体 力 科 学(1998)47,427∼442
暑 熱 環 境 下 に お け る 持 久 走 運 動 時 水 分 摂 取 の 影 響
―糖 ・脂質および水 ・電解質代謝 におよぼす糖電 解質含有溶液摂取の影響―
鈴
木
政
登*清
水
桃
子*河
辺
典
子*
町
田
勝
彦*木
村
真
規**塩
田
正
俊***
EFFECTS
OF CARBOHYDRATE
AND
ELECTROLYTE
SOLUTION
REPLACEMENT
ON METABOLIC
AND
HORMONAL
RESPONSES
AFTER
A MODERATE
ENDURANCE
RUN
IN HOT
OUTDOOR
CONDITIONS
MASATO SUZUKI, TOUKO SHIMIZU, NORIKO KAWABE, KATSUHIKO MACHIDA MASAKI KIMURA and MASATOSHI SHIOTA
Abstract
The effect of ingestion of a chilled carbohydrate and electrolyte solution on metabolic and hormonal responses and water-electrolyte balance was studied after two 5-km runs in hot outdoor conditions (Temp, 30.6•`30.9•Ž ; humidity, 61.3•`62.4%). Eight healthy females (mean age 21.8 years) participated in : 1) a control experiment (Copt) with no fluid intake, 2) an experiment with 500 ml of tap water (WI), and 3) an experiment with 500 ml of sports beverage (SB) containing carbohydrate and electrolytes each of which were given after the 1st 5-km run, followed by a second 5-km run with an equivalent to 68.7•`72.3% of •¬O2max. In the Cont, decreases in %‡™PV and blood glucose (BS) and increases in serum osmolality (Sosm), free fatty acid (sFFA) and plasma hormone concentrations related to regulation of the water-electrolyte balance in the body persisted after the 2 nd run. The intake of the sports beverage prevented hypoglycemia and ketoacidosis, as shown by an increase in sFFA and positive results for qualitative analysis of ketone body in the urine, and quick recovery of plasma volume following an endurance run under a hot environment. This study suggests that fluid replacement with a sports beverage containing carbohydrate and electrolytes was superior to plain water or no fluid ingestion in terms of metabolic and hormonal responses and the recovery of plasma volume and elevated rectal temperature following an endur-ance run under hot conditions.
(Jpn. J. Phys. Fitness Sports Med. 1998, 47: 427•`442) key words : hot environment, sports beverage, endurance run, plasma volume, plasma cortisol
I.緒 言
暑 熱 環 境 下 で の 運 動 時 に電 解 質 や糖 質 な ど を含
ん だ ス ポ ー ツ飲 料 の 摂 取 に よ り,体 温 上 昇 が抑 制
さ れ1,2),発 汗 に よ り喪 失 した水 分,電
解 質 の補
給3,4)お よ び 血 糖 の 低 下 が 防 止 され る5),こ とな
どが 報 告 され て い る.し か し,ス ポ ー ツ飲 料 を摂
取 した場 合 と単 な る水 を摂 取 した場 合 の相 違 は,
糖 ・脂 質 代 謝 へ の影 響 以 外 認 め られ な か っ た6),
とい う報 告 もあ る.一 方,山 田 た ち1)は,発 汗 負
荷 に よる体 温 上 昇 の抑 制 効 果 は,摂 取 液体 の組 成
で は な く液体 の温 度 に依 存 す る こ とを指 摘 して い
る.ま た,森 本 た ち7)は暑 熱 環 境 下 にお け る運 動
負 荷 時 お よ び 回 復 期 に水 道 水 ま た は 糖 一
電 解 質 を
*東 京慈 恵 会 医科 大 学 臨床 検 査 医学 〒105-8461東 京都 港 区西 新 橋3-25-8 **早 稲 田 大学 大 学 院 人 間 科学 研 究科 〒359-1192埼 玉県 所 沢市 三 ケ 島2-579-15 ***山 口 大 学教 育 学 部 ス ポ ー ツ健 康 科 学 コ ー ス 〒753-0841山 口県 山 口市 大 字 吉 田1677-1Department of Laboratory Medicine, The Jikeikai University School of Medicine, 3-25-8 Nishi-shinbashi, Minato-ku, Tokyo 105-8461 Graduate School of Human Sciences, Waseda University, 2-579-15 Mikajima, Tokorozawa-shi, Saitama 359-1192
Department of Exercise and Health Science, Faculty of Education, Yamaguchi University, 1677-1 Ohaza Yoshida, Yamaguchi-shi, Yamaguchi 753-0841
含 ん だ ス ポ ー ッ飲 料 を 自由 に摂 取 させ,水
。
電 解
質 出 納 お よび体 液 区 分 へ の影 響 を詳 細 に調 べ て い
る.そ の 結 果,水 道水 とス ポ ー ッ飲 料 で は,血 漿
蛋 白濃 度 や血 漿 量 変 化 へ の影 響 に は差 は な い が,
ス ポ ー ッ飲 料 を摂 取 した場 合 自発 的脱 水 の程 度 が
少 な く,細 胞 内 液 量 の 回復 が速 い傾 向 に あ っ た,
こ と を報 告 して い る.こ れ らの報 告 で は,発 汗負
荷 時 ま た は回復 時 の 血 漿 量6'7)や 尿 量7)変 化 に は
水 道水 とス ポ ー ッ飲 料 摂 取 に よる顕 著 な差 異 は認
め られ て い な い.
そ こで,本 研 究 で は健 康 女 性 を対 象 に,糖
・脂
質,水
・電解 質代 謝 お よび そ れ らの調 節 に 関与 し
て い る 血漿 ホ ル モ ンの動 態 か ら,暑 熱 環 境 下 に お
け る持 久 的 運動 時 に ス ポ ー ッ飲 料 また は水 を摂 取
させ た場 合 の差 異 を明 らか に し よ う と試 み た.
II.研
究
方
法
A.対
象
被 検 者 は,腎,心
疾 患 等 の既 往 歴 が な い健 康 女
性8名
で あ り,平 均 年 齢 は21.8±0.7歳(±SD),
身 長157.7±4.8cm,体
重48.9±2.4kgで
あ っ
た.運 動 習慣 を有 す る者 は3名 い た が,い ず れ も
積 極 的 に暑 熱 環 境 下 で運 動 して い る者 は い な か っ
た.
尚,各 被 検 者 と も事 前 に研 究 の 目 的,実 験 内容
等 に つ い て十 分 な説 明 を受 け た後 本 実 験 に参 加 し
た.
