左利き肝臓専門医ブログ

2018.11.21更新

微量ミネラルの解説 いよいよ最終回です


<ヨウ素>

甲状腺ホルモンの材料で 甲状腺に70~80%存在します

i01


血中に取り込まれたヨウ素
過酸化水素甲状腺ペルオキシダーゼの働きで
ヨウ素を3個結合したT3 4個結合したT4 になります

i02


日本人の食生活では
海藻類などヨウ素が含まれる食品を摂る機会が多くあるので
摂取不足になることはありません

i03

逆に 海藻などを過剰に食べ続けた場合
甲状腺機能低下甲状腺腫になることが報告されています

実際 甲状腺機能異常がある患者さんが
ヨウ素摂取を制限するだけで 機能が改善することがあります

i04


一方 ヨウ素が欠乏すると
ホルモンの合成が上手くいかず 甲状腺機能低下が起こります

妊娠中に欠乏すると
死産 流産 胎児の先天異常などのリスクがあるので注意が必要です


<マンガン>

ミトコンドリアの多い組織に ごく微量存在しています

mn01

@働き

抗酸化酵素のスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)の構成成分として
抗酸化作用に関わります

mn02

骨代謝 糖や脂質の代謝関連酵素にも含まれ
それらの機能発現に関わっています


@多く含まれる食物

豆類 穀類に多く含まれています

mn03


@欠乏症

不足すると 成長異常 平衡感覚異常 全身倦怠感
糖尿病(インスリンの合成能力が低下するため)骨がもろくなる
といった症状が起こり得ますが

通常の食生活をしていれば マンガンが不足することはありません


<モリブデン>

体重1 kgあたり約0.1 mg含まれていて
骨 皮膚 肝臓 腎臓などに存在しています

尿酸合成に関わるキサンチンオキシダーゼ


mb01


アルコール代謝に関わるアルデヒドデヒドロゲナーゼ(ALDH

mb02

などの酵素の構成成分で

尿酸 アルコールの代謝に関わっています


<クロム>

糖代謝に関与しています

cr01

細胞内でクロモデュリンというタンパクに結合して活性化すると
クロモデュリンは インスリン受容体に結合して
細胞内のインスリン刺激伝達を促進し 糖の取込みを促進します

cr02


したがって クロムの欠乏は耐糖能低下を引き起します

cr03


亜鉛のインスリンを助ける働きを紹介しましたが
クロムにもインスリンの情報伝達を助ける働きがあり
こうした微量ミネラルと糖尿病との関連も注目されています

CrZn

また コレステロール タンパク質の代謝にも関わっていて
クロム摂取によるLDLコレステロールの改善も報告されています

cr04


マンガン モリブデン クロムは
健康な人が通常の食事をしていれば
欠乏症や過剰症はほとんど見られないとされています

 

2018.11.20更新

微量ミネラルの解説を続けます


<コバルト>

@働き

ビタミンB12の構成成分で
赤血球やヘモグロビンの合成に必要な鉄の吸収を促進する働きがあり
必須のミネラルとされています

co01

コバルトが足りない場合 鉄だけを摂取しても貧血は改善しません

co02

このように
ある栄養素が他の栄養素の吸収を促進または阻害することがありますので
普段の食事は 動物性食品や植物性食品だけに偏らないよう
バランスのとれた内容にすることが重要です


