ケトン体
ケトン体(3-ヒドロキシ酪酸)はそれ自身は酢酸と同じ程度の酸であり、水溶性が高いため、水酸化ナトリウムで中和して結晶化させる。ケトン体ナトリウムは胃の強酸条件下で水に溶解し電離しフリーの陰イオンになる。イオン化したケトン体はトランスポーターで循環系に入り、哺乳類のケトン体を増加させ、生理的ケトーシスを誘導することができる。このような分子はケトン供与体と呼ぶ。ケトン供与体は消化管内でケトン体を放出して生理的ケトーシスを誘導するものと定義されるが、一分子から放出されるケトン体の数(N)によって3種類に分けられる。ケトン体ナトリウム(N = 1)の他に、ケトンエステル(N = 2)やポリヒドロキシ酪酸(N > 1000)などがある。ケトン供与体はケトン体の健康効果をヒトをはじめとした哺乳類に導入するためのツールとして今後健康食品やペットフードでの実用化が期待される。
ケトン体(3-ヒドロキシ酪酸)はエネルギー基質として機能することに加えて細胞膜や細胞内の受容体と結合して生理作用を誘導する作用がある。すなわちケトン体はエネルギー基質であると同時に、生理活性物質でもあり、これが他の脂肪酸や有機酸と異なる点である。ケトン体は生理活性物質として、以下のような様々な生理作用を誘導する。
ケトン体は膜上のヒドロキシカルボン酸受容体2 (Hydroxycarboxylic acid receptor 2; HCAR2) に結合して、Gタンパク質を介して、細胞内シグナルを誘導する。これにより脂肪分解を促進し、また炎症反応を抑制する。
ケトン体は細胞内のヒストン脱アセチル化酵素(Histone Deacetylase; HDAC)を抑制して、ヒストンのアセチル化を促進し、種々の酵素を誘導して、活性酸素に対して耐性を与える。
ケトン体は短鎖脂肪酸受容体43(Gi/o protein-coupled receptor ; GPR43)に結合して、脂肪分解に関与する酵素群を誘導し、脂肪分解を促進する。
ケトン体は(NOD-like receptor family, pryin domain containing 3; NLRP3)タンパク質に結合して、炎症反応を抑制する。
ケトン体はATP依存性カリウムチャネル (KATPチャネル) を抑制し、ニューロンの膜電位の低下を起こし、膜の過剰興奮(癲癇の発作)を抑制する。これがケトン食により癲癇の発作を抑制する機構である。
ケトン体は線虫において寿命延長効果が報告されている。
ただ項目5と6に関しては、エネルギー基質としての作用か、受容体を介した生理活性物質としての作用なのか不明である。