結論から言うと——β酸化は、脂肪酸から水素（電子）を取り出しながらアセチルCoAを作る反応で、できたアセチルCoAはクエン酸回路で処理されます（Purdom ら 2018）。つまり、脂肪がATPになるには、ミトコンドリアでのβ酸化と酸素が欠かせません。脂肪が最も多く燃える運動強度（Fatmax）は、ある程度鍛えた自転車選手で最大酸素摂取量の約64%（最大心拍数の約74%）で、約89%を超えると脂肪の利用はほぼなくなりました（Achten ら 2002）。
| よくある誤解 | 正しい理解 |
|---|---|
| 運動はきついほど脂肪が燃える | 脂肪の燃える速さは中くらいの強度で最大になり、それより強いと急に下がる（Achten ら 2002） |
| 脂肪は皮下脂肪だけが使われる | 皮下脂肪からの脂肪酸、筋肉の中の脂肪（筋内中性脂肪）、食事の脂肪などが使われる（Purdom ら 2018） |
| 脂肪は酸素がなくても燃える | β酸化とその後の反応はミトコンドリアで行われ、酸素が必要 |
β酸化をたとえ話でつかむ
β酸化は「長いのり巻きを端から2切れずつ切っていく作業」です。脂肪酸という長いのり巻きを、端から炭素2個分ずつ切り分けてアセチルCoAにし、クエン酸回路という調理場へ送ります。切るたびに電子を運ぶNADHとFADH2も出てくるので、それも発電（ATP作り）に使われます。
脂肪がATPになるまでの流れ
- 脂肪の分解：脂肪組織や筋肉の中の中性脂肪が分解され、脂肪酸ができる
- ミトコンドリアへの輸送：炭素が12個より多い長い脂肪酸は、ミトコンドリアの外膜にあるCPT-1（カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1）の助けで中に運ばれる。12個以下の脂肪酸はCPT-1なしで通れる（Purdom ら 2018）
- β酸化：脂肪酸を切り分けてアセチルCoAを作り、NADH・FADH2も作る
- クエン酸回路と電子伝達系：アセチルCoAをさらに分解し、酸素を使ってATPを作る
脂肪そのものの基本は脂質の記事で解説しています。
運動強度と脂肪の燃え方
| 運動強度（最大酸素摂取量に対する%） | 脂肪の燃え方（Achten ら 2002） |
|---|---|
| 約55〜72% | 脂肪の燃える速さが最大値の90%以上を保つ範囲（Fatmaxゾーン） |
| 約64% | 脂肪の燃える速さが最大（Fatmax）。最大心拍数の約74% |
| 約89%以上 | エネルギー源としての脂肪の利用はほぼなくなる |
Romijn ら（1993）の研究では、脂肪組織からの脂肪の分解は最も軽い強度（最大酸素摂取量の25%）で最大になり、強度が上がるほど血液に出てくる脂肪酸は減りました。一方、筋肉の中の脂肪の分解は、高い強度でだけ高まりました。
強度が上がると脂肪が燃えにくくなる理由
強度が高くなると、解糖系からアセチルCoAが大量に作られます。これがカルニチンと結びつき、自由に使えるカルニチンが少なくなるため、長い脂肪酸をミトコンドリアに運び込みにくくなると考えられています（Purdom ら 2018）。脂肪の利用は、脂肪の取り込み、筋肉の中での運搬、ミトコンドリアへの輸送など多くの段階で調節されています（Spriet 2014）。
β酸化を運動に生かす
- 脂肪を燃やす練習は中くらいの強度で：会話がぎりぎりできる程度の有酸素運動。強度の目安には心拍数も使える（最大心拍数の推定式）
- 体脂肪を減らすには全体のエネルギー収支も大事：運動中に使う栄養素の割合と、体脂肪の増減は同じではない
- 持久トレーニングで脂肪を使う力が上がる：ミトコンドリアの量が、脂肪を燃やす能力全体を決めるとされる（Spriet 2014）。お腹まわりの脂肪についてはアラフィフの腹部脂肪と筋トレも参考に
β酸化の試験に出るポイント
- β酸化＝脂肪酸からアセチルCoAを作る反応。ミトコンドリアで行われる
- 長鎖脂肪酸はCPT-1（カルニチン）の助けでミトコンドリアに入る
- できたアセチルCoAはクエン酸回路へ。酸素がないと最後まで燃えない
- Fatmaxは約64%VO₂max、約89%VO₂maxを超えると脂肪の利用はほぼない（Achten ら 2002）
- 高強度では解糖系由来のアセチルCoAがカルニチンを使い、脂肪酸の輸送が制限される（Purdom ら 2018）
β酸化のよくある質問
- Q脂肪からもATPは作れますか？
- A
作れます。脂肪酸はβ酸化でアセチルCoAになり、クエン酸回路と電子伝達系でATPが作られます。ただし酸素が必要なので、主に有酸素運動で使われます。
- Q脂肪を燃やすには何分以上運動すればよいですか？
- A
