骨肉腫の国試問題から学ぶALP・LDH｜乳酸はなぜ酸素があってもつくられる？糖新生・コリ回路まで解説
Nov 06, 2026
「理由で解く」の学習者から、骨肉腫の問題をきっかけに「ALPやLDHはそもそも何をしている酵素なのか」という質問が寄せられました。
この記事では、国家試験の1問を入り口にして、ALPとLDHの違い、解糖系と乳酸、そして乳酸がエネルギー源やブドウ糖の材料にもなる仕組みまで、6枚の図でつなげて説明します。本文中の小さな［ ］は出典へのリンクです。読みながら原典を確かめられます。
この記事で学べること
- 骨肉腫の典型的な所見と、国試問題の正誤の理由
- ALPとLDHがそれぞれ何をする酵素か
- 骨肉腫でALP・LDHは「必ず」上がるわけではないこと
- 解糖系の10段階と、LDHが担うNAD⁺の再生
- 酸素が十分にあっても乳酸がつくられる理由
- 乳酸シャトル、糖新生、コリ回路の関係
第1章｜骨肉腫の国家試験問題を解いてみよう
骨肉腫は、腫瘍細胞そのものが骨（類骨）をつくる悪性の骨腫瘍です。原発性悪性骨腫瘍の中で最も頻度が高く、10〜25歳に多くみられます ［日整会GL2022 p.13］。
- 選択肢3（正しい）：腫瘍がつくる骨が骨の表面から放射状にのび、単純エックス線で針のような「スピクラ」として見えます。腫瘍に押し上げられた骨膜の縁にできる「コッドマン三角」も代表的な所見です。
- 選択肢1（誤り）：好発するのは骨幹部ではなく骨幹端です。特に大腿骨遠位・脛骨近位・上腕骨近位で、膝のまわりに多くみられます ［日整会GL2022 p.14］。
- 選択肢2（誤り）：血液に乗って転移する先として重要なのは肺です。ガイドラインでも、骨肉腫の肺転移の治療が独立した臨床課題として扱われています ［日整会GL2022 p.71］。
- 選択肢4（誤り）：ALPは骨肉腫で高値を示すことがある検査値です。「低値」とする記述は誤りです。
選択肢4に出てくるALPと、一緒に語られることの多いLDH。ここからは、この2つの酵素を手がかりに学びを広げます。
第2章｜ALPとLDHは何をしている酵素なのか？
ALP（アルカリホスファターゼ）
ALPは、リン酸がついた化合物からリン酸を切り離す酵素です。アルカリ性の条件でよく働くことから、この名前があります。
- 骨では、骨をつくる骨芽細胞に由来するALP（骨型ALP）が、骨にカルシウムが沈着する石灰化に関わります。
- そのため、骨をつくる働きが盛んな状態で上がることがあります。骨肉腫は腫瘍が骨をつくるので、ALPが高くなる場合があります ［日整会GL2022 p.17］。
- ただし、ALPは肝臓などにも存在します。血液のALPが高いからといって、骨の病気とは限りません。
- 成長期の子どもは骨が盛んにつくられているため、ALPの基準値がおとなより高めです。
LDH（乳酸脱水素酵素）
LDHは、ピルビン酸と乳酸を行き来させる酵素です。反応は両方向に進みます ［StatPearls: LDH］。
- この反応では、補酵素のNADHとNAD⁺が入れかわります（酸化還元反応）。
- LDHは筋肉・肝臓・心臓・赤血球など、全身のほぼすべての組織にあります。
- 血液中のLDHは、組織の傷害や細胞が壊れること（溶血など）で、細胞の中のLDHが血液に出ると上がります。どの臓器が原因かは、LDHだけでは決められません ［StatPearls: LDH］。
ALPは「骨をつくる働き」と関わりが深い酵素、LDHは「細胞の中のエネルギー代謝」で働く酵素です。役割がまったく違うことを、まず押さえておきましょう。
第3章｜骨肉腫ではALPとLDHが必ず上がるのか？
答えは「いいえ」です。日本整形外科学会の『原発性悪性骨腫瘍診療ガイドライン2022』には、骨肉腫で次の割合で高値がみられると書かれています ［日整会GL2022 p.17］。
| 検査項目 | 骨肉腫で高値がみられる割合 |
|---|---|
| ALP | 約45％ |
| LD（LDH） | 約36〜44％ |
つまり、半数以上の患者さんでは高値になりません。ここから大切なことが4つ分かります。
- 正常値でも骨肉腫を否定できない。 検査値が基準内でも、症状や画像から疑いが残れば精査が必要です。
- 子どもとおとなでは基準値が違う。 同じガイドラインでは、小児のALP基準値は成人の約1.5〜2倍とされています ［日整会GL2022 p.17］。成長期の高値を、そのまま異常と読まないよう注意します。
