2014年11月16日日曜日

番外編4 内因性酸産生量の見積もり方


 「酸性食品・ アルカリ性食品」再考(その4)の最後の所で、食事性酸負荷の概念が世界の栄養学関係者に認知されており, 2007年のThe Journal of Nutritionの誌上に推定NAEの計算に用いるアルゴリズムや用語を研究者間で確認した記事があることを述べました。今回は、この記事に出てくる正味の内因性酸産生量(net endogenous acid production, NEAP)という食事性酸負荷の指標について述べます。参考にした文献を初めに掲げておきます。

17) Lennon EJ, Lemann J Jr, Litzow JR: The effects of diet and stool composition on the net external acid balance of normal subjects, J. Clin. Invest. , 45, 1601-1607 (1966)

18) Sebastian A, Frassetto LA, Sellmeyer DE, Merriam RL, Morris RC Jr: Estimation of the net acid load of the diet of ancestral preagricultural Homo sapiens and their hominid ancestors, Am. J. Cli.n Nutr. , 76, 1308-16 (2002)

19) Frassetto LA, Todd KM, Morris RC Jr, Sebastian A: Estimation of net endogenous noncarbonic acid production in humans from diet potassium and protein contents, Am. J. Clin. Nutr. , 68, 576-583 (1998)

20) Frassetto LA, Shi L, Schloetter M, Sebastian A, Remer T: Established dietary estimates of net acid production do not predict measured net acid excretion in patients with Type 2 diabetes on Paleolithic-Hunter-Gatherer-type diets, Eur. J. Clin. Nutr., 67, 899-903 (2013)

上述の記事では、Remer Manzが定義した推定NAE は、推定NEAPと記されています。推定NAE 再考(その4)で説明しました。今回の記事では推定NEAPを使うことにします。

推定NEAP = PRAL + OA ・・・・式8-1

さらに記事には、SebastianらによるNEAPの推定の仕方が書かれています。彼らの推定も、基本的にはRemerManzの推定NAEと同様な考えに基づいています。その基本となるのは下の式(番外編3の式6-1)で、その左辺がNEAPを示しています。

Cl+ Pi1.8+ SO42+ OA­-(Na+ K+ Ca2+ + Mg2+)= NH4 + TA  HCO3

この式の無機イオン、OA(体内で生成された有機酸)TA(尿に排出された滴定酸)の量はすべてイオン当量で表します。
ところで、NEAPを実測した研究があります(文献17)SO42は、腸管から吸収されたタンパク質の含流アミノ酸が代謝されて生成します。その量は尿に排泄された量から求められます。その他の無機イオンについては、腸管から吸収された(Na+ K+ Ca2+ + Mg2+)-(Cl+ Pi1.8)の量が、食事と糞便でそれぞれのイオンを測定すれば、両者の差から求めることができます。この差に相当する量のHCO3が体液に加えられます。また、OA は尿に排泄された量から求められます。いずれも1日分のイオン当量で測ります。そして、次の式に従ってNEAP の実測値が計算されます。

NEAP =  SO42 OA -(食事-糞便)[Na+ K+ Ca2+ + Mg2+)-(Cl+ Pi1.8]

実際このようにして求めたNEAPNAE(= NH4 + TA  HCO3、上の式の右辺)の実測値と等しいことが文献17の研究で示されました。

Sebastian(文献18)は、上の式をベースにして、NEAPを次のように推定することを提唱しました。

推定NEAP =  SO42-{(0.95×[Na]+ 0.80×[K+] + 0.25×[Ca2+ ]+ 0.32×[Mg2+])-(0.95×[Cl]+ 0.63×[Pi1.8])}+ OA ・・・・式8-2