B.研
究 方 法
本実 験 は,平 成8年7∼8月
の午 前10時,∼午 後
2時 の 間 の最 も暑 い時 間 に行 わ れ た.被 検 者 は前
日の 夕食 以 降 の飲 食 を禁 じ られ,絶 食10時 間以 上
の 空腹 状 態 で実 験 に参 加 した.被 検 者 は,実 験 室
到 着 後 運 動 着 に着 替 え,約30分
間 の椅 座 位 安 静 を
維 持 した.そ の後 排 尿 し,再 び30分 間の 安 静 後,
腋 窩 温(Taxil,婦
人 体 温 計),血
圧,採
血,採
尿
お よ び体 重(A&D,AD-6201,分
解 能20g)を
測 定
した.諸 測 定 終 了 後,50∼60%相
当 の主 観 的 強 度
で 日射 日光 下 の グ ラ ン ドを5km走
らせ,そ
の 直
後 に そ の場 で血 圧 を測 定 した.採 血,採 尿 お よ び
体 重 測 定 は運 動 終 了10分 以 内 に実 験 室(室 温26∼
28℃,相 対 湿 度60∼65%)で 行 っ た.各 測 定 終 了 後, 市 販 ス ポ ー ッ飲 料(SB;9.3±2.1℃,Na21,K5, Cl16.5,ク エ ン 酸10mEq/1,糖 質 約6.7%,浸 透 圧320mOsm/kg・H20)ま た は 単 な る 水(WI;10.1 ±2.1℃)を500ml摂 取 さ せ,約20分 後 に 再 び5 kmを 走 ら せ た.こ の 他 に,ス ポ ー ツ飲 料 も 水 も 摂 取 し な い,対 照(Cont)実 験 も設 定 し た.第1回 目 の5km走 終 了 か ら 再 び 走 る ま で の 時 間 を30分 間 と し,2回 目 の5km走 の 直 後,1時 間,2時 間 お よ び3時 間 後 に も 安 静 時 と 同 様 の 測 定 を し た.し か し,2時 間 後 の 採 血 は 行 わ な か っ た.尚, 実 験 開 始 の 安 静 時 か ら全 実 験 終 了 時 ま で 連 続 し て 心 拍 数(HR;VINE,Mac Model VHM1-016)を 記 録 し,承 諾 の 得 ら れ た3名 に つ い て は 直 腸 温(Trec; VINE,Macduo Model VM2-001)も 連 続 測 定 し た. ま た,別 の 日 に 測 定 し た 負 荷 漸 増 法 に よ る 最 大 酸 素 摂 取 量(VO2max)お よ び 心 拍 数 一 酸 素 摂 取 量 (HR-VO2)回 帰 式 と5km走 行 時 のHRか ら 相 対 的 運 動 強 度(%VO2max)を 推 定 し た. 尚,実 験 室 温 度 は 上 述 の よ う に 調 節 し た が,屋 外 の 温 度(℃,湿 度%)はCont,WIお よ びSB実 験 そ れ ぞ れ30.9±2.3℃(62.1±4.3%),30.7± 2.5℃(61.3±7.3%)お よ び30.6±2.5℃(62.4± 7.1%)で あ り,環 境 条 件 に は3実 験 間 に差 異 は な か っ た.ま た,3実 験 は 概 ね1週 間 の 間 隔 を お い て 順 序 無 作 為 に 施 行 さ れ た. 血 液 成 分 測 定 項 目 は,血 糖(BS,ダ ル コ ー ス テ ス トワ コ ー),乳 酸(LA,ラ ク テ ー トテ ス ト,ベ ー リ ン ガ ー),血 清 浸 透 圧(Sosm,Osmotron-20,オ リ オ ン 理 研),血 清Na(sNa),K(sK),Cl(sCl) (Electroder,シ ノ テ ス ト),ク レ ア チ ニ ン(Cr, Spiral,日 本 モ ニ タ ー),血 液 学 的 成 分(RBC, WBC,Hb,Hct,Coulter counter Model Spulus II), 血 漿 ア ル ドス テ ロ ン(pAld,RIA),ア ン ギ オ テ ン シ ンII(pAn:,RIA),コ ル チ ゾ ー ル(pCorti,RIA) お よ び 血 清 イ ン ス リ ン濃 度(sIRI,RIA)で あ り,1 回10ml採 血 後,試 験 管 お よ びEDTA管(2Na お よ び2K含 有)に 分 注 し,血 液 学 的 成 分 は 直 ち に 測 定 し た が,血 清 お よ び 血 漿 分 離 し た 検 体 は 測 定 ま で 凍 結 保 存 し た. 尿 成 分 測 定 項 目 は,浸 透 圧(Uosm),電 解 質(Na,運動後 の血漿水 一電解 質調節 ホルモ ンの動態
429 K,Cl),Cr,尿 ケ ト ン体 定 性 試 験(N-マ ル テ ィ ス テ ィ ッ ク スSG-L,エ ー ム ス)お よ び 尿 量(UV)で あ っ た.尿 ケ ト ン体 以 外 の 測 定 方 法 は 血 液 成 分 測 定 法 と 同 様 で あ っ た. 尚,血 清,尿 中Cr濃 度 お よ びUVを 用 い,ク レ ア チ ニ ン ク リ ア ラ ン ス(Ccr)を,ヘ モ グ ロ ビ ン (Hb)お よ び ヘ マ ト ク リ ッ ト(Hct)値 を 用 い,血 漿 量 変 化(%△PV)8)を 算 出 し た. 統 計 処 理 法 と して,運 動 前 後 の 変 化 の 有 意 性 の 検 定 に は 対 応 の あ る 場 合 のStudentのt検 定 を用 い た.Cont,WIお よ びSB間 の 測 定 値 の 変 化 に 差 異 が あ る か 否 か の 検 定 に は 二 元 配 置 分 散 分 析 を 行 い,有 意 性 が 認 め ら れ た 場 合 に は そ れ ぞ れ 対 応 す る3実 験 間 の 測 定 値 をSheffeの 多 重 比 較 で 検 定 し た.ま た,尿 中 ケ ト ン 体 定 性 試 験 の 結 果 に, 3実 験 間 で 差 異 が あ る か 否 か の 検 定 に は 独 立2標 本 の 比 率 の 検 定9)を 用 い た.尚,相 関 係 数 の 検 定 に は ピ ア ソ ン の 相 関 係 数 検 定 法 を 用 い,い ず れ の 場 合 も確 率 水 準5%を 有 意 限 界 と した. III.研 究 結 果 A.5km走 成 績,走 行 時 平 均 心 拍 数(mHR), 推 定%VO2max,走 行 後 の 血 圧,体 重 お よ び 体 温 変 化 5km走 成 績,mHRお よ び 推 定%▽02max,走 前 後 の 血 圧,体 重 お よ び 腋 窩 温(Taxil)変 化 を Table1.に 示 し た.第1回 目 の5km走 時 間 は, Cont,WIお よ びSB実 験 間 に ま っ た く差 は な い が,2回 目 の 走 行 で は,Contお よ びSB実 験 と も 走 時 間 が 有 意 に 延 長 し た.し か し,走 行 時 mHRや 推 定%VO2maxの 平 均 値 に は,第1回, 2回 目 の 走 行 お よ び3実 験 間 に ま っ た く差 異 は な か っ た. 収 縮 期(SBP)お よ び 拡 張 期 血 圧(DBP)は,第1 回,2回 目 の 走 行 後 や や 上 昇 傾 向 に あ っ た が,有 意 な 変 化 で は な く,水 分 摂 取 の 影 響 も認 め ら れ な か っ た.第2回 目 の 走 行 終 了 後3時 間 に 亘 る 血 圧 の 回 復 過 程 に も3実 験 間 に 差 異 は な か っ た. 第1回 目 の 走 行 後 の 体 重 減 少 は 平 均 で0.40∼ 0.56kgで あ り,Cont実 験 の 減 少 量 が や や 多 い が, 他2実 験 と比 較 し有 意 差 は な か っ た.第2回 目 の 走 行 後 の 体 重 減 少 は,WIお よ びSB実 験 で は 認 め ら れ な か っ た が,Cont実 験:で は さ ら に0.47kg 減 少 し,安 静 値 に 比 較 し1.02±0.40kg(初 期 体 重 の2.09±0.28%)の 減 少 で あ っ た.水 分 摂 取 後 に 走 行 し た 場 合 は 有 意 な 体 重 減 少 は 認 め ら れ な か っ た が,こ れ は500mlの 水 分 が 補 給 さ れ た た め で あ り,体 重 変 化,水 分 補 給 量 お よ び 尿 量 か ら 水 分 補 給 後 の 発 汗 量 を 推 定 す る と,WIで は0.46 ±0.14kg,SBで は0.60±0.19kgで あ り,SB実 験 の 発 汗 量 が や や 多 い 傾 向 で は あ っ た が,有 意 な 差 で は な か っ た.結 局,安 静 値 か ら の 体 重 減 少 量 はWI,SB実 験 そ れ ぞ れ0.41お よ び0.55kgに 停 ま り,Cont実 験 の 減 少 量(1.02kg)に 比 較 し有 意 差 が 認 め ら れ た. 走 行 後 の 体 重 減 少 量 と走 行 時 の 運 動 強 度 と の 関 連 を 把 握 す る た め,第1回 目 の 走 行 時mHRお よ び%VO2maxと 体 重 減 少 量(D1)と の 関 連 を 調 べ た.し か し,ま っ た く 関 連 性 は な か っ た.第1回 目 の 走 行 後 の 体 重 減 少 量 に対 す る 水 分 補 給 量(500 g)は,WI,SB実 験 そ れ ぞ れ1.61(0.83∼3.85)お よ び1.46(0.89∼3.85)倍 で あ り,8名 中7名 の 水 分 補 給 量 が 体 重 減 少 量 を 上 回 っ て い た. 第1回 目 の 走 行 後 の 腋 窩 温(Taxil)の 上 昇 は3 実 験 間 に 差 異 は な く,平 均 で+1.08∼+1.29℃ の 上 昇 で あ っ た.Taxilの 上 昇 程 度(oTaxil)は 比 較 的 個 体 差 が 大 き く,そ の 原 因 を 探 る た め △Taxil と 第1回 走 行 時%VO2maxお よ び 走 行 後 の 体 重 減 少 量(△BW)と の 関 連 を 調 べ た.し か し,相 関 係 数(r)は,そ れ ぞ れ0.120お よ び0.080(NS)で, 関 連 性 は ま っ た く認 め ら れ な か っ た.第2回 目 の 走 後 のTaxilの 上 昇 は 第1回 目 と ほ と ん ど 差 が な か っ た.ま た,全 走 行 終 了 後60,120お よ び180分 後 のCont実 験 時 のTaxilは 他2者 に 比 較 し や や 高 値 で あ っ た が,有 意 差 は な か っ た.し か し,連 続 測 定 し た 直 腸 温(Trec)変 化 を み る と,概 ね30 分 間 隔 で 測 定 さ れ たTaxilで は 示 さ れ な い 深 部 体 温 の 詳 細 な 変 化 が 示 さ れ る.Fig.1に は,走 前, 走 行 時 お よ び 回 復 時 の 心 拍 数(HR)と 直 腸 温 (Trec)変 化 の 一 例 を 示 し た.す な わ ち,ス ポ ー ッ 飲 料 摂 取 直 後 お よ び2回 目 の5km走 直 後 か ら 60分 後 に わ た っ てTrecの 回 復 が 他2実 験 の 結 果Table 1. Effects of ingesting a commercial sports beverage (SB) and plain
water (WI) on running time, mean HR, estimated %VO2max
during a 5-km
run, and changes in blood pressure (systolic and diastolic BP), body
weight and axial temperature (Taxil) after a 5-km run under a hot and
humid environment.
