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生理的ケトーシス

生理的ケトーシス（せいりてきケトーシス、英: Exogenous ketone）とは 、ケトン体（3-ヒドロキシ酪酸）が生理的な条件において増加することである。絶食や運動をおこなったとき、またケトン食や糖質制限食を摂取したときである。ケトン体は様々な健康効果を示すことが知られている[1][2]。

1.脂肪燃焼と肥満抑制[3][4]

2.抗炎症作用[5][6]

3.アンチエイジング効果（線虫での結果）[7][8]

などである。また20％から40％のカロリー制限や食事の間隔を12時間以上にしただけで、わずかにケトン体濃度が増加することが知られているが、これらの健康効果は生理的ケトーシスが一部関与しているようである[9][10]。ケトン体の効果を期待して、意図的にケトン体を増加させるという立場の人々も増えている[11]。このような人々は日常的に生理的ケトーシスを誘導することを目指している[12]。また妊娠中の胎児においては、胎盤において３ｍM程度のあるのに対して、成人の通常のケトン体濃度は0.1mM程度にすぎない。これは胎児においてはケトン体がブドウ糖とともにエネルギー基質として利用している可能性が高い[13]。

ケトアシドーシスとの相違

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生理的ケトーシスは、I型糖尿病や重症のII型糖尿病の患者に特徴的に現れるケトアシドーシスとは決定的に異なる[14][15]。なぜなら生理的ケトーシスにおいてはインスリンのシステムが障害されていないからである。これに対してI型糖尿病においてはインスリンの分泌[16] また重症のII型糖尿病の患者においてはインスリンのシグナル伝達[17] の不調によりインスリンシステムが崩壊したことの結果としてケトン体濃度の増加が起こるからである（ケトアシドーシス）。

構造

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アセト酢酸
 
ベータヒドロキシ酪酸
 
アセトン

タイプ

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ケトン塩

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β-ヒドロキシ酪酸

ケトンエステル

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その他のケトンエステル

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β-ヒドロキシ酪酸エステル

生理的ケトーシスを誘導する食品

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  1. ケトン食[18]
  2. 糖質制限食[19]
  3. ケトン供与体[20]
3-1. ケトン体のナトリウム塩[21]
3-2. ケトンエステル[11]
3-3. ポリヒドロキシ酪酸[22]

生理的ケトーシスを誘導する医薬品

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  1. ナトリウム・グルコース共役輸送体（sodium glucose cotransporter）2阻害剤（SGLT2阻害剤）　SGLT2阻害剤は腎臓におけるブドウ糖の再吸収を抑制するため、糖質制限と同じ生理的な効果が発現する[信頼性要検証][23][24][25]。

