代謝を診断・評価する技術や機器の発達により、メタボ検診に始まり、内臓脂肪、動脈硬化などの医療検査のほか、ウェアラブルデバイスを利用した代謝の常時モニタリングも進められている。評価すべき対象も、身体での血液・タンパク質・核酸・生体ガスなどから、脳・骨・細胞さらには細胞内器官へと広がりをみせている。このように「代謝センシング」は疾病、加齢、食、スポーツ、そして生理学研究など幅広い領域で重要となっている。
本書では、代謝のメカニズムを理解すると共に、そのセンシング及び評価技術にも焦点をおきながら、第I編では健康・美容・スポーツの効果を維持するための代謝評価について、第II編では食生活に関連する代謝と健康に関して、第III編では疾病診断・バイオ計測・薬物代謝評価・脳イメージング研究について、各分野にて活躍されている第一線の研究者に最新の研究と世界の動向を概説していただいている。本書が当該の学術領域および関連産業の発展の一助になることを願うものである。
目次
【第I編 健康・美容・スポーツの効果を維持するための代謝評価】
第1章 特定健康診査・特定保健指導(メタボ健診)について
1 「メタボ健診」とは?
2 メタボ健診の実際
3 メタボ健診の実施状況
4 特定保健指導の考え方
5 メタボ健診の質問票活用のすすめ
6 メタボ健診による医療費削減効果
7 今後の展望
第2章 代謝機能測定項目(安静時代謝,内臓脂肪厚,動脈硬化度)
1 代謝機能測定項目としての安静時代謝,内臓脂肪厚,動脈硬化度
1. 1 メタボリックシンドロームの進行度評価
1. 2 メタボリックシンドロームと代謝機能測定3 項目
2 安静時代謝REE
2. 1 安静時代謝量と基礎代謝量
2. 2 安静時代謝量の測定方法
3 内臓脂肪厚Pmax
3. 1 内臓脂肪の評価
3. 2 内臓脂肪の超音波測定法
3. 3 内臓脂肪と安静時代謝量,インスリン抵抗性
4 動脈硬化度CAVI
4. 1 心臓足首血管指数CAVI
4. 2 心臓足首血管指数CAVI の測定方法
5 代謝機能測定項目でみる運動の効果
5. 1 REE は運動によって増加する
5. 2 Pmax は運動によって減少する
5. 3 CAVI は運動によって低下する
5. 3. 1 CAVI 高値者で低下
5. 3. 2 CAVI は有酸素運動で一過性に低下する
5. 3. 3 CAVI は筋肉運動で上がる
5. 3. 4 CAVI は10 年間縦断的追跡の結果,横断的結果より良好
第3章 生体インピーダンス法を用いた新しい内臓脂肪測定法
1 はじめに
2 BIA 法とは
3 腹部BIA 法
3. 1 腹部生体インピーダンス法
3. 2 デュアルインピーダンス法(Dual-BIA 法)
4 腹部BIA 法を用いる際の注意点
5 おわりに
第4章 生体ガス-糖尿病における呼気アセトン&イソプロパノールガス濃度-
1 はじめに
2 実験方法
2.1 IPAとアセトンガス用の光ファイバ型バイオスニファ
3 実験結果
3.1 IPAとアセトンガス用バイオスニファの特性評価
3.2 アセトン・IPAバイオスニファの呼気計測応用
4 まとめと今後の展望
第5章 インスリン/グルカゴン シグナリング
1 はじめに
2 インスリンとグルカゴンを分泌する膵ランゲルハンス島(ラ氏島)
3 インスリン研究とグルカゴン研究
4 インスリンとグルカゴンの作用と生理的動態
5 インスリン受容体シグナリング
6 グルカゴン受容体シグナリング
7 おわりに
第6章 体組成・代謝評価の測定をダイエットに生かす
1 はじめに
2 健康的に理想の体型を目指すための体組成評価
3 日常的に評価できるBIA 体組成計について
4 エネルギー計算の基本となる基礎代謝量と体組成の関係
5 体組成評価から求められた基礎代謝量を食事摂取量の調節に生かす
6 体組成と活動量を数値化し「数値として意識すること」の効果
7 おわりに
第7章 老化研究と抗加齢医学
1 はじめに