- 血液検査だけでは確定診断できない。 単純エックス線などの画像検査 ［日整会GL2022 p.19］、そして生検による病理組織診断 ［日整会GL2022 p.31］ を組み合わせて、総合的に判断します。
- どちらも骨肉腫に特異的ではない。 ALPは肝臓の病気などでも上がり、成長期の子どもでは基準値そのものが高めです ［日整会GL2022 p.17］。LDHは全身の組織の傷害や溶血などでも上がります ［StatPearls: LDH］。骨肉腫で血清LDHが高いことも、乳酸が多くつくられている証拠ではありません（第5章の図4）。
国試では「骨肉腫ではALPが低値」は誤り、と覚えます。そのうえで、臨床では「上がることがある指標で、全例ではない」と理解しておきましょう。
第4章｜LDHは解糖系のどこで働いているのか？
細胞はブドウ糖を分解してエネルギー（ATP）を取り出します。その最初の段階が解糖系で、細胞質で進みます。
ブドウ糖 → 解糖系 → ピルビン酸
解糖系は10段階の酵素反応からなります。前半の「準備期」でATPを2つ使い、後半の「回収期」でATPを4つつくるので、ブドウ糖1分子あたり正味2つのATPが得られます。同時に、NADHが2つ、ピルビン酸が2つできます ［StatPearls: 解糖系］。
図1で赤く示した3段階（ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、ピルビン酸キナーゼ）は、逆向きに進みにくい段階です。このうちホスホフルクトキナーゼは、解糖の速さを調節する最も重要な酵素とされています ［StatPearls: 解糖系］。この3段階は、第7章の糖新生で再び登場します。
注目したいのは、グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素（GAPDH）の段階です。ここでNAD⁺がNADHに変わります。NAD⁺は解糖系を進めるのに必要な「受け取り役」で、NADHのままたまってNAD⁺が足りなくなると、解糖系は進めなくなります。
NADHをNAD⁺に戻す道は2つあります。1つはミトコンドリアへ受け渡す経路、もう1つがLDHの反応です。解糖系が速く回るときや、ミトコンドリアのない赤血球では、LDHの反応がNAD⁺の再生に大きく役立ちます。
ピルビン酸 ＋ NADH ＋ H⁺ ⇄ 乳酸 ＋ NAD⁺
ここで混同しやすい点を整理します。
- LDHは、ブドウ糖をピルビン酸にする解糖系の10段階には含まれません。 その先で、ピルビン酸と乳酸の間を行き来させる酵素です（教科書によっては、乳酸ができるまでをまとめて「嫌気的解糖」と呼びます）。
- ピルビン酸が乳酸になるとき、NADHがNAD⁺に戻ります（再生）。このNAD⁺が解糖系に戻ることで、解糖系が回り続けます。
- ATPをつくるのは解糖系です。 LDHの反応そのものはATPをつくりません。
- ピルビン酸のもう一つの行き先はミトコンドリアです。酸素を使う酸化的な代謝で、さらに多くのATPがつくられます。
第5章｜酸素が十分にあっても乳酸がつくられるのはなぜ？
「酸素が足りなくなると乳酸ができる」と習った方も多いと思います。しかし現在の生理学では、乳酸は酸素が十分にある状態でも、常につくられていることが分かっています ［Brooks 2020］ ［Brooks 2018］。
なぜ酸素があっても乳酸ができるのでしょうか。ポイントは、ピルビン酸の「つくられる速さ」と「使われる速さ」のバランスです。図3は、1つの細胞の中でのピルビン酸と乳酸の行き先をまとめたものです。
- 解糖系が速く回ると、ピルビン酸とNADHが次々にでき、その一部はLDHによって乳酸になります。
- どれだけ乳酸ができるか（量）は、酸素の量だけでなく、解糖系の速さ、ミトコンドリアがピルビン酸を受け入れる速さ、細胞内のNADH/NAD⁺のバランスなどで決まります。
- できた乳酸は、細胞膜のモノカルボン酸輸送体（MCT）を通って細胞の外へ出ていき、また別の細胞に取り込まれます ［Brooks 2020］。
- 運動の強度が上がると解糖系が速くなり、乳酸の産生と利用のバランスが変わります。血中乳酸が増えるのは、このバランスの変化の結果です。
- 安静にしているときでも、乳酸はつくられ、同時に使われ続けています。
