臨床検査医学

臨床検査医学 · 08

代謝異常の検査(血糖・HbA1c・脂質・先天代謝異常のスクリーニング)

Lab test for the investigation of major human metabolic disorders

前提:正常
血糖測定と非酵素的糖化血漿トリグリセリドとコレステロールの測定

🧠 全体像:代謝異常は、ある段階の酵素が止まると手前の物質がたまり(毒性を持つことがある)、先の産物が減るという両面で起きる。代謝物は数千種類で濃度は mmol から pmol 未満まで幅広く、血液と尿から間接的にのぞくしかない。検査室が最も多く扱うのは血糖の調節とで、まれなは新生児ので拾う。いずれも検体の扱い・測定法の限界・の年代差がの原因になる。疾患そのものはの原因と診断、、全体は新生児と遺伝のスクリーニングを参照する。

flowchart TD
    A["代謝経路 A → B → C → D の途中(A→B)が阻害される"] --> B["手前の A が増える(毒性)"]
    A --> C["先の産物 D が減る"]
    B --> D["別経路 E → F へ流れ込み F も増える"]
    B --> E["血液・尿の代謝物を測って異常を見つける"]
    C --> E
    D --> E

血糖異常の検査

低血糖(授業資料は2.5 mmol/L未満)の原因は、副腎・下垂体の機能低下、、、アルコール・肝硬変、敗血症・・絶食、薬剤、そして検体の取り扱い(血球から血清・血漿を分離しない)。高血糖(10 mmol/L超)は糖尿病・甲状腺機能亢進症・・ストレスで起こる。現行の低血糖の区分は糖尿病の管理と合併症を参照。換算は mg/dL=18×mmol/L。

授業資料は糖尿病を1型(自己免疫によるの破壊、6〜7%)・2型(90%)・その他(3〜4%)に分け、2型は症状がまで出ないのでスクリーニングが最も重要とする。

⚠️ 授業資料との差():授業資料は世界の糖尿病患者を1994年1億人・2010年2.5億人・2030年3.5億人(90〜95%が2型)とするが、20〜79歳の推計は2021年に5.37億人(10.5%)、2045年に7.83億人(12.2%)で、授業の2030年予測をすでに超えた1。

診断の流れと授業資料の差

flowchart TD
    A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='random plasma glucose'>随時血糖</span>"] -->|"5.5以下"| B["糖尿病でない"]
    A -->|"11.1以上"| C{"典型的な症状"}
    C -->|"あり"| D["糖尿病"]
    C -->|"なし"| F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fasting blood glucose'>空腹時血糖</span>"]
    A -->|"5.6〜11.0"| F
    F -->|"6.1未満(WHO 1999)/5.6未満(ADA 2003)"| B
    F -->|"7.0以上"| D
    F -->|"6.1〜6.9/5.6〜6.9"| G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='impaired fasting glucose, IFG'>空腹時血糖異常</span>"]
    G --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='oral glucose tolerance test'>経口ブドウ糖負荷試験</span>"]
    H -->|"2時間値 7.8未満"| I["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='impaired glucose tolerance'>耐糖能異常</span>なし"]
    H -->|"7.8〜11.0"| J["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='impaired glucose tolerance'>耐糖能異常</span>"]
    H -->|"11.1以上"| D

単位はすべて mmol/L。

⚠️ 授業資料との差():授業の流れ図はHbA1cを使わない旧来の方式(WHO 1999/ADA 2003のの下限)である。現行は空腹時の静脈血漿ブドウ糖7.0以上、HbA1c 6.5%以上、75 g負荷2時間値11.1以上、症状を伴う随時11.1以上のいずれかで診断し、がなければ2つの異常結果が必要で、HbA1cも診断に使う(は5.7〜6.4%)2。授業の「正常範囲4.0〜6.0%」は(5.7〜6.4%)と重なる(の表はの原因と診断)。

の手順(授業資料):朝、10時間以上の絶食後。3日前から1日150 g以上の糖質をとり、運動は普段どおり(感染・薬・ストレス・喫煙が結果を変える)。75 g(または1.75 g/kg)のブドウ糖を250〜300 mLの水で5分かけて飲み、空腹時と120分に採血する。協力できない患者は静注(0.5 g/kg、最大35 g)で10分ごとに1時間採血する。