@多く含む食品

動物性食品など ビタミンB12を含むものに含まれていますが
納豆 もやしなど以外の植物性食品には あまり含まれていません

co03


@欠乏症 過剰症

健康な人が通常の食生活を送っていれば
欠乏症や過剰症は ほとんど起こらないとされています


<亜鉛>

@機能

酵素をはじめとするさまざまな分子の中に存在し
その分子の機能発現を助けることで 多くの働きを示します

zn00

*300種類以上の酵素の構成成分

さまざまな働きを示す酵素の機能発現に関与し
特に核酸の合成 代謝 細胞分裂に関わり 発育や成長を助けます

zn01

*抗酸化酵素・SODの構成成分です

cu06

インスリンの働きに不可欠で 亜鉛不足は糖尿病発症にも関わります

zn02

zn02a


*免疫系の機能発現 バランス調整に関わっています


zn03

*皮膚の形成や保護にも関わります


@Znフィンガー構造

亜鉛は分子内に他の物質が結合できる結合手を4つ持ち(フィンガー構造)
その働きにより 亜鉛を含む分子の立体構造の維持に貢献しています

zn04

つまり 亜鉛が欠乏すると
そのタンパク質は立体構造を維持できなくなり
分解されやすくなるのです

上述したように
亜鉛がさまざまな分子の機能発現に関わるのは
こうした特徴的な構造によるところが大きいと考えられます


また DNAに結合して転写を促進する転写因子の分子内に
Znフィンガーが存在することが多いので
亜鉛は遺伝子発現調節にも影響します

zn05


@不足しやすい

微量元素欠乏症のなかで 亜鉛欠乏症は最も多く見られ
特に 小児 老人 ダイエット中の人に多い

欠乏すると
味覚障害 嗅覚障害 皮膚炎 食欲不振 免疫機能の低下
などが起こります

特に味覚障害との関連は注目されていて
亜鉛の補充により症状が改善することがあります

zn06


@多く含まれる食品

牡蠣 肉類 魚介類 豆類 味噌 種実類 穀物など
多くの食品に含まれています

zn07


@過剰症

亜鉛を含む食材を食べても
普段の食事だけで亜鉛が過剰になることはありません

しかし 薬剤として亜鉛を継続的に過剰摂取した場合は
胃の障害 免疫障害 神経症状などが出ることがあるほか
銅や鉄の吸収を妨げることがあります



<セレン>

@働き

体内の過酸化物質から細胞を守り
抗酸化酵素・グルタチオンペルオキシダーゼなどの
構成成分として機能しています

se01

甲状腺ホルモンを活性化する酵素など
他の酵素の構成成分としても働いています

se02


@欠乏症

吸収されやすいため 欠乏の心配はほとんどないとされています


@過剰症

毒性が強いとされているので
サプリメントなどでの過剰な摂取はリスクが伴います

脱毛 爪の変形 胃腸障害 神経障害 心筋梗塞などが
起こるリスクがあります

 

2018.11.15更新

代表的な微量ミネラルの 鉄 銅について解説します


<鉄>

@70%は機能鉄として 赤血球のヘモグロビンを作ります

体内に3~4g存在し
70%は機能鉄として 酸素を全身に配る赤血球のヘモグロビンを構成します

fe00a

貧血のなかでいちばん多いのが鉄欠乏性貧血
鉄が不足すると無力感や食欲不振などの自覚症状が起こります


@30%は 貯蔵鉄・フェリチンとして存在します

肝臓でアポフェリチンというタンパクと結合して 
貯蔵鉄フェリチンとして約1000mg貯蔵されています

fe01

フェリチンは 血中の鉄が不足したときに不足を補うために動員されます

fe01a

鉄剤を用いて鉄欠乏性貧血の治療を行う際には
このフェリチンが充分に備蓄されるまで 治療を継続する必要があります


@運搬役・トランスフェリン

血液中で鉄が輸送される際は
トランスフェリンという鉄輸送タンパクがキャリアとして働きます

fe02


鉄が不足した状態では 空のトランスフェリンが増えて
その量は不飽和鉄結合能(UIBC)として表される
鉄欠乏性貧血の重症度指標のひとつになります

fe02a


@鉄の体内での代謝サイクル

赤血球は約120日で壊されて
その中の鉄は 骨髄で再びヘモグロビン合成に使われたり
肝臓にフェリチンとして貯蔵されます

fe03


@その他の機能

*SODなどの抗酸化酵素の構成成分として 抗酸化反応に関与します

fe06


*電子伝達系でATP産生を促進します

ミトコンドリアでの電子伝達系の最終段階で働く
チトクロムc酸化酵素の補因子で

やはり補因子として働く銅とともに
運ばれてきた電子と酸素を結合させて電子伝達系を終了し
エネルギーのATP産生を進めます


fe06a


@ヘム鉄と非ヘム鉄

鉄には ヘム鉄 非ヘム鉄 の2種類があります

fe07

*ヘム鉄

赤血球中のヘモグロビン 筋肉中のミオグロビンに含まれる
鉄とポルフィリンの錯体で

動物性食品のレバー 肉 魚類に多く含まれ
吸収率は20~30%です


*非ヘム鉄

卵 野菜 海藻類に含まれ
吸収率は2~3%以下と低いのが特徴です

したがって 食事からの鉄摂取が不足しないようにするには
植物性食品ばかりに偏らないようにすることが大事です


また 非ヘム鉄の吸収は
ビタミンC クエン酸 乳酸 動物性タンパクにより促進され
緑茶などに含まれるタンニン
不溶性食物繊維 玄米などに含まれるフィチン酸により阻害されます

鉄剤を服用する際にお茶を飲まないように注意されるのは
そうした理由によります

fe08


@活性酸素の産生源にもなる負の面もあります

鉄は過酸化水素と反応して(フェントン反応)
強力な活性酸素のヒドロキシラジカルを産生します

fe09

このため細胞内で
酸化反応により機能分子にダメージを与えてしまうリスクもあります

fe10


いわば両刃の剣的な存在で
実際に鉄が過剰になり臓器に蓄積すると
肝障害などのさまざまな病気が引き起こされます

fe11


<銅>

@体内動態

鉄や亜鉛に比べると 体内存在量は80mgと非常に少なく

肝臓でセルロプラスミンというタンパクと結合し
筋肉や骨に運ばれます

cu01


@機能

cu02

*種々の酵素の構成成分として さまざまな生体機能の発現に関わります

cu02a

*鉄のヘルプ役

鉄の吸収 貯蔵の際に働くほか
骨髄でヘモグロビンを産生する際にも貢献します

cu03
cu04

そのため 銅が欠乏すると貧血や成長障害などが起こることがあります


*チトクロムc酸化酵素の補因子

上述した鉄と同様に

電子伝達系の最終段階で働くチトクロムc酸化酵素の補因子で
やはり補因子として働くヘム鉄とともに
運ばれてきた電子と酸素を結合させ
電子伝達系を終了して エネルギーのATP産生反応を進めます

