【まえがき&目次公開】新刊『脳の寿命を延ばす「脳エネルギー」革命』ケトン体が脳で起こす奇跡とは…!?
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【まえがき&目次公開】新刊『脳の寿命を延ばす「脳エネルギー」革命』ケトン体が脳で起こす奇跡とは…!?

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脳のエネルギー源はブドウ糖だけ」と言われて久しいですが、近年、それだけでは脳は元気に働き続けることが難しいことが分かってきました。
血糖値が安定していない場合には、ニューロンのエネルギー不足が起こりがちですが、じつは認知症やうつ病の基本的な原因の一つが、このニューロンのエネルギー不足なのです。
最も有効な対策は、エネルギー不足に留まっている時に手を打つことですが、エネルギー基質であるケトン体をうまく使えば脳の老化を遅らせることが可能です。
新刊『脳の寿命を延ばす「脳エネルギー」革命』では、神経科学者である著者が、ヒトの脳の発生・発達を可能にしたエネルギーについて、エネルギー代謝の観点から科学的に説明しながら、脳を長持ちさせ、また身体全体の健康にも役立つ栄養摂取の方法について考察します。

「少しだけ長い はじめに」(特別公開)


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若かりし頃のとある思い出


私がまだ大学院生だった頃のことである。ちょうど、ジョージ・ブッシュ(父)大統領が来日し、京都御所を訪れるために車に乗っているのを偶然見かけた年だった。

当時、私は京都市左京区のアパートに住んでいたのだが、大家さんが、社会人になった息子さんについて愚痴(ぐち)をこぼしていたのを思い出す。

息子さんは朝はコーヒーを飲むだけで、夜に帰っても肉しか食べないらしく、「せめて朝ごはんを食べて出ていってほしいのに」と、顔を曇らせていた。

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私は日頃から大家さんには何かと世話になっていたから、なんとかして彼女のささやかな悩みを解消してあげたいと考えた。

次の週末、どこかの大学のたいへん偉い先生が書いた新書を読み終え、彼女に会いにいった。格子戸の玄関先で本を差し出しながら、こう言ったのをはっきりと覚えている。

「やっぱり朝にご飯を食べないとダメみたいですよ。脳が働くための栄養は糖分だけですから。ちゃんと米かパンを食べないと頭が回らないらしいです。仕事に影響するかもしれないです」

そしてこうも言った。

「これは確かです。偉い先生が言っているんですから」

彼女は、「これ読まはったらエエねんな。おおきに」とうれしそうに、緑青色の大きなオパールをはめた手で本の表紙をなでていた。今はもういなくなってしまった恩人との大事な思い出である。

その本に限らず、たしかにその当時は、そしてその後の10年、いや20年の間、「脳は糖分がないと働かない」と世界中の人が信じていたかと思う。30年経った今でさえ、多くの人々がそう考えているだろう。

しかし、固定電話のコードを差し換えて悪戦苦闘しながら何とかメールを送受信していた時代から、満員電車に揺られながら片手で、隣の誰かの顔にぶつからない気配りさえすれば数秒でメールを送れてしまう時代になった今では、「脳の栄養分は糖分だけ」という常識の壁を、ペンキで塗り替える時がきている。

大きなヒビが入ってしまう前に塗り替えなければならない。「脳のエネルギー源は糖分だけ、というのは誠に正しい。血糖値が安定してさえいれば」と。

目次p22__3 ミトコンドリア細胞

研究テーマとしてのニューロン、そして脳の抗老化


恐縮だが、ここでいったん話をまた若かりし頃に戻す。

大学院を出たあと就職して社会に出た私は、そもそも会社員に向いていないことを友人に指摘されてはいたのだが、3年経ってやっと自分でもそのことを理解した。

研究者に戻る覚悟を決め、あわてて受け入れ先の研究室を探して歩いた。探して探して、そして出会ったのが、大阪大学大学院にいた畠中寛(はたなかひろし)先生である。

モノとしての「脳」』(講談社選書メチエ、1994年)を書き終えたばかりの、その分野では非常に有名な教授であった。畠中先生と面談したその日から、私の神経科学者としての一歩が始まったのである。