2 老化研究の推移
3 活性酸素と老化
4 カロリー制限のメカニズム
5 老化モデルとしての出芽酵母とレスベラトロール
6 加齢黄班変性に対するサプリメントの有用性
7 おわりに
第8章 医療・ヘルスケアの様々な用途に対応したウェアラブルセンサ Silmee™ W20
1 はじめに
2 リストバンド型活動量計 Silmee™ W20
3 ハードウェア
4 活動量・睡眠測定
5 脈拍測定
6 会話量測定
7 Silmee ヘルスケア アプリケーション
8 応用実例紹介
8.1 医療・介護向け24 時間モニタリングシステム
8.2 バイタルデータの遠隔モニタリングシステム
8.3 ウェアラブルデバイスを活用して心拍変動データから感情を可視化する「NEC 感情分析ソリューション」
9 おわりに
第9章 生体ガス計測におけるドコモの取り組み
1 はじめに
2 呼気計測装置の開発とセルフ健康検査への応用
3 皮膚ガス計測装置の開発と健康管理への応用
4 おわりに
【第II編 食と代謝】
第10章 代謝・栄養
1 栄養素の消化・吸収
2 栄養素と栄養センシング
3 機能評価のためのバイオマーカーの開発
4 「攻めの栄養学」への期待
第11章 カロテンとその代謝物による骨格筋へのヘルスベネフィット
1 はじめに
2 骨格筋とは?
2.1 骨格筋量の調節機構
3 カロテノイド
3.1 ビタミンA シグナル
3.2 カロテノイドによる筋萎縮の抑制作用
3.3 カロテノイドと筋肥大
4 おわりに
第12章 体温によるアミノ酸代謝のセンシング
1 なぜ,アミノ酸と体温か
2 全身麻酔で体温が下がる
3 アミノ酸による体温保持効果
4 栄養素による熱産生
5 アミノ酸混合物による麻酔時の体温上昇と骨格筋タンパク質合成の亢進作用
6 アミノ酸によるタンパク質代謝回転の亢進
7 タンパク質摂取と体温の変調
8 おわりに
第13章 呼気におけるアルコール代謝のセンシング
1 はじめに
2 酵素を利用した生体ガスの高感度センシング
3 生体ガス中エタノール用の可視化計測システム「探嗅カメラ」
3. 1 エタノールガス用探嗅カメラ
3. 2 呼気中エタノールの可視化計測によるアルコール代謝センシングへの応用
4 おわりに
第14章 日常的な飲酒時のアルコール代謝動態～食の影響を中心に～
1 はじめに
2 飲酒後の血中Alc 濃度
3 飲酒後の血中Alc 濃度に対する食物摂取の影響
4 血中Alc 濃度に影響する食素材・成分について
5 飲酒時の食事の役割について
6 おわりに
第15章 時間栄養学
1 はじめに
2 体の中の内在的な時計:概日時計
3 時計遺伝子とその異常によるメタボリックシンドローム
4 時間栄養学の2 つのポイント
5 不規則な摂食タイミングと脂質代謝異常
6 食事のタイミングが体内時計を同調させるメカニズム
7 同調因子として働く食品因子
8 時間栄養学から考えた健康的な賢い食スタイル(SmartNutriStyle:SNS)
9 おわりに
第16章 総エネルギー消費量の推定法
1 総エネルギー消費量とエネルギー必要量
2 総エネルギー消費量(TEE)の構成要素
2.1 基礎代謝量(basal metabolic rate;BMR)
2.2 食事誘発性体熱産生
2.3 身体活動
3 TEEの推定法
4 加速度センサを用いた活動量計
5 座位行動評価の重要性
6 基礎代謝量や食事誘発性体熱産生を考慮するために
7 おわりに
【第III編 代謝機能を利用したバイオ計測・疾病診断・薬物代謝評価・脳イメージング研】
第17章 腸内細菌叢由来代謝物質とエネルギー代謝
1 はじめに
2 短鎖脂肪酸
3 胆汁酸
4 共役脂肪酸とその代謝物
5 おわりに
第18章 ミトコンドリア機能評価
1 はじめに
2 細胞外フラックスアナライザーを利用した細胞内エネルギー代謝調節測定
3 コエンザイムQ(CoQ)の酸化還元サイクルと酸素消費量
4 ミトコンドリア酸素消費量を指標とした癌細胞のVLDL 依存的脂質取り込み評価
