身体のエネルギー平衡。食物の量的・質的必要量。食物摂取の調節。体重の調節。

🧠 エネルギー平衡は「TEE（総エネルギー消費total energy expenditure (TEE)総エネルギー消費（total energy expenditure (TEE)）total energy expenditure (TEE)（総エネルギー消費）, total energy expenditure）＝食物のカロリー量」という天秤として捉える。TEEはBMR（基礎代謝率basal metabolic rate (BMR)基礎代謝率（basal metabolic rate (BMR)）basal metabolic rate (BMR)（基礎代謝率））・DIT（食事誘発性熱産生Diet-induced thermogenesis, DIT食事誘発性熱産生（Diet-induced thermogenesis, DIT）Diet-induced thermogenesis, DIT（食事誘発性熱産生））・運動によるEE（エネルギー消費energy expenditureエネルギー消費（energy expenditure）energy expenditure（エネルギー消費））の3成分に分解でき、間接カロリメトリーindirect calorimetry間接カロリメトリー（indirect calorimetry）indirect calorimetry（間接カロリメトリー）（O2消費量からエネルギーを逆算back-calculate逆算（back-calculate）back-calculate（逆算））で測定できる。摂食調節は視床下部弓状核hypothalamic arcuate nucleus視床下部弓状核（hypothalamic arcuate nucleus）hypothalamic arcuate nucleus（視床下部弓状核）が末梢シグナル（レプチンleptinレプチン（leptin）leptin（レプチン）・インスリン・消化管ペプチド）を統合し、満腹中枢satiety center満腹中枢（satiety center）satiety center（満腹中枢）と摂食中枢feeding center摂食中枢（feeding center）feeding center（摂食中枢）のバランスを決める1つの回路に集約される。

エネルギー平衡

エネルギー平衡とは、摂取した食物のエネルギー量と身体が使用する総エネルギー量の関係。エネルギー源は糖質・脂肪・蛋白質の3つで、その量はカロリー/ジュールで測定される（1カロリー＝4.2ジュール）。

エネルギー含量： 糖質17.2 kJ/g、脂肪39 kJ/g、蛋白質17.2 kJ/g。

呼吸商

BMR計算に用いる無次元数。身体が産生するCO2量と消費するO2量の比。

RQは燃料源のO原子密度を反映する。

総エネルギー消費

TEE：生物が中核的な生理機能を維持し運動を可能にするために使用する正味のエネルギー量。

外部仕事external work外部仕事（external work）external work（外部仕事）＝0のとき、TEE＝熱産生。

TEEの測定

1. 直接熱量測定法direct calorimetry直接熱量測定法（direct calorimetry）direct calorimetry（直接熱量測定法）： 部屋の中で身体が発生する熱量を、氷の融解量から測定する（不便）。

2. 間接熱量測定法indirect calorimetry間接熱量測定法（indirect calorimetry）indirect calorimetry（間接熱量測定法）： 身体で放出されるエネルギーのほぼすべてが酸素の関与する反応（酸化的リン酸化oxidative phosphorylation酸化的リン酸化（oxidative phosphorylation）oxidative phosphorylation（酸化的リン酸化）, oxidative phosphorylationによるATP大量産生に代表される）に由来するという原理に基づく。

• 消費酸素1Lあたり21kJのエネルギーが放出される（酸素のエネルギー等価値：21 kJ/L）。
• 各種活動時のO2消費量を測定することでエネルギー消費energy expenditureエネルギー消費（energy expenditure）energy expenditure（エネルギー消費）量を推定できる。

基礎代謝率

BMRは覚醒状態・身体活動physical activity身体活動（physical activity）physical activity（身体活動）なしで安静を維持するための最小限のエネルギー消費energy expenditureエネルギー消費（energy expenditure）energy expenditure（エネルギー消費）。

測定条件： 早朝測定、身体活動physical activity身体活動（physical activity）physical activity（身体活動）なし、中性温度（20℃）、測定12時間前から絶食、外部刺激（ストレス・情動）なし、薬物なし。

正常値： 男性7000 kJ/日、女性6000 kJ/日。

BMRに影響する因子：

食事誘発性熱産生

食物摂取→熱産生↑（消化管運動GI motility消化管運動（GI motility）GI motility（消化管運動）・ホルモン効果による）。TEEの約15〜30%を占める。

