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 クレアチンの中性形態の骨格式
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 クレアチンの両性イオン形態の1つの骨格式
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 クレアチンの両性イオン形態のボールと棒のモデル
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| 名前 | |
|---|---|
| 体系的なIUPAC名
2-[カルバミミドイル(メチル)アミノ]酢酸 | |
| その他の名前
N -カルバミミドイル-N -メチルグリシン; メチルグアニド酢酸; N -アミジノサルコシン
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| 3DMet |
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| 907175 | |
| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.000.278 |
| EC番号 |
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| 240513 | |
| ケッグ |
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| メッシュ | クレアチン |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ4Ｈ9Ｎ3Ｏ2の | |
| モル質量 | 131.135 グラムモル−1 |
| 外観 | 白い結晶 |
| 臭い | 無臭 |
| 融点 | 255 °C (491 °F; 528 K) |
| 13.3 g L −1 (18 °C) | |
| ログP | −1.258 |
| 酸性度（p Ka） | 3.429 |
| 塩基度(p K b ) | 10.568 |
| 等電点 | 8.47 |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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171.1 JK −1 mol −1（23.2 °C） |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
189.5 JK −1モル−1 |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−538.06–−536.30 kJ モル−1 |
標準燃焼エンタルピー （Δ c H ⦵ 298） |
−2.3239–−2.3223 MJ モル−1 |
| 薬理学 | |
| C01EB06 ( WHO ) | |
| 薬物動態: | |
| 3時間 | |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
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| 警告 | |
| H315、H319、H335 | |
| P261、P305+P351+P338 | |
| 関連化合物 | |
関連するアルカン酸
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関連化合物
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ジメチルアセトアミド |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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クレアチン（/ ˈ k r iː ə t iː n /または/ ˈ k r iː ə t ɪ n /）[1]は、公称化学式(H 2 N)(HN)CN(CH 3 )CH 2 CO 2 Hの有機化合物である。溶液中では様々な互変異性体（中性型や様々な両性イオン型など）として存在する。クレアチンは脊椎動物に存在し、主に筋肉や脳組織でアデノシン三リン酸（ATP）のリサイクルを促進する。リサイクルは、リン酸基の供与によってアデノシン二リン酸（ADP）をATPに戻すことによって達成される。クレアチンは緩衝剤としても機能する。[2]
歴史
クレアチンは、1832年にミシェル・ウジェーヌ・シュヴルールが骨格筋の塩基性水抽出物から分離したときに初めて特定されました。彼は後に、結晶化した沈殿物をギリシャ語で肉を意味するκρέας ( kreas )と名付けました。1928年に、クレアチンはクレアチニンと平衡状態で存在することがわかりました。[3] 1920年代の研究では、大量のクレアチンを摂取しても排泄されないことが示されました。この結果は、体がクレアチンを蓄える能力があることを示しており、それが栄養補助食品としての使用を示唆しました。[4]
