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脂肪酸とは何か ― 炭素鎖がつくる多様な生理機能

脂肪酸は「炭素鎖 + カルボン酸」で構成される基本的脂質で、
エネルギー源・膜脂質の材料・シグナル分子の前駆体として機能します。

● 分類

• 飽和脂肪酸：パルミチン酸（C16:0）、ステアリン酸（C18:0）
• 一価不飽和脂肪酸（MUFA）：オレイン酸（C18:1）
• 多価不飽和脂肪酸（PUFA）：アラキドン酸（C20:4）、DHA（C22:6）
• 必須脂肪酸：体内で作れない（リノール酸、α-リノレン酸）

構造の違いが、膜流動性・シグナル伝達・代謝に大きな影響を与えます。

1. 脂肪酸の分解：β酸化（ミトコンドリアとペルオキシソーム）

脂肪酸の分解経路「β酸化」は、
1分子の脂肪酸から大量のATPを産生できるという特徴があります。

① ミトコンドリアでのβ酸化の流れ

1. 輸送：CPT1によるカルニチンシャトル
   • 長鎖脂肪酸はミトコンドリア膜を通れない
   • CPT1（Carnitine Palmitoyltransferase 1）が律速段階
   • マロニルCoAがCPT1を強く抑制し、合成との同時進行を防ぐ
2. β酸化サイクル（1サイクルで2C分ずつ短縮）
   • 脱水素（FAD → FADH₂）
   • 水和
   • 再脱水素（NAD⁺ → NADH）
   • チオリシス（アセチルCoA生成）
3. TCA回路と電子伝達系へ
   • アセチルCoA → TCA回路
   • FADH₂/NADH → 電子伝達系でATPを産生

例：パルミチン酸（C16）→ 約106 ATP

糖よりも圧倒的に高エネルギーな理由です。

② ペルオキシソームでのβ酸化

超長鎖脂肪酸（VLCFA）などはペルオキシソームで分解が開始される。
ここではATP生成にはつながらず、短鎖化されたのちミトコンドリアへ送られる。

2. 脂肪酸の合成：細胞質で行われる逆方向のプロセス

● 主な合成場所

• 肝臓
• 脂肪組織
• がん細胞（脂質合成能が亢進する例が多い）

① 脂肪酸合成の基本フロー

1. アセチルCoA輸送（クエン酸シャトル）
   • ミトコンドリアのアセチルCoAは直接出られない
   • クエン酸として細胞質へ → ACLYがアセチルCoAに戻す
2. アセチルCoA → マロニルCoA（ACC）
   • 脂肪酸合成の律速酵素：ACC（アセチルCoAカルボキシラーゼ）
3. 脂肪酸合成酵素（FASN）が伸長
   • マロニルCoAを使い2Cずつ伸ばしていく
   • 最終的に**パルミチン酸（C16:0）**ができる

3. 脂肪酸代謝の調節機構

脂肪酸の「分解（β酸化）」と「合成」は同時に起きるとロスが生じるため、
厳密に制御されています。

① マロニルCoAが中心的なスイッチ

• 合成促進 → マロニルCoA↑ → CPT1抑制 → β酸化停止
• β酸化促進 → マロニルCoA↓（AMPK活性化） → CPT1活性↑

● AMPKの役割

• 低エネルギー状態で活性化
• ACCをリン酸化して合成停止
• CPT1を活性化してβ酸化促進

② ホルモン調節

• インスリン：脂肪酸合成↑（ACC/FASN活性↑）
• グルカゴン/アドレナリン：β酸化↑（ホルモン感受性リパーゼ活性↑）

③ 転写調節

• SREBP-1c：脂肪酸合成遺伝子を誘導
• PPARα：β酸化遺伝子を誘導（肝臓で特に重要）
• PPARδ/γ：脂質代謝全般のコントロール

がん細胞はこれらの系を改変し、脂質合成を強化する例が多いです。

4. 脂肪酸の機能：エネルギー以外にも多彩な役割

1. 膜脂質の構成要素
   • リン脂質の“脂肪酸尾部”として膜流動性を調整
2. シグナル分子の前駆体
   • アラキドン酸 → プロスタグランジン/ロイコトリエン
3. エネルギー貯蔵
   • トリグリセリドとして脂肪滴に蓄積
4. 細胞分化やがん代謝の制御
   • PPAR活性
   • 脂質合成の亢進はがん幹細胞性と関連することも多い

まとめ

• β酸化はミトコンドリアで脂肪酸を大量のATPに変換する
• 脂肪酸合成はACC/FASNが中心
• マロニルCoAが“合成 vs 分解”のスイッチ
• 脂肪酸はエネルギーだけでなく膜・シグナル・代謝に必須