飲料

身体活動時の無糖炭酸水の摂取は2型糖尿病を引き起こすか?

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Does intake of sugarless carbonated water at physical activity cause type 2 diabetes?

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23577668/

初出:2013年4月12日

概要

中高年であること以外にも、いくつかの要因が2型糖尿病(T2D)の発生に関連することが示されており、そのうちの2つは、太り過ぎ(Ohlsonら1988、Chanら1994)、高血圧(Weiら2011)であることだ。さらに、ダイエットソーダの消費(Nettletonら、2009)、砂糖入り飲料(Malikら、2010)、低マグネシウム摂取(Dongら、2011)、環境汚染への曝露(Andersenら、2012)は、T2Dの発生率と多かれ少なかれ関係があることが分かっている外部要因である。この数十年の間に、ある種の分子遺伝学的特性が役割を持つことが発見され、T2Dのリスクに対するその意義について様々な意見が出されている(Lyssenkoら2008、McCarthy 2010、Ahlqvistら2011)。ここでは、いくつかの研究グループの成果に従って、もう一つの考え方を提案し、T2Dの症例の因果的な起源を示そうと考えている。

初期の観察

局所的なCO2濃度が気管支拡張の程度に影響を与えることを発見した後(Nisell 1950, 1951, 2011a,b)、身体の他の生理的機能がCO2の局所濃度の変化に反応するかもしれないという考えが生まれた。鼻から胃に挿入した十二指腸チューブに純CO2ガスを投与すると、被験者の換気量、心拍数、酸素摂取量が増加した(Landinら、1966年)。

興味深いのは、炭酸ガス濃度が糖質代謝に関係するかどうかであった。1950年代から1960年代にかけて、多くの中高年者や糖尿病患者の個人的な観察が行われた。彼らの多くは炭酸入りのミネラルウォーターをよく飲む習慣があり、それも糖尿病の症状が出る前、糖尿病と診断される前から行っていた。炭酸水を飲んで門脈の血液中の二酸化炭素濃度を高めたことが、糖尿病の発症に重要だったのだろうか?胃に炭酸ガスを投与すると、肺動脈血のCO2濃度が上昇する(Landinら1966、図4)。この上昇は肝静脈を流れる血液からもたらされ、門脈と肝臓の血液のCO2張力がさらに高くなることを示している。

Longmoreら(1969)は、単離されたラット肝臓において、CO2濃度の上昇がグルコースからのグリコーゲンの合成を増加させることを見いだした。もし、ヒトの肝臓でも同様の効果があるとすれば、門脈血液のCO2濃度が上昇すると、糖負荷試験の糖濃度が低くなる可能性がある。胃にCO2ガスを投与した場合としない場合の経口ブドウ糖負荷試験を行ったところ、再現された試験の曲線の一部では、CO2ガスを投与した場合の方がそのガスを投与しない場合よりも血糖値が低くなっているが、CO2に均一な効果を認めることはできなかった(Nisell 1957年)。試験中、被験者の横臥位と投与されたガス量がブドウ糖の胃腸吸収に影響を与えたようで、これがCO2による血糖値上昇効果を偽ったものと思われる。もし、静脈内負荷試験が行われたなら、あるいは経口試験中に被験者が座っていたなら、高められた肝CO2緊張が試験中のグルコースレベルに及ぼす想像しうる影響が明らかになったかもしれない。

肝CO2濃度上昇時の血糖値反応

ラット単離肝臓の炭水化物代謝に対するCO2の影響に関するLongmoreら(1969)の結果は、CO2がグリコーゲン分解を阻害する可能性を示唆するものであった。彼らの結果によると、ラット肝臓を灌流する血液のCO2濃度が上昇すると、グルコースとグリセロールのグリコーゲンへの変換が増加した。つまり、適切な緊張度で適用すれば、CO2の緊張度が高いと、グリコーゲンを肝臓で分解してグルコースにするという逆の生化学反応が、低い緊張度の場合よりも起こりにくくなるということだ。このようなCO2の効果は、1960年代半ばにたどり着いた個人的な仮説に含まれており、T2Dの症例出現の原因となっている可能性を示している。

身体を動かすと、筋肉にブドウ糖を供給する必要性が高まる。このグルコース供給の一部または大部分は、通常、肝臓のグリコーゲンの分解によって得られ、この過程で血糖値は通常のレベルに保たれる。肝臓のグリコーゲンからのブドウ糖の生成が少ないと、グリコーゲンの分解が妨げられてブドウ糖の生成が遅くなり、筋肉へのブドウ糖の吸収が促進されて血糖値が異常に低くなりやすいのである。これは、この仮説が提唱し、Longmoreら(1969)の観察からも結論が出ているように、身体活動時にCO2の局所緊張が上昇して肝臓のグリコーゲンからのグルコース生成に支障をきたした場合に起こる可能性がある。もしそうであれば、結果として生じる低血糖は、ラットやイヌに存在する門脈に局在するものを含むグルコセンサを刺激するはずであり、ヒトにおいても示唆的である(Hevenerら、1997、2001)。グルコセンサーは恒常性反応を起こし、低血糖をより高いレベルまで上昇させる。

このような現象は、身体活動中に糖分のない炭酸水を飲んだときに起こり、上部消化管と門脈血液のCO2濃度を上昇させる。このCO2濃度の上昇は、肝臓でグリコーゲンがグルコースに分解されるのを阻害し、身体活動とともに低血糖を引き起こすと考えられている。この場合、筋肉へのグルコース供給を満たすことが困難であっても、運動やその有用性には支障がない。