- 赤血球にはミトコンドリアがありません。 そのため、ブドウ糖を解糖系で分解してエネルギーを得ており、乳酸をつくり続けています ［StatPearls: 糖新生］。
乳酸が増えたことは、必ずしも「酸素不足」を意味しません。ショックなどで組織が低酸素になって増えることもありますが、それだけが原因ではないということです。また、乳酸を「疲労の原因物質」や「ただの老廃物」と決めつけるのも、現在の理解とは合いません ［Brooks 2020］。
ここに注意 血液検査で測る「血清LDHの値」と、細胞の中でLDHが乳酸をつくる働きは、同じ酵素の話でも別の現象です。血清LDHは、組織の傷害や細胞が壊れること、細胞の入れかわりが盛んなことなどで細胞の外に出たLDHの量を見ています。血清LDHが高いことを、乳酸産生が増えている証拠と考えるのは誤りです。
第6章｜乳酸は老廃物ではなくエネルギー源にもなる
乳酸は、つくられた場所で終わりではありません。乳酸シャトルという考え方では、乳酸は「つくる細胞」から「使う細胞」へ運ばれ、利用されます ［Brooks 2018］。
- 活動している骨格筋（特に解糖の盛んな筋線維）などで乳酸がつくられます。
- 乳酸は筋肉の中で隣の線維へ移ったり、血液を通って別の組織へ運ばれたりします。
- 心筋や、酸化能力の高い骨格筋線維は、乳酸を取り込んでエネルギー源として使えます ［Brooks 2020］。
- 取り込まれた乳酸は、LDHによってピルビン酸に戻り、ミトコンドリアで酸化されてATPを生みます（図3の流れを逆にたどる形です）。
乳酸をつくる働きと使う働きは、体の中で同時に進んでいます。Brooksの総説では、乳酸は主要なエネルギー源であり、糖新生の最も主要な材料でもあると整理されています ［Brooks 2020］。
第7章｜乳酸からブドウ糖ができる？ 糖新生とコリ回路
乳酸のもう一つの使い道が、糖新生です。糖新生とは、乳酸・グリセロール・糖原性アミノ酸など、糖以外の材料からブドウ糖をつくる働きで、主に肝臓、そして腎臓（腎皮質）でも行われます ［StatPearls: 糖新生］。
乳酸と糖新生を結ぶ循環がコリ回路です。
- 骨格筋などで、ブドウ糖が解糖系でピルビン酸になる
- LDHによってピルビン酸から乳酸がつくられる
- 乳酸が血液を通って肝臓へ運ばれる
- 肝臓でLDHによって乳酸がピルビン酸に戻る
- ピルビン酸から、糖新生によってブドウ糖がつくられる
- ブドウ糖が血液を通って、筋肉や赤血球などへ届けられる
糖新生は、解糖系をそのまま逆に回すだけではありません。図1で赤く示した3つの段階は逆向きに進みにくいため、糖新生では4つの別の酵素で迂回します ［StatPearls: 糖新生］。
- ピルビン酸 → オキサロ酢酸：ピルビン酸カルボキシラーゼ（ミトコンドリアで働き、ATPとビオチンが必要）
- オキサロ酢酸 → ホスホエノールピルビン酸：ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ（PEPCK、GTPが必要）。オキサロ酢酸はそのままではミトコンドリアの膜を通れないため、リンゴ酸の形で細胞質へ運ばれ、細胞質のPEPCKで変換されます ［StatPearls: 糖新生］。PEPCKはミトコンドリアの中にもあり、乳酸から糖新生するときはこちらも使われます
- フルクトース-1,6-ビスリン酸 → フルクトース-6-リン酸：フルクトース-1,6-ビスホスファターゼ
- グルコース-6-リン酸 → ブドウ糖：グルコース-6-ホスファターゼ。肝臓・腎臓にあり、骨格筋にはありません。そのため筋肉はブドウ糖を血液へ出せず、コリ回路では肝臓が糖新生を担います
これらの酵素はすべての細胞にあるわけではないので、糖新生ができる臓器は限られます ［StatPearls: 糖新生］。また、迂回の過程でATPやGTPといったエネルギーを使います。
4つの用語の違い
- 解糖系：ブドウ糖をピルビン酸まで分解し、ATPを得る（細胞質）
- 乳酸シャトル：乳酸を、つくる細胞から使う細胞へ運んで利用する考え方。使う側はエネルギー源にも、糖新生の材料にもする
- 糖新生：乳酸などの糖以外の材料からブドウ糖をつくる（主に肝臓・腎臓）
- コリ回路：筋肉などでできた乳酸を肝臓で糖新生に使い、ブドウ糖として戻す循環