それから20年以上の間、私は脳の細胞と向き合ってきた。神経細胞と呼ばれる、いわゆる「ニューロン」である。

見たもの・聞いたものを理解するシステム。思ったこと・感じたことを記憶する仕組み。知識や情報として必要な時に思い出す機構。自分の好みを瞬時に選択する回路。

そして私がとりわけ関心を抱き続けたのが、彼らがその一生を終えるメカニズム「ニューロン死」であった。

2 ニューロンとグリア細胞

 
その後、今から約7年前であるが現在の勤務地へ移るのを機に、私は、脳と体についての「抗老化」を、主たる研究対象として改めて定めた。「アンチエイジング」と呼ばれる分野である。

当時はまだ扱う研究者も少なかった印象がある。そして7年が過ぎ、今日の日を迎えている。

研究者として30年を経た私の使い古したリュックには、ニューロンに関する論文や書籍から得た情報の紙束がずしりと詰まっている。さらに、抗老化を扱ったやはり論文や書籍から得た情報も同じくらい詰まっている。

それらは混ざり合い、発酵し、一部はグツグツと煮え出している。耐熱温度120度に加工された手袋を使い、その情報の紙束を摘(つま)み出してみよう。

そこから蒸気とともに以下の言葉が浮き上がる。

「血糖値が安定しない場合、ニューロンのエネルギー不足が起こりがちである。下手をすればニューロンは死んでしまう。少なくとも、燃料なしではいつも通り正常に働くことはできないだろう。不要物、不純物を排除する力も弱まってしまう。昨今問題となっているうつ病や認知症の原因として捉えるべきである」

「放置すると、情報をめぐらすのに不可欠なシナプスの消失が増加の一途をたどるが、エネルギー不足の解消は薬に頼ることなく自分でできる」

「脳は糖分を使えない時には、ケトン体を燃料にして働くことができる。しかも、いつも以上によく働き、血流量を増やし、浄化作業を促進し、いくつもの優れた受容体のスイッチをONにできる」

この煮え出した紙束がくたくたになってしまう前に、きちんと正しく残したい。そのためにこの本を書こうと思う。

私の研究者としての時間も残り10年を切ってしまった。
そしてこうしている間にも、やっと世間の注目を本気で浴びだした「ケトン体」という分子が――ヒトにとって、動物にとって、微生物にとって、いや細胞そのものにとって重要である小さなエネルギー燃料のひとかたまりの分子が――再び流行の彼方へと流れ去ってしまう危惧(きぐ)すらあるのだから。

この本で定めた2つのテーマ


私はさっそく科学者という立場で、2つのことをテーマとすると決めた。

1.
うつ病も認知症も、脳細胞のエネルギー基質不足でとどまっているうちに手を打っておくに越したことはない。対処すれば脳が老化するのをはるかにゆっくりとさせることが可能である。
そのエネルギー基質は、もちろんブドウ糖であるし、さらにケトン体である。この2つでエネルギーを正しく補いさえすれば、脳を長持ちさせ、しかも体全体の健康にも役立つのである。
このことを人々に理解してもらうために自分にできることとして、そのエネルギー配分のやや複雑なシステムをじっくりとひも解いて説明し、それら燃料を得るための食生活についても方向性を示す。

2.
ヒトがヒトであることの生理学的根拠は、そのカラダ全体に対して巨大な脳を持つことが最大のものだ。
ではなぜ、ヒトは巨大な脳を持つことが可能になったか。
この問いかけには、各分野の専門家たちから、ありとあらゆる答えが返ってくる。
しかし、ヒトをヒトたらしめているその脳の「発生・発達」を可能にした「エネルギー」は、どこから来た、あるいはどこから来ているのかという問いに、未だ明確な答えは出されていない。
歴代あまたの先人も、そして現在の神経科学者も、それぞれの答えは用意しているが、科学的で明確な説明をやってのけた書籍は、私の知る限りでは今のところ存在しない。そこで私は、

・ヒトはなぜ巨大な脳を獲得できたのか。
・ヒトの脳に供給されるエネルギーはどこから来るのか。

を、「エネルギー代謝の観点から」科学的に説明することに挑戦する。
 
以上の「」と「」に焦点を合わせ、「ブドウ糖」と「ケトン体」の重要な役割を、ヒトにとってこれまた重要きわまりない「インスリン」の働きを交えながら解説しようと決めたのだ。

