促通拡散 – 完全攻略ガイド

はじめに

グルコースやアミノ酸など、水溶性の重要な栄養素は脂質二重層を直接通過できません。これらの物質は「促通拡散」という方法で細胞内に取り込まれます。今回は、促通拡散の仕組みと、臨床的に重要なGLUT4とインスリンの関係について詳しく解説します。

詳しい解説

促通拡散とは

促通拡散とは、担体タンパク（トランスポーター）を介して物質が細胞膜を通過する輸送方法です。単純拡散と同様に濃度勾配に従って移動するため、エネルギー（ATP）は必要ありません。

促通拡散で輸送される物質

主に以下の物質が促通拡散で輸送されます。

• グルコース：細胞のエネルギー源
• アミノ酸：タンパク質の材料

これらは水溶性（極性を持つ）のため、脂質二重層を直接通過できません。そのため、専用の担体タンパクが必要です。

担体タンパク（トランスポーター）

担体タンパクはトランスポーターとも呼ばれ、特定の物質と結合して細胞膜を通過させる役割を持ちます。

グルコースを輸送する担体タンパクはGLUT（glucose transporter）と呼ばれ、いくつかの種類があります。

GLUT	発現部位	特徴
GLUT1	赤血球、脳など	基礎的なグルコース取り込み
GLUT2	肝臓、膵臓β細胞	高濃度のグルコースを感知
GLUT3	神経細胞	脳へのグルコース供給
GLUT4	骨格筋、脂肪組織	インスリン依存性

GLUT4とインスリン（超重要！）

GLUT4は骨格筋と脂肪組織に発現するグルコーストランスポーターで、インスリンの作用によって細胞膜表面に移動します。

正常な状態

• 食後、血糖値が上昇
• 膵臓のβ細胞からインスリンが分泌
• インスリンが骨格筋・脂肪細胞に作用
• 細胞内のGLUT4が細胞膜表面に移動
• 血中のグルコースが細胞内に取り込まれる
• 血糖値が低下

2型糖尿病（インスリン抵抗性）

2型糖尿病ではインスリン抵抗性により、以下の問題が生じます。

• インスリンは分泌されるが、細胞が反応しにくい
• GLUT4が細胞膜表面に十分に発現しない
• グルコースが細胞内に取り込まれにくい
• 血糖値が下がりにくい（高血糖）

これが2型糖尿病の主要なメカニズムの一つです。

絶対に覚えるべきポイント

• 促通拡散：担体タンパクを介した受動輸送
• 輸送される物質：グルコース、アミノ酸
• GLUT4：骨格筋・脂肪組織に発現、インスリン依存性
• インスリンの作用：GLUT4を細胞膜表面に発現させる
• 2型糖尿病：インスリン抵抗性によりGLUT4が機能不全

一問一答

Q1. 促通拡散とはどのような輸送方法ですか？

【答え】 A. 担体タンパク（トランスポーター）を介した受動輸送

エネルギーは不要ですが、物質を運ぶための専用のタンパク質が必要です。

Q2. 促通拡散で輸送される物質を2つ挙げてください。

【答え】 A. グルコースとアミノ酸

これらは水溶性のため脂質二重層を直接通過できず、担体タンパクを介して輸送されます。

Q3. グルコースを輸送する担体タンパクを何と呼びますか？

【答え】 A. GLUT（glucose transporter）

グルコーストランスポーターの略で、GLUT1〜GLUT4などの種類があります。

Q4. GLUT4はどの組織に発現していますか？

【答え】 A. 骨格筋と脂肪組織

GLUT4はインスリン依存性で、インスリンの作用により細胞膜表面に移動します。

Q5. インスリンはGLUT4にどのような作用を及ぼしますか？

【答え】 A. GLUT4を細胞膜表面に発現させる

これにより血中のグルコースが筋肉や脂肪組織に取り込まれ、血糖値が低下します。

Q6. 2型糖尿病でインスリン抵抗性があると、なぜ血糖値が下がりにくいのですか？

【答え】 A. GLUT4が細胞膜表面に十分に発現せず、グルコースが取り込まれにくいから

インスリンに対する細胞の反応が低下し、グルコースの取り込みが障害されます。

国家試験対策問題

問題1（選択問題）

促通拡散で細胞内に取り込まれる物質はどれか。

a. 酸素

b. 二酸化炭素

c. グルコース

d. ステロイドホルモン

【解答と解説】 正解：c

グルコースは水溶性のため、GLUT（担体タンパク）を介した促通拡散で細胞内に取り込まれます。酸素・二酸化炭素・ステロイドホルモンは単純拡散です。

問題2（選択問題）

インスリンの作用で細胞膜表面に発現するグルコーストランスポーターはどれか。

a. GLUT1

b. GLUT2

c. GLUT3

d. GLUT4

【解答と解説】 正解：d

GLUT4は骨格筋と脂肪組織に発現し、インスリンの作用により細胞膜表面に移動します。これにより血糖が取り込まれます。

問題3（○×問題）

促通拡散にはATP（エネルギー）が必要である。

【解答と解説】 正解：×

促通拡散は受動輸送の一種であり、濃度勾配に従って物質が移動するためエネルギーは必要ありません。

問題4（選択問題）

2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の説明として正しいのはどれか。

a. インスリンが全く分泌されない

b. GLUT4が細胞膜表面に発現しにくい

c. グルコースが血液中から消失する

d. 肝臓でのグルコース産生が低下する

【解答と解説】 正解：b

2型糖尿病のインスリン抵抗性では、インスリンは分泌されていますが、細胞の反応が低下しGLUT4が細胞膜表面に十分に発現しないため、グルコースが取り込まれにくくなります。

問題5（穴埋め問題）

骨格筋細胞において、インスリンの作用により（　　　）が細胞膜表面に発現し、血糖が取り込まれる。

【解答と解説】 正解：GLUT4

GLUT4はインスリン依存性のグルコーストランスポーターで、骨格筋と脂肪組織でのグルコース取り込みに重要です。

まとめ

促通拡散と単純拡散の比較

項目	単純拡散	促通拡散
担体タンパク	不要	必要
エネルギー	不要	不要
輸送物質	水、O₂、CO₂、脂溶性物質	グルコース、アミノ酸
経路	脂質二重層を直接	トランスポーターを介する

GLUTの種類と発現部位

GLUT	発現部位	特徴
GLUT1	赤血球、脳	基礎的取り込み
GLUT2	肝臓、膵臓	グルコースセンサー
GLUT3	神経細胞	脳への供給
GLUT4	骨格筋、脂肪	インスリン依存性

臨床との関連

GLUT4とインスリンの関係は2型糖尿病の理解に直結します。インスリン抵抗性の病態を理解することで、糖尿病の治療や予防にもつながります。

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