書籍・雑誌概要

代謝の全体像がすらすら読める 代謝学は変わった！

生化学と分子生物学の最新知識を融合し、現代的な視点でアップデートした新時代の代謝学の参考書。代謝の反応とシグナル伝達や遺伝子発現、エピジェネティクスがどのように結びつくのか、また代謝の時間制御や臓器相関、病気や運動、栄養、老化における役割を豊富な図でわかりやすく解説。エネルギー代謝の生化学的基礎から身近な代謝生理学まで、代謝の全体像が平易な文章ですらすら読める。生化学の授業の参考書のみならず、代謝を学び直したい研究者・医師にも役立つ。

目次

Part 1 代謝の基礎

第1章 栄養素とエネルギー代謝
　 代謝の化学反応は生体内で調整されている
　 エネルギー代謝と時間
　　 エネルギーの供給と消費には時間的ズレがある
　　 代謝は異化（酸化）と同化（還元）の2種類の反応からなる
　 3つのマクロ栄養素：炭水化物，脂肪，タンパク質
　 エネルギー代謝の流れ
　　 エネルギーの“利用”に適する？　“貯蔵”に適する？
　　 エネルギー貯蔵体はどの組織にどれくらい存在するか
　　 異化には何段階もの過程が含まれる
　　 エネルギー代謝の流れを整理してみよう
　　 ATPはどのように産生されるか
　　 細胞内のATP量は常に感知され，調節されている
　　 ミトコンドリアで起こる酸化的リン酸化

第2章 栄養素の分解と合成
　 炭水化物，脂肪，タンパク質
　 炭水化物の代謝
　　 グルコースが主役である
　　 細胞内に入ったグルコースはリン酸化される
　　 グルコース分解の最初の段階:解糖系
　　 クエン酸回路とその調節機構
　　 NAD+の働きと NAD+不足の解消
　　 糖新生(グルコース合成)
　　 グリコーゲン代謝
　　 ペントースリン酸回路
　 脂肪(脂質)の代謝
　　 脂肪酸と脂肪(トリアシルグリセロール)が主役
　　 脂肪の分解：TAG から脂肪酸，アシル CoA，β酸化へ
　　 脂肪酸の合成：TAG として脂肪組織に貯蔵される
　　 脂肪酸代謝とケトン体の合成
　 アミノ酸の代謝
　　 栄養素としてのアミノ酸
　　 アミノ酸代謝の概要
　　 尿素回路：窒素が尿中に排出される
　　 アミノ酸の炭素骨格の代謝の概略

第3章 代謝の調節 (1)
　 酵素，輸送体，遺伝子発現による調節
　 酵素による代謝調節
　　 代謝がどのように調節されているかを知る意義
　　 酵素は 7 種類に分類される
　　 酵素は化学反応の進む方向と速度を調節する
　　 1 つの酵素の活性変化が多段階の代謝過程にどう影響するか
　　 酵素タンパク質の構造変化による活性調節：アロステリック調節
　　 酵素タンパク質の修飾による活性調節：リン酸基，メチル基，アセチル
による修飾
　 代謝物質の細胞膜通過性とその調節
　　 グルコースの輸送体
　　 アミノ酸の輸送体
　　 脂肪酸，コレステロールの輸送
　　 水を含めた極性のある低分子の輸送
　 遺伝子発現による調節:細胞レベルでの代謝調節
　　 遺伝子発現機構の概略
　　 酵素の発現を組織特異的に調節する仕組み
酵素や輸送体の量の変化による代謝調節(1) 代謝産物が転写因子に働きかけて遺伝子発現を調節
酵素や代謝物質の量の変化による代謝調節(2) 代謝産物がクロマチンを修飾して遺伝子発現を調節

第4章 代謝の調節 (2)
　 ホルモンによる調節とその生理的役割
　 ホルモンは情報交換システムの基盤の 1 つである
　　 ホルモンと神経系が情報を伝達する
　　 エネルギーの取り込みや貯蔵，消費の切り替えを調節
　 代謝調節に関与するホルモン
　　 どんなホルモンがあるか
　　 インスリン：血糖値が高くなると分泌される
　　 インスリン：同化作用を促進する働きをする
　　 グルカゴンはインスリンとは逆の作用を行う
　　 アドレナリンの分泌とその働き
　　 その他のホルモンの分泌と代謝

