糖質の消化と吸収；細胞へのグルコース取り込み；グルコース輸送体

🧠 糖質は「アミラーゼamylase アミラーゼ（amylase）amylase（アミラーゼ） で多糖を分解→刷子縁 brush border 刷子縁（brush border） brush border（刷子縁） の二糖類分解酵素 disaccharidases 二糖類分解酵素（disaccharidases） disaccharidases（二糖類分解酵素） で単糖 monosaccharide 単糖（monosaccharide） monosaccharide（単糖） に→単糖 monosaccharide 単糖（monosaccharide） monosaccharide（単糖） だけが吸収される」と読む。 吸収は単糖 monosaccharide 単糖（monosaccharide） monosaccharide（単糖） （グルコース・フルクトースfructoseフルクトース（fructose）fructose（フルクトース）・ガラクトースgalactoseガラクトース（galactose）galactose（ガラクトース））のみ、小腸のみ。取り込みは腸管腔側 luminal side 腸管腔側（luminal side） luminal side（腸管腔側） のSGLT（Na⁺共輸送）と基底側 basolateral side基底側（basolateral side） basolateral side（基底側）・全身のGLUT（促進拡散facilitated diffusion促進拡散（facilitated diffusion）facilitated diffusion（促進拡散））の2系統。GLUT4GLUT4（glucose transporter 4）のインスリン依存性 insulin-dependentインスリン依存性（insulin-dependent） insulin-dependent（インスリン依存性）、SGLTの臨床（経口補水液ORS, oral rehydration solution経口補水液（ORS, oral rehydration solution）ORS, oral rehydration solution（経口補水液）・SGLT2SGLT2（sodium-glucose cotransporter 2）阻害薬）が要点。

糖質の消化

食事中の糖質はデンプン starchデンプン（starch） starch（デンプン）、二糖disaccharide 二糖（disaccharide）disaccharide（二糖） （スクロースsucroseスクロース（sucrose）sucrose（スクロース）・ラクトース）、グルコースの形。単糖monosaccharide 単糖（monosaccharide）monosaccharide（単糖） の形でのみ、小腸で吸収される。

flowchart TD
  subgraph LUMEN["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='intraluminal'>管腔内</span>"]
    STA["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='starch'>デンプン</span>"] -->|"唾液・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pancreatic amylase'>膵アミラーゼ</span><br>内部の α-1,4 結合をランダムに加水分解<br>（α-1,6 結合と分枝点近傍は切れない）"| OLI["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='maltose'>マルトース</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='maltotriose'>マルトトリオース</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='alpha-limit dextrin'>α-限界デキストリン</span>"]
  end
  subgraph BB["小腸<span class='jp-term jp-term-diagram' title='brush border'>刷子縁</span>"]
    OLI -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='maltase'>マルターゼ</span>（グルコ<span class='jp-term jp-term-diagram' title='amylase'>アミラーゼ</span>）<br>α-1,4 結合を加水分解"| GLC["グルコース"]
    OLI -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isomaltase'>イソマルターゼ</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrase-isomaltase'>スクラーゼ-イソマルターゼ</span>）<br>α-1,6 結合を加水分解"| GLC
    SUC["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrose'>スクロース</span>"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrase'>スクラーゼ</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrase-isomaltase'>スクラーゼ-イソマルターゼ</span>）"| GLC
    SUC -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrase'>スクラーゼ</span><br>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sucrase-isomaltase'>スクラーゼ-イソマルターゼ</span>）"| FRU["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fructose'>フルクトース</span>"]
    LAC["ラクトース"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lactase'>ラクターゼ</span><br>β-ガラクトシド結合を加水分解"| GLC
    LAC -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lactase'>ラクターゼ</span><br>β-ガラクトシド結合を加水分解"| GAL["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='galactose'>ガラクトース</span>"]
    TRE["トレハロース"] -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='trehalase'>トレハラーゼ</span><br>グルコース2分子を生じる"| GLC
  end