挿入イラスト p20矢印付


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しかしここで、小心者の私にとってはなかなかの問題が立ち上がる。

自分の思うように書き下ろすには、わずらわしい化学式や聞きなれない生化学の言葉、覚えきれない細胞や酵素の名前などを、気後(きおく)れすることなく大量に使わなければ、とても紙面上で説明しきることは無理である。

リュックから取り出した大量の紙束には、専門用語があふれ、しかも科学ならではの仮説が多量にうごめいてさえいる。

本音を言ってしまうなら、この本を手にしてくれた人々のうちのどれほどが、最後まで読み切ってくれるだろうか、と心配なのである。

読者をあなどっているわけではない。そうではなく、どれほどわかりやすく簡潔に、しかも、仮説を仮説として、事実を事実としてきちんと切り分けて表現できるだろうかと、自らの力量に自信を持てずにいるのだ。

しかしその壁を、エイッと思い切って乗り越えるしかないだろう。一人でも多くの人が、できることならこの本を手にしてくれた全ての人が、どうか最後まで、なるべく楽しみながら読んでくれますようにと、切ない願いを胸に、ペンを、いやキーボードを打ち続けようと思う。

そしてもちろん、わかりやすくする努力を惜しまず、また必要な事項は別途取り上げて解説するなどの工夫を心がけたい。何と言っても私は、科学者であると同時に、20年来の教師なのだから。

体内のエネルギー通貨の授業


次に、教育者の立場から、この本に対する態度を明らかにしてみよう。

いきなり「たとえば」の話で恐縮だが、どこかの中学校で理科を教える先生が、物好きにも私を特別講師として招いてくれたとする。「体内のエネルギー通貨」について授業をしてほしいと言ってきたとするのだ。

私は次の日には近くの文房具店に行き、直径30センチの丸型厚紙を18枚と、片面接着剤付きマグネットシート、太書き用カラーペン3本を購入し、小脇に抱えて帰る。夕食後、風呂にも入らず、家族への説明ももどかしくそのまま作業に取り掛かる。

厚紙のうち4枚に「C」の文字を大きく描く。「H」を8枚に、「O」を6枚に、やはりカラーペンで描く。それぞれの裏にマグネットシートを貼りつける。

作業は夜中まで続くが、楽しいものである。こんなことはいつ以来だろうかと思ったりもする。中学校の生徒たちがどんな顔つきで聞いてくれるだろうかと想像もする。

授業当日、若干の緊張感と少しの期待の笑みを浮かべた三十数名の前に立つ。黒板に「C」の厚紙を4枚並べ、一つずつ手の平でぐっと押しつける。

右側から1番、2番、3番、4番と名前を付ける。1番目の「C」の右側に「O」を置き、その右側に「H」を貼るという作業を黙って続け、炭素4個、水素8個、酸素3個の15個の元素を黒板いっぱいに配置すると、チョークを使い厚紙どうしを直線でつなぎ、一つの大きな化学式を完成させる。

1カ所だけは二重線だ。1番目の炭素とその下の酸素を結ぶ線である。これは二重結合を表す。時間があれば説明しようと思うが、誰か質問してくる生徒がいれば上出来だ。

黒板の図


さてここで授業はやっと本題に入る。

「よく見ておいてください」と言いながら、6枚の「H」を黒板からはがし、黒板のものとは別に用意した3枚の「O」とともに、教卓に置かれた水槽にそっと浸ける。

シャツの腕をざっくりとめくって、水の中でゆっくりと厚紙をひきちぎる(この時、私の緊張も溶けてゆくだろう!)。

濡れた紙片を握って持ち上げ、嬉々として言う。「エネルギーが放出されました!」最前列の生徒に水がかかって一瞬しかめっ面になるが、気にしないで続ける。

「次にこうします」。濡れた紙片を手のひらでくるくるとこねて1つのボールを作る。

「体の中の酵素はこれを使って働きます。エネルギーが必要な時にこうやって……」と言いながら、せっかく丸めた紙のボールをバラバラに解くのであるが、その時、水槽の水をかける。「加水分解です」

同時に私はこっそりと手をズボンのポケットにつっこみ、あるものをその手に仕込む。「酵素はエネルギーを得る時に、人と同じようにお金を使います」と言いながら、ばらばらにほどけた紙の中から百円硬貨を取り出す。「ほら!」

はたして、これがウケるかどうかは定かではないが、私自身は十分に楽しむだろう。

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さて同じ内容の授業を、私の本業の場である大学で、生化学の講義としておこなったなら、どうなるか?

