高校基礎 / ヒトのからだの調節 5 / 6

体温・体液の調節腎臓と肝臓

恒常性の総合学習として、体温調節と、腎臓・肝臓による体液の維持を見ていきます。これらは生体化学の総合体です。

基本知識

体温調節(中枢=視床下部):
・寒いとき: 交感神経が皮膚血管収縮・立毛筋収縮(鳥肌)、骨格筋のふるえで熱産生、甲状腺チロキシンと副腎髄質アドレナリンで代謝促進。
・暑いとき: 交感神経で発汗促進・皮膚血管拡張で放熱。
腎臓:
・構造: ネフロン(腎単位)=糸球体+ボーマン嚢+細尿管。両側腎臓で約200万個。
・働き: ①ろ過(糸球体で血液から原尿を作る、約180 L/日)、②再吸収(細尿管・集合管でグルコース・アミノ酸・水・塩類を再吸収)、③尿の濃縮(約1.5 L/日の尿になる)。
・調節: バソプレシン(抗利尿ホルモン)=水の再吸収↑(脱水時)、鉱質コルチコイド=Na⁺再吸収↑。
肝臓(化学工場の異名):
・解毒: アルコール・薬物・有害物質を分解(化学反応の宝庫)。アンモニアを尿素に変換(尿素回路)。
・胆汁の生成: 脂肪の消化吸収を助ける。
・グリコーゲンの貯蔵: 血糖の予備源。
・血漿タンパク質の合成: アルブミン・フィブリノーゲンなど。
・体温調節: 大きな代謝量で熱を産生。

📘 重要用語
視床下部（体温・水分・血糖など恒常性の総合中枢)
ネフロン（腎臓の機能単位=糸球体+ボーマン嚢+細尿管)
ろ過と再吸収（糸球体でろ過、細尿管で再吸収)
バソプレシン（抗利尿ホルモン。水の再吸収促進)
尿素回路（肝臓でアンモニアを尿素に変換する代謝経路)
アルブミン（血漿中最多のタンパク質。肝臓で合成・浸透圧維持)
胆汁（肝臓産生・胆嚢貯蔵・脂肪乳化を助ける消化液)

深掘り

尿素回路(オルニチン回路)はアンモニアの毒性を解毒する精巧な代謝経路です。タンパク質代謝で生じるアンモニア(NH₃)は神経毒性が高く血中蓄積は致命的ですが、肝臓で2NH₃+CO₂→(NH₂)₂CO+H₂Oの反応で尿素に変換され腎臓から排泄されます。この回路はクレブスとヘンゼレが1932年に発見した古典的代謝経路で、ATP消費・複数の酵素が連携する化学的にも美しい例です。
アルコール代謝: エタノール→アセトアルデヒド(アルコール脱水素酵素ADH)→酢酸(アセトアルデヒド脱水素酵素ALDH)→水とCO₂。日本人の約半数はALDH2活性が弱く(遺伝子型ALDH2*2)、アセトアルデヒドが分解できずに顔が赤くなる「酒に弱い」体質です。化学・毒物学的にもよく知られたテーマで、薬物代謝の典型例です。
腎臓のろ過の仕組み: 糸球体は毛細血管の塊で、血液中の小分子(水・塩類・グルコース・アミノ酸・尿素・クレアチニン)はすべてろ過されますが、赤血球・タンパク質は通過できません(分子量基準のフィルター)。原尿は1日約180 Lも作られ、その99%が細尿管で再吸収されて尿は約1.5 Lまで濃縮されます。グルコース・アミノ酸は通常100%再吸収されますが、糖尿病で血糖が高すぎると一部が漏れて尿糖として出ます。これが糖尿病の語源です。
水分バランス: 体重70 kgのヒトで体内水分は約42 L。1日の水分出納は、摂取(食事+水分=約2.5 L)と排泄(尿1.5 L+汗0.5 L+呼気0.5 Lなど)でほぼ均衡しています。激しい運動・発熱では汗を大量にかくため、塩分とともに補給が必要(熱中症対策)。
これらすべてが視床下部を司令塔とした負のフィードバック網で連動し、内部環境を一定に保っています。これが「恒常性ホメオスタシス」の総合像です。

💡 ポイント

体温調節の中枢=視床下部
寒い→交感神経→ふるえ・血管収縮、暑い→発汗・血管拡張
腎臓の機能単位=ネフロン(糸球体+ボーマン嚢+細尿管)
原尿180 L/日→尿1.5 L/日(99%再吸収)
バソプレシン=水の再吸収↑
肝臓=解毒・尿素回路・グリコーゲン貯蔵・血漿タンパク質合成
尿素回路=アンモニアの解毒経路
ALDH2活性は日本人で個人差大(酒に強い弱い)

注意点

① 視床下部(間脳)が体温・水分・血糖・自律神経・ホルモンすべての司令塔。「総合中枢」と覚える。② 腎臓のろ過は糸球体で、再吸収は細尿管で起こる。両者を逆にしない。③ バソプレシンは脳下垂体後葉から分泌される抗利尿ホルモン。脱水時に水の再吸収を促進する。アルコールはバソプレシン分泌を抑制するため、飲酒後に頻尿になる。④ 肝臓と腎臓を混同しない。肝臓=化学処理工場(尿素合成・解毒・代謝)、腎臓=ろ過装置(尿素を血液から取り除き排泄)。両者が連携して体液を維持する。