Metabolism at a Glance（一目でわかる代謝）

引用

Salway, J. G. (2017). Metabolism at a Glance (4th ed.). Wiley-Blackwell.

章の要約

本書はヒトの代謝を61の見開き（約140ページ）で提示する。各見開きは大きな代謝チャートを中心に、向かいのページに解説を置く構成で、この版から全ページがカラーになった。章は8部にまとめられている。序文でSalwayは第4版の変更点を説明している。全般的な更新、グリセロネオジェネシスを含めるための糖質と脂肪酸／トリアシルグリセロールの章の大幅な改訂、コレステロールの記述の改訂、スポーツ科学の内容の拡張、分枝脂肪酸のα酸化とω酸化の章、そして脂肪酸合成という分子の「生産ライン」と、教科書からほとんど完全に無視されてきたと彼が述べる「クレブス尿酸回路」についての新しい章である。

第1部：エネルギー代謝（第1–9章）

第1章「代謝経路への導入」が本書の方法を示す。全体の代謝チャートをロンドン地下鉄の路線図にたとえ、個々の酵素の詳細は重要だが、「グルコースはどのように脂肪になるか」といった問いに答えるには、全体の経路をたどるのに足りるだけを思い出せばよいと説く。続いて、経路が細胞質とミトコンドリアにどう振り分けられているかを示す。第1部の残りは、ATPとミトコンドリアの呼吸鎖、細胞質のNADHを酸化するシャトル、グルコースからのATP収量（答えは31か38かを問う章題がついている）、グルコースとグリコーゲンの嫌気的代謝、赤血球の2,3-ビスホスホグリセリン酸、トリアシルグリセロールの酸化を扱う。

第2部：糖質代謝（第10–24章）

グリコーゲンの合成と分解およびその調節（4章）、ペントースリン酸経路、心筋を例とした解糖の調節、骨格筋の解糖とスポーツ・運動の生化学、糖新生とクレブス回路の調節、哺乳類が脂肪酸からグルコースを合成できない理由、筋肉でPEPCKを過剰発現させた「スーパーマウス」、そしてソルビトール、ガラクチトール、グルクロン酸とキシリトール、フルクトース、エタノールの代謝。

第3部：脂質代謝（第25–41章）

最大の部で、脂肪を合成から酸化までたどる。ピルビン酸／リンゴ酸回路によるNADPHの産生、グルコースとタンパク質から脂肪酸とトリアシルグリセロールへの変換、肝臓と脂肪組織でのエステル化、脂肪組織からの脂肪酸の動員、グリセロネオジェネシス、鎖長延長と不飽和化、脂肪酸の酸化とカルニチンシャトル、ケトン体の生成と利用、そしてα酸化とω酸化を含む、ミトコンドリアとペルオキシソームにおける不飽和脂肪酸などの酸化。

第4部：ステロイド代謝（第42–43章）

コレステロール、次にステロイドホルモンと胆汁酸塩。

第5部：アミノ酸代謝（第44–51章）

非必須アミノ酸の生合成、アミノ酸の異化、飢餓時と再摂食直後のアミノ酸からグルコースへの変換、アミノ酸代謝の異常、フェニルアラニンとチロシンの経路、トリプトファンの経路（NAD⁺、セロトニン、メラトニンへ）、そして尿素回路。

第6部：代謝のチャネリング（第52–53章）

中間体が酵素間で直接受け渡されるよう酵素がどう組織されているかを、脂肪酸合成酵素を例に示す。

第7部：プリン、ピリミジン、ポルフィリン（第54–57章）

プリンとピリミジンの合成における葉酸代謝と「一炭素プール」、窒素性老廃物を処理するクレブス尿酸回路、そしてポルフィリン代謝、ヘム、胆汁色素。

第8部：代謝経路の統合と糖尿病（第58–61章）

空腹時の肝臓とライ症候群におけるその破綻、続いて糖尿病についての3章。糖尿病が引き起こす代謝変化、1型・2型糖尿病とMODY、膵β細胞の代謝、そして2型糖尿病と肝臓の代謝機能不全である。

主要概念

第1–2部：エネルギーと糖質

• 路線図としての代謝マップ：酵素レベルの詳細の前に、出発物質から最終産物までの全体の道筋を学ぶこと。
• 区画化：経路が細胞質とミトコンドリアのどちらにあるか。これが中間体をどう輸送しなければならないかを決める。
• ATP収量：グルコースの完全酸化がどれだけのATPを生むか、そしてその数値がなぜ議論になるか。
• 調節：組織と生理的状態に応じた、グリコーゲン代謝、解糖、糖新生、クレブス回路の制御。

