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アルデヒド脱水素酵素(ALDH)とはなに?わかりやすく解説してみました

こんにちは、臨床工学技士の秋元です。

お酒を飲むと、主に肝臓で「エタノール→アセトアルデヒド→酢酸」へと代謝されていきます。

これらの物質のうち、気分が良くなるのはエタノールの作用、逆に顔が赤くなったり、気分が悪くなったりするのはアセトアルデヒドの作用です。

本記事では、「エタノールからアセトアルデヒド」への代謝に関わるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)について、アイソザイムや遺伝子多型などを含めて、どこよりも詳しく、かつわかりやすく解説します。

アルデヒド脱水素酵素とは?わかりやすく解説してみた

お酒を飲むと、主に肝臓でADH(アルコール脱水素酵素)とALDH(アルデヒド脱水素酵素)という2つの酵素によって、最終的には酢酸という無害な物質へと代謝されます。

アルコールの代謝で重要な酵素
  • ADH(アルコール脱水素酵素)
  • ALDH(アルデヒド脱水素酵素)

本記事では、このALDH(アルデヒド脱水素酵素)について、そのアイソザイムや遺伝子多型について詳しく解説していきます。

ちなみに、お酒のことをアルコールといったりしますが、アルコールは総称名で、化学的にはエタノールといいます。

アルコールとエタノールの違いは下記の記事で解説していますので、興味のある人はご覧ください。

【お酒】アルコールとエタノールの違いをわかりやすく解説してみた

お酒(エタノール)の代謝

お酒を飲むと、胃や腸から吸収されて、大部分のお酒(エタノール)は肝臓で処理されます。

エタノールの大部分は十二指腸(80~90%)、一部が胃(10~20%)で吸収されます。

エタノールの代謝経路は、様々な酵素が関わっていますが、主に肝臓におけるアルコール脱水素酵素(ADH1B)、アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)による代謝が大きな比重を占めています。

なお、ADH1B(旧名:ADH2)とALDH2の遺遺伝子型の違いによって、お酒に強いかどうかという体質が決まります。

エタノールの代謝の詳しい説明

エタノールの約80%が細胞質のADH(アルコール脱水素酵素)によってアセトアルデヒドに代謝されます。

残りが小胞体の薬物代謝酵素CYP2E1を中心とするミクロソームエタノール酸化酵素系(MEOS)、あるいはペルオキシソームのカタラーゼ系により、それぞれアセトアルデヒドへと代謝されます。

CYP2E1はcytochrome P450のアイソザイムです。

次に、ALDH2(アルデヒド脱水素酵素)によりアセトアルデヒドは酢酸に代謝されます。

ALDH2はALDHのアイソザイムです。なお、ALDHのアイソザイムの種類については後述します。

最終的に酢酸は全身の組織に入り、クエン酸回路によって二酸化炭素と水にまで代謝され、汗、尿、呼気を通して出ていきます。

アルデヒド脱水素酵素の構造

ALDH2は、4量体の構造です。

サブユニットが4個で構成されるので4量体です。サブユニットが2個で構成されれば2量体と呼ばれます。

ALDH2を構成しているそれぞれのサブユニットは、単独の遺伝子の翻訳によってつくられます。

例えば、ALDH2*1遺伝子から1つのサブユニット、ALDH2*2遺伝子から1つのサブユニットという感じです。

翻訳とは簡単にいうと、細胞の核でつくられたmRNAにリボソームという細胞小器官がとりついて、これを読みながらタンパク質をつくっていくことです。

アルデヒド脱水素酵素の種類【アイソザイムは19種類】

上の表のように、ALDH(アルデヒド脱水素酵素)には19種類のアイソザイムがあります。

このアイソザイムの中で、アセトアルデヒドを代謝するのに特に重要なのは肝細胞のミトコンドリアにあるALDH2です。

アイソザイムとは、同じ化学反応を触媒する異なる酵素型のことです。私たちの体内では、同じ名前の酵素でありながら、その分子の型が少しだけ異なる酵素があります。このような、少しだけ型が異なる酵素をアイソザイムといいます。

