ミトコンドリアは、タンパク質、脂質、炭水化物を消化・吸収した後にエネルギーを生産する場所だ

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ミトコンドリアでエネルギー生産する際には、ビタミン群や鉄などのミネラル、コエンザイムQ10などの酵素を必要とする

タンパク質、脂質、糖質(炭水化物)の3大栄養素には、
「生命活動を維持するためのエネルギーを生産する」という共通の働きがある

ヒトの生命活動に役立てられているのがATPという化学物質だ
日本語ではアデノシン三リン酸と呼ぶ

ATPという高いエネルギーを持つ物質によってヒトは生命を維持しているので、
ATP生産がストップしてしまうと、私たちは生きていくことができず、死んでしまう

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人間が活動を営んでいくのに欠かせないATPの合成経路はいくつかあるが、
ここでは代表的なTCAサイクルと電子伝達系を見ていこう

タンパク質から分解されたアミノ酸、(タンパク異化)
中性脂肪から切り出された脂肪酸、(β酸化)
糖質から分解されたグルコースは(解糖系)
それぞれ、アセチルCoAという物質になりミトコンドリアの中に入っていく

アセチルCoAは、ミトコンドリア内でTCAサイクル(または、クエン酸回路)と呼ばれる輪の中に入っていき、次から次へと化学反応を起こしていく過程で、ATPを作っていく

これと同時に、電子伝達系と呼ばれるシステムに移行することで、生体内では更に多くのATPが作られていく

TCAサイクルがミトコンドリアの中で行われるのに対し、電子伝達系はミトコンドリアの内膜上で行わる

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■電子伝達系
TACサイクルの途中で作られた物質に含まれる水素が
ミトコンドリア内膜に埋め込まれている酵素複合体によって酸化され(電子が奪われる)、そこから発生した電子が酵素を移動していく間に、電子が奪われてプロトンというとなった水素イオンが、膜間スペースという、ミトコンドリアの内膜と外膜の部分にどんどんと溜められていく

ミトコンドリアの内膜と膜間スペースの間に水素イオンの濃度差が生まれるので、濃度の濃い方から薄い方へと一気に移動するエネルギーを利用して、より沢山のATPが作られる仕組みになっている

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また、トコンドリア内膜に埋め込まれている酵素複合体には、ヘム鉄を含有するタンパクから構成されているシトクロムや、鉄と硫黄が複雑に結合したFeS(鉄-硫黄クラスター)が内部に組み込まれるなど、鉄が補酵素に対する補因子として関与することで電子のやり取りがなされている

■ビタミンやミネラルの働き
3大栄養素が体内で消化・吸収され、
その代謝産物がATPという生命活動を支えるエネルギー源になる訳だが、
ビタミンやミネラルはこうしたエネルギー合成にどのように関わっているのだろうか?

TCAサイクルを例に摂ると、ビタミンは図のような場所に介在している
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それぞれが普通のビタミン群のまま利用されるのではなく、酸化されたり、還元されたりして、使える形に活性化されて初めて利用できるようになる

■補酵素として活躍するビタミン・ミネラル
ビタミンはTCAサイクルの中で、Aという物質をBという物質に変える触媒の機能を果たす酵素を補助する「補酵素」として働く

例えば、TCAサイクルのαケトグルタル酸は、
αケトグルタル酸デヒドロゲナーゼという酵素によってスクシニルCoAとなるが
このαケトグルタル酸デヒドロゲナーゼは酵素単体では動くことができず、
補酵素となるビタミンに手伝ってもらわなければ、円滑に化学反応を進めていくことができない

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酵素が触媒反応する相手を基質と言うが、
基質と酵素と補酵素は各々がぴったりと結合し合わなければ、
ATPを合成したり、生体機能に必要な物質を正確に作っていったり、
次から次へと続く化学反応を滞りなく進めることはできなくなってしまい、
身体に様々な障害が生じさせることになる

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基質と酵素と補酵素がそろっていれば、然るべき代謝は行われるように感じるかもしれれないが、実は酵素はタンパク質からできているのでDNAの設計により個人差があることが判明している

個人によって酵素の形が異なったり、体内での酵素の働きにも違いを生じたりするため、本来であれば、基質と酵素と補酵素が確実に出会い、ぴったりと結合して化学反応がおきるべき所で、酵素反応がスムーズに行く人とそうでないヒトに差が生じる

酵素機能が不十分であることの穴埋めをすべく、
ビタミンを通常の何十倍から何百倍使うことで病気を治したり、
身体の機能を高めたりすることを狙うのが栄養療法の考え方であり
ライナス・ポーリングによる「メガビタミン療法」として提唱された

■神経伝達物質の合成にも関与しているビタミン・ミネラル

アミノ酸を材料として神経伝達物質のL-グルタミン酸やGABA、ドーパミン、ノルアドレナリン、セロとロンなどが作られる

こうした神経伝達物質は、ヒトの情緒や記憶、学習、集中力、攻撃性や恐怖心を生み出す作用をもち、興奮系と抑制系の神経伝達物質が絶妙なバランスを取りながら維持されている

神経伝達物質の物質変換を仲介しているビタミンやミネラルが不足すると、
精神状態にも悪影響を及ぼしてしまい、うつやパニック、統合失調症を引き起こすとも(分子整合栄養医学の世界では)よく知られている

例えば、ビタミンB6不足に陥っていると、
左側の赤色で示した攻撃性のL-グルタミン酸から、抑制系の物質であるギャバへの転換がうまくいかずに、Lグルタミン酸が体内で過剰になる

Lグルタミン酸が過剰になると、睡眠障害や神経症・幻覚、絶え間ない緊張、神経細胞の異常な興奮、多動やそう状態、痙攣を起こすことが知られている

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また、右側の緑色で示した、セロトニンもビタミンB6不足によって、
5-HTPからの変換が上手く行かずに合成に障害が出ると、睡眠障害、イライラ、不安、恐怖、攻撃性、ぼんやりした気分、無気力、低体温など、人によっては明らかな鬱症状やパニック症状として現れる場合もある

このように、ヒトが生きていくために欠かせないエネルギーであるATPを合成するには、材料となる三大栄養素だけではなく、化学反応を仲介するビタミンやミネラルも大事な栄養素となるのだ