左手にマイクを握りながら、ホワイトボードに化学式をさらさらと書き込み、ただちに話し始める。
 
「ミトコンドリアでは、酸化されていない水素が酸素と結合して水になる時に放出されるエネルギーを使って、ADPをリン酸化してATPを作ります。このATPがエネルギー通貨です。

ATPは、ADPとリン酸に再び加水分解される時にエネルギーを放出します。生物内のほとんどの酵素は、ATPの加水分解という形でしかエネルギーを取り出すことができません。

取り出した水素を酸素と反応させた時(水素の酸化といいます)に放出されるエネルギーを、ADPとリン酸の脱水縮合からATPを合成すること(リン酸化といいます)に使う必要があります。これを『酸化的リン酸化』といいます。

炭素4個、水素8個、酸素3個でなるこの物質こそが、ケトン体と呼ばれる分子です。ケトン体は有機酸の一種です。これは脳には大変に大切なエネルギー基質となります。

ケトン体には3‐ヒドロキシ酪酸、アセト酢酸、アセトンという3種類の分子がありますが、血中で検出できるのは大部分が3‐ヒドロキシ酪酸であるため、単にケトン体といえば、この3‐ヒドロキシ酪酸を指します。

ミトコンドリアが細胞内でATPを作るのに、様々な有機酸および脂肪酸が使われます。しかし脳内の細胞がエネルギー基質として使うために肝臓から供給できる有機酸は、ほぼこのケトン体だけです。

脳はケトン体の他に、糖としてブドウ糖も利用しますが、それについては次の講義で扱うことにします」
 
この本は、中学生向けというよりは、高校生が読んで、「理解できるかできないか」ぐらいの感覚を面白がるのを想像しながら書くことにした。大学院生というよりは大学生が、一般教養の授業で、誰一人居眠りすることなく聞き入ってくれるぐらいの内容に仕上げるのが目標でもある。
 
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本書の内容


ではさっそく、本の内容をざっくりと書き出してみよう。

目次と照らし合わせて、興味の湧くところから読み始めてもらってもかまわない。とにかくすぐにも読み始めてもらえると、大変うれしい。
 
第1章では、読者が脳の奇跡を体験するための、脳についての基本的なコンセプトを提供しようと思う。

第2章では、ヒトの巨大な脳を維持するためには、ブドウ糖とケトン体が必要であることを述べる。

第3章では、ケトン体を少しだけでも増やせば、脳の機能がすぐにでも改善可能な理由を述べる。

第4章では、インスリンについて述べる。今や老化研究の中心課題となった「インスリン学説」の誕生を述べたい。

第5章では、インスリン学説を踏まえ、「ヒトの老化研究」について述べる。

第6章では、てんかんを神経科学の観点から解説し、脳のさらなる理解につなげる。

第7章には、特別講師としてある女性を招く。といっても、数年前に知人から紹介されたその女性が書いた手記を、ケトン食を用いた治療の一例として掲載させてもらうことにした。

それにあたってご本人に多少の加筆をお願いし快諾していただいた。この手記を読むことで、ケトン体の持つパワーをさらに実感することができるだろう。

第8章には、インスリン学説から鳥類の進化を考察する。私自身による課外授業的な科目を無理やり押し込んでしまおう。

10年、いや20年ほど前から温め続けた、私のささやかなロマンともいえる長年の夢を叶えるべく、ここで書き綴ってみようと考えている。実のところ、そこから今すぐにも書き出したいくらいなのだが。

p362のイラスト_18 恐竜の骨(ドロマエオサウルス)


ともかくも、私がこれからこの本の中で書き表す内容の全ては、ある一つの事象へと帰結する。それは「ブドウ糖と、そして新たな注目分子・ケトン体が、脳で引き起こす奇跡」である。 

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脳の寿命を延ばす「脳エネルギー」革命  目次

 
少しだけ長い はじめに

この本を読んでいただくにあたって(チュートリアル)
 
第1章 脳のエネルギー問題
 
(1)脳の細胞の構成員
(2)2種類のニューロン
(3)錐体細胞の重要性
(4)アストログリア細胞の特別な役割
(5)脳のエネルギー源
(6)ニューロンのエネルギーの使い道
(7)オーバーワークから救う助っ人は誰?
 
