ポイントオブリファレンス Weight and Concept of Set Point

Painting by Helen Mary Elizabeth Allingham, English artist, Public Domain, Wikimedia Common.org
Poet Laureate Alfred, Lord Tennyson, author of “Locksley Hall”
Source.Paint by Helena, Lennyson and Wikipedia: ヘレン・メアリー・エリザベス・アリンガムの絵画、イギリスのアーティスト、パブリックドメイン、Wikimedia Common.org

イギリスの有名な詩人であるアルフレッド、ロード・テニソンは、あまり知られていない、想像上の子供時代の場所ロックスリー・ホール (1842) の詩で、「科学は動く、しかしゆっくり、ゆっくり、点から点へ這いながら」と書いています。 発散と収束の点、反射と屈折の点、点の変異など、科学にはさまざまな点がありますが、重さと最も関係の深い点は、「設定点」です。 定点は有効な概念なのか、それともテニスンの「科学のおとぎ話」の一つに過ぎないのか? ほとんどの人はこの概念について聞いたことがあるが、研究者がそれによって何を考えているのかを本当に理解している人は少ないかもしれない。

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しかし体重のセットポイント、すなわち生理学的に調節された内部システムの概念は、1970年代と1980年代にリチャード・E・キーシー博士と彼の同僚によって一連の論文で定義された。 もともとは工学的なモデルから取られたもので、恒常的なフィードバック制御システム(Mrosovsky and Powley, Behavioral Biology, 1977)、体温や血圧の設定値と類似しているとされた(ただし体重は血圧や体温に比べてかなり個人差がある)。 しかし、体重は血圧や体温に比べ、人によりかなりばらつきがあります。これは、私たちの活動レベルや体が処理する食物の種類や量が、短期的にも長期的にも大きく変動するにもかかわらず、体重が驚くほど一定の範囲に収まっているという観察から生まれました。 例えば、ロックフェラー大学で肥満研究の初期のパイオニアの一人であるジュール・ハーシュ(2003年、ダナ財団講演)は、かつて、私たちの体は一生の間に約7000万カロリー、あるいは約14トンの食物を処理していると観察しています。

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セットポイントの調節は、私たちの体による血圧や体温調節に類似しています
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Set point preparation is analogous by blood pressure and temperature regulation by our body

Set points regulation is analogous by blood pressure and temperature regulation by our bodySet points regulation is analogous by blood pressure and temperature regulation by our bodycom

しかし、体内の脂肪量を調節する制御機構についての推測は、1950年代から始まった。 たとえば、GC Kennedy (Proceedings of the Royal Society of London, Biological Sciences, 1953) は、ラットを使って、脂肪そのものが脳に信号を送って体内の脂肪量を調節している可能性を示唆したのである。 しかし、1970年代になって、ロックフェラー大学のジェフリー・フリードマンの研究室で脂肪組織から産生されるホルモンであるレプチンが単離され、「そのようなフィードバックシステムの強い分子的証拠を提供」することになったのである。 (Speakman et al, 2011, Disease Models and Mechanisms)

セットポイントの他の証拠は、人が体重を増やしたり減らしたりすると(つまり「システムが乱されると」)、体は元の体重を「守ろうとする」ようだという人間のデータから発展した。 そのため、体重が減少した後、多くの人が失った体重を元に戻す傾向があるのです。 (このプロセスには「非対称性」がある。つまり、身体は体重増加よりも体重減少の方をはるかに効果的に防御するようで、おそらく食物サイクルがより多様だった時代の進化的な利点であると考えられる。 しかし、誰も、とらえどころのないセットポイントを実際に見つけていませんし、それが1つの領域であるかどうかさえもわかっていませんが、過去には、それが視床下部にあるという単純な憶測がありました。

