血糖を支える肝臓の働き グルカゴンとグリコゲンの関係をひも解く
看護師国家試験 第109回 午後 第81問 / 人体の構造・機能 / 代謝系と体温調節
国試問題にチャレンジ
健常な成人において、血液中のグルコース濃度が低下した時に、グルカゴンの働きでグリコゲンを分解してグルコースを生成し、血液中に放出するのはどれか。
- 1.肝臓
- 2.骨格筋
- 3.脂肪組織
- 4.心臓
- 5.膵臓
対話形式の解説
博士
今日は血糖調節の基本、肝臓とグルカゴンの関係を学ぶぞ。
サクラ
食事をするとインスリンが出て血糖を下げるのは知っていますが、下がった時の仕組みはあいまいで…。
博士
空腹や運動で血糖が下がると、膵臓のα細胞からグルカゴンというホルモンが出る。これが肝臓に働きかけて、貯蔵していたグリコゲンをグルコースに分解させ、血液中へ放出するのじゃ。
サクラ
なるほど。肝臓がグルコースの貯金箱なんですね。
博士
そうじゃ。ではここでクイズ。筋肉にもグリコゲンがあるが、なぜ筋肉は血糖の供給源になれないのじゃろう?
サクラ
うーん、量が少ないから…ですか?
博士
惜しい。筋肉にはグルコース-6-ホスファターゼという酵素がないからじゃ。この酵素がないと、分解したグルコースをリン酸基付きのまま筋内で消費するしかなく、血中に出せない。
サクラ
肝臓だけがその酵素を持っているから血糖を放出できるんですね。
博士
その通り。脂肪組織はグルコースを取り込んで中性脂肪として貯めるだけ、心臓はエネルギーを使う側、膵臓はホルモンを出す側と整理すると覚えやすい。
サクラ
選択肢を全部そう見ると、答えは肝臓しかありませんね。
博士
さらに臨床的には、肝硬変や重症肝障害の患者では低血糖を起こしやすい。肝臓のグリコゲン貯蔵と糖新生が障害されるからじゃ。
サクラ
肝臓の機能低下で低血糖が起こるのは盲点でした。
博士
血糖調節はインスリンとグルカゴンの拮抗に加え、飢餓時にはアドレナリンやコルチゾールが糖新生を後押しする。長時間絶食ではグリコゲンが尽きて糖新生が主役になる点も試験で狙われる。
サクラ
ホルモンの働きと臓器の役割をセットで覚えるのが大事なんですね。
POINT
血糖の維持は、摂食後にインスリンが肝臓でグリコゲンを合成させ、空腹時にはグルカゴンが肝グリコゲンを分解して血中に糖を放出する仕組みで成り立っています。骨格筋や脂肪組織もグルコースを利用・貯蔵しますが、筋肉はグルコース-6-ホスファターゼを欠くため自身の運動エネルギーにしか使えず、脂肪組織は中性脂肪として蓄えるのみです。膵臓はグルカゴンを分泌する側であり、心臓は消費側にあたるため、血糖低下時にグリコゲンから血糖を供給する器官は肝臓のみとなります。看護臨床では肝機能障害患者の低血糖リスクや、糖尿病治療におけるグルカゴン製剤の使い方まで押さえておくと理解が深まります。
解答・解説
正解は 1 です
問題文:健常な成人において、血液中のグルコース濃度が低下した時に、グルカゴンの働きでグリコゲンを分解してグルコースを生成し、血液中に放出するのはどれか。
解説:正解は 1 の肝臓です。食事で摂取された糖質は小腸から吸収されて肝臓に運ばれ、余剰分はグリコゲンとして肝臓に貯蔵されます。血糖値が低下すると膵臓のランゲルハンス島α細胞からグルカゴンが分泌され、肝細胞に作用して貯蔵グリコゲンをグルコースに分解(グリコゲノリシス)し、血中へ放出することで血糖を正常範囲に戻します。このように肝臓は血糖の供給源として中心的な役割を果たしています。
選択肢考察
-
○ 1. 肝臓
グルカゴン受容体を介してグリコゲン分解酵素を活性化し、遊離したグルコースを血中へ放出できる唯一の主要臓器。糖新生の場でもある。
-
× 2. 骨格筋
筋グリコーゲンを持つがグルコース-6-ホスファターゼを欠くため、分解産物を血中に放出できず、あくまで筋運動のエネルギーとして自己消費する。
-
× 3. 脂肪組織
余剰エネルギーを中性脂肪として蓄える組織であり、グリコゲンを血糖源として放出する機能はもたない。
-
× 4. 心臓
グルコースや脂肪酸をエネルギー源として消費する側の臓器。グルカゴンは心筋収縮を高める作用はあるがグリコゲン放出器官ではない。
-
× 5. 膵臓
グルカゴン自体を分泌する内分泌器官だが、グリコゲンを貯蔵・分解して血糖を放出する役割はない。
肝臓と骨格筋はどちらもグリコゲンを蓄えるが、血糖維持に寄与できるのは肝臓のみという点が頻出。骨格筋にはグルコース-6-ホスファターゼがなく、解糖の中間体として筋内でしか使えない。血糖調節は、インスリン(肝臓でのグリコゲン合成促進・糖放出抑制)とグルカゴン(グリコゲン分解・糖新生促進)の拮抗で維持され、飢餓時にはコルチゾールやアドレナリンも加わる。
血糖降下時にグリコゲン分解で血糖を回復させる中心臓器を問う基礎問題。肝臓と骨格筋のグリコゲンの役割の違いを押さえることが鍵。
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