検体と測定法

項目 内容
はH2O2を発色(またはアンペロメトリー=血糖測定器の原理)で測る。還元性物質に弱く、授業資料はビタミンCで50%低下とする。法が基準法(NADPHを測る)。授業資料はEDTA血漿を使えないとするが、許容検体は添付文書で確認する
血液の種類 授業資料は毛細血管全血が静脈血より5〜10%低く、静脈血漿と毛細血管全血は等しいとする。指先は温めて採血し、血糖測定器は繰り返し精度が低い
臨床的に意味が乏しい(授業資料)。還元法は尿酸・ケトン体・などで偽陽性、はビタミンC・抗菌薬・ケトン体で偽陰性。現行も日常診療で勧めない

⚠️ 授業資料との差(管):授業は「管が推奨。解糖は0.5 mmol/L/時で3時間、その後3日間安定」とする。現行は、など酵素の阻害薬だけの管は解糖を防げないので、クエン酸緩衝液入りの管を使うか、氷水に浸して15〜30分以内にする(詳しくは検査前段階)。血糖測定器は血漿相当値を表示すべきで、糖尿病の診断には使わない2。

追加の検査

検査 授業資料 読み方・現行
Cペプチド 基準0.3〜1.4 nmol/L。の切断でインスリンとに分泌され、内因性の分泌を示す。・2型・腎不全で高値、1型で低値 1型と2型の区別が曖昧なときに役立つ。血糖・腎機能と合わせて読む2
インスリン 空腹時18〜170 pmol/L。・インスリン抵抗性・・・スルホニル尿素で高値 の注射でも上がる。な測定は勧められない2
HOMA指数 空腹時インスリン×、基準4.4未満、高値でインスリン抵抗性 下の注意
自己抗体・遺伝子 1型で75〜85%が陽性(その他0.5%)。ICA・GADA・IA-2A・IAA。HLA-DR3(30%)・DR4(95%)(非糖尿病者の40%にも) 日常診断には勧められないが、成人で病型が重なるときは標準化された検査を使う2

⚠️ 授業資料との差(HOMA指数):授業の式は定数が抜けている。HOMA-IRは空腹時インスリン(μU/mL)×(mmol/L)÷22.5で、は集団で違う(スペインの成人では90で3.46、の構成要素を考慮すると2.05、非糖尿病の男性1.85)。授業の「4.4」を一般の基準にしない3。授業のHLA「DR4(95%)」の意味は授業資料に説明がなく、根拠は確認していない。

合併症の検査

急性(・・高血糖/低血糖)は、血糖・血液ガス・電解質が不可欠。慢性(・大血管・・神経障害・腎症)は、授業資料が「発見のための検査は腎症以外に無い」とする。

項目 内容
ケトン体 血清20〜40 μmol/L(授業資料)。・・で、絶食や糖・の異常で3〜5 mmol/Lへ。はとがと紫色の複合体を作る(半定量で十分)
腎症 授業資料は「」30〜300 mg/日

⚠️ 授業資料との差(ケトン体と腎症):試験紙の反応はを測らない。の診断には血中の特異的測定を使い、の血中ケトン検査は治療経過の監視に使わない。腎症は旧称のより、(年1回、早朝第1尿)で30〜299 mg/gを中等度増加とする2。

HbA1c とその他の糖化指標

HbA1cは、ヘモグロビンの遊離とブドウ糖のが酵素を介さず結合したが不可逆の安定なケトアミンになったもので、血糖だけで決まる。過去2〜3か月の平均血糖を示し、治療の適否と遵守の評価に使う。測定はHPLCと(約30種)で、試薬が違うので標準化が要る。IFCCは一次標準物質(β-N1-デオキシフルクトシル-ヘモグロビン)による基準測定法を定め、試薬会社はこれでする。

項目 内容(授業資料)
換算 NGSP%=0.0915×IFCC mmol/mol+2.15。4.0%=20、5.0%=31、6.0%=42、7.0%=53、8.0%=64、9.0%=75 mmol/mol
基準・目標 基準4.0〜6.0%(20〜42 mmol/mol)、7.0%(53 mmol/mol)
eAG 推算平均血糖(mmol/L)=1.59×HbA1c%−2.59(mg/dL=28.7×HbA1c%−46.7)。507人の検討で確かめられ、は年齢・性別・糖尿病の型・人種・喫煙で有意に違わなかった4。患者が家で測る値と同じではない
影響する病態 溶血性貧血は赤血球が若く低下、は上昇。Hb F・Hb Cなど異常ヘモグロビンで。重い腎・肝疾患も干渉
短期の指標 (基準200〜285 μmol/L、アルブミンの)。半減期が短く過去2〜3週を反映し、HbA1cが解釈できないときに使う

