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【医療従事者・医療系学生向け】アルコール代謝の詳しい流れ

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注意
本記事は医療従事者や医療系学生などへ向けた記事であり、専門用語を多く含んでおります。

薬の体内動態を考える上で、避けては通れない肝機能。

そんな肝機能に影響を与える要因として、アルコール摂取が代表的であることは言うまでもないでしょう。

では、アルコールは体内でどのような代謝を受け、そしてどのように肝臓へ悪影響を与えるのか?

もし曖昧になってしまっている方は、ここで一緒に復習しましょう!

主なアルコール代謝の過程

まずはお酒を飲んだ後の基本的な流れです。

アルコール→(ADH)→アセトアルデヒド→(ALDH)→酢酸

摂取したアルコールは、アルコール脱水素酵素(ADH)、アルデヒド脱水素酵素(ALDH)による酸化を受け、酢酸に変換されます。この際に補酵素としてナイアシン(ビタミンB3)がNAD+の形で使われます。(1)

なお、このALDH2の活性型には個人差があり、アルコールに対する強さに影響を与えています。

酢酸→アセチルCoA合成酵素→アセチルCoA

変換された酢酸は、アセチルCoA合成酵素によってアセチルCoAへと変換されます。

この変換にはATP1分子を消費します。

しかし、産生されたアセチルCoAはクエン酸回路や電子伝達系などを通じ、より多くのATPを産生します。

その結果、アルコールから生じた酢酸はエネルギーを産生するということになります。

ちなみに、この経路で行われるアセチルCoAの産生は、解糖系(グルコースからピルビン酸を経てアセチルCoAを合成する過程)とは別の経路で行われます。

つまり、

  • グルコース:解糖系→ピルビン酸の酸化的脱炭酸反応→アセチルCoA産生
※この他にコリ回路による乳酸→グルコースへの変換などあり
  • アルコール:アルコール代謝を通じて酢酸を産生→アセチルCoA合成酵素によりアセチルCoA産生

のようになり、その後クエン酸回路や電子伝達系などを通じてATP産生が行われます。

なお、この他にアセチルCoAを生じる過程としては、

・脂肪酸のβ酸化

・アミノ酸の代謝

・ケトン体の代謝

などがあります。

また、細胞質で行われるADHによるアセトアルデヒドへの代謝、ミトコンドリアで行われるALDH(ALDH2)による酢酸への代謝(2)では、それぞれの過程でNADHが生じます。

細胞質で生じたNADHはリンゴ酸-アスパラギン酸シャトルを通じてミトコンドリアに輸送されるため、これらによって生じたNADHも電子伝達系でのATP産生に寄与します。(3)

別経路でのアルコール代謝

アルコール脱水素酵素やアルデヒド脱水素酵素を用いたアルコール代謝の過程以外に、

  • MEOS(ミクロソームエタノール酸化酵素)を利用した代謝
  • カタラーゼを用いたアルコール代謝

の2つの過程が知られています。(4)

※カタラーゼを用いたアルコール代謝の割合は少ないため、今回は触れません。

MEOS?と思われる方は、「CYP(シトクロムP450)による代謝」と言い換えると、ピンとくる方も多いのではないでしょうか?

アルコールは主にCYP2E1を誘導することが知られていますが、これこそが正に「アルコールの別経路(MEOS)での代謝」です。

アルコール→(MEOS(主にCYP2E1))→アセトアルデヒド→ALDH(MEOSも関与)→酢酸

アルコールはADHと同様に、CYP(主にCYP2E1)によってもアセトアルデヒドへと酸化が進められます。

また、MEOSはアセトアルデヒドから酢酸への酸化にも関わっていることが示唆されています。(5)

余談

MEOSによる代謝過程ではビタミンB1が消費されるとする記事を多く見かけますが、具体的な機序を記載した資料は見つけられませんでした。
MEOSによるアルコール代謝の過程ではNADPHが関与しています。NADPHはペントースリン酸経路でトランスケトラーゼが関与する反応で産生されますが、実はこのトランスケトラーゼの補酵素としてチアミン二リン酸(TDP)が使われています。(6)(7)
そのため、飲酒とビタミンB1に密接な関係があることは間違いなく、間接的にビタミンB1が消費されているとも言えます。
しかし、MEOSによる代謝過程で直接ビタミンB1が関連するかはわかりませんでした。
もしご存知の方はぜひご連絡ください!