cu05


*抗酸化酵素SODの構成成分で 抗酸化作用に関与します

cu06


*神経伝達物質・ドーパミンの代謝にも関与します

cu07


@多く含まれる食品

ナッツ ココア 大豆 レバー 牡蠣などに 多く含まれます

cu08


@欠乏症

通常の食事をしていれば 不足することはありません


@過剰症

肝臓に銅が蓄積してしまう先天性の病気のウイルソン病では
肝硬変 発育不全 黄疸などが起こります

cu09

 

 

2018.11.14更新

今日は骨や歯に関連する多量ミネラルである
カルシウム リン マグネシウム について解説します

これらのミネラルは
骨形成に関与しますが
それ以外の種々の
重要な生命活動に関与しているのが特徴的です


<カルシウム>

生体に最も多く含まれるミネラルで
骨 歯などの硬組織の主要構成成分として働きます

生体内のカルシウムの99%は 骨 歯に存在しています

ca01



@血中カルシウム濃度と骨との関係

*食事からのカルシウム摂取量が少なく 血中カルシウム濃度が低下すると
 骨からカルシウムが溶け出します

*カルシウム不足が持続すると
 骨密度が低下して骨粗鬆症を引き起こしてしまいます


ca02


*骨へのカルシウムの沈着(骨形成)は 適度な運動により促進されます

このように血中カルシウムは
新しい骨を造る(骨形成) 古い骨を壊す(骨吸収)という
骨の新陳代謝に密接に関わっています

ca03


@血中カルシウム濃度の調節

*活性型ビタミンD

*副甲状腺ホルモン(PTH)

*甲状腺ホルモン(カルシトニン)