HbA1cは日本ではNGS(%)で報告される。現行は、赤血球回転が変わる病態では一般に、ヘモグロビン変異体の干渉があり、HbAが無ければ報告しない。そのときはブドウ糖測定を優先し、やを代替にする2。

脂質異常症の検査

授業資料は、原発性をFriedrichsen型()で示す。増えるリポ蛋白のパターンによる歴史的な表現型分類で、現在は原因・LDL-C・TGで直接判断する()。

型 増えるもの 授業資料が挙げる原因
I ↑↑、TG↑↑↑ LPL欠損・
IIa LDL↑↑、TG正常
IIb LDL・VLDL↑↑、TG↑↑
III IDL↑↑、TG↑↑ 家族性
IV VLDL↑↑、TG↑↑ 家族性複合型・家族性
V ・VLDL↑↑、TG↑↑ 家族性・

二次性(糖尿病・・痛風・肥満・甲状腺機能低下症・妊娠・エストロゲンやステロイド・・アルコール・薬剤・閉塞性肝疾患)は原因を除いてから評価する。

授業資料の4項目の判定(mmol/L、正常/中間/異常)は、5.2未満/〜6.2/6.2超、LDL-C 3.4未満/〜4.2/4.2超、HDL-C 1.6超/1〜1.6/1未満、TG 0.9未満/〜1.42/1.42超。リスク別の目標はI(または同等、リスク20%超)LDL-C 2.6・4.0、II(危険因子2つ以上)3.4・5.2、III(0〜1つ)4.1・6.5である。

⚠️ 授業資料との差(と目標):授業のと目標は古い欧米の方式で、TGの区切り(0.9・1.42)は現行の空腹時1.7(150 mg/dL)と違い、LDL-Cの区切りと目標(3.4・4.2、2.6・3.4・4.1)は100・130・160 mg/dL前後に当たる。EAS/EFLMは非空腹時のTG 2 mmol/L(175 mg/dL)以上、LDL-C 3(115 mg/dL)以上、HDL-C 1(40 mg/dL)以下、空腹時のTG 1.7(150 mg/dL)以上を異常として示す5。日本はLDL-C 140 mg/dL以上・HDL-C 40未満・TG 150以上(空腹時)または175以上(非空腹時)・non-HDL-C 170以上で診断し、管理目標は低リスク160未満・140未満・高リスク120未満、は100未満(・・糖尿病などでは70未満)である6。欧州のLDL-C目標はを参照する。

測定(授業資料):はでエステルを遊離させ、コレステロールオキシダーゼでH2O2を生じて発色させる(遊離25〜40%、エステル60〜75%、アポ蛋白と結合して循環)。TGはリパーゼで遊離したグリセロールを測る。が長い(3分超)とコレステロールが約10%、TGも上がる。立位でも上がり、は約5%。ヘモグロビン・ビリルビン・の極端な高値が干渉し、溶血と高値はTGをにする。検体のでの長期保存や遊離グリセロールも誤差になる。

LDL-Cはフリードワルド式(−HDL-C−TG/5)かで求める。フリードワルド式は空腹時でTG 400 mg/dL以下に限る。TGが高い・非空腹時はnon-HDL-Cかを使い、はTG 1,000 mg/dL以上、non-HDL-CはTG 600 mg/dL以上で不正確になる6。授業の「空腹時の血清・血漿」も、EAS/EFLMは非空腹時をに勧め、非空腹時のTGが5 mmol/L(440 mg/dL)超なら空腹時採血を考える5。

測るべき人(授業資料):40歳までに1回、危険因子(糖尿病・高血圧)・心血管疾患・若年の家族歴・や・脂血症・肥満のある人。

⚠️ 授業資料との差():授業は構成要素を高血圧・高TG・低HDL-C・肥満・・(WHO)とし「あるとすれば」と書く。現行の統一基準は必須項目を置かず、・血圧・TG・HDL-C・の5項目中3項目の異常で診断する7()。

先天代謝異常のスクリーニング

はで若年に発症し、食事・補充で症状を防げることがあり、血液の異常代謝物で診断できるため、新生児のスクリーニングになる。授業資料は26疾患を挙げる。

群 疾患(授業資料)
アミノ酸 、、I・II型、、、
有機酸 β-ケト欠損、I型、、、、HMG-CoA欠損、3-欠損、複合欠損
SCAD・MCAD・LCHAD・VLCAD欠損、MADD、CPT-I・CPT-II欠損、輸送の異常
内分泌・その他 甲状腺機能低下症、、
flowchart TD
    A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dried blood spot (DBS)'>乾燥ろ紙血</span>"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionization'>イオン化</span>(分子が電荷を持つイオンになる)"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mass spectrometry'>質量分析</span>:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mass-to-charge ratio'>質量電荷比</span>(m/z)でイオンを分ける"]
    C --> D["検出:スペクトル(横軸 m/z、縦軸 強度)"]
    D --> E["内標準(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deuterium'>重水素</span>標識)と比べて濃度を算出"]
    E --> F["アミノ酸・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='acylcarnitine'>アシルカルニチン</span>のパターンで疾患を疑う"]