アイソザイムについて詳しく知りたい人は下記の記事をご覧ください。

アイソザイムとはなに?わかりやすく解説してみた

ALDH2の遺伝子多型【アセトアルデヒドの代謝に特に重要】

ALDH2の遺伝子多型
  • ALDH2*1遺伝子:活性型
    (アセトアルデヒドの代謝の活性が強い)
  • ALDH2*2遺伝子:非活性型
    (アセトアルデヒドの代謝の活性が弱い)

ALDH2(2型アルデヒド脱水素酵素)には2つの遺伝子多型があり、お酒に強いかどうかはこのALDH2の遺伝子多型で決まっています。

アルデヒドの代謝の活性が強い活性型のALDH2遺伝子はALDH2*1、活性のない非活性型のALDH2遺伝子はALDH2*2と呼びます。

どの遺伝子多型を持っているかは人によって違っていて、これがアセトアルデヒドに対する代謝能力の個人差ということになります。

ALDH2遺伝子を構成するアミノ酸のうち、487番目のグルタミン酸がリジンに変異したALDH2*2遺伝子、変異のないものがALDH2*1遺伝子です。ちなみに、このALDH2の遺伝子多型は白人や黒人にはみられず、黄色人種特有の遺伝子変異です。

例えば、ALDH2*1/*2の遺伝子型を持っている人は、ALDH2*1遺伝子由来のサブユニットが1個、ALDH2*2遺伝子由来のサブユニットが1個ずつの比率、つまり1:1の割合でつくられます。これらサブユニットがランダムに組み合わさって4量体となります。そして、4つのサブユニットのうちの1つにこのALDH2*2遺伝子由来のサブユニットが入った場合、2つの2量体の一方の立体構造が崩れ、酵素活性がなくなります(しかし、もう片方の2量体の活性は残るため、4量体として50%の酵素活性となります)。
4量体のすべての組み合わせについて、酵素活性、出現頻度、半減期を考慮して計算すると、ALDH2*1/*2の遺伝子型を持っている人は、ALDH2*1/*1の遺伝子型を持っている人と比べて、理論上1/16の酵素活性しか残りません。

ALDH2*2遺伝子を持っている人はどうしてアセトアルデヒドの代謝能力がほぼないかについて明確な答えは得られていませんが、おそらくはALDH2*2により産生されたサブユニットを含む4量体分子は不安定でその構造を維持できないのであろうと思われます。

遺伝子型とお酒に対する強さの関係

アセトアルデヒドの代謝に重要なのはALDH2ですが、このALDH2遺伝子には2種類の遺伝子多型「ALDH2*1」と「ALDH2*2」があり、私たちはいずれかを2つもっています。

つまり、ALDH2*1とALDH2*1を持っている人、ALDH2*1とALDH2*2を持っている人、ALDH2*2とALDH2*2を持っている人の3パターンがあります。

  1. ALDH2*1/*1:野生型、NN型
    (ALDH2*1とALDH2*1を持っている人)
  2. ALDH2*1/*2:ヘテロ欠損型、ND型
    (ALDH2*1とALDH2*2)
  3. ALDH2*2/*2:ホモ欠損型、DD型
    (ALDH2*2とALDH2*2を持っている人)

野生型の遺伝子を持っている人はアセトアルデヒドの代謝能力がもっとも強くお酒に強いタイプ、ヘテロ欠損型を持っている人は野生型に比べてアセトアルデヒドの代謝能力は1/16、ホモ欠損型ではほぼアセトアルデヒドの代謝能力はありません。

ちなみに日本人では、約50%が野生型、約40%がヘテロ欠損型、約10%がホモ欠損型です。

つまり、日本人の約半分はお酒に弱いタイプであるといえます。

なお、ホモ欠損型の人は、毒性の高いアセトアルデヒドを簡単には代謝できず、血中濃度がすぐに上昇するため、ほとんどの人はそもそもお酒を飲みません。

ALDH2遺伝子多型を簡単に確認する方法

「ビールコップ1杯程度の飲酒で顔が赤くなりますか?」「飲み始めた頃の1~2年間はそういう体質でしたか?」という質問に対して、いずれかが「はい」であれば、90%の感度、特異度でALDH2不活性者と判断できます(1)