コリ回路は、筋肉から肝臓へ乳酸を運ぶ乳酸シャトルの一つの例です ［Brooks 2020］。図5のBのように、心筋などが乳酸を酸化してエネルギー源にするのも乳酸シャトルの例で、こちらは糖新生ではなくATPをつくるための使い方です。
第8章｜国試対策として覚えるべき重要ポイント
- 骨肉腫：骨幹端（膝周囲）・スピクラ／コッドマン三角・肺転移
- ALP：骨芽細胞・骨形成と関係する酵素。骨肉腫で上がることがあるが全例ではなく、骨肉腫に特異的でもない
- LDH：ピルビン酸と乳酸の相互変換。全身の組織にあり、血清値は特異性が低い
- 解糖系：10段階。正味2ATP・2NADH・2ピルビン酸。逆向きに進みにくい3段階がある
- NAD⁺の再生：解糖系の継続に必要。道はミトコンドリアへの受け渡しとLDH（ピルビン酸→乳酸）の2つ。解糖が速いときや赤血球ではLDHが重要
- 乳酸：酸素があってもつくられる。単なる老廃物ではない
- 乳酸シャトル：細胞の間・組織の間で乳酸を運び、エネルギー源や糖新生の材料として使う
- 糖新生：3つの段階を4つの酵素で迂回する。主に肝臓・腎皮質
- コリ回路：乳酸を肝臓で糖新生に使い、ブドウ糖として戻す
確認問題
解答
- 問1：（2）。骨肉腫は骨幹端、特に膝周囲に好発します。骨幹部に多いのはユーイング肉腫です。
- 問2：（3）。ブドウ糖をピルビン酸にするのは解糖系の酵素群で、LDHが担うのはその先のピルビン酸⇄乳酸です。ATPも直接つくらず、全身の組織にあります。
- 問3：（2）。ピルビン酸カルボキシラーゼがピルビン酸をオキサロ酢酸に、PEPカルボキシキナーゼがオキサロ酢酸をホスホエノールピルビン酸に変えます（図6）。
- 問4：（3）。糖新生は主に肝臓で行われます（腎臓でも行われます）。骨格筋や心臓は乳酸をつくったり、エネルギー源として使ったりする側です。
「理由で解く」で、ほかの問題も理由から
この記事のもとになった問題は、「理由で解く 柔道整復師」で解説を読めます。正解の理由と、ほかの選択肢が違う理由まで確認できます。
参考文献
- 日本整形外科学会 診療ガイドライン委員会、原発性悪性骨腫瘍診療ガイドライン策定委員会 編. 原発性悪性骨腫瘍診療ガイドライン2022. 南江堂; 2022.（疫学 p.13、発生部位 p.14、臨床検査所見 p.17、画像診断 p.19、生検 p.31、肺転移 p.71）本文PDF（Minds）
- Brooks GA. Lactate as a fulcrum of metabolism. Redox Biol. 2020;35:101454. doi:10.1016/j.redox.2020.101454
- Brooks GA. The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory. Cell Metab. 2018;27(4):757-785. doi:10.1016/j.cmet.2018.03.008
- Farhana A, Lappin SL. Biochemistry, Lactate Dehydrogenase. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023年5月1日更新. NCBI Bookshelf NBK557536
- Melkonian EA, Asuka E, Schury MP. Physiology, Gluconeogenesis. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023年11月13日更新. NCBI Bookshelf NBK541119
- Chaudhry R, Varacallo MA. Biochemistry, Glycolysis. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023年8月8日更新. NCBI Bookshelf NBK482303
- 厚生労働省. 第32回柔道整復師国家試験 正答番号
図1〜6は、上記の文献をもとに独自に作図しました（図3は Brooks 2020 の図を参考に簡略化）。参照日：2026年11月6日
著者：黒澤一弘（玄康株式会社）
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