が 血中カルシウム濃度を調節しています

ca04
ca08

ビタミンDの解説で詳しく説明しましたが 復習しましょう


*ビタミンD

腎臓で活性型に変換され 機能を発揮します

腸管でのカルシウム吸収
腎でのカルシウムの再吸収を促進し

骨からのカルシウム溶出を促進します

こうして 血中カルシウム濃度を上昇させます

ca05

*PTH

血中カルシウム濃度が低下すると 副甲状腺から分泌されます

ビタミンD濃度の低下 高リン血症でも 分泌が亢進します

腸管からのカルシウム吸収を増やし
腎でのカルシウムの再吸収を促進し
骨からカルシウムを溶出させて

血中カルシウム濃度を上昇させます


腎臓でビタミンDを活性型に変換する働きもあります

ca06


*カルシトニン

血中のカルシウム濃度の上昇により分泌が促進され
カルシウム濃度が低下すると分泌が抑制される
甲状腺の傍濾胞細胞から分泌されるペプチドホルモンです

腸管からのカルシウム吸収
腎臓からのカルシウム再吸収 
を ともに抑制し

破骨細胞に存在するカルシトニン受容体に作用し
骨からのカルシウム放出を抑制し
骨へのカルシウムとリン酸の沈着(骨形成)を促進します

こうした作用により 血中カルシウム濃度を低下させます

ca07


@骨代謝以外の働き

カルシウムは 骨以外に1%存在していますが

実はその1%のカルシウムが
骨形成に勝るとも劣らない さまざまな生命活動に関与しています


ca09


*筋肉の収縮

 筋肉の収縮タンパク(アクチン・ミオシン)と
 カルシウムの結合により 筋肉の収縮が起こります

ca10


*細胞内の情報伝達

 細胞内の情報伝達分子や酵素にカルシウムが結合すると
 情報伝達系を構成する分子が連続して活性化され
 細胞内で情報伝達が行われて さまざまな機能が発現されます


ca11


*血液凝固

 種々の血液凝固因子は カルシウムが結合すると活性化されて
 血液凝固反応が起こります

ca12


これらの働き以外にも
ホルモン分泌 タンパク質の合成 細胞分裂 遺伝子発現調節
などに関与しています

カルシウムというと骨 というイメージが強いと思いますが
上記のさまざまな働きにより
生命現象の鍵を握るミネラルと言えることが ご理解いただけるかと思います


@細胞内のカルシウム濃度を 必要に応じて調節する仕組み

カルシウムは
細胞外に多く存在し 細胞内には1/10000しか存在しません

ca13

細胞内のカルシウムは
上述したさまざまな生命活動に関わりますから
必要なときに細胞内にカルシウムが入っていく必要があります

カルシウムを細胞内に通す 細胞膜のCaチャンネルは通常は閉じていますが

何らかの刺激により開き
細胞外から細胞内へカルシウムが勢いよく流入します


また同時に
細胞内でカルシウムを貯蔵している細胞内小器官の小胞体からも
刺激によりチャンネルが開いて 細胞質内へカルシウムが放出されます


こうして細胞内カルシウム濃度が上昇するので
細胞内で刺激に応じた反応 生命活動が惹起されます


ca14

一方 生命活動が必要なときにだけ適切に行われるためには
細胞内で勝手にカルシウムが関与する反応が行われては困ります

ですから
通常は細胞内カルシウム濃度は 低く保たれていなければなりません

そこで 

・小胞体膜に存在するカルシウムポンプ(SERCA)により
 小胞体内にカルシウムを取り込む

・細胞膜に存在するカルシウムを単独で排出するポンプ(PMCA)により
 細胞外にカルシウムを汲み出す

・細胞膜に存在する
 細胞外のNaと交換にCaを排出するNK/Ca交換系(NCX)により
 細胞外にカルシウムを汲み出す

などの働きにより
通常は細胞内カルシウム濃度は低く設定されています


ca15



@必要量と摂取量

カルシウムは 最も不足しているミネラルと言われています

ca16


便や尿から少しずつ排泄されるので 食事で補う必要があり
厚生労働省は 平均必要量を成人で1日600mgと定めています

但しこれはあくまでも最低限の量で
骨粗鬆症の予防には1日800mgは必要です

日本人が実際に摂取している量は平均で1日500mg程度で
すべての世代で不足しています

カルシウムは日本人に不足している最も重要な栄養素なのです


@多く含まれる食材

牛乳や乳製品に多く 吸収率も高いです
大豆製品にも多く含まれています

魚や野菜にも含まれていますが
乳製品に比べ 吸収率が低いのが難点です

ca17



<リン>

@カルシウムに次いで多く存在するミネラルで ほとんどが骨に存在し
 骨代謝に関与します

p01
リンは カルシウムやマグネシウムと共存しています



体重の1%を占め 85%は硬組織に存在します

p02

骨や歯のカルシウムはリン酸と結びついてリン酸カルシウムとなり
骨の鉄骨部分を形成しているコラーゲンの隙間を埋め込むようにして
ハイドロキシアパタイトという強固な構造を形成します

p02a

このため リンが不足するとリン酸カルシウムを充分に作れず
骨や歯が脆くなってしまいます

リンは カルシウムにとって不可欠なパートナーなのです

p03


@骨代謝以外の働き

リンもカルシウムと同様に
骨を造る以外にもさまざまな重要な働きをしています


*種々の生体分子の構成要素として働きます

・核酸(DNA RNA)

p10

・エネルギー分子のATP

p04


・補酵素
FAD NADなど)

p11


・細胞膜を構成するリン脂質

p05



*細胞内情報伝達経路の活性化に関与します

p06

細胞内情報伝達系を構成するタンパク質は
リン酸化 脱リン酸化反応により活性化が調節されていて

細胞外からの種々の刺激が細胞膜の受容体を刺激すると
受容体に結合している細胞内情報伝達分子がリン酸化により活性化され
リン酸化 脱リン酸化反応が連続して行われて
細胞内で情報伝達が起こります

このようにリンが反応の材料として使用されるこの過程は
生命現象の発現にとって重要な反応なのです


@血中リンの濃度調節

血中リン濃度が上昇すると PTHが分泌され
尿細管でのリンの再吸収を抑制し血中リン濃度を下げます


また 血中リン濃度が上昇すると 骨細胞からのFGF23産生が増加しますが

FGF23
腎尿細管でのリン再吸収を抑制するとともに
活性型ビタミンD濃度を低下させ 腸管からのリン吸収を抑制し
血中リン濃度を下げます



p07


@過剰摂取になりやすい

リンはインスタント食品 加工食品に添加物として含まれているので
そうした食品ばかり摂っていると過剰摂取のリスクがあります

p08

腸管内での過剰なリンは カルシウムと結合するので
腸管からのカルシウム吸収が低下してしまいます

また血中リンが過剰になると 
カルシウムとのバランスをとるため 骨からカルシウムが溶出します


p09

つまり リンは過剰になっても骨密度を低下させてしまうので 要注意です

  