⚠️ 二糖類分解酵素disaccharidases 二糖類分解酵素（disaccharidases）disaccharidases（二糖類分解酵素） の発現調節には酵素差がある。 ラクターゼlactase ラクターゼ（lactase）lactase（ラクターゼ） 活性は加齢や小腸粘膜 small intestinal mucosa 小腸粘膜（small intestinal mucosa） small intestinal mucosa（小腸粘膜） 障害の影響を受ける¹。二糖類分解酵素disaccharidases 二糖類分解酵素（disaccharidases）disaccharidases（二糖類分解酵素） の欠損（先天性/後天性）では、未消化の糖が腸管内に水を引き込み（浸透圧性下痢osmotic diarrhea浸透圧性下痢（osmotic diarrhea）osmotic diarrhea（浸透圧性下痢））、大腸で細菌に発酵されて酸（低pH）とガスを生じる。ラクターゼlactase ラクターゼ（lactase）lactase（ラクターゼ） 欠損（乳糖不耐症lactose intolerance乳糖不耐症（lactose intolerance）lactose intolerance（乳糖不耐症））は成人の慢性下痢 chronic diarrhea 慢性下痢（chronic diarrhea） chronic diarrhea（慢性下痢） の最多原因の一つ。スクラーゼ-イソマルターゼsucrase-isomaltase スクラーゼ-イソマルターゼ（sucrase-isomaltase）sucrase-isomaltase（スクラーゼ-イソマルターゼ） 欠損はスクロース不耐症 sucrose intolerance スクロース不耐症（sucrose intolerance） sucrose intolerance（スクロース不耐症） を起こす。

乳糖不耐症の分類

• 先天性/発達性developmental発達性（developmental）developmental（発達性）: 非常にまれ。
• 一次性: 遺伝的に決まる、離乳weaning 離乳（weaning）weaning（離乳） 後のラクターゼ lactase ラクターゼ（lactase） lactase（ラクターゼ） 活性の低下（ラクターゼlactase ラクターゼ（lactase）lactase（ラクターゼ） 非持続）。青年・成人の乳糖吸収不良で最も多い原因である。世界全体ではラクターゼ lactase ラクターゼ（lactase） lactase（ラクターゼ） 非持続のほうが多数派で、病気ではなく正常な変異型 mutant 変異型（mutant） mutant（変異型） とみなされる。成人になっても活性を保つ「ラクターゼ持続lactase persistenceラクターゼ持続（lactase persistence）lactase persistence（ラクターゼ持続）」の人の割合には大きな民族差・地域差があり、北欧に多い LCT −13910 T など、持続を担う変異も地域ごとに異なる²。講義では、ヨーロッパでは70%超が成人でも活性を保つとされる。
• 二次性: 小腸の疾患・損傷・手術後の一過性低下。

単糖の吸収

flowchart TD
  subgraph LUM["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='intestinal lumen'>腸管腔</span>"]
    Lg["グルコース・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='galactose'>ガラクトース</span>"]
    Lf["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fructose'>フルクトース</span>"]
  end
  subgraph ENT["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='small intestinal epithelial cell'>小腸上皮細胞</span>"]
    Cg["グルコース・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='galactose'>ガラクトース</span>"]
    Cf["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fructose'>フルクトース</span>"]
  end
  subgraph BLD["血液（門脈へ）"]
    Bs["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='monosaccharide'>単糖</span>"]
  end
  Lg -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sodium-glucose cotransporter 1'>SGLT1</span><br>Na⁺ 2個と共輸送（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='secondary active transport'>二次性能動輸送</span>）"| Cg
  Lf -->|"GLUT5<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='facilitated diffusion'>促進拡散</span>"| Cf
  Cg -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glucose transporter 2'>GLUT2</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='basolateral side'>基底側</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='facilitated diffusion'>促進拡散</span>"| Bs
  Cf -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glucose transporter 2'>GLUT2</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='basolateral side'>基底側</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='facilitated diffusion'>促進拡散</span>"| Bs

管腔側の SGLT1SGLT1（sodium-glucose cotransporter 1） を駆動する Na⁺ 勾配は、基底側basolateral side 基底側（basolateral side）basolateral side（基底側） の Na⁺/K⁺-ATPaseNa⁺/K⁺-ATPase（sodium-potassium ATPase） が作り続けている（二次性能動輸送secondary active transport二次性能動輸送（secondary active transport）secondary active transport（二次性能動輸送））。

グルコース輸送の分類

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='membrane transport'>膜輸送</span>"]
  A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='passive transport'>受動輸送</span>：濃度勾配に従う"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='simple diffusion'>単純拡散</span> / <span class='jp-term jp-term-diagram' title='facilitated diffusion'>促進拡散</span>（GLUT）"]
  A --> D["能動輸送：勾配に逆らう"]
  D --> E["一次性：ATPアーゼポンプ・ABC輸送体"]
  D --> F["二次性：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cotransporter'>共輸送体</span>（SGLT）"]
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='uniporter'>ユニポート</span> / シンポート / <span class='jp-term jp-term-diagram' title='antiport'>アンチポート</span>"]