Cont, Control experiment ; WI, Water intake experiment; SB, Sports beverage intake experiment. Values are means•}SD. (dl) indicates the difference between measure-ments at rest and after the 1 st run, (12) indicates the difference between measure-ments after the 1 st and 2 nd runs, and (43) shows the difference between measure-ments at rest and after the 2 nd run.
Significant differeces compared to the pre-value and between the Cont and WI experiments ; * p < 0.05, ** p <0.01, *** p <0.001, and a * shows a significant difference at the 5 % level between the Cont and SB experiments.
運動後の血漿水一電解質調節 ホルモ ンの動態
431Fig. 1.
Effects of ingesting a commercial sports beverage (SB) and plain water (WI) on
changes in heart rate (HR) and rectal temperature (4Trec) before, during and after a
5-km run under a hot and humid environment.
Cont, Control experiment ; WI, Water intake experiment; SB, Sports beverage intake
experiment.
に比 較 し速 や か で あ る こ とが わ か る.
B.走 運 動 後 の 血 清 電 解 質 濃 度(sNa,sK, sCl),浸 透 圧(Sosm)お よ び 血 漿 量 変 化 (%⊿PV) 走 前 ・後 のsNa,sK,sCl濃 度,Sosmお よ び %△PVの 変 化 をTable2に 示 し た.sNa濃 度 は, Cont,WI,SBい ず れ の 場 合 も 走 直 後 に 有 意 な 上 昇 を 示 し,と く にSB実 験 で は 回 復60分 後 ま で, Contで は180分 後 ま で 高 値 が 持 続 し た.一 方, WI実 験 で は 走 後 のsNaの 回 復 が 速 く,60分 後 に は 走 前 値 に 戻 っ た.sK濃 度 は,WI実 験 の 場 合 の み 走 後 か ら 回 復180分 後 に わ た っ て 有 意 な 高 値 が 持 続 し た が,SB実 験 で は2回 目 の 走 直 後 お よ び60分 後 に,Cont実 験 で は180分 後 の み 走 前 値 に 比 較 し 有 意 な 高 値 で あ っ た.sCl濃 度 は,Cont 実 験 の 場 合 に 走 後180分 間 に わ た っ て 有 意 な 高 値 が 持 続 し た.Sosmお よ び%△PVの 変 化 は, Table2か ら 明 ら か な よ う に,sNa濃 度 変 化 と き わ め て 類 似 し て い る.す な わ ち,暑 熱 環 境 下 で5 kmを2回 走 行 し途 中 で 水 分 を 摂 取 し な か っ た 場 合,Sosmの 上 昇 お よ び 血 漿 量 の 減 少 は 運 動 終 了 180分 後 ま で 持 続 し た.第1回 目 の5km走 後 に 単 な る 水 を 摂 取 し た 場 合 に は,sNa,sCl濃 度 お よ びSosmの 回 復 が 速 く,血 漿 量 も概 ね 回 復 し た. 一 方 ,ス ポ ー ッ飲 料 を 摂 取 した 場 合 に は,走 後 の sNa濃 度 お よ びSosmは や や 高 値 で 推 移 し た が,%aPVは 回 復60分 以 降 安 静 値 に 比 較 し や や 高 値 傾 向 に あ り,Contお よ びWI実 験 に お け る 安 静 値 か ら の 変 化 量(△)に 比 較 し て も有 意 な 高 値 で あ っ た.Table 2.
Effects of ingesting a commercial sports beverage (SB)
and plain water (WI) on serum electrolytes, osmolality (Sosm)
and percent change in plasma volume (% 4PV) after the 2 nd
5-km run under a hot and humid environment.
Cont, Control experiment ; WI, Water intake experiment ; SB, Sports beverage
intake experiment. Values are means f SD.
Significant differences compared to the pre-value and between the Cont
and WI experiments ; * p<0.05,
** p < 0.01, *** p < 0.001, and a
shows a significant difference at the 5 % level between the Cont and SB
experiments.
C.走
運 動 後 の 血 中 乳 酸(LA),血
糖(BS)お
よ
び血 清 遊 離 脂 肪 酸(FFA)濃
度 変 化
走 後 のLA,BSお
よ び 血 清FFA濃
度 変 化 を
Fig.2に 示 した.LA濃
度 は 第1回
目の 走 後 有 意
に上 昇 し,そ の 上 昇 程 度(△LA)に
は や や 大 き な
個 体 差 が 認 め られ たが,平 均 値 の 比 較 で は3実 験
間 に 有 意 差 は な か っ た.第1回
目の 走 後 の △LA
と走 運 動 時 推 定%VOZmax,体
重 減 少 量(△BW)
お よ び走 行 時 間 との 間 に は有 意 な関 連 性 は なか っ
た.2回
目の5km走
直 後 お よ び60分 後 に は,SB
実 験 のLA濃
度 が 高 く,安 静 値 か ら の 変 化 量
(△LA)はCont実
験 に 比 較 し有 意 な 高 値 で あ っ
運動後の血漿水一電解質調節ホルモ ンの動 態
433Fig. 2. Effects of ingesting a commercial sports
beverage (SB) and plain water (WI) on changes in
blood lactate (LA), glucose (BS) and serum free
fatty acid (FFA) after the 2 nd 5-km run under a
hot and humid environment.
Cont, Control experiment; WI, Water intake
experiment; SB, Sports beverage intake
experi-ment.
Significant differences from the resting levels,
and between differences from the resting values
among the three experiments; * p <O.05, ** p <
0,01, ***p<0 .001.
た.BS濃 度 は1回 目 の 走 後 に3実 験 と も有 意 に 上 昇 し た が,2回 目 の 走 後 に はContお よ びWI 実 験 で は 安 静 値 と 差 が な く な り,回 復60分 お よ び 180分 に は 有 意 な 低 値 と な っ た.SB実 験 で は,2
Fig. 3.
Effects of ingesting a commercial sports
beverage (SB) and plain water (WI) on changes in
plasma angiotensin II (pAII), aldosterone (pAld),
cortisol (pCorti) and
serum
immunno-reactive
insulin (sIRI) after the 2 nd 5-km run under a hot
and humid environment.
Cont, Control experiment; WI, Water intake
experiment; SB, Sports beverage intake
experi-ment.
Significant differences from the resting levels,
and between differences from the resting values
among the three experiments ; * p <0.05,
** p <
0.01, ***p<0.001.