CYP2E1はアルコールにより誘導(8)されるため、アルコール摂取量が多い人の場合、この代謝がより促進されます。

お酒を多く飲むとアルコールに強くなると言われるのは、このCYP2E1誘導があるためです。

大量にお酒を飲む人の場合、飲まない人と比べてCYP2E1の活性は10倍以上になることもあります。

しかし、CYP2E1が増えても代謝速度は1.5~2倍が限度(9)と言われていますので、飲めば飲むほど強くなるわけではありません。

更に、このMEOSを通じたアルコール代謝では活性酸素が生じやすいという欠点があります。(4)(10)

活性酸素は酸化ストレスを発生させ、肝細胞などに対して細胞障害を引き起こすので、飲酒量が多いほど様々な疾患を引き起こすリスクが高まります。

また、アルコールによる悪影響は細胞障害に限った話ではありません。

飲酒によりアルコール代謝が活発になると、アルコール代謝に関わるCYP分子種が阻害され、薬物代謝が滞る可能性があります。このCYP分子種の中には、最も多くの薬物代謝に関わるCYP3A4も含まれます。

その結果、通常よりも薬物代謝までの時間が延長されるため、薬効が増大(プロドラッグの場合は減弱)するリスクがあります。

一方で、長期飲酒者の場合にはCYP2E1誘導が起こるため、反対に薬効が減弱(あるいは増大)する可能性もあります。

以下の薬物は、この影響を受ける代表的なものです。(11)

  • 減弱:プロプラノロール(インデラル®︎)、ワルファリン(ワーファリン®︎)、フェニトイン(アレビアチン®︎,ヒダントール®︎)、リファンピシン(リファジン®︎)
  • 増強:アセトヘキサミド(ジメリン®︎)
  • 毒性増強:アセトアミノフェン(カロナール®︎など 配合剤も多い)

他にも、ジスルフィラム様作用を示す薬剤を服用中の場合は注意が必要です。

ALDH阻害によりアセトアルデヒドが過剰となり、悪心・呼吸困難・血圧低下などの症状を起こす可能性があります。

ジスルフィラム様作用を引き起こす代表的なものとしては、本邦では以下のような薬剤があります。(11)(12)

  • (N-メチルテトラゾールチオメチル基を有する)セファロスポリン系抗生物質
  • メトロニダゾール(フラジール®︎)、チニダゾール
  • 塩酸プロカルバジン

これら多くの悪影響を引き起こす可能性があるため、服薬期間中は通常時以上に禁酒するよう、患者さんへ指導する必要があります。

もしアルコールを摂取した場合には、薬を服用する前にアルコールが体内から消失しているのが望ましいでしょう。

日本人におけるアルコール消失は、概ね1時間あたり4gとの報告があります。(2)

例えば、5%の缶ビール500mLには約20gのアルコールが含まれるため、5時間程度は影響が及ぶということになります。

実際には食事の影響による消化管吸収の差や、先に述べた個人差などの影響もあるほか、睡眠によっても体内のアルコール消失は遅延すると言われています(2)ので、あくまでも目安となります。




参考文献

(1)池嶋 健一,”アルコール性肝障害機序の最先端”,肝臓,2018,59(7),p.342-350

(2)松本 博志,”アルコールの基礎知識”,Jpn. J. Alcohol & Drug Dependence,2011,46(1),p.146-156

(3)Zakhari S. Overview: how is alcohol metabolized by the body? Alcohol Res Health. 2006;29(4):245-54. PMID: 17718403; PMCID: PMC6527027.

(4)竹井 謙之,”アルコール性肝障害の研究史”,肝臓,2018,59(7),p.305-311

(5)Kunitoh S, Imaoka S, Hiroi T, Yabusaki Y, Monna T, Funae Y. Acetaldehyde as well as ethanol is metabolized by human CYP2E1. J Pharmacol Exp Ther. 1997 Feb;280(2):527-32. PMID: 9023260.

(6)横山 裕一,”ミトコンドリアの代謝系から考えるアルコール関連疾患”,慶應保健研究,2023,41(1),007-019

(7)濱田 俊,”チアミン(ビタミンB1)欠乏による神経組織障害”,比較生理生化学,2014,31(1),p.13-19

(8)「日本人の食事摂取基準」策定検討会,”「日本人の食事摂取基準(2020年版)」策定検討会報告書”,厚生労働省

(9)公益社団法人アルコール健康医学協会,”「MEOSの働きを知る―なぜお酒を薬と一緒に飲んではいけないのか」”,NEWS&REPORTS,Vol.15,No.1 平成21年7月号

(10)野村 文夫,”第2のアルコール代謝経路Microsomal Ethanol-Oxidizing System(MEOS)とチトクロームP450 2E1(CYP2E1)”,千葉医学,2002,78,p.69-73

(11)北村 正樹,景山 茂,”アルコールと薬物の相互作用について”,耳展,2002,43(1),p.85-88

(12)浅井 貞宏,”アルコール誘発喘息”,アレルギー,2008,57(1),p.22-31