脂肪代謝

脂肪の代謝には、中性脂肪、リン脂質、糖脂質、コレステロール、ステロイドの代謝が含まれます。脂肪という概念には膨大な数の成分が含まれるため、それらの代謝の特徴を記述することは非常に困難です。しかし、脂肪の一般的な物理化学的性質（水への溶解度が低く、有機溶媒への溶解度が高い）から、これらの物質が水溶液中で輸送されるのは、タンパク質や胆汁酸塩との複合体、あるいは石鹸の形でのみ可能であることがすぐに分かります。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

体にとっての脂肪の重要性

近年、人間の生活における脂肪の重要性に関する見方は大きく変化しました。人体の脂肪は急速に再生されることが判明しました。例えば、成人の脂肪の半分は5～9日で再生され、脂肪組織の脂肪は6日、肝臓の脂肪は3日ごとに再生されます。体内の脂肪貯蔵庫の再生率が高いことが証明された後、脂肪はエネルギー代謝において大きな役割を果たすようになりました。体の最も重要な構造（例えば、神経組織細胞の膜）の構築、副腎ホルモンの合成、過度の熱損失からの体の保護、脂溶性ビタミンの輸送における脂肪の重要性は、古くからよく知られています。

体脂肪は化学的および組織学的に 2 つのカテゴリに相当します。

Aは「必須」脂肪で、細胞を構成する脂質が含まれます。特定の脂質スペクトルを持ち、脂肪を含まない体重の2～5%を占めます。「必須」脂肪は、長期間の飢餓状態においても体内に保持されます。

B - 皮下組織、黄色骨髄、腹腔内に存在する「非必須」脂肪（予備、過剰）。B - 腎臓、卵巣付近、腸間膜、大網に位置する脂肪組織。「非必須」脂肪の量は一定ではなく、エネルギー消費量と栄養の性質に応じて蓄積または消費されます。様々な年齢の胎児の体組成に関する研究では、体内の脂肪蓄積は主に妊娠後期、つまり妊娠25週以降と生後1～2年の間に起こることが示されています。この時期の脂肪蓄積は、タンパク質蓄積よりも激しいです。

胎児および小児の体重構造におけるタンパク質および脂肪含量の動態

胎児または子供の体重（g）	タンパク質、%	脂肪、 ％	タンパク質、g	脂肪、g
1500	11.6	3.5	174	52.5
2500	12.4	7.6	310	190
3500	12.0	16.2	420	567
7000	11.8	26.0	826	1820

最も重要な成長と分化の時期に脂肪組織がこれほど集中的に蓄積されていることは、脂肪がエネルギー貯蔵ではなく、可塑性材料として主に利用されていることを示しています。これは、脂肪の最も重要な可塑性成分であるω3およびω6の多価不飽和長鎖脂肪酸の蓄積に関するデータによって実証できます。これらの脂肪酸は脳構造に含まれており、脳と視覚器官の機能特性を決定づけています。

胎児および小児の脳組織におけるω-脂肪酸の蓄積

脂肪酸	出産前、mg/週	出産後、mg/週
合計 ω6	31	78
18:2	1	2
20:4	19	45
合計 ω3	15	4
18:3	181	149

思春期前（6～9歳）の子供では、脂肪量が最も少なくなります。思春期が始まると、脂肪蓄積量は再び増加しますが、この時点で既に性別による顕著な差が見られます。

脂肪蓄積量の増加に伴い、グリコーゲン含有量も増加します。こうして、出生後初期の発達期に利用するためのエネルギーが蓄えられます。

グルコースが胎盤を通過し、グリコーゲンとして蓄積されることはよく知られていますが、ほとんどの研究者は脂肪は胎児でのみ合成されると考えています。脂肪合成の出発物質となり得る最も単純な酢酸分子のみが胎盤を通過します。これは、出生時の母親と子供の血液中の脂肪含有量の違いによって証明されています。例えば、母親の血液中のコレステロール含有量は平均7.93 mmol/l (3050 mg/l)、胎盤後血では6.89 (2650 mg/l)、臍帯血では6.76 (2600 mg/l)ですが、子供の血液ではわずか2.86 mmol/l (1100 mg/l)で、母親の血液のほぼ3分の1です。脂肪の腸管消化吸収システムは比較的早い段階で形成されます。これらは、羊水の摂取、つまり羊水栄養の開始時にすでに最初の用途が見られます。