回 目の 走 直 後 に も有 意 な高値 を示 し,他2実
験 の
正 味 の 変 化 量(△SB)と 比 較 して も高 値 傾 向 に あ っ
静 値 に 比 較 し 有 意 な 低 値 と な っ た.一 方,FFA 濃 度 はContお よ びWI実 験 で は 走 後180分 間 に わ た っ て 高 値 が 持 続 し た が,ス ポ ー ッ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 は 走 後 の 上 昇 が 僅 少 化 し,他2実 験 の 値 と比 較 し有 意 な 低 値 で 推 移 し た.尚,走 前 後 お よ び 回 復 時 のBSとFFA濃 度 変 化 と の 間 に は 有 意 な 相 関 性 は 認 め ら れ な か っ た(r=―0.109,NS). D.走 運 動 後 の 血 漿 ホ ル モ ン 濃 度 変 化 走 前 ・後 お よ び 回 復 時 のpAII,pAld,pCortiお よ びsIRI濃 度 変 化 をFig.3に 図 示 し た.第1回 目,2回 目 の 走 直 後 にpAII,pAldお よ びpCorti 濃 度 す べ て が 走 前 値 に 比 較 し 有 意 に 上 昇 し た.5 km走 後 の 血 漿 ホ ル モ ン濃 度 上 昇 程 度 に は,第1 回 目,2回 目 の 走 後 と も 平 均 値 の 比 較 で は3実 験 間 に 有 意 差 は な か っ た が,大 き な 個 体 差 が み ら れ た.こ の 個 体 差 発 生 の 原 因 を探 る た め,水 分 摂 取 の 影 響 が 入 ら な い 第1回 目 の5km走 行 時 の 推 定 %VOZmax,走 後 のALA,%△PV,△BWお よ び 腋 窩 温 上 昇 程 度(⊿ ℃)と,血 漿 ホ ル モ ン そ れ ぞ れ の 走 前 後 の 濃 度 変 化 量(⊿pAII,⊿pAld, ⊿ pCorti)と の 間 で 相 関 分 析 を 行 っ た.し か し,⊿pCortiと%⊿PV変 化 と の 間 に 関 連 性 が 認 め ら れ た(r=0.702,p<0.001,n=24)の み で, 他 で は ま っ た く 関 連 性 は み ら れ な か っ た.水 分 を 摂 取 し な い 場 合,第2回 目 の 走 後 の 血 漿 ホ ル モ ン 濃 度 は 著 し く上 昇 し,と く にpAldお よ びpCorti は 回 復180分 間 に わ た っ て そ の 高 値 が 持 続 し た. Fig.3か ら 明 ら か な よ う に,2回 目 の 走 直 後 の 血 漿 ホ ル モ ン濃 度 に は3実 験 間 に 有 意 差 は み ら れ な い が,回 復 時 の 推 移 を み る とCont実 験 に お け る pAII,pAldお よ びpCortiい ず れ も 他2実 験 に 比 較 し高 値 傾 向 に あ り,回 復60お よ び180分 時 の ⊿ pCortiは 有 意 な 高 値 で あ っ た.水(WI)ま た は ス ポ ー ッ 飲 料(SB)を 摂 取 し た 場 合 で も 回 復60分 の 血 漿 ホ ル モ ン 濃 度 は 安 静 値 に 比 較 し有 意 な 高 値 で あ る が5Cont実 験 の 値 に 比 較 す れ ば 低 値 で あ り,安 静 レ ベ ル へ の 回 復 も 速 く,WI,SB実 験 い ず れ の 場 合 も180分 後 に は 安 静 値 に 回 復 し た. slRI濃 度 は,第1回 目 の 走 直 後 に は 上 昇 し た が,Contお よ びWI実 験 で は2回 目 の 走 後 に 低 下 し,回 復60,180分 後 に は 安 静 値 に 比 較 し有 意 な 低 値 と な っ た.ス ポ ー ッ飲 料 を摂 取 し た 場 合 に は, 2回 目 の 走 直 後 お よ び60分 後 も 高 値 傾 向 に あ っ た が,180分 後 に は 安 静 値 に 比 較 し有 意 な 低 値 と な っ た.尚,走 前 後 お よ び 回 復 時 のsIRIはBSの 動 態 と 高 い 相 関 性 を 有 し て い た(r=0.706,p< 0.001,n=120). E.走 運 動 後 の 尿 量,Ccrお よ び 尿 中 電 解 質 (Na,K,CI)排 泄 動 態 お よ び 尿 ケ ト ン 体 定 性 試 験 の 結 果 尿 量(UV),Ccr,Uosm,Na(ENa)お よ びK排 泄 量(EK)変 化 をTable3.に 示 し た.UVは,Cont, WIお よ びSB実 験 と も 安 静 値 に 比 較 し 第1回, 2回 目 の 走 後 に 有 意 に 減 少 し,120分 後 に は 概 ね 安 静 レ ベ ル に 回 復 し た.CcrもUVと ほ ぼ 類 似 し た 動 態(r=0.662,p<0.001)を 示 し,走 後 のUV お よ びCcrの 推 移 に は3実 験 間 に ま っ た く差 は な か っ た.Uosmの 動 態 はUVやCcrの そ れ と は 多 少 異 な り,第1回 目 の 走 後 よ り も2回 目 の 走 後 の 低 下 が 顕 著 で あ っ た.2回 目 の 走 後60分 に は や や 回 復 し,120∼180分 後 に は 概 ね 安 静 レ ベ ル に 戻 っ た.走 前 ・後 お よ び 回 復 時 のENa動 態 に は 3実 験 間 に ま っ た く差 異 は み ら れ ず,第1回 よ り も2回 目 の 低 下 が 顕 著 で あ り,走 終 了60分 後 で も 安 静 値 に 比 較 し有 意 な 低 値 で あ つ た.Table3に は 示 さ な か っ た が,EC1の 動 態 は,ENaと き わ め て 類 似(r=0.907,P<0.001,n=144)し て い た. EKの 動 態 もENaやECI同 様3実 験 間 に 差 異 は な か っ た が,ENaと は 異 な り 走 終 了60分 以 降 は 安 静 時 の 排 泄 量 を 凌 駕 す る 傾 向 に あ っ た.す な わ ち,第1,第2回 目 の 走 後 お よ び 回 復 時 のUV, ENa,ECI,EKお よ びCcrの 動 態 に は3実 験 間 に ま っ た く差 異 は な か っ た が,こ れ ら の パ ラ メ ー タ 相 互 間 に は 高 い 関 連 性 が あ っ た.3実 験 間 の 全 例 数(n=144)に つ い て み る と,例 え ばUVと, ENa,ECI,EKお よ びCcrと の 間 に は そ れ ぞ れ r=0.922,0.859,0.618,0.661の 有 意 な(い ず れ もp<0.001)相 関 係 数 が 与 え られ た. 尿 ケ ト ン体 の 定 性 試 験 を 行 っ た 結 果,安 静 時 お よ び 第1回,第2回 目 の 走 直 後 の 尿 ケ ト ン体 は
運 動 後 の 血 漿 水― 電 解 質 調節 ホ ル モ ンの動 態 435
Table 3.
Effects of ingesting a commercial sports beverage (SB) and
plain water (WI) on urine volume (UV), creatinine clearance
(Ccr), urinary osmolality (Uosm), excretions of Na (ENa) and K
(EK) into urine after the 2 nd 5-km run under a hot and humid
environment.
Cont, Control experiment ; WI, Water intake experiment; SB, Sports beverage intake experiment. Values are means•}SD.
Significant differences compared to the pre-value and between the Cont and WI experiments ; *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001. Cont,WIお よ びSB実 験 い ず れ も 全 例 陰 性(―) を 示 し た.し か し,Contお よ びWI実 験 で は 第 2回 目 の 走 後1∼3時 間 に わ た っ て+以 上 の 陽 性 を 示 す 頻 度 が 高 く な り,8名 中6名 が++以 上 を 呈 し た.SB実 験 で は,第2回 目 の 走 後2時 間 後 に1例 が ± を,3時 間 後 に は3例 が++を 示 し た に 過 ぎ な か っ た.そ こ で,第2回 目 の 走 後1時 間 か ら3時 間 後 の 尿 ケ ト ン体 定 性 試 験+以 上 の 出 現 度 数 の 差 の 検 定9)を,3実 験 間 で 行 っ た.そ の 結 果,Cont,WI実 験 間 に は ま っ た く 差 は な か っ た が,SB実 験 の 尿 ケ トン 体+以 上 の 出 現 頻 度 は Contお よ びWI実 験 に比 較 し有 意(P<0.01)に 少 な か っ た.