しかし、当然ですが、ALDH2の酵素活性が強い人でも多量に飲酒すれば顔が赤くなりますし、逆にヘテロ欠損型の一部の人は、耐性などによって赤くなりにくくなります。

アセトアルデヒドの毒性

アセトアルデヒドには毒性があって、発がん性もあります。

アセトアルデヒドは電気的な不均衡を生じやすく、安定化するために周囲から電子を奪い取ろうとします。電子を奪うということは、そこに酸化が起きるということなので、アセトアルデヒドは酸化ストレスを起こす物質です。

消化管の常在細菌は、アルコールを代謝してアセトアルデヒドを産生するため、消化管内腔では飲酒後のアセトアルデヒド濃度が著しく高いです。

フラッシング反応

ALDH2欠損者は、少量の飲酒で顔が赤くなったり、眠気、頭痛などのフラッシング反応を起こしやすいです。

ちなみに、お酒を飲んで顔が赤くなる人というのは白人や黒人にはいません。これは黄色人種限定の所見です。

この理由は先ほど説明したように、ALDH2(アルデヒド脱水素酵素)の酵素活性の個人差によるものです。

日本人の約半数は、ALDH2の酵素活性がすごく低いか、ゼロです。

お酒で顔が赤くなる理由

お酒で顔が赤くなる理由は、アセトアルデヒドのせいです。

アセトアルデヒドのせいで交感神経が刺激されて、毛細血管が拡張して、血液が多く流れるので顔が赤くなります。

酒で赤くなる人は要注意

お酒を飲むと癌になるリスクが上がります。

一般的に、食道癌に関しては4倍程度上がるといわれています。4倍程度なら、まぁ自分は大丈夫、と大抵の人は思うかもしれませんが、お酒を飲んで顔が赤くなるようなタイプの人は、さらにその食道がんのリスクが数十倍~百倍上がるといわれています。

ですので、顔が赤くなる人は基本的にお酒は飲まないほうがいいです。

また熊本機能病院に水野医師らによると、お酒を飲んで顔が赤くなるような、アセトアルデヒドを分解する能力が低い人は、飲酒によって冠攣縮性狭心症が誘発され、心臓突然死のリスクが高くなると報告しています。

冠攣縮性狭心症とは、心臓を栄養している冠動脈に痙攣が起こって一過性に発作が起こります。この冠攣縮性狭心症は夜中から明け方にかけて多く、突然死が非常に多いです。特に日本人に多い病気ですので注意が必要です。

交感神経に対する影響

アセトアルデヒドには交感神経を刺激する作用があります。しかも、それがかなり強力です。

この交感神経刺激作用によって、脈が上がったり、血圧が上がったり、動悸がしたりといったことが起こってきます。

まとめ:アルデヒド脱水素酵素とは?

アルデヒド脱水素酵素(ALDH)とは、エタノールをアセトアルデヒドに代謝する酵素です。

一般的にお酒に強い人、弱い人というのは、このアルデヒド脱水素酵素の遺伝子多型によって決まっています。

上の表にまとめたとおり、ALDH2*1/*1(ALDH2*1遺伝子とALDH2*1遺伝子を持っている人)はお酒に強く、ALDH2*1/*2(ALDH2*1遺伝子とALDH2*2遺伝子を持っている人)はお酒に弱く、ALDH2*2/*2(ALDH2*2とALDH2*2を持っている人)はお酒を全く飲めません。

ですので、自分がお酒に弱いタイプの遺伝子を持っている人は、無理にお酒を飲むのは辞めましょう。お酒を飲めるタイプの人よりも、発がん性や心疾患のリスクが高いといわれていますので。

 

というわけで今回は以上です。エタノールをアセトアルデヒドに代謝する酵素であるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)について、どこよりもわかりやすく、かつ詳しく解説してみました。この記事が少しでも皆様の参考になったのなら幸いです。

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