第3–4部：脂質とステロイド

• トリアシルグリセロール／脂肪酸回路とグリセロネオジェネシス：脂肪が貯蔵、動員、再エステル化される経路。
• ケトン体：肝臓が脂肪酸からつくり、他の組織が利用する燃料。
• ペルオキシソーム酸化、α酸化、ω酸化：ミトコンドリアのβ酸化では処理できない脂肪酸のための別経路。

第5–8部：窒素と統合

• 尿素回路とクレブス尿酸回路：窒素を尿素または尿酸として処理すること。
• 一炭素プール：プリンとピリミジンの合成に使われる、葉酸が運ぶ炭素単位。
• 代謝のチャネリング：中間体が酵素間で直接受け渡されること。
• 糖尿病における代謝：統合された経路が糖尿病や空腹時の肝臓でどう乱れるか。

批判的分析

長所

• 文脈のなかの経路。 各チャートは経路をより広い代謝ネットワークのなかに示しており、チャートを路線図として扱うという著者の方針は、経路を1つずつ暗記するのではなく、ある経路が次の経路にどうつながるかを見る助けになる。
• 反応だけでなく調節と統合。 多くの章題は制御（グリコーゲン代謝、解糖、糖新生、クレブス回路、脂肪分解の調節）や、運動、飢餓、再摂食といった生理的状態に関するもので、最後の部は統合と糖尿病を扱う。
• 幅広い使い道。 出版社は本書を、入門から上級までの医学・生化学の授業に適し、先天代謝異常の簡潔な概観にもなり、学部の試験やUSMLE Step 1の復習にも使えるものとして紹介している。序文はさらに、大学院生や、糖尿病、代謝疾患、臨床化学、スポーツ科学の専門家を読者に加えている。
• 独自の話題。 「スーパーマウス」、クレブス尿酸回路、代謝のチャネリング、α酸化とω酸化の章は、標準的な教科書が簡単にしか扱わないことの多い内容を取り上げている。

短所

• 初学者には密度が高い。 Salwayは序文で、生化学を初めて学ぶ読者は授業のノートを手がかりに自分のレベルに合った情報を選ぶ必要があると認めており、より基本的な入門として姉妹書の Medical Biochemistry at a Glance を勧めている。
• 代謝のみ。 タンパク質の構造、酵素反応速度論、分子生物学、栄養学は扱っておらず、医学部の生化学の授業ではこれらも必要になる。
• 臨床の章は少ない。 臨床的な内容はアミノ酸代謝異常、ライ症候群、糖尿病の章に集中しており、目次には代謝疾患の臨床検査についての章がない。

コースにおける位置づけ

Salwayはコースの教科書というより、視覚的な副読本である。本格的な医学生化学の本と並行して使うとよい。Marks' Basic Medical Biochemistry は患者の症例を通して代謝を教え、Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry はアウトライン形式の本文、図、練習問題で分野全体を扱う。それらの本に出てくる経路がどうつながるかを見るのがSalwayのチャートの役割である。Crash Course Metabolism and Nutrition は、より穏やかで臨床的な枠組みをもつ復習用テキストで、ビタミン、ミネラル、肥満、甲状腺など、Salwayが扱わない内容を補ってくれる。

より上級の学習には、Keith FraynとRhys Evansの Human Metabolism: A Regulatory Perspective が、摂食、絶食、運動のなかで代謝が臓器を越えてどう調節されるかを説明している。Salwayの序文は、Fraynの以前の著書 Metabolic Regulation: A Human Perspective を参考文献に挙げている。Clinical Biochemistry: Metabolic and Clinical Aspects は、代謝疾患の臨床検査へと話を進める。

本書の使い方

本書は、代謝の授業を受けている、あるいは復習している医学、獣医学、生物医科学の学生に向いている。高校の化学と、入門的な生化学の講義が想定される前提である。

実践的な計画：

• まず第1章を読む。 路線図としてのアプローチと区画の配置は、その後のすべてのチャートの前提となる。
• 講義に合わせて部ごとに進む。 エネルギー、糖質、脂質代謝の授業と並行して第1–3部を使い、窒素代謝には第5部と第7部を使う。チャートを開いたまま向かいの本文を読み、説明される各段階をチャート上でたどる。
• 中核と選択。 最初の授業では、第1部と第2部、脂質の主要な章（脂肪酸の合成と酸化、脂肪分解、ケトン体）、尿素回路、糖尿病の章が中核である。ペルオキシソーム酸化、α酸化とω酸化、代謝のチャネリング、「スーパーマウス」、クレブス尿酸回路は後の学習に回してよい。
• 能動的に復習する。 チャートを隠し、グルコースから脂肪へ、飢餓時のアミノ酸からグルコースへ、といった2つの代謝物のあいだの道筋を描き直してから確認する。

第8部は最後に統合の演習として使う。空腹時の肝臓と糖尿病で何が変わるかを、チャートごとに説明してみるとよい。本書は視覚的な要約であって問題集ではないので、問題の載った教材と組み合わせること。