F.血 漿 ホ ル モ ン と 血 清 電 解 質 濃 度 お よ び 尿 中 電 解 質 排 泄 動 態 と の 関 連 水 ・電 解 質 代 謝 調 節 に 関 与 す る 血 漿 ホ ル モ ン と,Sosm,血 清 電 解 質 濃 度(sNa,sK,sCl)お よ び UV,Ccr,ENa,EKお よ びECI動 態 と の 関 連 を 調 べ た.血 漿 ホ ル モ ン の う ちpCortiとsNa濃 度 と の 間 に は,Cont(r=0.604),WI(r=0.455)お よ びSB実 験(r=0.748)い ず れ に お い て も 有 意 な (p<0.001)相 関 関 係 が 示 さ れ た.pCortiとSosm の 動 態 間 の 関 連 も ほ ぼ 同 様 で あ っ た.し か し, pAldとsNa変 化 と の 間 の 相 関 係 数 は 低 く,Cont で はr=0.310(p<0.05),SB実 験 で はr=0.353 (p<0.05)で あ り,WI実 験 で は 有 意 な 相 関 係 数 は 示 さ れ な か っ た(r=-0.011,NS).pAIIと sNa変 化 と の 間 の 有 意 な 関 連 性 はCont(r= 0.476,p<0.01)お よ びSB実 験(r=0.594,p< 0.001)に お い て の み 認 め ら れ,WIで は み ら れ な か っ た.pAldお よ びpAIIとsOsm変 化 と の 関 連 は 概 ねsNa変 化 と の 関 連 と類 似 し て い た が, sKお よ びsCl変 化 と の 間 の 有 意 な 相 関 係 数 は Cont,WIお よ びSB実 験 の い ず れ で も 認 め ら れ な か っ た. 本 研 究 で 測 定 し た 血 漿 ホ ル モ ン は い ず れ も UV,Ccrお よ びENa変 化 と 有 意 な 相 関 関 係 を 示 し た.ま ず,pAldとENaと は 有 意 な(p<0.001) 負 の 指 数 関 数 的 関 連 を 示 し,相 関 係 数 は そ れ ぞ れ -0.664(Cont),-0.758(WI)お よ び-0.673 (SB)で あ っ た.pAldとECIと の 間 に も ほ ぼ 同 様 の 関 連 が 示 さ れ た.一 方,pAIIとCcrと の 間 の 相 関 も 高 く,相 関 係 数 は そ れ ぞ れ-0.679(Cont), -0.559(WI)お よ び-0.730(SB)で あ っ た.し か し,pAldとEKと の 関 連 は3実 験 と も低 く か っ た.pCortiとUV,Ccr,ENa変 化 と の 有 意 な 関 連 性 はWIお よ びSB実 験 時 の み に 認 め ら れ,Cont 実 験 で は み ら れ な か っ た. 水 ・電 解 質 代 謝 調 節 に 関 与 す る 血 漿 ホ ル モ ン濃 度 と,UV,ENa,ECIお よ びCcr変 化 と の 間 の 関 連 は い ず れ も有 意 な 相 関 係 数 で 示 さ れ た が,こ れ ら の 関 連 性 に はCont,WIお よ びSBの3実 験 間 に 顕 著 な 差 異 は な か っ た. IV.考 察
わが 国 の 夏 期 にみ られ る高 温 ・多 湿 環 境 下 で の
運 動 時 に は熱 障 害 発 症 の 危 険 が あ る.暑 熱 環 境 下
で の 運 動 時 には 体 温 上 昇,発 汗 量 の 増 加 に よる 水
分,塩 分 の 喪 失 お よ び循 環 血 漿 量 の 減 少 な どが 熱
障 害 発 症 の 原 因 とな る た め,水
分 や 塩 分 の 補 給
が 奬 め ら れ る.全
米 ス ポ ー ッ 医 学 会 の 公 式 見
解(Position Statement of the American College of
Sports Medicine,1984)10)で
は,マ
ラ ソ ン レー ス
時2∼3km走
毎 に100∼200mlの
飲 水 を推 奨 し
て い る.一 方,Noakesら11)は,ウ
ル トラ マ ラ ソ
ンの よ うな 運動 時 間 が 長 い場 合 に は 過剰 に水 分 を
摂 取 し,低Na血
症(水 中毒)を 惹 起 す る危 険 性 が
あ る こ と を指摘 して い る.こ の他 に も,運 動 時 の
水 分 摂 取 の 是 非 や競 技 成績 へ の 影響 に 関 す る数 多
くの 知 見12∼14)がみ られ る.暑 熱 環 境 下 にお け る
運動 時 の水 分摂 取 の効 果 は,環 境 条 件 や 運 動 強 度,
運動 持 続 時 間,鍛 錬 度 お よび摂 取 水 分 の組 成,量,
摂 取 タイ ミ ング な ど多 くの 要 因 の組 み合 わせ に影
響 され,さ
らに何 を指 標 に そ の効 果 を評 価 す る か
に よっ て も異 な る と思 わ れ る.
本研 究 は,糖
・脂 質,水
・電 解 質代 謝 お よ び そ
れ らの調 節 に 関与 す る ホ ル モ ンの動 態 を指 標 に,
健 康 な 一般 ス ポ ー ッ愛 好 者 が夏 期 に30∼60分 間程
度 の テ ニ ス や ジ ョギ ング な ど中等 度 強 度 の運 動 を
行 う際 に,糖 質 や ミネ ラ ル を含 ん だ水 分 を摂 取 し
た場 合 の影 響 を 明 らか にす る 目 的 で な され た.被
検 者 と して健 康 女 性8名
を募 っ た.屋 外 の暑 熱 環
境 下 に お い て 主 観 的 中 等 度 強 度 で5km走
行 させ
た後 に,10℃ 前 後 に冷 却 した水 ま た は市 販 ス ポ ー
ッ 飲 料 を500ml摂
取 させ,再
び5kmを
走 らせ
た.2回
の5km走
終 了 後,26∼28℃
の 室 内 環 境
下 で180分 間 に亘 って 回復 過 程 を観 察 した.ま ず,
第1回
目 の走 行 時 の推 定 運 動 強 度(%VO2max)に
は3実 験 間 に差 異 が な か っ た.さ
ら に,5km走
行 時 間 や 環 境 条 件 に も3実 験 間 に差 異 は な か っ
た.暑 熱 環 境 下 の運 動 時 に任 意 に水 分 を摂 取 させ
る と,喪 失 量 の40∼60%程
度 しか 摂 取 しない と言
わ れ る15,16)が,本 研 究 で は500ml摂
取 させ た.
そ の た め,水 分 の 平 均 補 給 量 は 喪 失 量(体 重 減 少
運動後の血漿水-電 解質調節 ホルモ ンの動態
437 量)の1.61倍 と な り,ス ポ ー ッ 飲 料 は1.46倍 補 給 さ れ た が,補 給 倍 率 に は 両 実 験 間 に 有 意 差 は な か っ た. ま ず,走 成 績 は 水 分 摂 取 に よ っ て 向 上 す る こ と は な く,SB実 験 の 場 合 は2回 目 の5km走 時 間 は 延 長 し,WI実 験 で は 有 意 差 は な か っ た が 延 長 傾 向 に あ っ た.本 被 検 者 の 多 く は 一 般 女 子 学 生 で あ り,平 素10kmを 走 る こ と は 稀 で,発 汗 な ど に よ る 脱 水 の 影 響 よ り も 骨 格 筋 の 疲 労 に よ り走 時 間 が 延 長 した も の と 思 わ れ る.第1回,第2回 目 の5km走 後 のSBPお よ びDBPは3実 験 と も 有 意 な 変 化 を 示 さ な か っ た.運 動 強 度 が 中 等 度(推 定60∼70%VO2max)で あ り,被 検 者 が 若 年 者 で あ っ た こ と が 背 景 と して 考 え ら れ る.第2回 目 の 走 後 の 腋 窩 温(Taxil)の 上 昇 程 度 お よ び そ の 後 の 回 復 過 程 に も 水 分 摂 取 の 影 響 は み ら れ な か っ た. 走 終 了 後 は 外 気 温 よ り も 低 い26∼28℃ の 実 験 室 で 安 静 を 維 持 し た た め,全 身 の 皮 膚 表 面 が 冷 却 さ れ, 3実 験 間 の 差 異 が 消 失 した の か も 知 れ な い.し か し,深 部 体 温 で あ る 直 腸 温(Trec)はContお よ び WI実 験 時 の そ れ に 比 較 し ス ポ ー ッ 飲 料 摂 取 後 は 速 や か に 下 降 し,第2回 目 の5km走 直 後 は 他2 実 験 と ほ ぼ 同 レ ベ ル ま で 上 昇 し た が,そ の 後 の 下 降 は 速 や か で あ っ た(Fig.1).こ の こ と は,冷 却 さ れ た ス ポ ー ツ 飲 料 の 吸 収 が 速 か っ た17)こ と を 反 映 して い る の か も 知 れ な い. 暑 熱 環 境 下 で の5km走 後 に 水 分 を 補 給 し な か っ た 場 合,2回 目 の 走 後 に は 体 重 が 平 均1.02 kg減 少 し,そ の 後180分 間 に 亘 っ て 循 環 血 漿 量 の 減 少,sNa,sClお よ びSosmの 上 昇 が 持 続 した. pAII,pAldお よ びpCorti濃 度 変 化 とsNaや sOsm変 化 と の 間 に 有 意 な 相 関 係 数 が 示 さ れ た こ と か ら,こ れ ら の 変 化 に 反 応 し て,pAII,pAld お よ びpCorti濃 度 の 上 昇 が 持 続 し た18一一20)も の と 思 わ れ る.