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初期の説では、セットポイントは視床下部にあるとされていたが、一箇所に局在していない可能性が高い
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Maclean and colleagues (2004, 2006), writing in the American Journal Physiology: Regulatory, Integrated and Comparative Physiology 誌に寄稿したマクリーンら (2004 年、2006 年) は、肥満傾向のラットを研究し、ラットの代謝要因は、汚染された人間の動機づけ要因 (やせなければならないという同調圧力、理想の体格への願いなど) がないため、研究しやすいと指摘しました。 これらの研究者は、カロリー制限とその後の体重減少の後、食欲の増加と安静時代謝率の低下により、ラットが体重を元に戻す「代謝性傾向」があることを発見した。 しかし、MacLeanらは、ヒトを対象とした研究には一貫性がないことがあると指摘し、ヒトは行動を変えることで(例えば、意識的に運動する、食べる量を減らす、減量のための薬を飲むことさえある)太る代謝傾向を打ち消すことができることを「心強い」こととしている。 Levin (2004、同じ雑誌に執筆) は、ヒトにおける脂肪蓄積の調節は非常に複雑で、「遺伝、性別、周産期、発達、食事、環境、神経、心理社会的要因」によって決まることを指摘して、論争をまとめました。

William Bennett (New England Journal of Medicine, Editorial, 1995) は、設定点は「内部理想からの逸脱に急速にではなく、ゆっくりと反応」すると考えられ、食事と身体活動の両方に関係していると指摘しています。 Bennett は、これら 2 つの行動は「大部分が自発的である」と考えられているが、どちらの活動にも「自発性の程度についてかなりの曖昧さがあり得る」こと、そして「そのような行動は、ある生物学的必然性を前提としている」ことを明らかにしました。

set point control; Brews ohare, Public Domain, Creative Commons, Wikimedia Commons.org
セットポイントのコンセプトは、フィードバック制御のエンジニアリング モデルから来ました
ソース: set point control; Brews ohare, Public Domain, Creative Commons, Wikimedia Commons.org

set point モデルには制限があります。 すなわち、なぜほとんどの人は生涯を通じて、特に特定の環境条件下、たとえば配偶者の有無や年齢、社会階級の変化、あるいは「カウチ ポテト」であっても、いくらか体重が増加するのかを説明できないのです。 つまり、セットポイント理論は「生理学、遺伝学、分子生物学に根ざし」、「脂肪組織(貯蔵エネルギー)を摂取と消費に結びつける能動的なフィードバック機構を仮定」しているものの、いわゆる「肥満誘発性環境」や社会問題の体重増加への寄与を十分に説明できていないのである。 (Speakman et al, 2011)

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There is another model, the settling point model, propose a passive (rather than active regulation) feedback system in which weight can drift (Farias et al, Metabolic Syndrome and Related Disorders, 2011) this model does focus on environmental and social issues, however it does not sufficiently focus on the more genetic and biological issues and hence two models create a “artificial” divide between genetics and the environment.This modelは、環境問題や社会問題に注目しているが、より遺伝学的な問題には十分に注目しておらず、そのためこの二つのモデルは、遺伝と環境の間に「人工的な」隔たりを作っている。 (Speakman et al, 2011) 別の提案モデルである一般摂取モデルは、体重調節に影響を与える「補償される要因」(主に生理的要因など)と「補償されない要因」(主に環境)があり、人によってかなり異なることが強調されていますが、設定点があることは想定していません。 第四のモデルは、二重介入点モデル-「設定点モデルのより現実的なバージョン」(Speakman et al, 2011)で、遺伝と環境の両方の寄与を組み込むことができ、「体重/およびまたは脂肪の生理学的調節」が活発になる上限と下限が存在するものです。 ロックスリー・ホールで、テニスンは “Knowledge comes, but wisdom lingers “と書いている。 解剖学的な場所、つまりセットポイントを見つけることができるかどうかはまだわからない。 多くの研究者にとって、セットポイントという概念は、体重コントロールの複雑さと困難な科学を説明するには単純すぎるのです。 しかし、セットポイントが機能することで、体重の基準点のようなものになる人もいます。体重が増え続け、セットポイントが機能不全に陥っているような、それほど恵まれていない人たちにとっては、セットポイントは戻ることのできないポイントかもしれません。

Westminster Abbey, Public Domain, Wikimedia Commons.org
Alfred, Lord Tennyson was buried in Westminster Abbey, in the Poets’ Corner
ソース:Source: Westminster Abbey, Public Domain, Wikimedia Commons.org

注:ごく最近のセットポイントに関する論文はあまり見つかりませんでしたが、この用語は文献に出続けています。 論文としては、レプチンを外因的に与えたラットとセットポイントとの関係について、Ravussin et al, Molecular Metabolism (2014)がある。