授業資料のスペクトルの読み方:アミノ酸の図は、標識の内標準(d4-Ala・d3-Leu・d3-Met・d5-Phe・d6-Tyr)と並べ、健常ではPheが内標準と同程度なのに対し、ではPheのピークが内標準を大きく上回る。の図は、健常でC2が最も高くC3・C16が見えるのに対し、ではC8が突出し、C6・C10:1も上がる。

⚠️ 授業資料との差(スクリーニングの限界):授業は「食事・補充で合併症を防げる」と利点だけを示す。の導入で、を除くの診断は出生10万あたり15.7(臨床診断の時代は8.6〜9.5)に増えたが、導入後に診断された57例のうち15例は臨床的に診断され、そのうち7例はスクリーニングが正常だった(偽陰性)。見つかった症例のうち、スクリーニングが無くても発症した例が何例かは分かっていない8。正常でも症状があれば再検査する。数は国で異なる(新生児と遺伝のスクリーニング)。

まとめ

  • 代謝異常は手前の物質が増え先の産物が減る両面で出る。検査室が最も多く扱うのは血糖調節とで、結果は検体の扱い・測定法・の年代差で変わる。
  • 血糖はHbA1cも診断に使う(授業の流れ図は旧い)。管だけでは解糖を防げず、血糖測定器は診断に使わない。HbA1cは赤血球回転・変異体で外れ、HOMA-IRは÷22.5、はで測る。
  • 脂質は非空腹時でも測れ、フリードワルド式はTG 400 mg/dL以下の空腹時に限る。授業のと目標は古い。
  • はでアミノ酸とのパターンを読み、ではPhe、ではC8が突出する。偽陰性があり、正常でも症状があれば再検査する。