消化管機能の発達時期（成人における同機能の割合として検出される時期と重症度）

脂肪の消化	酵素または機能の最初の同定、週	成人の機能発現率
舌下リパーゼ	30	100以上
膵リパーゼ	20	5-10
膵臓コリパーゼ	未知	12
胆汁酸	22	50
中鎖脂肪酸トリグリセリドの吸収	未知	100
長鎖トリグリセリドの吸収	未知	90

年齢による脂肪代謝の特徴

脂肪合成は主に細胞の細胞質内で行われ、ヌープ・リネン脂肪分解回路の逆経路を辿ります。脂肪酸合成には、水素化ニコチンアミド酵素（HAOP）、特にHAOP H2が必要です。HAOP H2の主な供給源は炭水化物分解のペントース回路であるため、脂肪酸生成の強度は炭水化物分解のペントース回路の強度に依存します。これは、脂肪と炭水化物代謝の密接な関係を強調しています。「脂肪は炭水化物の炎で燃える」という比喩的な表現があります。

「非必須」脂肪の量は、生後1年間の子供の栄養状態とその後の栄養摂取によって影響を受けます。母乳育児の場合、子供の体重と体脂肪量は人工栄養の場合よりもやや低くなります。同時に、母乳は生後1ヶ月間、コレステロール含有量を一時的に増加させ、これがリポタンパク質リパーゼの早期合成を刺激します。これが、その後の数年間におけるアテローム性動脈硬化症の発症を抑制する要因の一つであると考えられています。幼児の過剰な栄養摂取は脂肪組織の細胞形成を刺激し、後に肥満傾向として現れます。

小児と成人の脂肪組織におけるトリグリセリドの化学組成にも違いがあります。新生児の脂肪には、成人（90%）と比較してオレイン酸（69%）が比較的少なく、逆にパルミチン酸（小児：29%、成人：8%）が多く含まれています。これが脂肪の融点が高い（小児：43℃、成人：17.5℃）理由です。これは、生後1年目の小児のケアを計画する際や、非経口用の薬剤を処方する際に考慮する必要があります。

出生後、あらゆる生命機能を維持するために必要なエネルギーは急激に増加します。同時に、母体からの栄養素の供給は停止し、生後数時間から数日間の食物によるエネルギー供給は不十分となり、基礎代謝の必要量さえも賄えなくなります。新生児の体内には比較的短期間分の炭水化物が蓄えられているため、新生児はすぐに脂肪を消費せざるを得なくなります。これは、血中の非エステル化脂肪酸（NEFA）濃度の上昇と、同時に起こるグルコース濃度の低下という形で明確に現れます。NEFAは脂肪の輸送体です。