1912年、ハーバード大学の研究者オットー・フォリンとウィリー・グローバー・デニスは、クレアチンを摂取すると筋肉のクレアチン含有量が劇的に増加するという証拠を発見した。[5] [6] 1920年代後半、通常よりも多量のクレアチンを摂取すると筋肉内のクレアチン貯蔵量を増やすことができることを発見した後、科学者はクレアチンリン酸を発見し、クレアチンが骨格筋の代謝において重要な役割を果たしていることを突き止めた。これは脊椎動物で自然に形成される。[7]
クレアチンリン酸の発見[8] [9]は1927年に報告されました。[10] [11] [9] 1960年代には、クレアチンキナーゼ（CK）がクレアチンリン酸（PCr）を使用してADPをリン酸化してATPを生成することが示されました。つまり、PCrではなくATPが筋肉の収縮で直接消費されることになります。CKはクレアチンを使用してATP/ADP比を「緩衝」します。[12]
クレアチンが身体能力に与える影響は20世紀初頭からよく記録されていたが、1992年のバルセロナオリンピック以降に公に知られるようになった。1992年8月7日のタイムズ紙の記事では、100メートルで金メダルを獲得したリンフォード・クリスティがオリンピック前にクレアチンを使用していたと報じられた（しかし、クリスティはキャリアの後半にドーピングで有罪判決を受けたことも留意すべきである）。 [13]ボディビルディング・マンスリー誌の記事では、400メートルハードルの金メダリスト、サリー・ガンネルがクレアチン使用者として挙げられている。さらにタイムズ紙は、100メートルハードルのコリン・ジャクソンもオリンピック前にクレアチンを摂取し始めたと報じた。 [14] [15]
当時、英国では低効力のクレアチンサプリメントは入手可能でしたが、筋力増強を目的としたクレアチンサプリメントは、1993年にExperimental and Applied Sciences （EAS）という会社がフォスファゲンという名前でスポーツ栄養市場に導入するまで市販されていませんでした。[16]その後行われた研究では、高血糖炭水化物をクレアチンと一緒に摂取すると、筋肉中のクレアチン貯蔵量が増加することが実証されました。[17]
代謝の役割
クレアチンは天然に存在する非タンパク質化合物で、細胞内でATPを再生するために使用されるクレアチンリン酸の主成分です。人体のクレアチンとクレアチンリン酸の総量の95%は骨格筋に存在し、残りは血液、脳、精巣、その他の組織に分布しています。[18] [19]骨格筋の典型的なクレアチン含有量（クレアチンとクレアチンリン酸の両方として）は、乾燥筋肉量1kgあたり120mmolですが、サプリメントを摂取することで最大160mmol/kgに達することがあります。[20]筋肉内のクレアチンは1日あたり約1～2%が分解されるため、平均的な（サプリメントなしの）クレアチン貯蔵量を維持するには、1日あたり約1～3グラムのクレアチンが必要になります。[20] [21] [22]雑食性の食事ではこの値のおよそ半分が摂取され、残りは肝臓と腎臓で合成されます。[18] [19] [23]
クレアチンは必須栄養素ではありません。[24]クレアチンはアミノ酸誘導体であり、人体でアミノ酸の グリシンとアルギニンから自然に生成されますが、グアニジノ酢酸からクレアチンへの変換を触媒するために、S-アデノシルメチオニン（メチオニンの誘導体）がさらに必要です。生合成の最初のステップでは、アルギニン：グリシンアミジノトランスフェラーゼ（AGAT、EC：2.1.4.1）酵素がグリシンとアルギニンの反応を仲介して グアニジノ酢酸を形成します。この生成物は、次に、S-アデノシルメチオニンをメチル供与体として使用して、グアニジノ酢酸N-メチルトランスフェラーゼ（GAMT、EC：2.1.1.2）によってメチル化されます。クレアチン自体はクレアチンキナーゼによってリン酸化されてクレアチンリン酸を形成し、骨格筋や脳でエネルギー緩衝剤として使用されます。クレアチンの環状形態であるクレアチニンは、その互変異性体およびクレアチンと平衡状態で存在します。
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クレアチンリン酸系
クレアチンは血液を介して輸送され、能動輸送システムによって脳や骨格筋などのエネルギー需要の高い組織に取り込まれます。骨格筋のATP濃度は通常2～5 mMで、筋肉の収縮時間はわずか数秒です。[25]エネルギー需要が増加すると、ホスファゲン（またはATP/PCr）システムは、クレアチンキナーゼ（CK）酵素によって触媒される可逆反応を介して、ホスホクレアチン（PCr）を使用してADPからATPを急速に再合成します。リン酸基はクレアチンのNH中心に結合しています。骨格筋では、PCr濃度は20～35 mM以上に達することがあります。さらに、ほとんどの筋肉では、CKのATP再生能力は非常に高いため、制限要因にはなりません。細胞内のATP濃度は低いが、ATPはPCrとCKの大きなプールから継続的かつ効率的に補充されるため、変化を検出することは困難である。[25]提案された表現はKriederらによって説明されている。[26]クレアチンは筋肉中のPCrの貯蔵量を増加させる能力があり、筋肉がADPからATPを再合成してエネルギー需要の増加に対応する能力を高める可能性がある。[27] [28] [29]