輸送体の共通の性質：基質特異性 substrate specificity基質特異性（substrate specificity） substrate specificity（基質特異性）、飽和性saturability 飽和性（saturability）saturability（飽和性） （Km/Kt）、調節・阻害を受ける。

グルコース輸送体

GLUT（SLC2Aファミリー）は14サブタイプ Subtype サブタイプ（Subtype） Subtype（サブタイプ） からなる促進拡散 facilitated diffusion 促進拡散（facilitated diffusion） facilitated diffusion（促進拡散） 型輸送体群。濃度勾配に沿って糖を運ぶ（飽和性saturability飽和性（saturability）saturability（飽和性）・立体特異性stereospecificity立体特異性（stereospecificity）stereospecificity（立体特異性））。

💡 β細胞の輸送体はヒトとげっ歯類で違う。 講義では GLUT2 を β細胞のグルコース感知系の一部として扱うが、これはげっ歯類で確立した像である。成人ヒトβ細胞では GLUT1 が主体で、GLUT2 は一部の細胞に発現するにとどまる。ヒト膵島 islet 膵島（islet） islet（膵島） では GLUT1 の阻害でグルコース取り込みとインスリン分泌 insulin secretion インスリン分泌（insulin secretion） insulin secretion（インスリン分泌） が落ち、胎児型fetal type 胎児型（fetal type）fetal type（胎児型） に近い幹細胞由来膵島 islet 膵島（islet） islet（膵島） では GLUT2 も必要だった。輸送体の発現が種ごとの血糖の設定値 set point 設定値（set point） set point（設定値） を決める要素の一つだと報告されている³。取り込んだ後の「血糖センサー」の中心はグルコキナーゼglucokinaseグルコキナーゼ（glucokinase）glucokinase（グルコキナーゼ）である。

⭐ GLUT4はインスリンで膜へ動員される。 筋・脂肪ではインスリン刺激でGLUT4が細胞内小胞から細胞膜へ移行し、グルコース取り込みが増える。インスリン抵抗性・糖尿病の理解に直結する。

Na⁺-グルコース共輸送体

SGLT は、Na⁺の電気化学勾配 electrochemical gradient 電気化学勾配（electrochemical gradient） electrochemical gradient（電気化学勾配） を利用してグルコース（・ガラクトースgalactoseガラクトース（galactose）galactose（ガラクトース））を勾配に逆らって取り込むシンポート。小腸の管腔側・腎近位尿細管renal proximal tubule 腎近位尿細管（renal proximal tubule）renal proximal tubule（腎近位尿細管） にある。

⭐ SGLTは臨床に直結。 ①コレラcholeraコレラ（cholera）cholera（コレラ）などの下痢症の経口補水液 ORS, oral rehydration solution経口補水液（ORS, oral rehydration solution） ORS, oral rehydration solution（経口補水液）：腸管の SGLT1 はコレラ毒素 cholera toxin コレラ毒素（cholera toxin） cholera toxin（コレラ毒素） 下でも働くので、グルコースと Na⁺ を一緒に飲ませると Na⁺ とそれに続く水の吸収が保たれ、脱水を改善できる。②SGLT2阻害薬（エンパグリフロジンempagliflozinエンパグリフロジン（empagliflozin）empagliflozin（エンパグリフロジン）・ダパグリフロジンdapagliflozinダパグリフロジン（dapagliflozin）dapagliflozin（ダパグリフロジン）など）：腎のグルコース再吸収を抑えて尿糖 glycosuria 尿糖（glycosuria） glycosuria（尿糖） を増やす。ただし SGLT1 が代償するため、正常血糖の人に投与しても再吸収率は40〜50%残る⁴。

⚠️ SGLT2阻害薬は血糖降下薬 glucose-lowering agent 血糖降下薬（glucose-lowering agent） glucose-lowering agent（血糖降下薬） にとどまらない。 KDIGOKDIGO（Kidney Disease: Improving Global Outcomes） 2024 は、2型糖尿病を伴う CKD（eGFReGFR（estimated glomerular filtration rate） 20以上）に加え、CKD の成人で eGFR 20以上かつ尿アルブミン/クレアチニン比 urine albumin-to-creatinine ratio尿アルブミン/クレアチニン比（urine albumin-to-creatinine ratio） urine albumin-to-creatinine ratio（尿アルブミン/クレアチニン比） 200 mg/g 以上、または心不全を合併する場合にも SGLT2阻害薬を推奨している（いずれも 1A）。一方で、尿糖glycosuria 尿糖（glycosuria）glycosuria（尿糖） として糖を失い続けるためケトン体が増えやすく、長時間の絶食・手術・重篤な急性疾患の間は休薬 drug holiday (treatment interruption) 休薬（drug holiday (treatment interruption)） drug holiday (treatment interruption)（休薬） するのが妥当とされる⁵。血糖が高くないのにケトアシドーシス ketoacidosis ケトアシドーシス（ketoacidosis） ketoacidosis（ケトアシドーシス） になる正常血糖糖尿病性ケトアシドーシス diabetic ketoacidosis, DKA糖尿病性ケトアシドーシス（diabetic ketoacidosis, DKA） diabetic ketoacidosis, DKA（糖尿病性ケトアシドーシス）に注意する。