新生児の血液中のNEFA含有量の増加と同時に、ケトン体の濃度は12〜24時間後に増加し始めます。NEFA、グリセロール、ケトン体のレベルは、食物のエネルギー値に直接依存します。出生直後に十分な量のブドウ糖を子供に与えると、NEFA、グリセロール、ケトン体の含有量は非常に低くなります。したがって、新生児は主に炭水化物代謝によってエネルギーコストを賄います。子供が摂取するミルクの量が増えると、そのエネルギー値は467.4 kJ（40 kcal / kg）に増加し、少なくとも基礎代謝をカバーしますが、NEFAの濃度は低下します。研究によると、NEFA、グリセロールの含有量の増加とケトン体の出現は、脂肪組織からのこれらの物質の動員に関連しており、食物の摂取による単純な増加を表すものではないことが示されています。脂質、コレステロール、リン脂質、リポタンパク質といった脂肪の他の成分については、新生児の臍帯血管内の血液中の濃度は非常に低いものの、1～2週間後には増加することが判明しています。この非輸送性脂肪分画の濃度上昇は、食物からの摂取と密接に関係しています。これは、新生児の食物である母乳には脂肪分が多いためです。未熟児を対象とした研究でも同様の結果が得られています。未熟児の出産後、子宮内発育期間よりも出産後の経過時間が重要であるようです。授乳開始後、食物とともに摂取された脂肪は、消化管の脂肪分解酵素と小腸の胆汁酸の影響を受けて分解・再吸収されます。脂肪酸、石鹸、グリセロール、モノグリセリド、ジグリセリド、さらにはトリグリセリドは、小腸の中部および下部の粘膜で再吸収されます。再吸収は、腸粘膜細胞による小さな脂肪滴（キロミクロンサイズ0.5μm未満）のピノサイトーシスによって、および胆汁酸塩および酸、コレステロールエステルとの水溶性複合体の形成の形で発生する可能性があります。現在、脂肪酸の炭素鎖が短い脂肪（C 12）は、静脈門脈系の血液に直接吸収されることが証明されています。脂肪酸の炭素鎖が長い脂肪はリンパに入り、総胸管を通って循環血液に流れ込みます。血液中の脂肪は不溶性であるため、体内での輸送には特定の形態が必要です。まず、リポタンパク質が形成されます。カイロミクロンからリポタンパク質への変換は、ヘパリンを補酵素とするリポタンパク質リパーゼ（「清澄化因子」）の作用下で起こります。リポタンパク質リパーゼの作用下で、遊離脂肪酸がトリグリセリドから分解されます。トリグリセリドはアルブミンと結合しているため、吸収されやすくなります。血漿中のα-リポタンパク質には、リン脂質の2/3とコレステロールの約1/4が含まれていることが知られています。β-リポタンパク質はコレステロールの3/4とリン脂質の1/3を占めています。新生児では、α-リポタンパク質の量が非常に多く、β-リポタンパク質はわずかです。4ヶ月齢までにようやく、リポタンパク質のα分画とβ分画の比率は成人の正常値（リポタンパク質のα分画：20～25%、リポタンパク質のβ分画：75～80%）に近づきます。これは脂肪分画の輸送に重要な意味を持ちます。

脂肪交換は、脂肪貯蔵庫、肝臓、そして組織の間で絶えず行われています。新生児は生後数日間、エステル化脂肪酸（EFA）の含有量は増加しませんが、NEFAの濃度は著しく増加します。その結果、生後数時間から数日にかけて、腸壁における脂肪酸の再エステル化が減少し、これは遊離脂肪酸負荷量からも確認できます。

脂肪便は、生後数日から数週間の乳幼児によく見られます。そのため、生後3か月未満の乳幼児の便による総脂質排泄量は平均して約3g /日ですが、3〜12か月齢になると1g /日に減少します。同時に、便中の遊離脂肪酸の量も減少し、これは腸内での脂肪の吸収が良くなっていることを示しています。したがって、出生後、腸粘膜と膵臓の機能成熟過程にあるため、この時点では消化管における脂肪の消化と吸収はまだ不完全です。未熟児では、リパーゼ活性は1歳以上の乳幼児の60〜70％に過ぎませんが、満期新生児では約85％と高くなります。乳児では、リパーゼ活性はほぼ90％です。

しかし、リパーゼ活性だけでは脂肪吸収は決定されません。脂肪吸収を促進するもう一つの重要な成分は胆汁酸です。胆汁酸は脂肪分解酵素を活性化するだけでなく、脂肪吸収に直接影響を与えます。胆汁酸の分泌には加齢による特徴があります。例えば、未熟児では、肝臓からの胆汁酸分泌量は、2歳児の肝臓機能が完全に発達する時期に生成される量のわずか15%です。正期産児ではこの値は40%に増加し、1歳児では70%に達します。これは栄養の観点から非常に重要です。なぜなら、乳幼児のエネルギー必要量の半分は脂肪で賄われるからです。母乳の場合、消化と吸収は完全に行われます。正期産児では母乳からの脂肪吸収率は90～95%ですが、未熟児では85%とわずかに低下します。人工栄養の場合、これらの値は15～20%減少します。不飽和脂肪酸は飽和脂肪酸よりも吸収されやすいことが分かっています。