クレアチンの補給は、衛星細胞が損傷した筋線維に「寄付」する筋核の数を増加させ、それによってそれらの線維の成長の可能性を高めるようです。この筋核の増加は、クレアチンが筋原性転写因子MRF4のレベルを高める能力に起因すると考えられます。[30]
遺伝的欠陥
クレアチン生合成経路の遺伝的欠陥は、様々な重篤な神経学的欠陥につながる。[31]臨床的には、脳クレアチン欠乏症と呼ばれるクレアチン代謝の3つの異なる障害がある。2つの合成酵素の欠乏は、GATMの変異によって引き起こされるL-アルギニン：グリシンアミジノトランスフェラーゼ欠損症と、GAMTの変異によって引き起こされるグアニジノ酢酸メチルトランスフェラーゼ欠損症を引き起こす可能性がある。両方の生合成欠陥は、常染色体劣性遺伝する。3番目の欠陥であるクレアチントランスポーター欠陥は、 SLC6A8の変異によって引き起こされ、X連鎖遺伝する。この状態は、脳へのクレアチンの輸送に関連している。[32]
ベジタリアン
いくつかの研究では、ベジタリアンの総筋肉クレアチンは非ベジタリアンよりも大幅に低いことが示唆されています。[33] [34] [32] [19]この発見は、おそらく雑食性の食事がクレアチンの主な供給源であるためです。[35]研究によると、乳卵菜食主義者とビーガンの筋肉中のクレアチン濃度を非ベジタリアンのレベルまで上げるにはサプリメントが必要です。[33]
薬物動態
クレアチンに関するこれまでの研究のほとんどは、主にクレアチンの薬理学的特性に焦点を当てていますが、クレアチンの薬物動態に関する研究は不足しています。研究では、分布容積、クリアランス、バイオアベイラビリティ、平均滞留時間、吸収率、半減期など、クレアチンの臨床使用に関する薬物動態パラメータは確立されていません。最適な臨床投与を行う前に、明確な薬物動態プロファイルを確立する必要があります。[36]
投与量
読み込みフェーズ
クレアチンの必要量は体重によって異なる可能性があるため、0.3 g/kg/日を4等分する近似値が提案されている。[26] [20]また、1日3グラムという低用量を28日間摂取すると、筋肉中のクレアチンの総貯蔵量が、6日間で1日20グラムという急速な負荷用量と同じ量にまで増加することも示されている。[20]しかし、28日間の負荷段階では、筋肉貯蔵が完全に飽和するまでクレアチン補給の エルゴジェニックな利点を実現できない。
筋肉中のクレアチン貯蔵量の増加は、研究のセクションで議論されているエルゴジェニック効果と相関関係にある。しかし、クレアチン合成不足を補い、疾患を緩和するために、より長期間にわたり高用量を摂取することが研究されている。[37] [38] [32]
メンテナンスフェーズ
5～7日間のローディングフェーズの後、筋肉中のクレアチン貯蔵量は完全に飽和状態となり、サプリメントは1日に分解されるクレアチンの量をカバーするだけで済みます。この維持量は当初約2～3 g/日（または0.03 g/kg/日）と報告されていましたが、[20]一部の研究では飽和筋肉クレアチンを維持するために3～5 g/日の維持量を示唆しています。[17] [22] [39] [40]
吸収
健康な成人の内因性血清または血漿クレアチン濃度は、通常 2～12 mg/L の範囲です。健康な成人が 5 グラム (5000 mg) を 1 回経口投与すると、摂取後 1～2 時間で血漿クレアチン濃度のピークが約 120 mg/L になります。クレアチンの排出半減期はかなり短く、平均 3 時間未満であるため、高い血漿濃度を維持するには、1 日を通して 3～6 時間ごとに少量を経口投与する必要があります。
クリアランス
クレアチンの補給を中止すると、筋肉中のクレアチン貯蔵量は4～6週間でベースラインに戻ることが示されている。[20] [42] [40]
運動とスポーツ
クレアチンサプリメントは、エチルエステル、グルコン酸、一水和物、硝酸塩の形で販売されています。[43]
スポーツパフォーマンス向上のためのクレアチン補給は短期使用では安全であると考えられていますが、長期使用や小児および青少年への使用に関する安全性データは不足しています。[44]
2018年に国際スポーツ栄養学会誌に掲載されたレビュー記事によると、クレアチン一水和物は高強度運動時のエネルギー利用を助ける可能性があるとのことです。[45]
クレアチンを使用すると、高強度無酸素反復運動（運動と休息の期間）における最大出力とパフォーマンスが5％から15％向上します。[46] [47] [48]クレアチンは有酸素持久力に大きな効果はありませんが、高強度有酸素運動の短時間セッション中に出力を増加させます。[49] [古いソース] [50] [古いソース]