<マグネシウム>

@カルシウム リンに次ぐ 3番目の硬組織構成成分

カルシウム リンとともに 骨・歯の形成に欠かせないミネラルで

mg01

60%は骨中に含まれており
リン酸カルシウムの結晶中に存在し 弾力性を与えています

mg02

骨はマグネシウムの貯蔵庫として働き
血中マグネシウムが不足すると骨から溶出します

また 筋肉にも約30%存在します


@骨代謝以外の働き

細胞内ではリンに次いで多い陽イオンです

上述したカルシウムやリンと同様
骨形成以外の重要な働きを有しています

*300以上の種々の酵素の補因子として働きます

・糖質をアセチルCoAに変換する解糖系
・脂質をアセチルCoAに変換する脂肪酸β酸化
・アセチルCoAを材料に連続した代謝反応を行うTCA回路

といった重要な代謝反応を 補酵素として円滑に進行させます


mg03


*ATPからのエネルギー産生に必要とされます

ATPが分解されてエネルギーが生じるとき
マグネシウムはATP分解酵素・ATPアーゼの補酵素として働き
エネルギー産生を促進します


mg04


*ナトリウム カリウム カルシウムなどの
 能動的な細胞内への取込み 細胞外への排出に関わります

細胞膜に存在するNa/K ATPase Ca ATPase Caチャンネルなどのポンプを
マグネシウムが活性化して
ナトリウム カリウム カルシウムの細胞内外の濃度調節を行います


mg05


能動輸送を行うポンプは 機能するのにエネルギーを必要とするので
ATPアーゼの補酵素であるマグネシウムがないとポンプが働けず
細胞内外のミネラルバランスが崩れてしまいます


*神経 筋 血管では カルシウムの拮抗作用を示します

マグネシウムは 骨形成においてはカルシウムと協力して働きますが

神経 筋肉 血管などの細胞では
マグネシウムは細胞膜上のカルシウムチャンネルに拮抗作用を示し
神経・筋の興奮性 血管収縮を調節します

mg07


*抗酸化反応を促進します

活性酸素を分解する抗酸化酵素・SODの補酵素として
抗酸化反応に貢献しています

mg08


@多く含まれる食品


海藻類 野菜類 豆類 魚介類 穀物などです

mg09


@欠乏症

長期間欠乏すると 骨粗鬆症 心疾患 糖尿病などが起こります

 

 

2018.11.13更新

多量ミネラルの カリウム クロール(塩素)について説明します


<カリウム>

@体内動態

体重1Kgあたり2g存在していて

ナトリウムと反対に細胞内液に多く存在し
その98%は細胞内液と骨にあり 細胞外液にあるのは2%だけです

k01


@Na/K ATPase

細胞内に高濃度のカリウムを維持するため
細胞膜にはNa/K ATPaseというポンプが存在し働いています

k02

このポンプが働くには ATPによるエネルギーが必要で
そのため「能動輸送」と呼ばれています

それだけ このポンプの働きが生体にとって重要ということです


Na/K ATPaseにより
細胞内のナトリウムを3個 細胞外に出し
細胞外のカリウムを2個 細胞内に取り込みます

こうして細胞内の陽イオンがひとつ減るので
通常の細胞内はマイナスに荷電している状態になります(膜電位の形成

k03

そして ナトリウムの項で説明したように
さまざまな刺激により細胞内にナトリウムが流入してくると
細胞内の荷電状態がプラスに変化し
活動電位が生じて 種々の細胞機能が発現されます


k04


ちなみに 後述するマグネシウム
Na/Kポンプを活性化してカリウムの細胞内への取込みを促進します

k05

@働き

*神経 筋の興奮

神経 筋が興奮するときは
上述したように刺激によりナトリウムが細胞内に流入しカリウムが流出します

こうして細胞内に活動電位が発生し
この電位差により隣接する細胞に興奮が伝達されます


*ナトリウムの再吸収に拮抗します

カリウムは 尿細管でのナトリウム再吸収を抑制します

その 結果ナトリウムの尿中排泄量が増え血中ナトリウム量が減り
浸透圧の作用により細胞外液量が減るので 
血圧が低下します

最近は 
高血圧症の患者さんがカリウムを摂取すると
血圧が低下することも報告されています

k06


@不整脈との関係

血中カリウムが高くても低くても 致死的な不整脈が起こるので
特に腎機能障害がある方は
カリウムの摂りすぎや摂取不足には注意が必要です

k07


@カリウムが多く含まれる食品

バナナ 柑橘系 トマト ジャガイモ などです

k08



<クロール Cl>

@体内での動態

*クロールはマイナスに荷電していますから
 体内ではプラスに荷電しているナトリウムや水素など(陽性元素)や
 その分子団と結合しています

cl01

*主に細胞外液(血液中)に存在していて
 (細胞外液に70% 細胞内液に30%)