人間の組織は、トリグリセリドをグリセロールと脂肪酸に分解し、それらを再合成することができます。トリグリセリドの分解は、組織リパーゼの影響下で起こり、ジグリセリドとモノグリセリドの中間段階を経ます。グリセロールはリン酸化され、解糖系に組み込まれます。脂肪酸は、細胞のミトコンドリアに局在する酸化プロセスを受け、ヌープ・リネン回路で交換されます。この回路の本質は、回路の各サイクルでアセチルコエンザイムA分子が1つ形成され、脂肪酸鎖から炭素原子2つが還元されることです。しかし、脂肪の分解中にエネルギーが大幅に増加するにもかかわらず、体は炭水化物をエネルギー源として利用することを好みます。これは、炭水化物代謝経路側からのクレブス回路でのエネルギー増加の自己触媒的制御の可能性が、脂肪代謝よりも大きいためです。

脂肪酸の分解過程において、中間生成物であるケトン体（β-ヒドロキシ酪酸、アセト酢酸、アセトン）が生成されます。食品中の炭水化物や一部のアミノ酸には抗ケトン体作用があるため、ケトン体の量には一定の価値があります。簡略化すると、食事のケトン体生成能は次の式で表されます：（脂質 + タンパク質40%）/（炭水化物 + タンパク質60%）。

この比率が 2 より大きい場合、食事にはケトン性があります。

食品の種類にかかわらず、ケトーシスの傾向を決定づける年齢関連の特徴があることを念頭に置く必要があります。特に2歳から10歳までの子供はケトーシスになりやすい傾向があります。一方、新生児や生後1年目の子供はケトーシスに対する抵抗性がより強いです。ケトン生成に関与する酵素の活性の生理的「成熟」がゆっくりと進行している可能性があります。ケトンは主に肝臓で生成されます。ケトンが蓄積すると、アセトン血症性嘔吐症候群が発生します。嘔吐は突然起こり、数日から数週間続くこともあります。患者を診察すると、口からリンゴのような臭い（アセトン）が検出され、尿からもアセトンが検出されます。同時に、血糖値は正常範囲内です。ケトアシドーシスは糖尿病の特徴でもあり、高血糖と糖尿が検出されます。

成人とは異なり、子供の血中脂質プロファイルは加齢に伴う特徴を示します。

小児における脂肪含有量とその割合の加齢関連特徴

インジケータ	新生児			G 乳児 1～12ヶ月	2歳からのお子様
	1時間	24時間	6～10日		14歳まで
総脂質、g/l	2.0	2.21	4.7	5.0	6.2
トリグリセリド、mmol/l	0.2	0.2	0.6	0.39	0.93
総コレステロール、mmol/l	1.3	-	2.6	3.38	5.12
有効結合コレステロール、総コレステロールの割合	35.0	50.0	60.0	65.0	70.0
NEFA、mmol/l	2,2	2.0	1,2	0.8	0.45
リン脂質、mmol/l	0.65	0.65	1.04	1.6	2.26
レシチン、g/l	0.54	-	0.80	1.25	1.5
ケファリン、g/l	0.08	-	-	0.08	0.085

表からわかるように、血液中の総脂質含有量は年齢とともに増加し、生後1年間だけでも約3倍に増加します。新生児は中性脂質含有量（総脂肪に対する割合）が比較的高いです。生後1年間は、レシチン含有量が大幅に増加しますが、セファリンとリゾレシチンは比較的安定しています。

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

脂肪代謝障害

脂肪代謝の障害は、代謝の様々な段階で発生する可能性があります。まれではありますが、シェルドン・ライ症候群（膵リパーゼの欠損による脂肪吸収不良）が認められます。臨床的には、顕著な脂肪便を伴うセリアック病様症候群として現れます。その結果、患者の体重はゆっくりと増加します。