出典

  1. 1.IDF Diabetes Atlas: Global, regional and country-level diabetes prevalence estimates for 2021 and projections for 2045(Diabetes Research and Clinical Practice・2022)抄録で、20〜79歳の世界の糖尿病有病率が2021年に10.5%(5億3,660万人)で2045年に12.2%(7億8,320万人)と推計され、都市部12.1%・農村8.3%、高所得国11.1%・低所得国5.5%であることを確認した閲覧 2026-11-09
  2. 2.Guidelines and Recommendations for Laboratory Analysis in the Diagnosis and Management of Diabetes Mellitus(Diabetes Care・2023)PMC全文(PMC10516260)のWebFetch要約(本文の一部)で、糖尿病の診断が空腹時の静脈血漿ブドウ糖7.0 mmol/L以上・HbA1c 6.5%以上・75 g負荷2時間値11.1 mmol/L以上・症状を伴う随時11.1 mmol/L以上で、明白な高血糖がなければ2つの異常結果が必要なこと、解糖を抑えるには顆粒状クエン酸緩衝液か氷水に浸して15〜30分以内の遠心が要り、フッ化ナトリウムなど解糖系酵素阻害薬だけの管は頼れないこと、携帯型血糖測定器は診断に使わず血漿相当値を表示すること、HbA1cはNGSP認証法で測りパーセントまたはmmol/molで報告し、赤血球回転が変わる病態では(一般に偽低値の)偽の結果になりHbAが無ければ報告しないこと、その場合はブドウ糖測定が必要でフルクトサミンやグリコアルブミンを代替にできること、尿糖測定は日常診療で勧めないこと、糖尿病性ケトアシドーシスの診断にはβ-ヒドロキシ酪酸の特異的測定を使いニトロプルシド反応の血中ケトン検査は治療経過の監視に使わないこと、膵島自己抗体は糖尿病の日常診断に勧めないこと、Cペプチドは1型と2型の区別が曖昧なときに役立つこと、インスリンとプロインスリンの日常測定は勧めないこと、尿アルブミン/クレアチニン比は年1回・早朝第1尿・30〜299 mg/gを中等度増加とすることを確認した(Cペプチド以降は要約の範囲)閲覧 2026-11-09
  3. 3.Insulin resistance (HOMA-IR) cut-off values and the metabolic syndrome in a general adult population: effect of gender and age: EPIRCE cross-sectional study(BMC Endocrine Disorders・2013)全文(PMC4016563)で、HOMA-IRが空腹時血清インスリン(μU/mL)×空腹時血漿ブドウ糖(mmol/L)÷22.5であること、スペインの一般成人2,459人で閾値が集団の90パーセンタイルでは3.46、メタボリックシンドロームの構成要素を考慮すると2.05に下がり、非糖尿病の男性では1.85で、非糖尿病の女性は年齢の影響があり閾値の年齢による修正が要ると述べていることを確認した閲覧 2026-11-09
  4. 4.Translating the A1C assay into estimated average glucose values(Diabetes Care・2008)抄録で、1型268人・2型159人・非糖尿病80人(10施設)のA1Cと過去3か月の平均血糖(連続血糖測定と自己測定の併用)の回帰が平均血糖(mg/dL)=28.7×A1C−46.7(R²=0.84)で、回帰式が年齢・性別・糖尿病の型・人種・喫煙で有意に違わなかったことを確認した閲覧 2026-11-09
  5. 5.Fasting is not routinely required for determination of a lipid profile: clinical and laboratory implications including flagging at desirable concentration cut-points—a joint consensus statement from the European Atherosclerosis Society and European Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine(European Atherosclerosis Society / European Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine(Eur Heart J)・2016)抄録で、通常の食事の1〜6時間後の変化が臨床的に問題とならないため非空腹時の脂質測定を日常的に勧めること、非空腹時のトリグリセリドが5 mmol/L(440 mg/dL)超なら空腹時採血を考えること、非空腹時の検体では報告書でトリグリセリド2 mmol/L(175 mg/dL)以上・総コレステロール5 mmol/L(190 mg/dL)以上・LDLコレステロール3 mmol/L(115 mg/dL)以上・HDLコレステロール1 mmol/L(40 mg/dL)以下を異常として示し、空腹時ではトリグリセリド1.7 mmol/L(150 mg/dL)以上を異常とすること、トリグリセリド10 mmol/L(880 mg/dL)超は膵炎の危険で別に紹介することを確認した閲覧 2026-11-09
  6. 6.Japan Atherosclerosis Society (JAS) Guidelines for Prevention of Atherosclerotic Cardiovascular Diseases 2022(Japan Atherosclerosis Society・2024)Europe PMC(PMC11150976)の全文で、Table 1の診断基準(LDL-C 140 mg/dL以上、HDL-C 40 mg/dL未満、トリグリセリド150 mg/dL以上[空腹時=10時間以上の絶食、水・茶は可]または175 mg/dL以上[非空腹時]、non-HDL-C 170 mg/dL以上)、LDL-Cはフリードワルド式(空腹時のみ)か直接法で測り、TG 400 mg/dL超や非空腹時ではnon-HDL-Cか直接法を使い、直接法はTG 1,000 mg/dL以上、non-HDL-CはTG 600 mg/dL以上で不正確なこと、Table 19の管理目標(HDL-C 40以上・TG 150未満に加えLDL-Cは低リスク160未満・中リスク140未満・高リスク120未満)、二次予防ではLDL-C 100 mg/dL未満で急性冠症候群・家族性高コレステロール血症・糖尿病などでは70 mg/dL未満とすることを確認した閲覧 2026-11-09
  7. 7.Harmonizing the metabolic syndrome: a joint interim statement of the International Diabetes Federation Task Force on Epidemiology and Prevention; National Heart, Lung, and Blood Institute; American Heart Association; World Heart Federation; International Atherosclerosis Society; and International Association for the Study of Obesity(Circulation・2009)抄録で、危険因子が血圧上昇・脂質異常(トリグリセリド上昇とHDLコレステロール低下)・空腹時血糖上昇・中心性肥満であり、統一声明では必須項目を置かず5項目中3項目の異常で診断し、腹囲以外の構成要素には1組のカットポイントを使うことを確認した閲覧 2026-11-09
  8. 8.Screening newborns for inborn errors of metabolism by tandem mass spectrometry(New England Journal of Medicine・2003)抄録で、オーストラリアのニューサウスウェールズ州と首都特別地域で36.2万人の新生児をタンデム質量分析で4年間スクリーニングした結果、フェニルケトン尿症を除く先天代謝異常の有病率が出生10万あたり15.7(従来の臨床診断では8.6〜9.5)に増えたこと、スクリーニング導入後に診断された57例のうち15例は臨床的に診断され、そのうち7例はスクリーニングが正常だったこと、スクリーニングで見つかった症例のうち何例がスクリーニングが無ければ発症したかは不明と述べたことを確認した閲覧 2026-11-09