 血液中に存在する陰イオンで いちばん多い成分です

 2番目に多い陰イオンは 重炭酸イオン・HCO3です


cl02


@役割

cl03a

cl03



*酸・塩基平衡の維持に貢献しています

血液のpHを
円滑な生命活動が起こりやすいpH7.3ほどの弱アルカリ性に維持することは
体にとって非常に重要なことです


体内を酸性にする水素イオン・H+
血液内でクロールまたはHCO3と結合します

クロール HCO3は
酸性を弱める塩基性の性質を有する代表的な物質ですが
塩基性の度合いは クロールが弱く HCO3が強い

そこで H+イオンが
塩基性が弱いクロールと結合すると 強い酸性のHCLとなり
塩基性が強いHCO3と結合すると 弱い酸性のH2CO3になります

つまり血液中で
クロールが増えると HCLが増え血液は酸性になり
HCO3が増えると H2CO3が増えてアルカリ性になるのです

繰り返しになりますが
体内をちょうど良いpH状態に維持すること(酸・塩基平衡の維持)は
大変重要なので

ヒトの体はクロールとHCO3の比率を調整することで
血液中のpHを一定に維持するシステムが活躍しています

cl04

*ナトリウムとともに 浸透圧の維持にも貢献しています


*胃では 壁細胞から分泌されて胃酸の成分になり
 胃の中を強い酸性にします

cl05


 

2018.11.08更新

多量ミネラルの代表選手 ナトリウム について説明します

ナトリウムは 塩分 主たる成分です


<働き>

@体液量の調整

後述する機序により 細胞外液量(体液量)を調整します


@神経細胞の興奮 情報伝達

神経細胞が神経伝達物質などで刺激を受けると
細胞外に存在する主たる陽イオン(プラスに荷電している)のナトリウムが
細胞内に流入し

神経細胞が活動していない時は マイナス状態にある細胞内の電位が
負から正に変換され
神経細胞が興奮するのに必要な「活動電位」が生じます


na01

na02

こうして生じた活動電位・電気的勾配を利用して
神経細胞の興奮 情報伝達が起こります


@糖やアミノ酸の共輸送

糖やアミノ酸は
ナトリウムと一緒に
エネルギー非依存性に細胞内に運び込まれます

na03
na04

栄養素を細胞内に取り込む現象に ナトリウムは貢献しているのです


<体液量はナトリウム濃度で規定される>

@細胞内液と細胞外液

体内に存在する水分(体液)は

*細胞の中に存在する細胞内液 体重の約30~40%
*細胞の外に存在する細胞外液 体重の約20%

に大きく分類されます

細胞外液の約1/4は 血管内に血漿として存在しています

na14

細胞内液と外液は 細胞の細胞膜により隔てられていて
両者間の電解質や糖質などの物質の移動には
巧妙な調節機構が働いています

また 水分は後述する浸透圧により両者間を移動します

na15


@ナトリウムは細胞外液に多く存在します

55%は細胞外液 43%は骨 2%は細胞内液に存在しています

na05


細胞外液は海水と構成成分が似ていて ナトリウムとクロールが多いのです

na06

この細胞外液のナトリウムが 血液の浸透圧を規定しています

ナトリウム量が多いと
浸透圧により細胞内から細胞外へ水を引っ張り出して
細胞外液量が増えるのです

一方 あとで解説しますが
細胞内にいちばん多く存在するのはカリウムです

na16



<浸透圧とは>

生体内では 細胞内液と細胞外液の間に
ナトリウムなどのイオンや糖などの分子の濃度に差があるとき
それをなくして同じ濃度にしようとして 細胞内外で水分が移動します

この水分の移動の原動力となるのが 浸透圧です

na07

浸透圧を規定するのは イオンや糖の分子の総和で
それが多いと浸透圧は高く 少ないと低い


細胞内外を隔てている細胞膜は
イオンや分子の通過は制限しますが 水は自由に通す性質があります

この性質を利用して
細胞内外のイオンや分子の濃度が等しくなるように
つまり浸透圧が等しくなるように 水が勝手に移動するのです

na08


細胞外の浸透圧が低いときは 細胞外から細胞内に水が移動し

細胞外の浸透圧が高いときは 細胞内から細胞外に水が移動します


<細胞外液のナトリウム濃度を調節するシステム>

ナトリウムは小腸から吸収され
吸収されたのと同じ量が尿に排泄され
出納のバランスが保たれています

細胞外液(血中)のナトリウム濃度を調節するシステムとしては
下記のふたつのシステムが存在します


@レニン・アンギオテンシン・アルドステロン系

レニンは アンギオテンシノーゲンをアンギオテンシンIに分解します

アンギオテンシンIは アンギオテンシンI変換酵素により
活性の高いアンギオテンシンⅡに変換されます

アンギオテンシンⅡは 腎臓の尿細管でのナトリウム再吸収を促進します


また レニンは副腎からアルドステロンを分泌させ

アルドステロンは
遠位尿細管 集合管でのナトリウム再吸収を促進します

na09


このように アンギオテンシンⅡとアルドステロンは
腎臓でのナトリウムの再吸収の促進により
血中ナトリウム量を増やし

その結果 細胞外の浸透圧が上がるので
細胞内から細胞外に水分が移動して
血管内の細胞外液量(血漿量)が増えて血管内圧が高まることで

血圧が上昇するのです


こうしたことから
レニン・アンギオテンシン・アルドステロン系は
降圧薬のターゲットになっています

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高血圧症の治療で使われることが多い
アンギオテンシン変換酵素阻害薬(ACE阻害薬)
アンギオテンシン受容体拮抗薬(ARB)
このレニン・アンギオテンシン系の阻害により
降圧作用を発揮します