第2章 ヒトの脳エネルギーシステム

 
(1)ブドウ糖の生化学
(2)ヒトの脳
(3)ケトン体シャトル
(4)赤ちゃんの脳の高いエネルギー需要
(5)ラット胎仔の脳のエネルギー
(6)ヒト胎児の脳のエネルギー
(7)胎児の脳へ供給されるケトン体はどこから来るのか?
(8)ヒトの脳の特異な点
(9)乳酸シャトルとケトン体シャトル
(10)ブドウ糖のニューロンへの到達の仕方
(11)ケトン体のニューロンへの到達の仕方
 
第3章 認知症フリー社会へのコミットメント
 
(1)短期記憶と長期記憶
(2)認知症の脳で起こっていること
(3)認知症の科学
(4)NMDA受容体の科学
(5)錐体細胞のエネルギー不足
(6)脳を守る
(7)ミトコンドリアへの直接作用
(8)脳血流量の増加
(9)ケトン体の合成経路
(10)ケトン体には受容体がある
(11)HCAR2の活性化
(12)GPR43の活性化
(13)HDACの抑制

 
第4章 インスリンは老化ホルモンか?
 
(1)血糖値を下げるインスリン
(2)肥満と老化に関与している?
(3)インスリン本来のはたらき
(4)インスリンスパイク
(5)老化を遅らせる対策
(6)インスリンは肥満ホルモン
(7)コインのウラ表の関係
(8)ブレンナーとケニヨン
(9)インスリン学説の誕生
(10)ヒトでのインスリン学説の妥当性の検証
 
第5章 健康長寿を達成するための脳エネルギーシステム
 
(1)ブルーゾーンの研究から
(2)動物性タンパク質
(3)健康長寿の老人たち
(4)老化は血管から
(5)日本の短命村・長寿村
(6)老化につながる習慣をやめる
 
第6章 難病から救う脳エネルギーシステム
 
(1)てんかんはなぜ起こるのか?
(2)過剰興奮を抑制する
(3)KATPチャネルの役割
(4)KATPチャネルを活性化する
(5)ケトン食の科学的背景
(6)ケトン食の抗がん作用
 
第7章 ある母親の手記
 
(1)娘は5歳の時にてんかんと診断された
(2)やっと見付けた治療法
(3)望みをかける
(4)食事で治癒させると決意
(5)4月:中学校に入学
(6)転機
(7)ケトン食は楽ではない
(8)レシピの実例
 
第8章 エネルギーシステムから見る鳥類と獣脚類
 
(1)鳥は長寿
(2)鳥は高血糖
(3)鳥はインスリン耐性
(4)鳥が鳥になった生理学的根拠
(5)獣脚類が獣脚類になった生理学的根拠
(6)オストロムとバッカー
 
おわりに
 
付記1:エネルギー通貨
付記2:シナプス伝達
付記3:静止電位と活動電位
付記4:ブドウ糖とケトン体
付記5:乳酸とケトン体
付記6:抗てんかん薬
付記7:ミトコンドリアとケトン体の関係
 
参考文献

著者プロフィール

イラスト/見波ふみ雪
本文図版作成/キンダイ 


【著者プロフィール】
佐藤拓己(さとうたくみ)

1961年岩手県生まれ。東京工科大学応用生物学部教授。岩手県立一関第一高等学校理数科、東京大学農学部畜産獣医学科卒業。京都大学大学院医学研究科終了。博士(医学)。大阪大学蛋白質研究所研究員、財団法人大阪バイオサイエンス研究所研究員、岩手大学工学部准教授、米国サンフォード・バーナム研究所研究員を経て現職。麻布大学獣医学部客員教授兼務。専門は神経科学、抗老化学。著書に『ケトン体革命』(エール出版社)、最新の論文に「Bird evolution by insulin resistance (鳥への進化はインスリン耐性から始まった)」がある。https://www.teu.ac.jp/press/2021.html?id=146
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