クレアチンはアスリートの回復力と運動能力を高めることが証明されており、アスリートに多方面に適用できる能力から、過去 10 年間にわたって大きな関心を集めてきました。21,000 人の大学アスリートを対象にした調査では、アスリートの 14% がパフォーマンス向上のためにクレアチン サプリメントを摂取していることが示されました。 [51]通常のアスリートと比較して、クレアチン サプリメントを摂取したアスリートは、より良い運動パフォーマンスを発揮することが示されています。[52]非アスリートは、外見を改善するためにクレアチン サプリメントを摂取していると報告しています。[51]
研究
認知能力
クレアチンは脳機能や認知処理に有益な効果があると報告されることがあるが、その証拠を体系的に解釈することは難しく、適切な投与量は不明である。[53] [54]最も大きな効果は、ストレスを感じている人（例えば、睡眠不足による）や認知障害のある人に現れると思われる。[53] [54] [55]
2018年の体系的レビューでは、「一般的に、クレアチン投与によって短期記憶と知能/推論能力が向上する可能性があるという証拠があった」と結論づけられたが、他の認知領域では「結果は矛盾していた」。[56] 2023年の別のレビューでは、当初、記憶機能の向上の証拠が見つかった。[57]しかし、後に誤った統計が統計的有意性につながったことが判明し、「二重カウント」を修正した後、効果は高齢者でのみ有意であった。[58]
2023年のレビュー研究では、「クレアチンサプリメントは脳内のクレアチン含有量を増加させることができるという主張を裏付けましたが、認知への影響についてはやや曖昧な結果も示しました。しかし、サプリメントは脳の含有量に大きな影響を与えるように見えるため、ストレスの多い集団ではさらなる研究が必要であることを示唆する証拠を提供しています。」[59]
筋肉疾患
メタアナリシスでは、クレアチン治療により筋ジストロフィー患者の筋力が増強し、機能的パフォーマンスが改善する可能性があることが判明した。[60]クレアチン治療では、代謝性ミオパシー患者の筋力は改善しないようである。[60]マッカードル病患者が高用量のクレアチンを摂取すると、筋肉痛が増強し、日常生活に支障をきたす。[60]
様々な筋ジストロフィー患者を対象とした臨床研究によると、純粋なクレアチン一水和物の使用は、怪我や固定後のリハビリに有益である可能性がある。[61]
ミトコンドリア疾患
パーキンソン病
クレアチンがミトコンドリア機能に与える影響は、パーキンソン病の進行を遅らせる効果と安全性に関する研究につながっています。2014年現在、バイアスのリスク、サンプル数の少なさ、試験期間の短さなどの理由から、治療決定の信頼できる根拠となる証拠は得られていません。[62]
ハンチントン病
いくつかの一次研究[63] [64] [65]は完了しているが、ハンチントン病に関する系統的レビューはまだ完了していない。
筋萎縮性側索硬化症
筋萎縮性側索硬化症の治療には効果がない。[66]
テストステロン
2021年に行われた研究の体系的レビューでは、「現在の証拠では、クレアチンの補給が総テストステロン、遊離テストステロン、DHTを増加させたり、脱毛/禿げを引き起こしたりすることは示されていない」ことが判明しました。[67]
副作用
副作用としては以下が挙げられる：[68] [69]
クレアチン補給のよく知られた効果の一つは、補給開始後1週間以内の体重増加であり、これは浸透圧によって筋肉中のクレアチン濃度が上昇し、水分保持量が増えるためだと考えられる。[70]
2009年の系統的レビューでは、クレアチンの補給が水分補給状態や耐熱性に影響を与え、筋肉のけいれんや下痢を引き起こす可能性があるという懸念が否定されました。[71] [72]
水分保持による体重増加と痙攣の可能性は一見「よくある」副作用のように見えるが、新しい研究では、これらの副作用はクレアチンの使用によるものではない可能性が高いことが示唆されている。さらに、初期の水分保持は、より短期的なクレアチンの使用（「ローディング」段階）に起因する。研究によると、クレアチンの使用は、長期的には筋肉量と比較して体全体の水分量に必ずしも影響を及ぼさないことがわかっている。[73]
腎機能
腎臓病患者にとって、クレアチンの長期補給が安全であることは証明されていない。[74]
全米腎臓財団が発表した2019年のシステマティックレビューでは、クレアチン補給が腎機能に悪影響を及ぼすかどうかを調査した。[75]彼らは、1997年から2013年にかけて行われた、標準的なクレアチン摂取および維持プロトコルである4～20 g /日のクレアチンとプラセボを比較した15の研究を特定した。彼らは、血清クレアチニン、クレアチニンクリアランス、血清尿素レベルを腎障害の指標として使用した。一般的にクレアチン補給によりクレアチニン値はわずかに上昇したものの正常範囲内にとどまったが、補給によって腎障害は引き起こされなかった（P値<0.001）。2019年のシステマティックレビューに含まれる特別な集団には、2型糖尿病患者[76]と閉経後女性[77]、ボディビルダー[78 ]、アスリート[79]、およびレジスタンストレーニングを受けた集団が含まれていた。[80] [81] [82]この研究では、クレアチンが腎機能に影響を与えたという報告があった3つの症例研究についても議論された。[83] [84] [85]
アメリカスポーツ医学会、栄養学アカデミー、カナダの栄養士らによるパフォーマンス向上栄養戦略に関する共同声明では、クレアチンは運動能力向上補助剤のリストに含まれており、使用上の懸念事項として腎機能は挙げられていない。[86]