@抗利尿ホルモン バゾプレシン

塩分を多く摂ると 血中ナトリウム濃度が増えますが
その情報が脳に伝えられると

喉の渇きが自覚され 飲水行動が起き

下垂体後葉から抗利尿ホルモンのバゾプレシンが分泌され
尿量が減少します

こうして細胞外液量が増え
血中ナトリウム濃度が調整される仕組みも存在します

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どうしてこういう仕組みがあるのでしょう?

ヒトのご先祖様は 大昔は海中で暮らしていたので 海が恋しい

そこでナトリウムを体内にできるだけ取り込みそれを保つことで
細胞外液を海水に似た成分構成にしようとした

そんな理由で
ナトリウムを溜めこみやすい体質になったのではないかと言われています

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<ナトリウムと高血圧症>

塩分を摂りすぎて 血中ナトリウム濃度が増加すると
上述した機序により細胞外液量が増え 血圧が上がります

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高血圧症の患者さんが塩分制限を求められるのは
こうした理由によります

新しい降圧薬が開発されても
高血圧治療の基本は塩分制限なのです

 

2018.11.07更新

ミネラルは 体のなかで下図に示すような多種多様な働きをしています

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このうちの代表的な働きについて説明します


<体の構成成分になる>

骨や歯などの硬組織を形成する
 カルシウム リン マグネシウム など

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ヘム鉄 リン脂質といった
 赤血球や細胞膜などを構成する生体内の有機化合物や

 さまざまな酵素

 の構成成分になるミネラルがあります


<補酵素として 代謝反応を円滑に進ませる>

ミネラルは
生体内で日々営まれている重要な代謝活動をサポートします

@化学反応を進行させるのは 酵素

*代謝反応は
 体外から取り入れた栄養素を分解し
 吸収された栄養素を身体に必要な物質に再合成する
 重要な化学反応です

*代謝反応では 酵素が反応の効率を上げます

*栄養素の代謝だけでなく
 DNAの複製・タンパク質の合成などの反応においても
 多くの酵素が重要な役割を担っています


@ミネラルは 補酵素として酵素の働きをサポートする

*酵素の働きをサポートして
 化学反応を円滑に進める役割を担っているのが 
 ミネラルやビタミンなどの補酵素です


*ミネラルはビタミンと力を合わせて 酵素の働きを活性化します

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*ミネラルが不足すると 代謝反応が滞り
 体の機能を充分に発揮できない状態になります

*栄養素の代謝反応で代表的なのが
 糖を分解する解糖系 脂質を分解するβ酸化
 それらを材料にしてエネルギー・ATPを作るTCA回路 電子伝達系ですが

この過程で働くプロテアーゼ アミラーゼなどの消化酵素
補酵素・補因子として
ミネラルの鉄 銅 モリブデンなどが働いています


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<体内の水分・細胞外液量の調整 浸透圧の維持・調整 pHの調整>

@浸透圧の維持

ナトリウムなどは
浸透圧の維持により 細胞内液と外液の量的・質的なバランスを調整します
(浸透圧についてはあとで詳しく説明します)

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@酸・塩基平衡 pHの調整

さまざまな生命活動は
pH7.3ほどの弱アルカリ性の状態で円滑に機能しますから

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体を酸性に傾ける物質が入ったときには
ミネラルがpHを調整する働きをします


<筋肉の収縮・弛緩 神経の興奮伝達>

カルシウムなどは 筋肉の収縮や 

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神経の興奮伝達に関ります


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<抗酸化作用>

ミネラルそのものが
細胞に有害な活性酸素を直接消去することはありませんが
 
銅 亜鉛 マンガン セレンは
SODなどの抗酸化酵素の構成成分となり 
抗酸化作用に関わっています

SODの構成成分:銅 亜鉛 マンガン

グルタチオンペルオキシダーゼの構成成分:セレン

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このように ミネラルは体内でさまざまな重要な働きをしていますが

互いが複雑に作用しあい
それぞれの吸収 利用 蓄積に影響を与えるので
日々の食生活でのミネラル摂取に偏りが生じないように
バランスの良い食事内容に気をつけることが大切です

 

2018.11.06更新

ビタミンについて解説したので

同じく微量栄養素の仲間であるミネラルについても
この機会に勉強しようと思います

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<ミネラルとは?>

地球上には100種類の元素がありますが

ヒトの体の約96%は

酸素(O) 炭素(C) 水素(H) 窒素(N)

の4種類の元素により構成されています


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この4種類の元素以外の 体を合成する生体元素がミネラルです


