やぶにらみ生物論６８： 脂肪酸と油脂

脂肪というとすぐ中性脂肪とかセルライトが気になるわけですが、エネルギーを蓄えておくためのツールとして脂肪は重要です。動物にとって飢餓は日常的であり、いざというときに生き残れるかどうかは、どれだけ脂肪とグリコーゲンを体内に蓄えておけるかにかかっています。人間については、現在世界で９億２５００万人が飢餓状態にあり（１）、日本でも２０１１年の厚生労働省の調査では年間１７４６人が餓死しています（２）。食べ物がないときに生き残るには冬眠・夏眠が有効ですが、残念ながらヒトにはその能力はありません。

しかし生物にとってエネルギー蓄積が課題になるより進化上はるかに前の段階で、脂肪は細胞膜の最も主要な成分として、すなわち生命と外界を分かつパーティションとしての役割がはじまったはずです。これは生命誕生のひとつの条件であり、たとえ熱水噴出口近傍の金属片の上で核酸や酵素が生成されたとしても、それらが細胞膜で包み込まれるまでは生命体とは言えないでしょう。そして現在では、脂肪はホルモンや情報伝達物質としても重要な役割を果たしていることがわかっています。

脂肪の基本は脂肪酸です。最初に脂肪酸を発見したのは誰だか私にはわかりませんが、ステアリン酸やオレイン酸を発見して精製したのはミシェル＝ウジェーヌ・シュヴルール（1786～1889）です（図１、参照３、４）。彼はフランス革命とエッフェル塔建設を目撃した数少ないフランス人だそうです。エッフェル塔の展望室の少し下の壁に、フランスの偉人の名前が刻まれていますが、シュヴルールの名も図２の赤の矢印の下にみつけることができます。図２をクリックして拡大すると、名前が読めます。

脂質は脂肪酸関連物質、芳香族化合物の環構造を持つ物質、複合脂質の３つのグループにわけられると思いますが（図３）、量的に言えば脂肪酸関連物質が生体内には圧倒的に多量に存在します。カルボン酸をＲ－ＣＯＯＨと書くとすると、Ｒが水に溶けないＣとＨからなる場合脂肪酸といいます。ただしＲがＨ、ＣＨ３、ＣＨ３ＣＨ２あたりまではカルボキシル基の影響が強く、脂肪らしくない性質なので、通常脂肪酸とは呼びません。ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２（酪酸）あたりからは脂肪酸と呼びます（図４）。これらの脂肪の性質を与える炭素＋水素の鎖を、鎖の長さを問わずアシル基と呼ぶことがあります。

常温で液体の脂肪酸は世の中で最も臭い物質の１グループだと思います。吉草酸やカプロン酸の臭さは半端じゃありません。私が学生実習などでかいだ臭いの中では、ピリジンとトップを争う悪臭と思います。屍体の臭いは多数の物質の混合臭なので比較することはできません。

これらの低分子量の脂肪酸は確かに飲むと健康を害しますが、特別にそのような脂肪酸を忌避する能力（臭いと感じる能力）が私たちに備わっていることには何らかの理由があるまたはあったのでしょう。炭素原子数が１０くらいになると常温で固体なので、臭いは気にならなくなります（図５）。図５にはＲ－ＣＯＯＨのＲ部分にＣ＝Ｃの二重結合がない、いわゆる飽和脂肪酸のリストを示しました。カプリル酸より分子量が大きい脂肪酸は食用に使えます。

カプリル酸はウィキペディアによると母乳に含まれているそうですが、カプリル酸には殺菌作用があるので、免疫機構が未発達の新生児には有益なのかもしれません。

脂肪酸は生合成されるときに炭素が２個単位で重合していくため（５、６）、生体内に存在する主要な脂肪酸の炭素の数は偶数になります（図５、参照５）。ただしメインであるアセチルCoAとマロニルCoAとの縮合ではなく、プロピオニルCoAとマロニルCoAの縮合を出発点とする経路もあるので、炭素が奇数の脂肪酸が全く存在しないわけではありません。

脂肪酸は数値表現されることがあり、図５の左端列に示してあります。コロンの左側が炭素分子の数。コロンの右側が二重結合（Ｃ＝Ｃ）の数になります。飽和脂肪酸の場合二重結合がないのでコロンの右は０になります。数値表現はわかりやすくて便利です。

二重結合（Ｃ＝Ｃ）が分子内に存在する脂肪酸を不飽和脂肪酸と呼びます。炭素数が１８の例を図６に示しますが、例えば１８：２（９、１２）というのは炭素数＝１８、二重結合＝２ヶ所、二重結合がカルボキシル基から数えて９番目と１０番目および１２番目と１３番目の炭素によって形成されているという意味です。オレイン酸はステアリン酸から生合成されますが、ヒトの場合、生きていく上で必要なのにリノール酸、リノレン酸、ＥＰＡ、ＤＨＡなどは生合成できないので、これらは必須脂肪酸とされています。

図６では炭素の鎖が途中で１８０度折れているように描いてありますが、慣用表記のひとつであり、実際にこのように折れているわけではありません。分子の屈曲は二重結合の性質（シスかトランスか）、数、位置によって異なります。図７に例を示します。αリノレン酸は大きく屈曲しています。

混乱して困る話しなのですが、脂肪酸の命名法のなかに、カルボキシル基と反対側のＣＨ３から数える方法もあって、ω：オメガ法ではα－リノレン酸は３つめに最初の二重結合があるのでω３脂肪酸、γ－リノレン酸は６つめに最初の二重結合があるのでω６脂肪酸などと呼ばれます（図８）。ｎ－数値という表現も逆から数えた表現法です。α と γ は習慣的に使用している表現法に過ぎません。

