健康なヒトが空腹時にグルコースを含む水溶液を飲み、飲んだ直後（0 分）から 30 分ごとに血液を採取して、血糖濃度と血液中のインスリン濃度を測定した。結果は次の表のとおりである。
| 時間（分） | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 血糖濃度（） | 90 | 150 | 130 | 105 | 90 | 88 |
| インスリン濃度（相対値） | 8 | 40 | 55 | 30 | 15 | 9 |
表の測定時刻のうち、血糖濃度が最も高かった時刻から、インスリン濃度が最も高かった時刻までは何分か。
血糖濃度とホルモンのデータ比較
グルコースを摂取した後の血糖濃度とインスリン濃度の時間変化の表から、インスリンの分泌の増減と血糖濃度の上がり下がりの関係を読み取り、血糖濃度の調節が正常かどうかを判定できる
前提
- 血糖濃度の調節 （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
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- 血糖濃度の調節 （高校生物 体内環境の維持と免疫（知識））
説明
グルコースを飲んだあとに、血糖濃度（血液中のグルコース濃度）とインスリン濃度を時間を追って測ると、血糖濃度を下げるしくみがうまくはたらいているかを調べられます。この技能では、その時間変化の表から、インスリンの分泌がいつどれだけ増えたか、それに合わせて血糖濃度が下がっているかを読み取ります。そのうえで、調節が正常か、異常ならインスリンが分泌されていないのか、分泌されているのに効いていないのかを判定できるようになります。
なぜそうしてよいのか
グルコースを摂取すると、小腸から吸収されて血糖濃度が上がります。ランゲルハンス島の B 細胞は血糖濃度の上昇を受けてインスリンを分泌し、インスリンは肝臓や筋肉などの細胞にグルコースをとり込ませたり、グリコーゲンとしてたくわえさせたりして、血糖濃度を下げます。血糖濃度が下がるとインスリンの分泌も減ります。これは、結果が原因をおさえるフィードバックのはたらきです。したがって正常なら、「血糖濃度が上がる → 少し遅れてインスリンが増える → 血糖濃度が下がる → インスリンも減る」という順で変化し、2 時間ほどで血糖濃度はもとの値の近くに戻ります。
調節が正常でない場合は、2 つの型に分けて考えられます。1 つは、血糖濃度が上がってもインスリン濃度がほとんど増えない場合で、B 細胞がインスリンを分泌できていないと考えられます（1 型糖尿病の特徴）。もう 1 つは、インスリン濃度は正常以上に大きく増えているのに血糖濃度がなかなか下がらない場合で、分泌されたインスリンに細胞がうまく反応していないと考えられます（2 型糖尿病に多い特徴）。
このように、血糖濃度だけでは「下がらない」ことしかわかりませんが、インスリン濃度と並べて読むことで、原因が「分泌の不足」か「はたらきの低下」かを区別できます。
手順
摂取前（0 分）の血糖濃度を確認し、空腹時の値が高すぎないかを見る
血糖濃度の最高値と、それが何分後か、2 時間後などにもとの値近くまで戻っているかを読む
インスリン濃度が血糖濃度の上昇に合わせて増えているか（増えた量と時期）を読む
2 つを組み合わせて判定する：インスリンが増えて血糖濃度がもとに戻る → 正常／血糖濃度が高いままでインスリンがほとんど増えない → 分泌の不足／インスリンは大きく増えたのに血糖濃度が高いまま → インスリンへの反応の低下
例題
3 人（A, B, C）に空腹時にグルコース を飲ませ、その後の血糖濃度（）とインスリン濃度（相対値）を測定して、次の表を得た。健康な人では、血糖濃度が上がるとインスリン濃度が増え、摂取後 2 時間（120 分）ほどで血糖濃度が摂取前の値の近くまで戻るものとする。
| 時間（分） | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 180 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A の血糖濃度 | 90 | 150 | 130 | 110 | 95 | 90 |
| A のインスリン濃度 | 8 | 60 | 45 | 25 | 12 | 8 |
| B の血糖濃度 | 140 | 250 | 290 | 280 | 260 | 220 |
| B のインスリン濃度 | 3 | 4 | 5 | 4 | 4 | 3 |
| C の血糖濃度 | 120 | 220 | 250 | 230 | 200 | 160 |
| C のインスリン濃度 | 15 | 70 | 110 | 120 | 100 | 60 |
A〜C のうち、インスリンは十分に分泌されているのに、血糖濃度を下げる調節がうまくはたらいていない人を 1 人選べ。
例題の解答
