコースに、脂肪酸はミトコンドリア内に移行しアセチルＣｏＡとなり、ＴＣＡ回路を促進して糖新生に参加する。インスリンにより糖新生が抑制されるが、少ないと糖新生が亢進し、空腹時高血糖になる。緑矢印糖尿病のメカニズム【２型糖尿】ＮＩＤＤＭ 3 過剰なカロリーの摂取骨格筋量の低下高インスリン症腎臓でのＮａ吸収促進交感神経刺激Ｃａ増加水分過剰摂取（のどの渇き）高血圧症骨格筋がインスリン抵抗性（ＧＬＵＴ４の非活性）に骨格筋でのグルコースの吸収減少過剰カロリーは、中性脂肪に転換→脂肪肝・筋遊離脂肪酸の増加→脂肪毒の発現→インスリン抵抗の拡大肥満→ｱﾃﾞﾎﾟﾈｸﾁﾝの産生抑制→ＧＬＵＴ４の非活性運動不足→非インスリンでのＧＬＵＴ４活性化減少隠れ糖尿インスリン量の低下ランゲルハンス島のアポトーシス血中に余分な糖、中性脂肪が滞留＝食後高血糖【１型糖尿】脂肪細胞の脂肪酸遊離抑制力の減少糖新生の抑制力減少＝空腹時高血糖肥満の経路加齢運動量の減少筋量の減少脂肪毒の産生・血圧上昇・血糖・血中脂肪の増加基礎代謝減少アディポネクティン産生の減少骨格筋グリコーゲン満杯脂肪細胞の肥大＝肥満骨格筋インシュリン抵抗性脂肪細胞への脂肪蓄積骨格筋インシュリン感受性回復アディポネクティン産生の増加 4 有酸素運動骨格筋インシュリン抵抗性でもＧＬＵＴ４を活性化し、グルコースの取り込みを亢進クエン酸回路による、脂肪の燃焼脂肪細胞の縮小