身体活動によるエネルギー消費

生活様式・職業などに依存する。TEEの約15〜20%を占める。

食物の質的要件

カロリー量はTEEをカバーする必要がある。

• 等力学の法則rule of isodynamics法則（rule of isodynamics）rule of isodynamics（法則）： 異なる栄養素はエネルギー等価量で互いに置換可能。
• 制約Limitations制約（Limitations）Limitations（制約）： 必須アミノ酸essential amino acid必須アミノ酸（essential amino acid）essential amino acid（必須アミノ酸）、必須脂肪酸essential fatty acid必須脂肪酸（essential fatty acid）essential fatty acid（必須脂肪酸）、消化管生理（消化管の異なる機序がバランスの取れた食事を要求する）は置換不可。

熱産生

熱産生は通常、身体の代謝過程の副産物にすぎないが、一部の組織は熱産生に特化している。

褐色脂肪組織

• ミトコンドリアに富み（褐色の外観と熱産生機能を与える）、脂肪含量は少ない。
• 成人ヒトには通常わずかな量しか存在しない。
• ミトコンドリア内の脱共役蛋白質uncoupling protein脱共役蛋白質（uncoupling protein）uncoupling protein（脱共役蛋白質）1（uncoupling protein 1, UCP1）： 膜貫通蛋白transmembrane protein膜貫通蛋白（transmembrane protein）transmembrane protein（膜貫通蛋白）質で、プロトンを膜間腔intermembrane space膜間腔（intermembrane space）intermembrane space（膜間腔）からマトリックスへ流入させる——これによりATP合成酵素ATP synthaseATP合成酵素（ATP synthase）ATP synthase（ATP合成酵素）がADPをリン酸化するために必要なプロトン勾配proton gradientプロトン勾配（proton gradient）proton gradient（プロトン勾配）が低下し、代わりに熱産生が可能になる。

ベージュ脂肪組織

• 成人ヒトに存在する。
• UCP1を含むミトコンドリアを持ち熱産生が可能。
• 寒冷曝露cold exposure寒冷曝露（cold exposure）cold exposure（寒冷曝露）とカテコールアミン（NE＋E）の存在が細胞分化cell differentiation細胞分化（cell differentiation）cell differentiation（細胞分化）を刺激しベージュ脂肪組織Beige adipose tissueベージュ脂肪組織（Beige adipose tissue）Beige adipose tissue（ベージュ脂肪組織）へ向かわせ、より多くの熱産生をもたらす。

💡 同じ幹細胞が、寒冷刺激cold冷刺激（cold）cold（冷刺激）・βアドレナリン刺激adrenergic stimulationアドレナリン刺激（adrenergic stimulation）adrenergic stimulation（アドレナリン刺激）ではベージュ脂肪細胞beige adipocyteベージュ脂肪細胞（beige adipocyte）beige adipocyte（ベージュ脂肪細胞）へ、そうでなければ白色脂肪White, WAT白色脂肪（White, WAT）White, WAT（白色脂肪）細胞へ分化する。 「熱産生か貯蔵か」という運命の分岐が交感神経系sympathetic nervous system交感神経系（sympathetic nervous system）sympathetic nervous system（交感神経系）の活性化状態一つで切り替わる点が興味深い。

食物摂取の調節・体重の調節

視床下部の特化した領域が求心性シグナルを解析し、様々な遠心centrifugation遠心（centrifugation）centrifugation（遠心）性経路を通じて食物探索行動と熱産生を協調させ、長期・短期のエネルギー需要を維持する。

満腹中枢satiety center満腹中枢（satiety center）satiety center（満腹中枢）は食物の存在下でも食欲を抑制し、摂食中枢feeding center摂食中枢（feeding center）feeding center（摂食中枢）は逆の効果を持つ。両中枢への情報は弓状核arcuate nucleus弓状核（arcuate nucleus）arcuate nucleus（弓状核）から供給される。

弓状核arcuate nucleus弓状核（arcuate nucleus）arcuate nucleus（弓状核）には満腹/摂食中枢feeding center摂食中枢（feeding center）feeding center（摂食中枢）へ投射する2種類のニューロンがある：食欲抑制性anorexigenic食欲抑制性（anorexigenic）anorexigenic（食欲抑制性）ニューロンはPOMC（proopiomelanocortin）を放出し食欲を低下させ、食欲亢進性orexigenic食欲亢進性（orexigenic）orexigenic（食欲亢進性）ニューロンはニューロペプチドY（neuropeptide Y, NPY）を放出し食欲を増加させる。