ちなみに 体を構成している重要な有機物質である

*タンパク質は 炭素 水素 窒素 酸素 硫黄

*脂質は 炭素 水素 酸素 リン

*糖質は 炭素 水素 酸素

*核酸(DNAなど)は 炭素 水素 窒素 酸素 リン

の各元素で出来ています

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これらの物質は炭素を骨格にしていて 有機物質と呼ばれます

それに対してミネラルは 無機物質と呼ばれます

 

<体を構成する元素>


私達の体は
酸素 炭素 水素 窒素 を中心にできていると説明しましたが
各元素がどれくらい存在しているかというと

酸素65% 炭素18% 水素10% 窒素3%

これだけで 96%

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残りの4%がミネラルで


*比較的多いのは カルシウム1.85% リン1%

*少量なのは
 カリウム0.35% イオウ0.25% ナトリウム0.15% 塩素0.15%
 マグネシウム0.05%

といった具合で ミネラルの含有量は非常にわずかなことがわかります

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<ミネラルの種類>


体内に存在し 栄養素として欠かせないことがわかっているミネラルは
下記の16種類が知られています

ナトリウム マグネシウム リン イオウ 

塩素 カリウム カルシウム クロム マンガン 鉄

コバルト 銅 亜鉛 セレン モリブデン ヨウ素

 mine06


このうち 厚生労働省が摂取基準を決めているのは
イオウ・塩素・コバルトを除く13種類

下記の 主要ミネラル 微量ミネラル です


<主要ミネラル 微量ミネラル>

ミネラルは
わずかな量でも 体の機能を正常に働かせる大きな役割を担っているため
体にとって必須なものです

1日の推奨摂取量が

*100mg以上の 主要ミネラル(多量ミネラル)

*100mp未満の 微量ミネラル

に分類されます


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@主要ミネラル

カルシウム リン カリウム ナトリウム マグネシウム

の5種類

必須ミネラルの90%以上を占めます


@微量ミネラル

鉄 ヨウ素 亜鉛 銅 セレン マンガン モリブデン クロム 

の8種類

必要量は ごくわずかです


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<ビタミンとミネラルの関係>


@共同作業をします

ビタミンとミネラルは共同で
体のさまざまな機能を維持・調節する働きをしています

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@共通点

ともに体内で合成できないため(一部のビタミンは腸内細菌が作ります)
常に食物から摂取していないと不足がちになります

ビタミンは
ミネラルが不足していると効果を発揮することができず
体外に排出されてしまいます


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@大きな違い

ビタミンが
炭素 水素 酸素などからできている有機物であるのに対し

ミネラルは無機物である点です


また ビタミンと異なり
ミネラルは骨などの体の構成成分になるものがあります


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つまり ミネラルには

*体の構成成分になる

*代謝などの生体機能を調節する

というふたつの働きがあります


<摂取>

ほとんどのミネラルは
成長や生命活動に欠くことのできない必須ミネラルなので
食事から直接摂取する必要があります

摂取で大切なのは 毎日の食事内容ですが
インスタント食品などが多く ミネラル不足になりがちな現代では
より注意が必要です

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@厚生労働省が作成した「日本人の食事摂取基準(2015年版)」

によると 1日の推奨摂取量は

*主要ミネラルのカルシウムなら
 成人男性で650〜800mp 成人女性で650mp

*一方 微量ミネラルの鉄は
 成人男性で7.0〜7.5mp
 成人女性で6.0(月経なし)〜10.5(月経あり)mp
 と 主要ミネラルの1/100程度です

こんな微量ミネラルですが それぞれ働きが異なり
体の機能を正常に働かせるのにしっかり貢献しているのです


<欠乏症>

現代社会の食生活では 三大栄養素が過剰摂取される一方
一部のビタミンとミネラル全般が不足しがちで
現代型栄養失調とも指摘されます


食生活の西洋化や
ファーストフード インスタント食品 加工食品が増えたことはもちろん

ハウス栽培・養殖などされた食材自体に
ビタミンやミネラルが少なくなっているため
バランスのとれた栄養摂取が困難といっても過言ではありません

こうした現代型栄養失調が
がん・糖尿病・アトピー・ストレス性疾患などの
生活習慣病生をまねく大きな要因であるという意見もあります


しかし実際は
鉄や亜鉛以外の欠乏症は 極めてまれと報告されています

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<過剰症>

ミネラルは ビタミンと同様
摂り過ぎによる弊害がみられる場合があります

このため 厚生労働省の「日本人の食事摂取基準(2015年版)」では
この量までなら摂取しても過剰の害のない耐容量として
耐容上限量を設定しています

よく問題になるのは
健康食品やサプリメントの過剰摂取による ミネラルやビタミンの過剰症です

サプリなどを摂る場合は
耐容上限量を越えないように 摂取量に充分に注意してください

  

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