関連項目

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参考文献

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  1. ^ Puchalska P, Crawford PA. Multi-dimensional Roles of Ketone Bodies in Fuel Metabolism, Signaling, and Therapeutics. Cell Metab. 2017 Feb 7;25(2):262-284. doi:10.1016/j.cmet.2016.12.022. PMID 28178565; PMC 5313038.
  2. ^ Vidali S, Aminzadeh S, Lambert B, Rutherford T, Sperl W, Kofler B, Feichtinger RG. Mitochondria: The ketogenic diet--A metabolism-based therapy. Int J Biochem Cell Biol. 2015 Jun;63:55-9. doi:10.1016/j.biocel.2015.01.022. Epub 2015 Feb 7. PMID 25666556.
  3. ^ Miyamoto J, Ohue-Kitano R, Mukouyama H, Nishida A, Watanabe K, Igarashi M, Irie J, Tsujimoto G, Satoh-Asahara N, Itoh H, Kimura I. Ketone body receptor GPR43 regulates lipid metabolism under ketogenic conditions. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Nov 19;116(47):23813-23821. doi:10.1073/pnas.1912573116. Epub 2019 Nov 4. PMID 31685604; PMC 6876247.
  4. ^ Gershuni VM, Yan SL, Medici V. Nutritional Ketosis for Weight Management and Reversal of Metabolic Syndrome. Curr Nutr Rep. 2018 Sep;7(3):97-106. doi:10.1007/s13668-018-0235-0. PMID 30128963; PMC 6472268.
  5. ^ Youm YH, Nguyen KY, Grant RW, Goldberg EL, Bodogai M, Kim D, D'Agostino D, Planavsky N, Lupfer C, Kanneganti TD, Kang S, Horvath TL, Fahmy TM, Crawford PA, Biragyn A, Alnemri E, Dixit VD. The ketone metabolite β-hydroxybutyrate blocks NLRP3 inflammasome-mediated inflammatory disease. Nat Med. 2015 Mar;21(3):263-9. doi:10.1038/nm.3804. Epub 2015 Feb 16. PMID 25686106; PMC 4352123.
  6. ^ Rahman M, Muhammad S, Khan MA, Chen H, Ridder DA, Müller-Fielitz H, Pokorná B, Vollbrandt T, Stölting I, Nadrowitz R, Okun JG, Offermanns S, Schwaninger M. The β-hydroxybutyrate receptor HCA2 activates a neuroprotective subset of macrophages. Nat Commun. 2014 May 21;5:3944. doi:10.1038/ncomms4944. PMID 24845831.
  7. ^ Edwards C, Canfield J, Copes N, Rehan M, Lipps D, Bradshaw PC. D-beta-hydroxybutyrate extends lifespan in C. elegans. Aging (Albany NY). 2014 Aug;6(8):621-44. doi:10.18632/aging.100683. PMID 25127866; PMC 4169858.
  8. ^ Veech RL, Bradshaw PC, Clarke K, Curtis W, Pawlosky R, King MT. Ketone bodies mimic the life span extending properties of caloric restriction. IUBMB Life. 2017 May;69(5):305-314. doi:10.1002/iub.1627. Epub 2017 Apr 3. PMID 28371201.
  9. ^ Dong TA, Sandesara PB, Dhindsa DS, Mehta A, Arneson LC, Dollar AL, Taub PR, Sperling LS. Intermittent Fasting: A Heart Healthy Dietary Pattern? Am J Med. 2020 Aug;133(8):901-907. doi:10.1016/j.amjmed.2020.03.030. Epub 2020 Apr 21. PMID 32330491; PMC 7415631
  10. ^ Grabacka M, Pierzchalska M, Dean M, Reiss K. Regulation of Ketone Body Metabolism and the Role of PPARα. Int J Mol Sci. 2016 Dec 13;17(12):2093. doi:10.3390/ijms17122093. PMID 27983603; PMC 5187893.
  11. ^ a b Cox PJ, Kirk T, Ashmore T, Willerton K, Evans R, Smith A, Murray AJ, Stubbs B, West J, McLure SW, King MT, Dodd MS, Holloway C, Neubauer S, Drawer S, Veech RL, Griffin JL, Clarke K. Nutritional Ketosis Alters Fuel Preference and Thereby Endurance Performance in Athletes. Cell Metab. 2016 Aug 9;24(2):256-68. doi:10.1016/j.cmet.2016.07.010. Epub 2016 Jul 27. PMID 27475046.
  12. ^ 1. 江部康二　人類最強の「糖質制限」論～ケトン体を味方にして痩せる、健康になる～（SBクリエイティブ）
  13. ^ 1. 宗田哲男　ケトン体が人類を救う～糖質制限でなぜ健康になるのか～ (光文社新書)
  14. ^ Karslioglu French E, Donihi AC, Korytkowski MT. Diabetic ketoacidosis and hyperosmolar hyperglycemic syndrome: review of acute decompensated diabetes in adult patients. BMJ. 2019 May 29;365:l1114. doi:10.1136/bmj.l1114. PMID 31142480.
  15. ^ Modi A, Agrawal A, Morgan F. Euglycemic Diabetic Ketoacidosis: A Review. Curr Diabetes Rev. 2017;13(3):315-321. doi:10.2174/1573399812666160421121307. PMID 27097605
  16. ^ Castellanos L, Tuffaha M, Koren D, Levitsky LL. Management of Diabetic Ketoacidosis in Children and Adolescents with Type 1 Diabetes Mellitus. Paediatr Drugs. 2020 Aug;22(4):357-367. doi:10.1007/s40272-020-00397-0. PMID 32449138.
  17. ^ Westerberg DP. Diabetic ketoacidosis: evaluation and treatment. Am Fam Physician. 2013 Mar 1;87(5):337-46. PMID 23547550.
  18. ^ Dhamija R, Eckert S, Wirrell E. Ketogenic diet. Can J Neurol Sci. 2013 Mar;40(2):158-67. doi:10.1017/s0317167100013676. PMID 23419562.
  19. ^ Feinman RD, Pogozelski WK, Astrup A, Bernstein RK, Fine EJ, Westman EC, Accurso A, Frassetto L, Gower BA, McFarlane SI, Nielsen JV, Krarup T, Saslow L, Roth KS, Vernon MC, Volek JS, Wilshire GB, Dahlqvist A, Sundberg R, Childers A, Morrison K, Manninen AH, Dashti HM, Wood RJ, Wortman J, Worm N. Dietary carbohydrate restriction as the first approach in diabetes management: critical review and evidence base. Nutrition. 2015 Jan;31(1):1-13. doi:10.1016/j.nut.2014.06.011. Epub 2014 Jul 16. Erratum in: Nutrition. 2019 Jun;62:213. PMID 25287761.
  20. ^ 特許第6571298号　血糖値スパイク抑制剤、食品及び血糖値スパイク抑制剤の製造方法
  21. ^ Laffel L. Ketone bodies: a review of physiology, pathophysiology and application of monitoring to diabetes. Diabetes Metab Res Rev. 1999 Nov-Dec;15(6):412-26. doi:10.1002/(sici)1520-7560(199911/12)15:6<412::aid-dmrr72>3.0.co;2-8. PMID 10634967.
  22. ^ 麻布大学・東京工科大学　3-ヒドロキシ酪酸を用いた糖質制限を伴わないケトン体治療は抗腫瘍効果を示す　2020年度獣医学会
  23. ^ Tomita I, Kume S, Sugahara S, Osawa N, Yamahara K, Yasuda-Yamahara M, Takeda N, Chin-Kanasaki M, Kaneko T, Mayoux E, Mark M, Yanagita M, Ogita H, Araki SI, Maegawa H. SGLT2 Inhibition Mediates Protection from Diabetic Kidney Disease by Promoting Ketone Body-Induced mTORC1 Inhibition. Cell Metab. 2020 Sep 1;32(3):404-419.e6. doi:10.1016/j.cmet.2020.06.020. Epub 2020 Jul 28. PMID 32726607.
  24. ^ Cowie MR, Fisher M. SGLT2 inhibitors: mechanisms of cardiovascular benefit beyond glycaemic control. Nat Rev Cardiol. 2020 Dec;17(12):761-772. doi:10.1038/s41569-020-0406-8. Epub 2020 Jul 14. PMID 32665641.
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