ケトーシス

ケトーシス（Ketosis）

ケトーシスとは、体内でケトン体、特に3-ヒドロキシ酪酸と呼ばれる物質の濃度が上昇する状態を指します。体が必要なエネルギーを主にブドウ糖からではなく、脂肪を分解することで得る際に生じる生理的な代謝プロセスの一環として発生することもあれば、代謝系の障害によって引き起こされる病的な状態である場合もあります。ケトーシスは、その性質から大きく二種類に分類されます。

生理的ケトーシス

生理的ケトーシスは、飢餓状態、長時間の運動、あるいは意図的な食事制限（例えばケトジェニックダイエット）によって体内のブドウ糖が不足し、脂肪分解が進んだ結果としてケトン体が生成される自然な生理現象です。また、近年では、ケトン体がもたらすとされる健康効果（認知機能向上、抗炎症作用など）を期待し、MCTオイルやケトンエステルといった「ケトン供与体」を摂取することで、体内のケトン体レベルを高めるアプローチも研究されています。ケトン供与体を用いた生理的ケトーシスに関する研究は進展しており、ヒトにおいては比較的有害な事象の発生は少ないとの報告が多く見られます。

病理的ケトーシス（ケトン症）

一方、病理的ケトーシスは、糖質や脂質の代謝経路に異常が生じることで、ケトン体が異常に蓄積し、様々な臨床症状を引き起こす状態です。これは「ケトン症」とも呼ばれ、特に獣医療の分野では、乳牛などの産業動物における重要な代謝性疾患として認識されています。乳牛の場合、分娩前後のエネルギー要求量が急増する時期に発生しやすく、エネルギー不足、特に低血糖が主な引き金となると考えられています。

臨床症状を伴わないケトン体の増加は、病理的ケトーシスとは区別されます。血中のケトン体増加は「ケトン血症」、尿中のケトン体増加は「ケトン尿症」、乳中のケトン体増加は「ケトン乳症」と呼ばれます。

原因とメカニズム

ケトーシスの発生は、しばしば複数の要因が関与していますが、中心となるメカニズムは肝臓におけるケトン体合成の亢進です。特に単胃動物（ヒトを含む）では、ケトン体は主に肝臓で合成されます。

肝臓でのケトン体合成が促進されるのは、以下のような状況下です。

脂肪酸の大量流入: 飢餓や脂肪分解の亢進により、血液を介して大量の遊離脂肪酸が肝臓に運ばれると、エネルギー産生のためにこれらがβ-酸化という過程で分解されます。この際に多量のアセチルCoAが生成されますが、その量がTCA回路（クエン酸回路）での処理能力を超えると、余剰のアセチルCoAがケトン体の合成経路に振り向けられます。
TCA回路機能の低下: TCA回路の円滑な運用にはオキサロ酢酸が必要です。何らかの理由（例えば糖新生のためのオキサロ酢酸利用増加）でオキサロ酢酸が不足するなど、TCA回路が十分に機能しない場合、アセチルCoAの処理が進まず、ケトン体合成が増加します。
* 脂肪酸合成の抑制: アセチルCoAは脂肪酸合成の材料でもありますが、NADPHなどの補酵素の不足により脂肪酸合成が滞ると、アセチルCoAの消費先が減少し、結果としてケトン体合成が進むことになります。

病理的ケトーシス（乳牛）の症状と治療

乳牛の病理的ケトーシスでは、まず活力の低下や食欲不振が見られ、特徴的な症状として乳量の顕著な減少が現れます。病状が進行すると、ふらつき、異常な舐め行動、旋回運動などの神経症状を示すこともあります。症状の現れ方によって、消化器型、神経型、乳熱型などに分類されることがあります。

診断にあたっては、血液や尿、乳中のケトン体濃度を測定します。血液検査では、ケトン体や遊離脂肪酸の上昇に加え、ブドウ糖、トリグリセリド、総コレステロール、リン脂質、インスリンといった指標の低下が確認されることが多いです。

治療の基本は、エネルギー不足を補い、血糖値を正常に戻すことです。一般的には、ブドウ糖液にビタミンB群、インスリン、キシリトールなどを添加した輸液が行われます。肝臓の機能が低下しているケースでは、肝代謝をサポートするメチオニンやパントテン酸などが用いられることもあります。

このように、ケトーシスは代謝の状態を示す指標であり、生理的な適応として現れる場合と、深刻な代謝障害を示す場合があり、特に後者は適切な診断と治療が必要となります。

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