第5章 ホルモンが働く仕組み
　 受容体とシグナル伝達機構
　 ホルモンとシグナル伝達カスケード
　　 ホルモン受容体の種類と活性化機構
　　 インスリン受容体とシグナル伝達
　　 アドレナリン受容体とシグナル伝達
　　 甲状腺ホルモン受容体とグルココルチコイド受容体

Part 2 生体内の代謝生理学

第6章 消化管と肝臓の働き
　 消化・吸収を行う消化管と代謝センターとして働く肝臓
　 消化管での栄養素の消化と吸収
　　 消化管での炭水化物の消化と吸収
　　 腸管でのタンパク質の消化とアミノ酸の吸収
　　 腸管での脂肪の消化と吸収
　 肝臓での栄養素の代謝
　　 肝臓でのグルコースの代謝
　　 肝臓での脂肪酸の代謝
　　 肝臓でのアミノ酸の代謝

第7章 代謝の時間経過と臓器相関
　 生体内でエネルギー代謝は動的に変化する

　 臓器間での代謝物質の受け渡しを一覧しよう
　 生体の代謝は 1 日のうちにどのように変化するか
　　 グルコースと遊離脂肪酸の血中濃度の変化
　 生体内での炭水化物の代謝と時間経過
　　 夜間から朝食前まで:貯蔵された栄養素が消費される
　　 朝食後:消費から貯蔵への転換が起こる
　 生体内での脂肪の代謝と時間経過
　　 夜間から朝食前まで:脂肪が分解される
　　 食事をとった後の脂肪の代謝
　　 生体内でのアミノ酸の代謝と時間経過
　　 グルコースと脂肪酸は栄養素として補完的であり， 競争的関係にある

第8章 多様な器官や細胞での代謝
　 脂肪組織，筋肉，脳，増殖細胞の特徴
　 脂肪組織とエネルギー代謝
　　 白色脂肪細胞での代謝
　　 褐色脂肪細胞とベージュ脂肪細胞での代謝
　 筋肉細胞でのエネルギー代謝
　　 骨格筋には 3 種類の筋細胞(筋繊維) がある
　　 骨格筋細胞での代謝
　　 心筋細胞での代謝
　 脳，腎臓での代謝
　 活発に細胞分裂を行う細胞での代謝
　　 増殖細胞では異化と同化の両方の経路が活発化している

第9章 タンパク質の合成と分解
　 合成と分解のバランスの調整と個々のアミノ酸の利用状況
　 タンパク質の代謝回転は速い
　　 摂取されたタンパク質の運命
　 必要時にはタンパク質がエネルギー源となる
　　 タンパク質分解の場であるリソソームとプロテアソーム
　　 オートファジー:リソソームでの細胞内不要タンパク質の分解
　　 ユビキチン-プロテアソーム:タンパク質の選択的な分解
　 さまざまなアミノ酸の調節
　　 肝臓でのアミノ酸の代謝と選択
　　 分枝鎖アミノ酸の代謝
　　 筋肉から放出されるアラニンの代謝
　　 活発に分裂する細胞でのグルタミンの代謝

Part 3 健康・運動・長寿

第10章 栄養摂取量の制限
　 代謝や寿命にどのような効果があるか
　 カロリーやタンパク質の摂取制限の影響を知る
　　 どの程度までの摂取制限が効果的か
　　 体内でカロリーやタンパク質量を感知し対応するシステム
　　 AMPK：エネルギー不足によって活性化される
　　 PGC-1α：ミトコンドリア代謝のマスター制御因子
　　 mTORC1：エネルギーレベルを感知し， 同化と異化のバランスをとる
　　 サーチュイン：エネルギー産生を増加させる
　　 IGF-I：タンパク質合成を促進する
　　 FGF21：エネルギーレベルの低下に対応して さまざまに作用する

第11章 代謝に必要な酸素供給
　 筋肉へ酸素供給する呼吸器系と心血管系
　 筋肉などの末梢組織への酸素供給
　　 肺換気による酸素の血液中への取り込み
　　 血流による酸素の運搬と筋肉への供給
　　 末梢組織の細胞内での酸素の捕捉(ミトコンドリアでの消費)
　　 酸素不足時の細胞応答
　　 酸素濃度の変化を感知する HIF-1