赤血球の変化は、膜と間質の構造破壊によっても検出されます。腸管の重要な部分を切除する外科的介入後にも同様の状態が見られます。

脂肪の消化吸収障害は塩酸の過剰分泌によっても観察され、膵リパーゼを不活性化します（ゾリンジャー・エリソン症候群）。

脂肪輸送障害に基づく疾患の中には、β-リポタンパク質の欠乏である無β-リポタンパク質血症が知られています。この疾患の臨床像はセリアック病（下痢、低栄養など）と類似しています。血中脂肪含有量は低くなります（血清は透明）。しかし、様々な高リポタンパク質血症がより多く見られます。WHO分類によると、5つのタイプに分類されます。I型は高カイロミクロン血症、II型は高β-リポタンパク質血症、III型は高β-高プレβ-リポタンパク質血症、IV型は高プレβ-リポタンパク質血症、V型は高プレβ-リポタンパク質血症およびカイロミクロン血症です。

高脂血症の主な種類

指標	高脂血症の種類
	私	IIA	IIv	3	IV	V
トリグリセリド	増加		増加		増加	↑
カイロミクロン						↑
総コレステロール		増加	増加
リポタンパク質リパーゼ	削減
リポタンパク質		増加	増加	増加
超低密度リポタンパク質			増加		増加	↑

高脂血症における血清の変化と脂肪分画の含有量に応じて、透明度によって区別することができます。

I型はリポタンパク質リパーゼの欠乏を原因とし、血清中に大量のカイロミクロンが含まれるため、濁った状態となります。黄色腫がしばしば認められます。患者はしばしば膵炎を呈し、急性腹痛発作を伴い、網膜症も認められます。

II型は、血中低密度βリポタンパク質量の増加とコレステロール値の急激な上昇、およびトリグリセリド量の正常またはわずかな増加を特徴とします。臨床的には、手のひら、臀部、眼窩周囲などに黄色腫が認められることがよくあります。動脈硬化は早期に発症します。一部の研究者は、IIA型とIIB型の2つのサブタイプを区別しています。

タイプIII - いわゆる浮遊性βリポタンパク質の増加、高コレステロール、中等度のトリグリセリド濃度の上昇。黄色腫がよく見られます。

タイプ IV - プレβリポタンパク質レベルが上昇し、トリグリセリドが増加し、コレステロールレベルは正常またはわずかに上昇。カイロミクロン血症は見られません。

V型は、低密度リポタンパク質の増加と、食事性脂肪の血漿クリアランスの低下を特徴とします。臨床的には、腹痛、慢性再発性膵炎、肝腫大がみられます。小児ではまれです。

高リポタンパク血症は、遺伝的要因によって発症することが多い疾患です。脂質輸送障害に分類され、これらの疾患のリストはますます充実しつつあります。

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

脂質輸送系の疾患

• 家族：
  • 高コレステロール血症;
  • アポB-100合成障害;
  • 複合型高脂血症;
  • 高アポリポβリポタンパク血症;
  • 異常βリポタンパク質血症;
  • 植物ステロール血症;
  • 高トリグリセリド血症;
  • 高カイロミクロン血症;
  • 5型高リポタンパク血症;
  • 高αリポタンパク血症型タンジール病;
  • レシチン/コレステロールアシルトランスフェラーゼ欠損症;
  • 抗αリポタンパク血症。
• 無βリポタンパク血症。
• 低ベータリポタンパク血症。

しかし、これらの病態は、様々な疾患（全身性エリテマトーデス、膵炎、糖尿病、甲状腺機能低下症、腎炎、胆汁うっ滞性黄疸など）に続発して発症することが多く、早期の血管損傷（動脈硬化）、虚血性心疾患の早期形成、脳出血のリスクにつながります。過去数十年にわたり、成人期における慢性心血管疾患の病因が幼少期にあることへの関心は高まっています。若年者においても、脂質輸送障害の存在が血管の動脈硬化性変化の形成につながる可能性があることが指摘されています。ロシアにおいてこの問題を最初に研究した研究者には、V.D.ツィンツェリングとM.S.マスロフがいます。

これに加えて、細胞内リポイドーシスも知られています。中でもニーマン・ピック病とゴーシェ病は小児に最も多く見られます。ニーマン・ピック病ではスフィンゴミエリンが細網内皮系細胞と骨髄に沈着し、ゴーシェ病ではヘキソセレブロシドが沈着します。これらの疾患の主な臨床症状の一つは脾腫です。

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ]