断食をしたり、糖質を控えたりすると、血液の中で「ケトン体」と呼ばれる物質が増えてきます。
食べる時間を区切る食事法や、長く走り続けるような持久運動でも、同じように増えることが知られています。
ケトン体は、肝臓が脂肪をもとに作る小さな分子です。
これまでは、糖が足りないときに使う「予備の燃料」と考えられてきました。
ガソリンが切れかけた車に積んでおく、携行缶のようなイメージです。
ところが近年、この物質が燃料としては説明しきれない動きを見せることが、相次いで報告されてきました。
ケトン体は本当に、ただの携行缶にすぎないのでしょうか？
今回、ケトン体の働きについての研究を幅広く集めた総説（レビュー論文）が発表されました。
著者らは、それぞれの働きの裏付けがどれほど確かなのかも、1つずつ見直しています。
まずは、ケトン体が燃料としてどう見られてきたのかから、たどってみましょう。
研究の詳細は、2026年11月2日付で学術誌『Antioxidants』に掲載されました。
脳を飢えから救った「非常用の燃料」
ケトン体は、主にアセト酢酸と、βヒドロキシ酪酸（ベータ・ヒドロキシらくさん）という2つの物質を指します。
肝臓でケトン体が作られるには、血糖を上げるホルモン（グルカゴン）が、血糖を下げるホルモン（インスリン）より優勢になることが欠かせません。
断食や糖質制限は、まさにこの状態を生み出すのです。
20世紀の大半、ケトン体は「飢えたときの燃料」か「糖尿病が制御できていないしるし」として研究されてきました。
60年以上前、研究者のクレブス（Krebs）が、ケトン体を体の正常な営みの中に位置づけます。
続いてカーヒル（Cahill）の飢餓研究が、その大切さを決定づけました。
ふだんの脳は、燃料のほとんどを糖（ブドウ糖）に頼っています。
脂肪の成分である長い脂肪酸は、脳の関所（血液脳関門）を十分な量では通れないからです。
ところが長い断食の間は、ケトン体が脳の主要な燃料になり、脳が求める糖の量が減ります。
その分、筋肉のたんぱく質を、糖を作る材料として削らずに済むのです。
ケトン体は、脂肪を「脳でも使える形」に作り変えた燃料だったわけです。
人の脳が長い断食を、筋肉を大きく失わずに生き延びられるのは、この燃料のおかげだったのです。
作り手の肝臓は、なぜケトン体を自分で使わないのか？
燃料としてのケトン体を追っていくと、ある意外な事実に行き当たります。
ケトン体を作っている肝臓自身は、それを燃料として使えないのです。
ケトン体を燃やすには、燃やす反応全体の速さを決める要の酵素（SCOT）が欠かせません。
ところが肝臓の細胞には、このSCOTがありません。
そのため肝臓で作られたケトン体は、ほかの臓器へ一方通行で送り出されます。
同じ臓器の中で「作っては燃やす」という無駄な空回りも、これで防がれていると著者らは説明しています。
作った燃料を自分では使わず、すべて出荷する工場のような仕組みです。
ケトン体は小さく水に溶けやすいため、専用の運び役に乗って脳などに届きます。
では、送り出されたケトン体は、どの臓器が受け取っているのでしょうか？
「断食でケトン体の利用が増える」とよく言われますが、総説は、どこでも増えるわけではないと指摘します。
断食の初めの数日、ケトン体を盛んに取り込むのは筋肉です。
ところが断食が続くと、血液中のケトン体はさらに増えるのに、筋肉の取り込みは減っていきます。
その分、肝臓から出たケトン体のより多くが、脳へ回されるようになるのです。
筋肉がケトン体を燃やす力が落ちる一方で、脳がケトン体を取り込む力が高まるためです。
筋肉は脂肪酸を直接燃やせるため、ケトン体を脳に譲ります。こうして、長い脂肪酸を燃料にできるほど十分には取り込めない脳の取り分が保たれるわけです。
健康な大人に、短期間、食事で中程度にケトン体が増えた状態になってもらった研究もあります。
脳の取り込みを画像で測る検査（PET）では、脳がケトン体を多く取り込むほど、糖の取り込みは少なくなっていました。
ケトン体の取り込みは、血液中の濃さに比例して増えていたといいます。
心臓も、ケトン体が増えればそれを燃やす方向へ切り替わります。
心不全に陥った人から取り出された心臓では、ケトン体の利用がむしろ増えていました。
これは、エネルギー不足に陥った心臓の適応反応ではないかと考えられています。
一方で、ケトン体には増えすぎないためのブレーキもかかっています。
食後の血液中のケトン体は、インスリンの働きで0.1mM（濃さの単位）ほどに抑えられています。
糖質を大きく控える食事（ケトン食）を続けると、βヒドロキシ酪酸はふつう0.5〜3mMほどになります。
断食の初めの数日でも、ケトン体全体はふつう3mM未満です。
1週間以上何も食べなくても、およそ8mMを超えません。
歯止め役は、断食中もわずかに出続けるインスリンです。
インスリンが脂肪の分解とケトン体作りを抑え、ケトン体自身も脂肪の分解を抑えるため、血液は酸性に傾きません。
インスリンが足りない糖尿病性ケトアシドーシスでは、この歯止めが外れます。
βヒドロキシ酪酸だけで10〜25mMに達することがあり、血液が酸性に傾くのです。
断食で達するケトン体全体の上限を、1種類だけで上回る濃さです。
ケトン体は、ブレーキを利かせながら、状況に応じて各臓器へ配り分けられる燃料だったのです。
燃料のほかに「合図」と「守り」の顔があった
ここ15年ほどの研究で、ケトン体の見え方は大きく変わりました。
燃やされるだけでなく、細胞に「合図」を届ける物質でもあることが分かってきたのです。
βヒドロキシ酪酸は、細胞表面の受け取り口（受容体のHCAR2）に結合します。
先ほどの「ケトン体が脂肪の分解を抑える」働きも、この受容体を通じたものです。
βヒドロキシ酪酸は、遺伝子の働き方にも関わります。
DNAは、ヒストンというたんぱく質の糸巻きに巻き付いて、細胞の中に収まっています。
βヒドロキシ酪酸は、この糸巻きの状態を変える酵素（ヒストン脱アセチル化酵素）の一部の働きを抑えます。
さらに、糸巻きに自分の一部を目印として付ける反応の材料にもなります。
炎症との関わりも報告されています。
βヒドロキシ酪酸は、細胞の中で炎症を起こす警報装置（NLRP3インフラマソーム）が働き出すのを抑えるのです。
ただし総説は、こうした仕組みの裏付けの強さにはばらつきがあると強調しています。
そこで著者らは仕組みごとに、どんな実験で、どの濃さで示されたのかを明記しました。
効果が2種類のケトン体のどちらで確かめられたのかも、あわせて記しています。
裏付けの強さを見直した結果、HCAR2を通じた働きと、炎症の警報装置を抑える働きは、裏付けがしっかりしているとされました。
一方、糸巻きの酵素を抑える働きは、体で自然に起こる濃さの上限近くで見られるものだといいます。
糸巻きに目印を付ける反応も、確かに起こるものの、体にどんな影響をもたらすのかはまだ示されていません。
3つ目の顔は、細胞の中の「酸化と還元」のバランスを動かす働きです。
ケトン体を燃やすと、細胞の発電所（ミトコンドリア）の中で、電子の運び役の状態が変わります。
さらにβヒドロキシ酪酸は、細胞の守りを動かす司令役（Nrf2）の働きなどを通じて、防御の態勢を整えます。
活性酸素を分解する酵素（カタラーゼなど）や、グルタチオンという守りの物質が作られるようになるのです。
こう聞くと、ケトン体は「抗酸化物質」だと言いたくなります。
しかし著者らは、いつでも効く抗酸化作用と呼ぶのは正確ではないと主張します。
守りの仕組みを起動しているのは、どうやら一時的な「酸化の刺激」のほうらしいのです。
また、アセト酢酸は、断食などでふつう見られる範囲を超え、ケトアシドーシスで見られるほどの高い濃さでは、逆に酸化を進める側に回ります。
一時的な酸化の刺激がかえって守りを強める反応は、「ホルミシス」と呼ばれます。
ただし、ケトン体の守りをホルミシスとみる見方は、まだ少数のネズミの研究に基づく仮説だと、著者らは述べています。
ケトン体の守りは、条件や状況しだいで変わる反応だ、というのが著者らの見方です。
ただし、断食やカロリー制限、運動は、ケトン体とは関係なく、同じ仕組みの多くを動かしてしまいます。
そのため、体の変化がケトン体によるものか、断食そのものによるものかを切り分けにくいのです。
しかも、断食などで自然にケトン体が増えた人の、酸化と還元についてのデータはまだ少ないのが現状です。
そこで著者らは、人で測れる目印の候補を挙げています。
守りの遺伝子の働き具合や、活性酸素を片付ける酵素の活性、グルタチオンの使われ具合などです。
これらを測れば、ケトン体ならではの効果を見分けられるだろうというわけです。
空腹をしのぐ携行缶だと思われていたケトン体は、肝臓から各臓器へ届く、手紙入りの小包のような存在なのかもしれません。
参考文献
Ketone Bodies as Fuels, Signals, and Redox Modulators (Antioxidants)
https://doi.org/10.3390/antiox15111418
元論文
Ketone Bodies as Fuels, Signals, and Redox Modulators
https://doi.org/10.3390/antiox15111418
ライター
山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。
好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。
編集者
ナゾロジー 編集部