全身のグルコース処理

• 小腸から吸収されたグルコースは門脈を介して肝へ運ばれる。
• 肝：グルコースの取り込み・放出、解糖、グリコーゲン合成glycogen synthesisグリコーゲン合成（glycogen synthesis）glycogen synthesis（グリコーゲン合成）/分解、脂質合成lipid synthesis 脂質合成（lipid synthesis）lipid synthesis（脂質合成） などを通じて血糖恒常性に寄与する。
• 筋・脂肪：グリコーゲン・エネルギー・脂肪へ。
• 腎：通常はグルコースをほぼ全量再吸収し、再吸収能を超える高血糖でのみ尿糖 glycosuria 尿糖（glycosuria） glycosuria（尿糖） が出る。

まとめ

• 糖質はアミラーゼ amylase アミラーゼ（amylase） amylase（アミラーゼ） （管腔）→刷子縁 brush border 刷子縁（brush border） brush border（刷子縁） 二糖類分解酵素 disaccharidases 二糖類分解酵素（disaccharidases） disaccharidases（二糖類分解酵素） （マルターゼmaltaseマルターゼ（maltase）maltase（マルターゼ）・スクラーゼ-イソマルターゼsucrase-isomaltaseスクラーゼ-イソマルターゼ（sucrase-isomaltase）sucrase-isomaltase（スクラーゼ-イソマルターゼ）・ラクターゼlactaseラクターゼ（lactase）lactase（ラクターゼ）・トレハラーゼtrehalaseトレハラーゼ（trehalase）trehalase（トレハラーゼ））で単糖 monosaccharide 単糖（monosaccharide） monosaccharide（単糖） に。単糖monosaccharide 単糖（monosaccharide）monosaccharide（単糖） のみ小腸で吸収。
• 単糖monosaccharide 単糖（monosaccharide）monosaccharide（単糖） の吸収は管腔側 SGLT1（グルコース・ガラクトースgalactoseガラクトース（galactose）galactose（ガラクトース））・GLUT5（フルクトースfructoseフルクトース（fructose）fructose（フルクトース））→基底側 basolateral side基底側（basolateral side） basolateral side（基底側） GLUT2。
• 二糖類分解酵素disaccharidases 二糖類分解酵素（disaccharidases）disaccharidases（二糖類分解酵素） の発現調節には酵素差があり、欠損は浸透圧性下痢 osmotic diarrhea 浸透圧性下痢（osmotic diarrhea） osmotic diarrhea（浸透圧性下痢） を起こす。乳糖不耐症lactose intolerance 乳糖不耐症（lactose intolerance）lactose intolerance（乳糖不耐症） が最多で、一次性のラクターゼ lactase ラクターゼ（lactase） lactase（ラクターゼ） 非持続は世界的には多数派の正常な変異型 mutant変異型（mutant） mutant（変異型）。
• GLUT（SLC2A）は促進拡散 facilitated diffusion 促進拡散（facilitated diffusion） facilitated diffusion（促進拡散） ユニポート uniporterユニポート（uniporter） uniporter（ユニポート）。GLUT1脳/赤血球（成人ヒトβ細胞でも主体）、GLUT2肝/腸・腎の基底側 basolateral side基底側（basolateral side） basolateral side（基底側）、GLUT4筋/脂肪（インスリン依存）、GLUT5フルクトース fructoseフルクトース（fructose） fructose（フルクトース）。
• SGLTはNa⁺共輸送の能動輸送（腸・腎）。SGLT2が腎での再吸収の大半を担い、経口補水液ORS, oral rehydration solution経口補水液（ORS, oral rehydration solution）ORS, oral rehydration solution（経口補水液）・SGLT2阻害薬として臨床に重要（SGLT2阻害薬は CKD・心不全にも推奨され、絶食時などのケトアシドーシス ketoacidosis ケトアシドーシス（ketoacidosis） ketoacidosis（ケトアシドーシス） に注意）。