一 方,単 な る 水 を 摂 取 し た 場 合 は sNa,sClお よ びSosmの 回 復 は 速 や か で あ っ た が,%△PVは 走 後60∼180分 後 で も安 静 値 に は 回 復 し な か っ た.も し,発 汗 量 の1.61倍 補 給 さ れ た 水 す べ て が 血 管 内 に 入 れ ば 血 液 稀 釈 が 生 じ,sNa, sClお よ びSosmは さ ら に 低 下 し た か も 知 れ な い.し か し,血 管 内 に 入 っ た 水 は 速 や か に 間 質 ま た は 細 胞 内 へ 移 動 し,血 清 浸 透 圧 を恒 常 的 に 維 持 した た め 循 環 血 漿 量 の 不 足 が 持 続 す る 結 果 に な っ た,と 思 わ れ る.ス ポ ー ッ 飲 料 の 場 合 は,喪 失 量 を 上 回 る 過 剰 量 を 摂 取 し て も 概 ね 等 張(320 mOsm/kg・H20)で あ っ た た め,sNa,sClお よ び Sosmの 低 下 を も た ら す こ と な く,不 足 し た 循 環 血 漿 量 を 補 う こ と が で き,し か も過 剰 に 補 給 さ れ た た め 運 動 終 了180分 後 の%△PVは 安 静 レ ベ ル を 上 回 る 結 果 に な っ た も の と思 わ れ る. ス ポ ー ッ 飲 料 摂 取 後 のLA,BS,FFAお よ び sIRIの 動 態 は 他2実 験 と 比 較 し顕 著 な 差 異 が 認 め ら れ た.す な わ ち,SB実 験 で は 走 後 のLA, BSお よ びsIRIレ ベ ル が 高 く,FFAは 低 い レ ベ ル で 推 移 し た.一 方,Cont実 験 時 のLA,BSお よ びsIRIレ ベ ル は 低 く,FFAは 高 い レ ベ ル で 推 移 し,WI実 験 で は そ れ ぞ れSBとCont実 験 の 中 間 位 で 推 移 し た.本 研 究 で 用 い た 市 販 ス ポ ー ッ 飲 料500ml中 に は 蔗 糖29.6g,ブ ドウ 糖 が7.4g 含 ま れ て い た.こ れ を 摂 取 す る こ と に よ っ てBS 濃 度 が 上 昇 し,BS上 昇 に 反 応 し てsIRI濃 度 も 上 昇 し た,と 思 わ れ る.高 いsIRI濃 度 が 脂 肪 分 解 を 抑 制 し,そ の 結 果 血 清FFA濃 度 が 低 下 した も の と思 わ れ る.何 も摂 取 し な い 場 合 や 単 な る 水 を 摂 取 し た 場 合 に は,2回 目 の 走 終 了60分 以 降 に は BSお よ びslRI濃 度 は 安 静 値 以 下 に 低 下 し,FFA は 逆 に 高 い レ ベ ル で 推 移 した.低 いsIRIレ ベ ル, 高 いpCortiレ ベ ル,そ の 他,本 研 究 で は 測 定 し な か っ た が,脂 質 代 謝 の 亢 進 に 関 与 す る 成 長 ホ ル モ ン,グ ル カ ゴ ン,カ テ コ ー ル ア ミ ン な ど の ホ ル モ ン 分 泌 が 高 ま り,血 清FFAレ ベ ル が 上 昇 し た21)も の と 思 わ れ る.運 動 時 のHRや 推 定 %VO2maxに 差 が な い に も か か わ らず ス ポ ー ッ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 のLAレ ベ ル が,Contに 比 較 し有 意 な 高 値 を 示 し た 理 由 と し て,補 給 さ れ た 蔗 糖 や ブ ドウ 糖 が 運 動 時 お よ び 回 復 期 の 力 源 と して 利 用 さ れ た こ と が 推 測 さ れ る.さ ら に,Contお よ びWI実 験 で は 脂 質 代 謝 が 亢 進 し,ケ トン 体 の 産 生 が 過 剰 と な り,ケ トア シ ドー シ ス を 惹 起 し た 可 能 性 も あ る.そ の 結 果,細 胞 外 液 のpHが 低 下 し細 胞 内 で 産 生 さ れ た 乳 酸 の 細 胞 外 へ の 拡 散 が 抑 制 さ れ た22)こ と も考 え ら れ る.尿 定 性 試 験 を 行 った 結 果,Contお よ びWI実 験 の 回 復 期 に は ほ と ん ど の 者 が 尿 ケ トン 体 反 応 陽 性(+∼+++)を 示 し,SB実 験 に 比 較 し有 意(p<0.01)な 出 現 頻 度 で あ っ た.こ の こ と か ら,血 清FFA同 様 血 清 ケ ト ン 体 濃 度 も 上 昇 し た こ と が 推 測 さ れ る23,24). 本 研 究 で は 血 液pHは 測 定 し な か っ た が,Cont お よ びWI実 験 に お け る 走 終 了180分 後 のsK濃 度 が 安 静 値 に 比 較 し有 意 に 高 値 で あ っ た こ と か ら,血 液pHの 低 下 が 持 続 し た こ とが 推 測 さ れ る. ア シ ドー シ ス と な っ た 場 合,血 漿 中 のH+は 細 胞 内 に 移 動 し そ こ で 緩 衝 さ れ,細 胞 内 のK+は 逆 に 細 胞 外 へ 流 出 し高K+血 を呈 す る25).一 方, 運 動 負 荷 に よ っ て もsK濃 度 は 上 昇 す る.運 動 に よ るsK濃 度 の 上 昇 は 骨 格 筋 細 胞 由 来26)と 考 え ら れ,強 度 依 存 的 に 上 昇 す る が,運 動 終 了30分 後 に は 安 静 レ ベ ル に 回 復 す る27'28).と こ ろ が,本 研 究 のContお よ びWI実 験 で は2回 目 の 走 後60∼ 180分 に か け てsK濃 度 の 有 意 な 高 値 が 持 続 し て い る.こ のsK濃 度 の 上 昇 に は,脂 質 代 謝 亢 進 に よ っ て 惹 起 さ れ た ケ ト ア シ ドー シ ス お よ びslRI 濃 度 の 低 下29)(Fig.3)が 関 与 し て い る,と 考 え ら れ る.SB実 験 の2回 目 の 走 直 後 お よ び60分 後 に もsK濃 度 の 有 意 な 高 値 が 観 察 さ れ た が,走 直 後 の 上 昇 機 序 はContお よ びWI実 験 の 場 合 と 同 様 走 運 動 に よ る 骨 格 筋 細 胞 か ら の 流 出 と 思 わ れ る が,回 復60分 時 の 高 値 は 他2実 験 の 機 序 と は 異 な る と 思 わ れ る.循 環 血 漿 量 を 体 重 の5%と 仮 定 す る と,ス ポ ー ツ 飲 料 中 のKす べ て(2.5mEq/500 ml)が 循 環 血 中 に 流 入 し た 場 合,sK濃 度 は0.17 mEq/1上 昇 す る 計 算 と な る.し た が っ て,SB実 験 回 復60∼180分 時 のsK濃 度 の 上 昇 は ス ポ ー ッ 飲 料 中 のKに 起 因 し た,と 考 え ら れ る. 暑 熱 環 境 下 に お け る2回 の5km走 後,UV, Ccrお よ び 電 解 質 の 尿 中 排 泄 量 は 著 し く 低 下 し た.Ccrは 回 復60分 に は 走 前 値 に 回 復 し た が,UV, Uosmお よ びENaは 運 動 終 了120分 後 に 概 ね 回 復 し た.し か も,こ れ ら の パ ラ メ ー タ の 動 態 に は3 実 験 間 に ま っ た く差 異 が な か っ た.本 研 究 は10時 間 以 上 の 飲 水 お よ び 摂 食 を 禁 じ ら れ た 状 態 で 行 わ れ て い る.安 静 時 のsNa,sC1濃 度 お よ びSosm は 高 く は な い が,UVが 少 な くUosmが 高 い こ と か ら 軽 度 の 脱 水 状 態 に 陥 っ て い た こ と は 推 測 に 難 く な い.さ ら に,暑 熱 環 境 下 で の5km走 に よ っ て 体 重 が 平 均0.40∼0.56kg減 少 し た.こ の 体 重 減 少 は 発 汗 に よ る 水 分 ・塩 分 の 喪 失 に起 因 し た も の と 思 わ れ る.本 研 究 で は 汗 の 採 取 は 行 わ な か っ た の で,先 行 研 究7)の 汗 中Na,Clお よ びK濃 度 を 参 考 に,汗 か ら の イ オ ン喪 失 量 を概 算 し た.第 1回 目 の5km走 後 のNa喪 失 量 はContで は 平 均40.5mEq,WIで は28.9mEq,SB実 験 で は 30.7mEqで あ り,3実 験 間 に 有 意 差 は な か っ た. 汗 中Clお よ びK喪 失 量 もNaと 同 様3実 験 間 に 差 異 は な か っ た.一 方,ス ポ ー ッ 飲 料500mlの 摂 取 に よ っ て 補 給 さ れ たNa量 は10.5mEq,K は2.5mEq,Clは8.3mEqに 過 ぎ ず,SB実 験 に お け る 第1回 目 の5km走 に よ っ て 失 わ れ た 汗 中 Na量 の34%,Clは31%補 給 さ れ,Kは64%の 補 給 と な っ た.