Ｃ＝Ｃの二重結合にはシス型とトランス型があって、一般にシス型すなわち二重結合の片方にふたつのＨが来る場合、図９のように分枝は屈曲します。自然界に存在するオレイン酸はほとんどシス型なので、通常オレイン酸と言った場合シス型を意味します。

シス型がの二重結合が二つあった場合、リノール酸のように屈曲が修正されることがあります。人工的に製造されたトランス脂肪酸は食べると健康に悪影響があることがわかっています（７）。アメリカの食品医薬品局（ＦＤＡ）は、マーガリンなどに含まれる「トランス脂肪酸」の発生源となる油の食品への使用を、２０１８年以降原則禁止すると発表しました（８）。日本政府はこの規制には消極的なようです。

グリセリン＋脂肪酸＝油脂＋水という公式は、中学の化学の時間に皆さん習ったはずですが、再掲しておきます（図１０）。油脂は生体内では最もメジャーな脂質です。

油脂は図１０のように、グリセリン（グリセロール）１分子に脂肪酸３分子がエステル結合（－ＯＣ[＝Ｏ]－）したものです。これによってグリセリンのＯＨ、脂肪酸のＣＯＯＨという親水性の部分が消滅するので、典型的な疎水性の物質ができます。

３分子の脂肪酸はそれぞれ種類が指定されないので、例えば１０種類の脂肪酸が用いられるとすると、１０ｘ１０ｘ１０で１０００種類の油脂ができ得ることになります。実際には脂肪酸の種類はもっと多いので、油脂の種類は無数にあることになります。

グリセロリン脂質はグリセリンのＯＨのうち、Ｒ１・Ｒ２は油脂と同じ脂肪酸と結合し、Ｒ３のＯＨがリン酸エステル（－ＯＰ[＝Ｏ、－Ｏ]－）結合したものです。グリセリン以外のリン酸に結合する物質によって、フォスファチジルコリン・フォスファチジルセリン・フォスファチジルエタノールアミンなどが知られています（図１１）。これらは脂質であるにもかかわらず、親水的な部分が存在するという特異な性質を持っています。この性質は両側で水と接触する細胞膜にとって、あるいは脂肪を血液中で運搬する作業にとって重要です。これらについては別のセクションで述べます。

動植物の細胞膜中に最も多量にあるのはグリセロリン脂質ですが、次に多いのはスフィンゴ脂質です。哺乳類では特に中枢神経に多いとされています（９）。スフィンゴ脂質の基本骨格はスフィンゴシンです。アミノ基１個とＯＨを２つ持つ直鎖状の分子です（図１２）。このアミノ基に１分子の脂肪酸がアミド結合したものがセラミドです。

セラミドの末端のＯＨにフォスフォコリンやフォスフォエタノールアミンが結合したものを、スフィンゴミエリンといいます。スフィンゴミエリンは神経のサヤである神経鞘の主成分です。セラミドは最近では保湿剤としてよく化粧品に配合されています（１０）。「うるむセラミド」などというキャッチフレーズもありました。

スフィンゴシンやセラミドを発見したのはトゥーディヒョウム（図１３　日本ではツディクムと発音される　Johann Ludwig Wilhelm Thudichum　1829~1901）です。１８８４年に刊行された　”Chemische Konstitution des Gehirns des Menschen und die Tiere　（Chemical constitution of the brain）”　という本に記載されているようですが私は読んでおりません。

竹富保の「"神経化学の父"ツディクム」という文献が廃刊となった「自然」誌にあります（１１）。 ドイツ生まれで、主にイングランドで仕事をしたトゥーディヒョウムは多才な人だったようで、ウィキペディアにはお料理の本を出版しているという記載があります。山川民夫によると、トゥーディヒョウムがスフィンゴシンという名前をつけたのは、旅人になぞかけをしたスフィンクスにちなんで、「謎物質」という意味だったそうです（１２）。

アラキドン酸（5,8,11,14-Eicosatetraenoic acid）は図１４のとおり何の変哲もない不飽和脂肪酸の１種なのですが、そこからプロスタグランディン、トロンボキサン、ロイコトリエン（すべて総称で特定の化学物質を指しているわけではありません）を生合成する経路が派生しています（アラキドン酸カスケード）。これらの物質は免疫反応と深い関わりがあり、薬学の分野では数十年間、間断なく注目を集めています。

参照

１）JIFH集計：　https://www.jifh.org/joinus/know/population.html

２）厚労省：　http://ameblo.jp/kokkoippan/entry-11541237843.html

３）http://www.cyberlipid.org/chevreul/work0003.htm

４）Michel Eugène Chevreul, Recherches chimiques sur les corps gras d'origine animale. (1823)
https://books.google.co.jp/books?id=94_H7hfQfS0C&hl=fr&redir_esc=y

５）福岡大学　脂肪酸の生合成：
http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/~bc1/Biochem/fa-syn.htm

６）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%84%82%E8%82%AA%E9%85%B8

７）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B9%E8%84%82%E8%82%AA%E9%85%B8

８）https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20150619-00000009-wordleaf-soci

９）ホートン　生化学第３版　東京化学同人（２００３）

１０）https://www.youtube.com/watch?v=8RtDw0FKzPk

１１）自然 / 中央公論社 vol. 29, 12号、pp.44-52

１２）山川民夫　「糖脂質物語」　講談社（１８８１）