国際スポーツ栄養学会誌の最新のクレアチンに関する見解では、クレアチンは乳児から高齢者、競技アスリートまで健康な人が摂取しても安全であるとされています。また、クレアチンの長期（5年間）使用は安全であると考えられていると述べられています。[26]
腎臓自体が正常な生理機能を果たすためにはクレアチンリン酸とクレアチンが必要であり、実際に腎臓は大量のクレアチンキナーゼ（BB-CK および u-mtCK アイソザイム）を発現していることを言及することが重要です。[87]同時に、内因性クレアチン合成の 2 つのステップのうち最初のステップは腎臓自体で行われます。腎臓病患者および透析治療を受けている患者は、病的な腎臓がクレアチン合成能力に阻害され、遠位尿細管で尿からクレアチンが逆吸収されるため、通常、臓器内のクレアチン レベルが著しく低くなります。さらに、透析患者は透析治療自体による洗い流しによってクレアチンを失い、慢性的にクレアチンが枯渇します。この状況は、透析患者が一般的にクレアチンの食物源である肉や魚の摂取量が少ないという事実によって悪化しています。そのため、これらの患者の慢性的なクレアチン枯渇を軽減し、臓器がクレアチン貯蔵量を補充できるようにするために、2017年のMedical Hypotheses誌の記事では、できれば透析中にクレアチンを追加で補給することが提案されました。透析患者へのクレアチン補給は、筋力、運動協調、脳機能を改善し、これらの患者によく見られるうつ病や慢性疲労を軽減することで、患者の健康と生活の質を大幅に改善すると期待されています。[88] [信頼できない医療情報源? ]
安全性
汚染
2011年にイタリアで市販されているサプリメント33種類を対象に行われた調査では、50%以上が少なくとも1種類の汚染物質で欧州食品安全機関の推奨値を超えていることが判明した。これらの汚染物質の中で最も多く含まれていたのはクレアチニンで、クレアチンの分解産物で、これも体内で生成される。[89]クレアチニンはサンプルの44%で欧州食品安全機関の推奨値より高い濃度で検出された。サンプルの約15%でジヒドロ-1,3,5-トリアジンが検出可能レベル、またはジシアンジアミドの高濃度が検出された。重金属汚染は問題にならず、水銀は微量しか検出されなかった。2007年にレビューされた2つの研究では不純物は見つからなかった。[90]
インタラクション
国立衛生研究所の研究では、カフェインがクレアチンと相互作用してパーキンソン病の進行速度を速める可能性が示唆されている。[91]
食べ物と料理
クレアチンをタンパク質と糖と高温（148℃以上）で混ぜると、発がん性のヘテロ環アミン（HCA）が生成されます。[92]このような反応は、肉を焼いたりフライパンで揚げたりするときに起こります。[93]クレアチン含有量（粗タンパク質に対する割合）は、肉の品質の指標として使用できます。[94]
食事に関する考慮事項
クレアチン一水和物は、サプリメントの製造に使用される原材料に動物由来のものではないため、ベジタリアンやビーガンに適しています。[95]
参照
参考文献
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合成のプロセスは、L-アルギニン：グリシンアミジノトランスフェラーゼ（AGAT）とグアニジノ酢酸N-メチルトランスフェラーゼ（GAMT）によって触媒される2段階で起こり、それぞれ主に腎臓と肝臓で起こります。この分子は組織内で重要なエネルギー/pH 緩衝機能を果たしており、全身のクレアチンプールの維持を保証するために、失われたクレアチンを食事または新規合成によって補充する必要があります。
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利用可能なクレアチンの残りは、雑食の場合、約 1 g/日で食事から摂取されます。体内のクレアチンの95％は骨格筋に存在し、残りの5％は脳、肝臓、腎臓、精巣に分布しています[1]。
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体重 70 kg の男性の 1 日のクレアチン必要量は約 2 g です。このうち半分までは一般的な雑食性の食事から摂取でき、残りは体内で合成されます... 体内のクレアチンとクレアチンリン酸の 90% 以上は筋肉に存在し (Brosnan and Brosnan 2007)、残りの一部は脳に存在します (Braissant et al. 2011)。 ...肝臓で合成されたクレアチンは、未知のメカニズムによって血流に分泌されるはずである（Da Silva et al. 2014a）
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つの前駆体アミノ酸を摂取した場合と全身のトランスメチル化フラックスを摂取した場合の若年成人のクレアチン合成速度の比較
クレアチン合成 (mmol/日) 8.3
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外部リンク
- PDB内のタンパク質に結合したクレアチン