    たんぱく質の腸管吸収率を75%とし、吸収されたたんぱく質のメチオニンとシステインが完全に代謝され、SからH2SO4ができる。産生されるH2SO4の当量はメチオニンとシステインの含量に基づいて計算する。
    無機イオンが腸管から吸収されたとき、陽イオンの総量(0.95×[Na]+ 0.80×[K+] + 0.25×[Ca2+ ]+ 0.32×[Mg2+])から陰イオンの総量(0.95×[Cl]+ 0.63×[Pi1.8]を差し引いた差に相当する量のHCO3が血液に加えられる。各イオンの当量に掛ける係数は腸管吸収率である。
    尿中に排泄される有機陰イオンの量は、糖や脂肪の不完全な代謝やプリン体の代謝によって産生された有機酸の量と等しい。有機酸量は、尿中有機陰イオンの1日排泄量(mEq/日)と食事の(Na+ K+ Ca2+ + Mg2+)-(Cl+ Pi1.8)の量(mEq/日)と関係を調べた研究で得られた次の関係式によって計算する。

OA = 32.9 0.15×[Na+ K+ Ca2+ + Mg2+)-(Cl+ Pi1.8]

 RemerManzの計算の仕方との違いは、SO4の当量をメチオニンとシステインの含量に基づいて計算する点とOAを食事から摂取されるミネラルとの関係から求める点です。RemerManzの場合は、SO4の当量をたんぱく質量からメチオニンとシステインの推定平均含量に基づいて計算しました。また、OAを再考(その3)で述べたように身体計測の値から求めました。

 前述のThe Journal of Nutritionの記事には、たんぱく質(Pro)Kの摂取量によってNEAPを推定するFrassettoらの計算式も記載されています(文献19)。彼らは、たんぱく質に由来するH2SO4産生が酸産生の主要因であり、有機酸塩の腸管からの吸収による血液中塩基の増加は主にK+によると考えて、この二つの食品成分に着目しました。20種類の食事を摂取した多数の健康人の尿を分析してNAEを測定し、NEAPを推測する回帰式を得ました。

推定NEAP (mEq/) [ 0.91 × Prog/日)][ 0.57 × K (mEq/) ] + 21 ・・・式8-3

推定NEAP (mEq/) [ 54.5 × Prog/) / K (mEq/) ] 10.2

 式8-18-2によるNEAPの計算法は、欧米の食事のように果物と野菜が少なくたんぱく質の多い食事に対してはNAEを適切に推定できることが食事介入研究によって示されていますが、果物と野菜の多い食事には適用できないことが確かめられています。Remerの研究グループとSebastianのグループが共同して、2型糖尿病患者に高たんぱく質で果物・野菜の少ない食事と、高たんぱく質で果物・野菜の多い食事(狩猟採集時代の食事を想定)を摂取してもらって食事介入研究を行いました(文献20)。その結果、尿の分析によるNAEの測定値は後者の果物・野菜の多い食事(31 ± 22 mEq/日)の方が前者の果物・野菜の少ない食事(112 ± 52 mEq/日)より有意に低い値でした。高たんぱく質で果物・野菜の多い食事の場合、式8-1、式8-2*および式8-3による推定NEAP(平均 ± SD、n=8)は、それぞれ-47 ± 18 mEq/日、-26 ± 14  mEq/日、および27 ± 5 mEq/日でした。これらの値をNAEの実測値(31 ± 22 mEq/日)と比べると、体液の酸塩基バランスの生理学に基づく式8-1と式8-2の方が、二つの食品成分の摂取量にのみ着目した式6-3より、NAEの実測値からのずれが大きいことがわかります。研究者たちは、前者の二つの式に含まれるOAの見積もり方に問題があると考えました。実際、果物や野菜の摂取量が多いほど尿中へのOAの排出が増すことが分かっています。番外編2で安息香酸やキナ酸を含む果物の摂取によって尿中に馬尿酸が排出されNAEを増加させることを説明しましたが、そのようなことが起きるためです。また、たんぱく質の摂取量が増すほどOA産生量が増えるという研究があります。いずれにしても、NEAPを推定するための式8-1と式8-2は、果物・野菜の多い食事には、注意がいることになります。
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*文献20では、式8-2の説明の通りではなく、OA以外の計算をRemerのPRALで置き換えています。


このブログの「酸性食品・アルカリ性食品」再考では、RemerManzによるNAEの推定法しか述べませんでした。食事性酸塩基負荷を扱った研究論文には、Frassettoらの計算式も見かけます。そのようなわけで今回の記事を書きました。SebastianらのNEAPの考え方によって、内因性酸産生の理解を深めることができたと思います



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