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2017.02.16

甘いもの中毒と脳の不思議 グルコースとフルクトース

 

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中毒(ネット、アルコール、薬物など)は、悪影響をもたらす可能性があることを知っているにもかかわらず、制御不能な欲求を有する病状であります。その物質を摂取したり、その活動に参加することで、人は気分が良くなります。砂糖はどうでしょうか?私たちの多くは甘いものを我慢するコントロールすることはできません。

 


砂糖は私たちのほとんどが毎日摂取しています。現代の食糧は砂糖が非常に豊富であり、この豊富な砂糖は肥満の主な理由の1つと考えられています。砂糖の過剰消費は、余分なカロリー摂取を招くだけでなく、中毒につながる可能性もあります。砂糖は、脳のさまざまな物質と相互作用し、正常なレベルに影響を与え、変化させることができます。最も顕著なことは、ドーパミンに影響することです。また、脳内のいくつかの受容体の濃度を変化させることもできます。

 


私たちの食べ物に含まれる最も一般的な砂糖はスクロースです。摂取すると、この砂糖は消化器系で2つの成分、グルコースとフルクトースに分けられます。インスリンおよびグルカゴンは、グルコースの代謝に最も重要な2つの酵素です。それらは両方とも人体内のグルコースレベルを調節します。

 


摂取と砂糖の分解の後、グルコース分子が吸収され、体内のすべての臓器や細胞に分配されます。 GLUCと呼ばれる一群のタンパク質は、血液中のグルコースの輸送を担います。 GLUT1は、脳へのグルコースの主な輸送体でもあります。

 


グルコースが細胞に到達すると、細胞は消費された細胞の中に入っていなければなりません。この目的を達成するためのさまざまな仕組みがあります。赤血球のようないくつかの細胞は、血漿からグルコースを得るために、拡散とも呼ばれる受動輸送を行います。他の多くの細胞は、細胞内でグルコースを送達するために能動輸送を行います。

 


低レベルのグルコースに耐えられない組織の1つに脳があります。その主な理由は、ニューロンがグルコースを貯蔵することができず、レベルが低下したときにグルコースを使用することです。脳はまた、人体におけるグルコースの最大バーナー(消費組織)でもあります。


ある人々は、彼らが幸せを感じるためにキャンディを食べると言うかもしれません。砂糖は、神経伝達物質のセロトニンの放出を増加させ、人に幸福感を与えます。砂糖はまた、最終的にグルコースレベルを正常化するインスリンの放出を引き起こし、グルコースが比較的低いレベルに戻ったときに、再び幸せを感じるために砂糖を摂取するよう求めます。これにより、甘いものを絶え間なく食べる悪循環につながる可能性があり、過食や中毒につながります。


私たちは皆、お菓子と砂糖を愛する子供がどれだけいるか知っています。その愛は、習慣や育成の結果​​ではありません。最近、研究者たちは、子供のキャンディーに対する愛は、彼らの脳の生物​​学によって引き起こされることを発見しました。神経伝達物質およびその受容体の濃度は、成人と比較して小児で異なります。その差は徐々に小さくなります。問題は、砂糖中毒が幼児期の初期に形成され、残りの人生に永続することです。


砂糖中毒のもう一つの問題は、人間の脳が私たちが摂取する様々な種類の砂糖に異なって反応するという事実です。グルコースとフルクトースの脳反応には大きな違いがあります。例えば、私たちの体は、気分が良くなり、食べるのを止める衝動を誘発するためには、わずかなグルコースが必要になります。一方、フルクトースでは状況はかなり異なります。人間の体は食事を抑えるためにもっと多くのフルクトースが必要です。


Yale School of Medicineの研究者は、機能的磁気共鳴画像解析を用いてこの現象を発見しました。彼らは健常な非肥満者について研究を行いました。科学者は、fMRIを用いてグルコースとフルクトースの異なる脳反応を検出しました。グルコースを服用した後、食欲、報酬制度、動機づけの原因となる脳領域の血流が減少しました。一方、フルクトース摂取は血流のこれらの変化を引き起こしませんでした。


問題は、フルクトースが現代の食べ物や飲み物によく使われることです。人間の脳はフルクトースの摂取を適切に規制することができないため、食品探索行動、過食、そして最終的には肥満につながる可能性があります。


人間の脳には数多くの異なる細胞があり、それぞれ異なる機能を持っています。グリア細胞はニューロンを囲み、それらに支持を提供します。グリア細胞の1つのタイプは、血液脳関門を形成するのに重要な役割を果たす星状細胞です。血液脳関門は、両方向の脳組織と血液との間の物質の移動を制御します。新しい研究は、星状細胞の機能がインスリンおよびレプチンのような酵素によって制御され得ることを示しています。


ミュンヘン工科大学の研究者は、アストロサイトがグルコース摂取に重要な役割を果たすことを見出しました。アストロサイトは血液中のグルコースに反応するインスリン受容体を表面に持っています。PETスキャンは、インスリンがアストロサイトと相互作用し、グルコースに対する脳透過性を調節し、グルコースの脳レベルの差をもたらすことを示しました。 食欲の原因となる脳の中の星状細胞が活性化すると、満足感が得られます。 しかし、これらの星状細胞にグルコースが到達していないと、それらは活性化せず、人はグルコースを求め続けます。 砂糖中毒、特に脳における作用機序はあまり研究されていません。 この現象をよりよく理解することで、肥満を予防するためのより効果的な治療的介入への道が開かれるかもしれません。

 

 

編集部コメント

甘いものはダメと言われても我慢はできませんが、脳内メカニズムを勉強すれば抑制できる可能性も増えます。まずは病気にしても中毒にしても特性を理解していくことが、予防への第一歩になると思われます。

Reference

García-Cáceres, C., Quarta, C., Varela, L., Gao, L., Gruber, T., et al. (2016) Astrocytic Insulin Signaling Couples Brain Glucose Uptake with Nutrient Availability. Cell, 166 (4): 867-880. 

 

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