こ の 程 度 の イ オ ン量 お よ び 水 分 補 給 量 で は,依 然 と し て 体 内 の 電 解 質 お よ び 水 分 不 足 は 持 続 し,水 分 補 給 の 有 無 に か か わ らず2回 目 の5 km走 後 のUV,Uosm,ENa,ECIお よ びEKの 動 態 に も3実 験 間 に 差 が 生 じ な か っ た もの と思 わ れ る.水 分 を 補 給 し な か っ たCont実 験 に お け る sNa,sClお よ びSosmは 回 復 期180分 間 に 亘 っ て 有 意 な 高 値 が 持 続 し,%△PVは 有 意 に 減 少 し た ま ま で あ っ た.そ れ に も か か わ ら ず,WIお よ び SB実 験 に 比 較 し 回 復60分 以 降 のCcrやUVが 低 値 と は な らず,む しろ 高 値 傾 向 で 推 移 した こ と は, 運 動 で 生 じ た 老 廃 物 の 排 泄 や 腎 が 虚 血 に 陥 る の を 避 け る た め 腎 血 流 量 や 糸 球 体 濾 過 量 が 維 持 さ れ, 最 少 限 の 尿 量 を 確 保 す る た め の 反 応 な の か も知 れ な い.こ の よ う な 場 合 の 腎 機 能 調 節 因 子 に つ い て は 特 定 さ れ て い な い が,暑 熱 環 境 曝 露 ま た は 暑 熱 下 の 運 動 時 に は,副 腎 皮 質 刺 激 ホ ル モ ン(ACTH), ア ン ギ オ テ ン シ ン,ア ル ドス テ ロ ン20)お よ び バ ゾ プ レ シ ン(AVP)13'30)の 分 泌 が 亢 進 す る.本 研 究 に お い て もUV,Ccrお よ び 尿 中 電 解 質 排 泄 動 態 に は3実 験 間 に 差 異 は な か っ た が,pA II, pAldお よ びpCortiの 動 態 に はCont実 験 とWI お よ びSB実 験 間 に は 明 確 な 差 異 が あ っ た.WI
とSB実 験 の 間 に 差 異 が 認 め ら れ な か っ た の は, 本 研 究 の ス ポ ー ツ 飲 料 中 の 電 解 質(Na,K,Cl等)
運 動 後 の 血 漿 水-電 解 質 調 節 ホ ル モ ンの 動 態 439
含 量 が 少 な く,こ れ ら の 血 中 イ オ ン 濃 度 よ り も む し ろ 水 分 補 給 に よ るSosmや 血 漿 量 の 回 復 に よ っ て 分 泌 が 緩 和 さ れ,WIとSB実 験 間 に 差 異 が な く な っ た もの と 思 わ れ る.し か し,水 分 を 摂 取 し な いCont実 験 で は 回 復 時 のpAldお よ びpCorti 濃 度 上 昇 が 顕 著 で あ り,180分 後 ま で 持 続 し て い る.本 研 究 で はACTH,AVPお よ び カ テ コ ー ル ア ミ ン 濃 度 は 測 定 し て い な い が,Cont実 験 回 復 時 に は こ れ ら の 血 漿 ホ ル モ ン 濃 度 も 顕 著 に 上 昇 し た こ と が 推 測 さ れ る.ま た,Cont実 験 で はpAld が き わ め て 高 く,ENaが 低 値 で あ る こ と か ら, 尿 細 管 に お け る 水 やNaの 再 吸 収 に 際 し ア ル ドス テ ロ ン の 著 しい 分 泌 亢 進 を 余 儀 な く さ れ た こ と が 窺 わ れ る. V.要 約 本 研 究 で は,健 康 女 性8名(21.8±0.7歳)を 対 象 に,糖 ・脂 質,水 ・電 解 質 代 謝 お よ び そ れ ら の 調 節 に 関 与 して い る 血 漿 ホ ル モ ン の 動 態 か ら,暑 熱 環 境 下 に お け る 持 久 的 運 動 時 に ス ポ ー ッ飲 料 ま た は 単 な る 水 を 摂 取 し た 場 合 の 差 異 を 明 ら か に し よ う と 試 み た. 直 射 日 光 下 の 屋 外 で,60∼70%VO2max相 当 の 主 観 的 強 度 に よ る5km走 行 後,冷 却(平 均9.3℃) し た ス ポ ー ツ 飲 料(SB実 験;Na21,K5,Cll6.5 mEq/1,糖 質6.7%)ま た は 平 均10.1℃ に 冷 却 し た 水(WI実 験)500mlを 摂 取 さ せ,再 び5km走 ら せ た.尚,2回 の5km走 中 間 に 何 も 摂 取 し な い 対 照 実 験(Cont)も 行 っ た, 5km走 行 時 心 拍 数(HR),推 定%VO2maxお よ び5km走 時 間 は 水 分 摂 取 に よ っ て 影 響 さ れ な か っ た.第1回 目 の5km走 後 の 体 重 減 少 は 平 均 0.40∼0.56kgで あ り,3実 験 間 に 差 は な か っ た. Cont実 験 で は2回 目 の 走 後 に さ ら に 体 重 が 減 少 し,安 静 値 に 比 べ1.02±0.40kgの 減 少 で あ っ た. し か し,WIお よ びSB実 験 で は2回 目 の 走 後 に は 有 意 な 体 重 減 少 は み ら れ な か っ た.腋 窩 温 (Taxil)は 第1回 目 の 走 後 に1.08∼1.29℃ 上 昇 し, 2回 目 の 走 後 も 安 静 値 に 比 較 し1.08∼1.20℃ の 上 昇 で あ っ た が,3実 験 間 に有 意 差 は な か っ た.し か し,直 腸 温(Trec)は ス ポ ー ッ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 に の み 走 後 の 回 復 が 速 や か で あ っ た.Cont 実 験 で は,血 清 電 解 質(sNa,sCl,sK)濃 度,血 清 浸 透 圧(Sosm)の 上 昇 お よ び 血 漿 量(%△PV)の 減 少 が 回 復180分 間 に わ た っ て 持 続 し た.WI実 験 の 場 合 は,sNa,sCl,Sosmは 走 後60分 に は 概 ね 安 静 値 に 回 復 し た が,%△PVは 回 復60∼180分 に わ た っ て 低 値 が 持 続 し,sK濃 度 は 高 値 の ま ま 推 移 し た.一 方,ス ポ ー ッ 飲 料 摂 取 後 のsNaお よ びSosmはContよ り 低 値 で あ る が,WIに 比 較 し や や 高 値 傾 向 で あ っ た.ま た,%△PVは 回 復60分 以 降 安 静 レ ベ ル に 回 復 し,180分 時 に は Contお よ びWI実 験 時 の 値 に 比 較 し有 意 に 高 値 で あ っ た. 血 糖(BS)お よ び 乳 酸(LA)濃 度 は 第1回 目 の 走 後 い ず れ も 有 意 に 上 昇 し た が,2回 目 の 走 後 は Contお よ びWI実 験 で は 上 昇 は せ ず 回 復60分 以 降 は 安 静 値 以 下 に 低 下 し た.一 方,Cont実 験 の 血 清FFA濃 度 は2回 目 の 走 後 著 し く上 昇 し180分 後 ま で 持 続 し た が,ス ポ ー ッ 飲 料 摂 取 後 は 速 や か に 低 下 し,Contお よ びWI実 験 に 比 べ 有 意 に 低 値 で あ っ た. 第1回 目 の 走 後 の 血 漿 ア ン ギ オ テ ン シ ンH(pA II),ア ル ドス テ ロ ン(pAld)お よ び コ ル チ ゾ ー ル (pCorti)濃 度 上 昇 に は3実 験 間 に 有 意 差 は な か っ た が,水 分 摂 取 後 の 回 復 は 速 や か で あ っ た.Cont 実 験 で は 回 復 期180分 間 に わ た っ て 高 値 が 持 続 し た.単 な る 水 と ス ポ ー ッ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 の 血 漿 ホ ル モ ン の 回 復 過 程 に は 顕 著 な 差 異 は み ら れ な か っ た. 尿 量(UV)や ク レ ア チ ニ ン ク リ ア ラ ン ス(Ccr), 尿 中 電 解 質 排 泄 量(ENa,EK,ECI)お よ び 尿 浸 透 圧(Uosm)の 変 化 に は3実 験 間 に 有 意 差 は な か っ た. 暑 熱 環 境 下 の 運 動 時 に 水 分 を 摂 取 し な い 場 合, 血 漿 量 減 少,Sosmの 上 昇 お よ びBSの 低 下,血 清FFAお よ び 血 漿 ホ ル モ ン 濃 度 の 上 昇 が 運 動 終 了 後180分 間 に わ た っ て 持 続 した.一 方,単 な る 水 と ス ポ ー ッ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 の 違 い は,糖 ・ 脂 質 代 謝 お よ び 血 漿 量 の 回 復 過 程 で あ っ た.す な わ ち,ス ポ ー ツ 飲 料 を 摂 取 し た 場 合 に は,低 血 糖 が 防 が れ,上 昇 し た 血 清FFAレ ベ ル が 速 や か に
回 復 し,尿 中 ケ トン体 の 排 泄 は 認 め られ な か っ
た.ま た,ス ポ ー ツ飲 料摂 取 後 の血 漿 量 の 回復 が
速 く,運 動 終 了180分 後 に は安 静 レベ ル をや や 上
回 った.