5 虚血(低酸素)・再灌流(再酸素化)時のミトコンドリア酸素消費量変化
6 初代神経培養細胞の神経伝達とミトコンドリア酸素消費量変化
第19章 パーキンソン病におけるカフェイン代謝変化と診断への意義
1 パーキンソン病とその診断
2 パーキンソン病代謝産物バイオマーカー
3 パーキンソン病患者におけるカフェイン代謝産物変化
4 今後の展望
第20章 核酸代謝学―機器分析を用いたプリン代謝研究―
1 はじめに
2 プリン代謝経路
3 食事からのプリン体(核酸)と尿酸の生成
4 血清尿酸値
5 プリン体の測定方法
6 ピークシフト法を利用したピークの同定
7 食品中のプリン体量
8 高感度な分析を目指して
9 プリン体の一斉分析
10 おわりに
第21章 脳循環代謝
1 はじめに
2 脳循環代謝の生理
3 脳循環代謝の評価
4 脳血管障害と脳循環代謝
5 認知症と脳循環代謝
6 血管老化と生活習慣病
7 おわりに
第22章 MRI による脳イメージング
1 はじめに
2 fMRI
2. 1 課題遂行fMRI
2. 2 resting-state fMRI
3 MR スペクトルスコピー(MR Spectroscopy: MRS)
4 おわりに
第23章 骨粗鬆症と代謝センシング
1 高齢化社会と骨粗鬆症
2 骨代謝と骨粗鬆症
3 骨形成の評価
3. 1 I 型コラーゲン-N-プロペプチド
3. 2 骨型アルカリフォスファターゼ
4 骨吸収の評価
4.1 I 型コラーゲン架橋N テロペプチド(NTX)による骨吸収の評価
4.2 デオキシピリジノリンによる骨吸収の評価
4. 3 酒石酸耐性酸性フォスファターゼ
5 骨マトリックス関連マーカー
5. 1 オステオカルシン
5. 2 ペントシジンおよびホモシステイン
6 おわりに
第24章 インスリンが関わる生細胞応答のセンシング
1 はじめに
2 生細胞のインスリン分泌応答のセンシング
2. 1 インスリン検出用タンパク質プローブの開発
2. 2 インスリン検出用タンパク質プローブを用いた生細胞インスリン分泌応答のセンシング
3 インスリン受容によって誘導される遺伝子発現応答のセンシング
3. 1 GLUT 遺伝子検出用DNA ナノ構造体プローブの開発
3. 2 DNA ナノ構造体プローブを用いた生細胞が示す遺伝子発現応答のセンシング
4 おわりに
第25章 動物培養細胞の13C代謝フラックス解析
1 はじめに
2 原理
2. 1 物質収支の決定
2. 2 13C 標識炭素源を用いたトレーシング実験
2. 3 計算機上の代謝モデルを用いた代謝フラックスの計算
3 適用可能な条件
4 パクリタキセルを処理したヒト乳がん細胞株MCF-7 の解析例
5 おわりに
第26章 NAD 代謝による老化制御機構
1 はじめに
2 NAD の生合成経路
2. 1 de novo 経路,Preiss-Handler 経路
2. 2 Salvage 経路
3 NAD 代謝と加齢
4 NAD 代謝と老化関連疾患
4. 1 肥満,糖尿病などの代謝性疾患
4. 2 神経変性疾患
5 おわりに
第27章 代謝・疾病に基づく生体ガス成分の高感度バイオセンシング-魚臭症候群:トリメチルアミン,口臭:メチルメルカプタン,加齢:ノネナール-
1 はじめに
2 薬物代謝酵素を用いたバイオセンシング
2. 1 薬物代謝機能にもとづく匂い成分計測(バイオスニファ)
2.2 魚臭成分トリメチルアミンの代謝酵素によるバイオセンシング
2. 3 口臭成分メチルメルカプタンのバイオセンシング
2. 3. 1 メチルメルカプタンガス用の電気化学式バイオスニファ
2. 3. 2 メチルメルカプタンガス用の光ファイバー型バイオスニファ
3 加齢臭ノネナールガスのバイオセンシング
3. 1 ノネナール用バイオセンサ
3. 2 ノネナール用バイオスニファの開発および皮膚由来ノネナールガスのバイオセンシング
4 おわりに