低血糖が起こると、グルコセンサーの働きにより、グルコースの生産が増加する。しかし、血糖値の上昇は通常の方法では起こりえない。なぜなら、現在起こっている二酸化炭素濃度の上昇は、肝臓でのグリコーゲンからグルコースへの正常な分解を阻害するからである。したがって、血糖値の上昇は、別の異常な方法で行わなければならない。この反応は、おそらく肝臓で起こるもので、高められた二酸化炭素の緊張のもとで機能することができるという特徴を持つことになる。グルコセンサーの反応は、このように異常な種類のグルコース生産を開始することになり、おそらく調節が難しくなる。その結果、高血糖を引き起こし、この反応が頻繁に起こるようであれば、T2Dとして持続する可能性がある。

この仮説の臨床結果は、6814人の成人を対象に7年間にわたって行われたNettletonら(2009)の研究に対応している。この研究では、CO2を含み砂糖を含まない「ダイエットソフトドリンク、無糖ミネラルウォーター」(ダイエットソーダ)の日常的な消費者は、非消費者に比べてT2Dのリスクが有意に高いことが明らかにされた。

砂糖の摂取は、肝CO2緊張の上昇でT2Dリスクを打ち消す

もし、摂取した炭酸水に糖分が含まれていれば、T2Dのリスクはなくなるはずである。吸収されたブドウ糖は門脈血の糖濃度を上昇させ、これは身体活動や吸収された二酸化炭素が肝グリコーゲン分解を妨げているにもかかわらず、起こる。局所的な低血糖は起こらないし、門脈のグルコセンサ(Hevenerら、1997, 2001)が刺激されて血糖値を上げることもない。炭酸水のCO2が肝臓のグリコーゲン分解を阻害するとき、糖分の摂取は働く筋肉が利用するグルコースとなる。低血糖は起こらないし、グルコセンサーの反応もなく、T2Dによる異常なグルコース産生は起こらない。局所的な二酸化炭素濃度の上昇は、肝臓でのグリコーゲンからグルコースへの分解を阻害するが、炭酸飲料に十分な糖分が含まれていれば、T2Dのリスクはなくなるはずである。同様に、炭酸飲料と一緒に、あるいはその少し前に摂取した食品中の炭水化物も、T2Dのリスクを回避するはずである。

Nettletonら(2009)の研究は、糖質摂取の予防効果を確認するものである。彼らのデータでは、砂糖入りソーダの消費とT2Dのリスクとの間に有意な関連は見られなかった。加糖炭酸飲料には、「通常のソフトドリンク、ソーダ、加糖ミネラルウォーター(ダイエット用ではない)、ノンアルコールビール」が含まれる。Paynterら(2006)も、T2Dの発症は、甘味飲料(加糖清涼飲料水)の消費と一貫した関連を示さないことを明らかにした。

消費者の中には、ダイエットソーダと加糖ソーダを飲み分ける人もいる。このような消費者は、T2Dのリスクと加糖炭酸飲料の摂取との関係を調査する場合、被験者として除外されるべきである。このような消費者のダイエットソーダ摂取は、T2Dの症例を引き起こす可能性があり、研究結果を曖昧にする。加糖飲料摂取時のT2Dリスクに関する研究において、たまたまダイエットソーダを摂取してT2Dを発症し、研究結果を混乱させる可能性がある。

前述のように、Nettletonら(2009)は、ダイエットソーダの摂取はT2Dリスクの上昇と関連するが、砂糖入り飲料の摂取は関連しないことを明らかにしたが、その原因を説明することは困難であった。今回提案する仮説は、2種類の液体摂取の異なる効果について、もっともらしい理由を提示するものである。この仮説の妥当性は、この仮説の持つ力によって支えられている。

結論

提示されたアイデアは、門脈血液のCO2張力を上昇させる炭酸水摂取が肝臓のグリコーゲン分解を阻害することを示唆している。これは同時に運動することで低血糖を引き起こし、異常なグルコース産生とT2Dのリスクにつながるグルコセンサーの反応をもたらすと考えられる。同時に糖質を摂取すれば、低血糖とグルコセンサーの反応を防ぐことができ、結果として高血糖とT2Dを引き起こさないことになる。少なくとも4つの研究は、この命題の一部に同意している。Longmoreら(1969)の研究では、単離灌流ラット肝臓の門脈血液のCO2増加により、グルコースのグリコーゲンへの変換が促進された。Hevener ら (1997, 2001) の研究では、ラットとイヌの低血糖に反応する門脈グルコセンサーの遺伝子座が証明された。Nettletonら(2009)は、ダイエットソーダの消費者は、非消費者に比べてT2Dのリスクが有意に高いことを指摘している。彼らは、T2Dのリスクが砂糖入りソーダの非消費者と消費者の間で異なることを見いだせず、Paynterら(2006)による同様の観察結果を裏付けている。

タイトルの質問に対する答えは、研究を必要とし、その結果、適切な情報が得られる。研究は、仮説を否定するか、裏付けをとり、完成させる必要がある。この考えは、1日に1度か2度餌を与え、餌を与える前に何度も走らせ、炭酸水のみの液体摂取を許可した動物で検証されるかもしれない。もし、この仮説が基本的に正しく、その種の肝糖尿代謝が人間のそれに似ているとすれば、動物はしばらくしてT2Dに罹患する危険性があるはずである。

利益相反

利益相反はない。

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