手順 1：摂取前の血糖濃度は A が 90 で低め、B が 140、C が 120 で、B と C は空腹時から高い。
手順 2：120 分後の血糖濃度は A が 95 で摂取前の 90 近くまで戻っている。B は 260、C は 200 で、どちらも高いままである。
手順 3：インスリン濃度は、A が 8 から 30 分後に 60 まで増え、血糖濃度の低下とともに減っている。B は 3〜5 でほとんど増えていない。C は 15 から 90 分後に 120 まで大きく増え、A の最大値 60 より多い。
手順 4：A はインスリンが増えて血糖濃度がもとに戻っているので正常。B は血糖濃度が高いのにインスリンがほとんど増えないので、インスリンの分泌が不足している。C はインスリンが十分に（A 以上に）分泌されているのに血糖濃度が高いままなので、インスリンへの反応が低下している。
よって、答えは C。
答え: C
よくある誤り
血糖濃度が下がらないのはすべてインスリンが少ないせいだと考え、C も分泌不足と判定してしまう誤り。正しくは C のインスリン濃度は最大 120 で、正常な A の最大 60 より多いので、分泌ではなくインスリンへの反応が低下していると判定する
インスリン濃度が高い人ほど血糖濃度が低くなるはずだと考え、インスリン濃度の高い C を正常と判定してしまう誤り。正しくは血糖濃度も合わせて見る。C の 120 分後の血糖濃度は 200 で、摂取前の 120 にも戻っていないので正常ではない
血糖濃度の最高値だけで判定し、A の 30 分後の 150 が摂取前より高いので異常と判定してしまう誤り。正常でもグルコース摂取後は一時的に上がる。正しくは 120 分後に 95 と、摂取前の 90 近くまで戻っているかで判断する
インスリン濃度の変化を、血糖濃度の上がり下がりとの時間の対応を見ずに数値の大きさだけで比べてしまう誤り。正しくは A のように血糖濃度の上昇（0→30 分で 90→150）に合わせてインスリンが増え（8→60）、血糖濃度が下がるとインスリンも減る（120 分で 12）という順序になっているかを見る
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
ヒトの A, B, C の 3 人に、空腹時に一定量のグルコースを含む水溶液を飲ませた。飲む直前（0 分）と、飲んでから 30 分後、60 分後、120 分後に、血糖濃度と血しょう中のインスリン濃度を測定したところ、次の表のようになった。
0 分 30 分 60 分 120 分 A の血糖濃度 (mg/100 mL) 90 150 125 95 A のインスリン濃度 (μU/mL) 6 48 40 12 B の血糖濃度 (mg/100 mL) 150 250 290 270 B のインスリン濃度 (μU/mL) 2 3 4 3 C の血糖濃度 (mg/100 mL) 108 190 230 205 C のインスリン濃度 (μU/mL) 15 52 78 70 A, B, C のうち、1 人は血糖濃度の調節が正常な人、1 人はインスリンを分泌する細胞のはたらきが失われている人、1 人はインスリンは分泌されているが、インスリンに対する標的細胞の反応性が低下している人である。
ここで、空腹時（0 分）の値を用いて、次の式で指標 を定める。
ただし、血糖濃度は mg/100 mL、インスリン濃度は μU/mL で表したときの数値を用いる。インスリンに対する標的細胞の反応性が低下していると考えられる人について、 の値を求めよ。
ヒトの X, Y, Z の 3 人が空腹時にグルコース溶液を飲み、その直後（0 分）から 180 分後まで、血糖濃度（mg/100 mL）と血液中のインスリン濃度（U/mL）を測定しました。結果は次の表 1、表 2 のとおりです。
表 1 血糖濃度（mg/100 mL）
時間（分） 0 30 60 90 120 180 X 160 250 310 330 320 290 Y 130 220 280 270 250 200 Z 90 150 130 110 95 90 表 2 インスリン濃度（U/mL）
時間（分） 0 30 60 90 120 180 X 2 3 3 3 2 2 Y 14 40 66 74 70 50 Z 6 46 38 24 12 8 3 人のうち 1 人は健康な人、1 人は 1 型糖尿病の人、1 人は 2 型糖尿病の人です。ここで、1 型糖尿病はすい臓のランゲルハンス島 B 細胞が破壊されてインスリンがほとんど分泌されない状態、2 型糖尿病はインスリンは分泌されるが標的細胞のインスリンに対する反応性が低下している状態とします。
ある人について、表の測定値から
という値を求めます。2 型糖尿病の人の は、健康な人の の何倍ですか。分数で答えなさい。
この技能の次に学べること
- 糖尿病の型の判別 （高校生物 体内環境の維持と免疫）
- グルコースの再吸収の上限と尿糖 （高校生物 体内環境の維持と免疫）