水 ・電 解 質代 謝 調 節 に関与 す る血 漿 ホ ル モ ンの
動 態 か らみ る と,単 な る水 とス ポ ー ッ飲 料 摂 取 の
差 異 は 認 め られ な い が,ス ポ ー ツ飲 料 を摂 取 した
場 合 に は,血 糖 の 低 下 お よ び 血 清FFA濃
度 の 上
昇 が抑 制 され,血 漿 量 の 回復 が 速 め られ る こ とが,
示 され た.
謝
辞
本研 究 は,平 成8年 度厚生 科学研究 費補 助金(食 品
衛 生調査研究事 業)運動者用特 別食品 の健康 影響評価
に関する研究(主任研究 者 細谷憲政)に おいてなされ
た.記 して謝意 を表 する.
(受理 日 平成10年4月30日)
VI.文
献
1) 山 田 誠 二,松 原 周 信,能 勢 博,三 木 健 寿,伊 藤 俊 之,瀬 尾 芳 輝,平 川 和 文,森 本 武 利.発 汗 時 補 給 水 分 の 体 温 冷 却 効 果.日 生 気 誌,(1982),19, 45-51.2) Montain, S. J. and Coyle, E. F. Fluid ingestion dur
-ing exercise increases skin blood flow independent
of increases in blood volume. J. Appl. Physiol.,
(1992), 13, 903-910.
3) Cade, R., Spooner, G., Schlein, E., Pickering, M. and
Dean, R. Effect of fluid, electrolyte, and glucose
replacement during exercise on performance, body
temperature, rate of sweat loss, and compositional
changes of extracellular fluid. J. Sports. Med.
Phy-siol. Fit., (1972),12,150-156.
4) Costill, D. L., Kammer, W. F. and Fisher, A. Fluid
ingestion during distance running. Arch Environ
Health,, (1970), 21, 520-525.
5) Owen, M. D., Kregel, K. C., Wall, P. T. and Gisolfl,
C. V. Effects of ingesting carbohydrate beverages
during exercise in the heat. Med. Sci. Sports Exerc.,
(1986), 18, 568-575.
6) 堤 達 也,後 藤 芳 雄,喜 多 尚 武,青 木和 江.高 温 ・ 高 湿 度 環 境 下 に お け る持 久 運 動 実 施 後 の ス ポ ー ツ ドリ ン ク摂 取 が 生 体 の 回 復 過 程 に 及 ぼ す 影 響.日 本 体 育 協 会 ス ポ ーツ 科 学 研 究 報 告,(1981), 4-14. 7) 森 本 武 利,三 木 健 寿,能 勢 博,山 田 誠 二,平 川 和 文,松 原 周 信.発 汗 時 の 水 分 塩 分 摂 取 と体 液 組 成 の 変 化.日 生 気 誌,(1981),18, 31-39.8) Dill, D. B. and Costill, D. L. Calculation of percen
-tage changes in volumes of blood, plasma, and red
cells in dehydration. J. Appl. Physiol., (1974), 37,
247-248.
9) 縣 俊 彦.基 本 医 学 統 計 学,初 版,5検 定.中 外 医 学 社,東 京,(1997), 45-62.
10) American College of Sports Medicine. Position stand
on prevention of thermal injuries during distance
running. Med. Sci. Sports Exerc., (1984), 16, ix-xiv.
11) Noakes, T. D., Goodwin, N., Rayner, B. L., Branken,
T. and Taylor, R. N. K. Water intoxication : A possi.
ble complication during endurance exercise. Med.
Sci. Sports Exerc., (1985), 17, 370-375.
12) Maughan, R. J. and Noakes, T. D. Fluid replacement
and exercise stress A brief review of studies on
fluid replacement and some guidelines for the
athlete. Sports, Medicine., (1991), 12, 16-31.
13) Deuster, P. A., Singh, A., Hofmann, A., Moses, F. M.
and Chrousos, G. C. Hormonal responses to
ing-esting water or a carbohydrate beverage during a
2 h run. Med. Sci. Sports Exerc., (1992), 24, 72-79.
14) Noakes, T. D., Adams, B. A., Myburgh, K. H., Greeff,
C., Lotz, T. and Nathan, M. The danger of an
inadequate water intake during prolonged exercise.
Eur. J. Appl. Physiol., (1988), 57, 210-219.
15) Adolph, E. F. Water metabolism. Ann. Rev. Physiol.,
(1947), 9, 381-408.
16) 森 本 武 利.水 分 摂 取 と 塩 分 バ ラ ン ス.臨 床 ス ポ ー ツ 医 学,(1987),4, 1097-1103.
17) Fordtran, J. S. and Saltin, B. Gastric emptying and
intestinal absorption during prolonged severe
exer-cise. J. Appl. Physiol., (1967) , 3, 331-335.
18) Fraser, R., Brown, J. J., Lever, A. F., Mason, P. A.
and Robertson, J. I. S. Control of aldosterone
secre-tion. Clin. Sci. (1979), 56, 389-399.
19) Mason, P. A., Fraser, R., Morton, J. J., Semple, P. F.
and Wilson, A. The effect of sodium deprivation
and of Angiotensin II infusion on the peripheral
plasma concentrations of 18-hydroxycorticosterone,
aldosterone and other corticosteroids
in man. J.
Steroid Biochem., (1977), 8, 799-804.
20) Ohira, Y., Suzuki, M., Nakajima, T. and Ikawa, S.
Responses of hormones and electrolytes in blood
and urine to thermal dehydration. J. J. Aerospace
Environ. Med., (1983), 20, 50-56.
21) 鈴 木 政 登,町 田 勝 彦,塩 田 正 俊,杉 浦 崇 夫,松 原 茂,中 川 種 栄.33時 間 絶 食 時 運 動 負 荷 後 の 血 漿 ホ ルモ ン,血 糖,乳 酸,遊 離 脂 肪 酸 お よび グ リセ ロ ー ル濃 度 の 消 長.体 力 科 学,(1993),42, 429-445. 22) 鈴 木 政 登,河 辺 典 子,町 田 勝 彦.漸 増 負 荷 運 動 時 血 中乳 酸 動 態 に お よ ぼ す 実 験 的 酸-塩 基 平 衡 異 常 の 影 響.体 力 科 学,(1995),44, 297-306.23) Harano, Y. and Shigeta, Y. Sensitive and simplified
method for the differential determination of serum
levels of ketone bodies. Clin. Chim. Acta, (1983),
134, 327-336.
24) 原 納 優,繁 田 幸 男.血 液,尿 ケ ト ン 体.臨 床 医, (1983),9, 113-116.
運 動 後 の 血 漿 水-電 解 質 調 節 ホ ル モ ンの 動 態 441
酸 塩 基 平 衡 と 電 解 質 異 常.新 興 医 学 出 版 社,東 京, (1985),161-170.
26) SjƒÓgaard, G. Electrolytes in slow and fast muscle fibers of humans at rest and with dynamic exercise. Am. J. Physiol., (1983), 245, R25-R31.
27) 鈴 木 政 登.運 動 負 荷 時 の 腎 機 能 判 定 法― と くに 健 常 成 人 に お け る腎 濃 縮 能 と運 動 強 度 との 関 連―. 慈 恵 医 大 誌,(1987),102,89-105.
28) Deuster, P. A. and Singh, A. Responses of plasma
magnesium and other cations to fluid replacement
during exercise. J. American College of Nutrition, (1993), 12, 286-293.
29) 北 里 宏.第17回 河 口 湖 カ ン フ ァ レ ン ス 水 と 電 解 質,第1版,6-A.InsulinとK代 謝.医 歯 薬 出 版, 東 京,(1981), 119-131.