弓状核に作用し空腹・摂食に影響する因子

• レプチンleptinレプチン（leptin）leptin（レプチン）： 脂肪組織量が増大すると分泌↑→食欲抑制性anorexigenic食欲抑制性（anorexigenic）anorexigenic（食欲抑制性）ニューロンを刺激し、熱産生・エネルギー消費energy expenditureエネルギー消費（energy expenditure）energy expenditure（エネルギー消費）を増加させることで空腹感を減少させる。
• インスリン： 食欲抑制性anorexigenic食欲抑制性（anorexigenic）anorexigenic（食欲抑制性）ニューロンを刺激/食欲亢進性orexigenic食欲亢進性（orexigenic）orexigenic（食欲亢進性）ニューロンを抑制することでレプチンleptinレプチン（leptin）leptin（レプチン）の作用を補強する。
• 消化管由来のニューロペプチド： 食物の存在/非存在に応じてHTへシグナルを送る。
  • 空腹感を減少させる：GLP-1（glucagon-like peptide-1）、CCK、CART（コカインcocaineコカイン（cocaine）cocaine（コカイン）・アンフェタミンamphetamineアンフェタミン（amphetamine）amphetamine（アンフェタミン）制御転写産物, cocaine- and amphetamine-regulated transcript）
  • 空腹感を増加させる：グレリンghrelinグレリン（ghrelin）ghrelin（グレリン）、オレキシンorexinオレキシン（orexin）orexin（オレキシン）（orexin。空腹感と覚醒を刺激し、睡眠に対抗する）

flowchart TD
  A["消化管：GLP-1・CCK・ペプチドYY放出"] --> B["視床下部：CART/CCK/ペプチドYY/GLP-1→満腹側刺激"]
  C["消化管：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ghrelin'>グレリン</span>放出"] --> D["視床下部：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='orexin'>オレキシン</span>/<span class='jp-term jp-term-diagram' title='galanin'>ガラニン</span>/<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ghrelin'>グレリン</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ghrelin'>空腹側</span>刺激"]
  E["脂肪組織：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='leptin'>レプチン</span>分泌（脂肪量に応じ増加）"] --> F["視床下部：POMC/αMSH/CART（満腹）↑"]
  G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='islet'>膵島</span>：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='insulin secretion'>インスリン分泌</span>"] --> F
  F --> H["カロリー摂取↓"]
  D --> I["カロリー摂取↑"]
  F --> J["熱産生↑（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='energy expenditure'>エネルギー消費</span>↑）"]
  J -->|"負のフィードバック"| F

⭐ レプチンleptinレプチン（leptin）leptin（レプチン）とインスリンはいずれも「満腹側（食欲抑制性anorexigenic食欲抑制性（anorexigenic）anorexigenic（食欲抑制性）ニューロン）を刺激する」方向に働く点で協調する。 一方、消化管ペプチドは食前/食後で正反対の役割に分かれる（グレリンghrelinグレリン（ghrelin）ghrelin（グレリン）＝食前の空腹シグナル、GLP-1/CCK/ペプチドYY＝食後の満腹シグナルsatiety signal満腹シグナル（satiety signal）satiety signal（満腹シグナル））——時間軸に応じたシグナルの切り替えが摂食調節の基本設計。

まとめ

• エネルギー平衡はTEE（BMR+DIT+EE）と食物のカロリー量の関係で決まり、間接熱量測定indirect calorimetry間接熱量測定（indirect calorimetry）indirect calorimetry（間接熱量測定）（O2消費量からの推定、21kJ/L）で評価される。RQは燃料源によって糖質1・脂肪0.7・蛋白質0.82と異なる。
• BMRは覚醒・安静・絶食下の最小エネルギー消費energy expenditureエネルギー消費（energy expenditure）energy expenditure（エネルギー消費）で、体格・性別・年齢・気候・体温・甲状腺ホルモンなどに影響される。褐色/ベージュ脂肪組織Beige adipose tissueベージュ脂肪組織（Beige adipose tissue）Beige adipose tissue（ベージュ脂肪組織）はUCP1による脱共役uncoupling脱共役（uncoupling）uncoupling（脱共役）で熱産生に特化する。
• 食物摂取は視床下部弓状核hypothalamic arcuate nucleus視床下部弓状核（hypothalamic arcuate nucleus）hypothalamic arcuate nucleus（視床下部弓状核）が中心となり、食欲抑制性POMC食欲抑制性（POMC）POMC（食欲抑制性）・食欲亢進性orexigenic食欲亢進性（orexigenic）orexigenic（食欲亢進性）ニューロンのバランスで制御される。レプチンleptinレプチン（leptin）leptin（レプチン）・インスリンは食欲抑制appetite suppression食欲抑制（appetite suppression）appetite suppression（食欲抑制）側を、グレリンghrelinグレリン（ghrelin）ghrelin（グレリン）・オレキシンorexinオレキシン（orexin）orexin（オレキシン）は食欲亢進increased appetite食欲亢進（increased appetite）increased appetite（食欲亢進）側を、GLP-1/CCK/CARTは食後の満腹シグナルsatiety signal満腹シグナル（satiety signal）satiety signal（満腹シグナル）としてそれぞれ働く。