第12章 エネルギー量と熱量の測定
　 酸素消費量で代替する
　 エネルギー消費量はどのように測定するか
　　 エネルギー消費量=熱量である
　　 呼吸商から炭水化物と脂肪の代謝量の比を推定する
　　 エネルギー消費量とカロリー単位
　　 基礎代謝率は安静時のエネルギー消費率
　　 運動によるエネルギー消費量を測定する

第13章 有酸素運動と無酸素運動
　 筋肉へのエネルギー供給システム
　 筋肉へのエネルギー供給システム
　　 無酸素系のATP供給システム
　　 有酸素系エネルギー供給へのシフト
　 ATP 供給におけるグルコースと脂肪酸の競合
　　 有酸素運動時の筋細胞へのグルコースの取り込みと代謝
　　 有酸素運動時の脂肪酸の消費
　　 運動時にみられる脂肪酸消費の低下

第14章 適切な運動と健康増進
　 どのような運動トレーニングが効果的か
　 運動の種類とトレーニングの効果
　　 持久性トレーニングとレジスタンストレーニングの効用
　　 運動トレーニングの内容と選択
　 生理学的および生化学的因子の働き
　　 運動トレーニングの生理学的影響
　　 運動トレーニングの生化学的影響
　　 マラソン選手の運動時にみられるグリコーゲン消費
　　 運動効果と細胞内シグナル伝達系

第15章 飢餓状態の代謝応答
　 低栄養が体に及ぼす影響を知る
　 低栄養状態を理解する
　　 絶食時のグルコースの代謝
　　 絶食時の脂肪の代謝:主要なエネルギー源は脂肪である
　　 飢餓に適応する時期の代謝:グルコース消費が抑制される
　　 さまざまなホルモンによる飢餓への対応
　 低栄養の評価方法とそれへの対応
　　 どのような評価方法があるか
　　 低栄養への対応の仕方
　　 サルコペニアの予防とそのためのタンパク質の摂取

第16章 病的ストレスと代謝応答
　 感染，外傷，がんにより変化する代謝
　 敗血症で起こる代謝の変化
　　 負の免疫応答が重症化すると敗血症になる
　　 高血糖とインスリン抵抗性が生じる
　　 ピルビン酸の過剰とミトコンドリアの機能低下が起こる
　　 脂肪酸およびアミノ酸の血中濃度が上昇する
　　 好気的解糖により高乳酸血症がもたらされる
　 外傷で起こる代謝の変化
　　 重度の外傷や手術後の生体応答
　　 病原体感染と物理的損傷にみられる類似点と相違点
　 がんで起こる代謝の変化
　　 がん患者にみられる痩せとサルコペニア
　　 細胞分裂が盛んながん細胞での代謝

第17章 脂質代謝の異常
脂質を運ぶリポタンパク質の働き
　 リポタンパク質から脂質異常症を理解する
　　 脂質異常症の遺伝要因と環境要因
　　 脂質はリポタンパク質となって血中を運ばれる
　　 遺伝性が高いまれな脂質異常症
　　 脂質異常症の治療管理

第18章 肥満とエネルギー平衡
　 肥満の病態を理解する
　 肥満の病態
　　 肥満の原因と現代社会:1日4 kcalずつ食べ過ぎている
　　 肥満の評価法:BMI だけではない
　　 肥満がもたらす疾患や症候群:脂肪組織が影響する
　　 肥満の人はエネルギー摂取量だけでなく消費量も大きい
　　 肥満者の脂肪組織の病態:慢性炎症が引き起こされる
　　 さまざまな組織で慢性炎症が起こり，代謝記憶が生じる
　 肥満に影響するさまざまな要因
　　 概日リズムと肥満
　　 食欲に影響するホルモン
　　 肥満に影響する遺伝要因:エネルギー代謝系の関与は小さい

第19章 糖代謝の異常
　 糖尿病の代謝異常，遺伝要因， エピジェネティック効果
　 1 型糖尿病と 2 型糖尿病
　　 1 型糖尿病にみられる代謝異常
　　 2 型糖尿病にみられる代謝異常
　　 糖尿病はグルコースだけの代謝異常ではない
　 遺伝要因やエピジェネティック効果の影響
　　 糖尿病の遺伝要因:リスク遺伝子による素因
　　 代謝記憶とエピジェネティック効果

参考文献