脂肪は運動の始めから使われています。2時間の運動では、時間がたつにつれて血液から取り込まれる脂肪酸などの利用が増え、筋グリコーゲンや筋肉の中の脂肪の利用は減っていきました（Romijn ら 1993）。
- Qカルニチンのサプリで脂肪は燃えますか？
- A
カルニチンは脂肪酸をミトコンドリアに運ぶのに使われる物質ですが、この記事で扱った研究はサプリの効果を調べたものではありません。サプリの効果は、別の研究で確かめる必要があります。
β酸化の理解度チェック
- Q問題1：β酸化が行われる主な場所はどこか。
A. 細胞質
B. ミトコンドリア
C. 核
D. 血液中 - A
正解：B。ミトコンドリアで行われます。
- Q問題2：長鎖脂肪酸をミトコンドリアに運ぶのに関わるものはどれか。
A. CPT-1（カルニチン）
B. ヘモグロビン
C. インスリン
D. ミオシン - A
正解：A。CPT-1がカルニチンを使って運び込みます。
- Q問題3：Achten ら（2002）で脂肪の燃える速さが最大になった強度はどれか。
A. 約25%VO₂max
B. 約64%VO₂max
C. 約89%VO₂max
D. 約100%VO₂max - A
正解：B。約64%VO₂max（最大心拍数の約74%）でした。
β酸化の覚え方
脂肪酸 ＝ 長いのり巻き → 端から2切れずつ（アセチルCoA）
運び役：CPT-1（カルニチン）
行き先：クエン酸回路 → 電子伝達系 → ATP
一番燃える強度 ≒ 64%VO₂max
89%を超えると ほぼ燃えないβ酸化のまとめ
- β酸化は脂肪酸を切り分けてアセチルCoAを作る、脂肪がATPになるための反応
- 長い脂肪酸はカルニチン（CPT-1）の助けでミトコンドリアに入る
- 脂肪は中くらいの強度で最もよく燃え、強度が高すぎると燃えにくくなる
β酸化の語源と必須用語
| 語 | 語源 | 意味 |
|---|---|---|
| β（ベータ） | カルボキシ基のとなりから数えて2つ目（β位）の炭素で反応が進むことから | β酸化の「β」 |
| Oxidation | oxygen（酸素）から | 酸化 |
| Carnitine | ラテン語 carnis（肉） | カルニチン（肉から見つかった物質） |
| 用語 | 読み方 | 意味 |
|---|---|---|
| β酸化 | べーたさんか | 脂肪酸からアセチルCoAを作る反応 |
| 脂肪酸 | しぼうさん | 中性脂肪を構成する成分。β酸化の材料 |
| CPT-1 | しーぴーてぃーわん | 長い脂肪酸をミトコンドリアに運ぶ酵素 |
| 筋内中性脂肪 | きんないちゅうせいしぼう | 筋肉の中に貯えられた脂肪 |
| Fatmax | ふぁっとまっくす | 脂肪の燃える速さが最大になる運動強度 |
参考文献
- Purdom T, Kravitz L, Dokladny K, Mermier C. (2018) Understanding the factors that effect maximal fat oxidation. Journal of the International Society of Sports Nutrition 15: 3. doi:10.1186/s12970-018-0207-1
- Achten J, Gleeson M, Jeukendrup AE. (2002) Determination of the exercise intensity that elicits maximal fat oxidation. Medicine & Science in Sports & Exercise 34(1): 92–97. doi:10.1097/00005768-200201000-00015
- Romijn JA, Coyle EF, Sidossis LS, et al. (1993) Regulation of endogenous fat and carbohydrate metabolism in relation to exercise intensity and duration. American Journal of Physiology 265(3 Pt 1): E380–E391. doi:10.1152/ajpendo.1993.265.3.E380
- Spriet LL. (2014) New insights into the interaction of carbohydrate and fat metabolism during exercise. Sports Medicine 44(Suppl 1): S87–S96. doi:10.1007/s40279-014-0154-1
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