ミトコンドリアと人体。どれだけの鉄が必要なの？

2025/07/04 12:00


ミトコンドリア酵素複合体にはどれだけの鉄が必要なのでしょうか？

また、日本人成人の人体にはどれだけの鉄が必要なのでしょうか？


ミクロな視点とマクロな視点から解説していきます。

① ミトコンドリア酵素複合体に必要な鉄の量

● ミトコンドリアの鉄利用の主な用途

ミトコンドリアは、体内で最も鉄を消費するオルガネラ（細胞小器官）の1つです。主な用途は次の通りです。

  • 鉄硫黄クラスター（Fe-Sクラスター）の構成

  • ヘム鉄（シトクロム）の構成

  • 酸化的リン酸化（電子伝達系）の構成要素


● 酵素複合体ごとの鉄含有量（電子伝達系）

酵素複合体名称含まれる鉄の量
複合体I（NADH-ユビキノン酸化還元酵素）約8〜9個の鉄硫黄クラスター（Fe-S） 約28〜30個の鉄原子
複合体II（スクシナート-ユビキノン還元酵素）3個のFe-Sクラスター＋ヘムb 約9個の鉄原子
複合体III（シトクロムbc1複合体）1個のFe-Sクラスター＋2個のヘム 約4個の鉄原子
複合体IV（シトクロムcオキシダーゼ）2個のヘム鉄＋3個の銅＋1〜2の鉄硫黄 鉄は約2個程度（主にヘム）
複合体V（ATP合成酵素）鉄は直接関与しない -

※ATP合成酵素（複合体V）自体には鉄は含まれませんが、その駆動力となるプロトン勾配の形成には鉄を含む複合体I〜IVが不可欠。


● 合　計

電子伝達系１セット（複合体I ~ 複合体Ⅴ）だけでも → 約40～50個の鉄原子が必要。

ミトコンドリア内膜（クリステ）の表面積（参考文献：Logan DC. Plant mitochondrial dynamics. Plant Physiol. 2006; 他）、

酵素複合体の密度データ（参考文献：

・Davies KM et al., Science. 2011. "Structure of the yeast F1Fo-ATP synthase."

・Rieger et al., EMBO Reports 2014. "Cryo-EM structures of respiratory supercomplexes."

・Sousa JS et al., Nature. 2018. "The structure of respiratory supercomplex I+III2 from mammalian mitochondria."）

酵素複合体ごとの分布比率などから、ミトコンドリア1個あたりの鉄需要量は、電子伝達系だけで約213万個（約2×10^6個）

さらに、ミトコンドリア内部では、

  • アコニターゼ（TCA回路） → 1個の[4Fe-4S]クラスター（鉄4個）

  • リポイル合成酵素

  • 鉄硫黄クラスターの組み立て酵素（ISCU、NFS1など）

  • ミトコンドリアフェリチン（FTMT） → 鉄の貯蔵庫として存在

これらも加えると、ミトコンドリア1個あたり総計：約220～230万個の鉄原子が必要という推定が成り立ちます。


● 細胞1個あたりのミトコンドリア数

細胞の種類により異なります。

  • 赤血球 → 0（初めのうちは細胞分裂などのためにミトコンドリアも存在している。その後、網状赤血球の段階で自食作用によりミトコンドリアは赤血球から消失する）

  • 筋肉細胞 → 約1000〜2000個

  • 肝細胞 → 約1000〜2000個

  • 神経細胞 → 約2000〜4000個

たとえば肝細胞なら、
→ 1000個 × 100個 = 約10万個の鉄原子がミトコンドリアだけで必要。

② 日本人成人の人体に存在する鉄の量

● 総鉄量

性別：体重：総鉄量
成人男性：60〜70kg：約4000〜5000mg（4〜5g）
成人女性：50〜60kg：約2500〜3500mg（2.5〜3.5g）

● 鉄の分布

部位 割合 役割

赤血球ヘモグロビン

約65% 酸素運搬
肝臓・脾臓・骨髄（貯蔵鉄）約25% フェリチン、ヘモジデリンとして

筋肉（ミオグロビン）

約5～10% 酸素供給

酵素鉄・機能鉄（ミトコンドリア含む）

約1～2% 酸化還元酵素、電子伝達系

→ 酵素鉄に割り当てられる鉄は総量の1〜2%
→ 成人男性で約50〜100mg、成人女性で約30〜70mg

つまり、ミトコンドリア酵素複合体に割り当てられる鉄は、人体全体の鉄の1〜2%に過ぎないが、機能的には極めて重要です。

補足：鉄欠乏の影響

結論

✔️ ミトコンドリアは、鉄代謝の最大消費拠点であり、電子伝達系の超高密度な配置により、1個あたり200万個超の鉄が必要。

✔️ 従って、鉄不足は単なる酸素運搬の問題ではなく、生命のエネルギー工場そのものの稼働停止を意味する。

これが、簡単には治らない色々な症状の原因となっている可能性は極めて大きいのです。

⚠️注意点⚠️

だからと言って、鉄をいきなり人工的な方法で補給しようとしても、強い拒否反応が出たり、中には脳下垂体を壊してしまうことも！

対策方法は、鉄ミネラルアドバイザーさんなど、体系的に専門知識を学んだ専門家のもとで指導を受けながら行うべきでしょう。

現座時点における医学書とは異なる知識を必要とするからです。