体力科学(2003)52Suppl,105∼118
筋 力 ト レ ーニ ン グ に よ る 中 高 年 女 性 の 筋 力 増 加 と そ の 要 因 と し て の
筋 の 動 員 と 筋 肥 大 の 経 時 的 変 化
衣
笠
竜
太1)川
島
紫
乃2)増
田
和
実3)
鰺
坂
隆
一4)松
田
光
生4)久
野
譜
也2,4)
THE TIME COURSE OF STRENGTH
GAIN DUE TO MUSCLE RECRUITMENT
AND HYPERTROPHIC
FACTORS
IN MIDDLE-AGED
AND ELDERLY WOMEN
RYUTA KINUGASA, SHINO KAWASHIMA, KAZUMI MASUDA, RYUICHI AJISAKA, MITSUO MATSUDA and SHINYA KUNO
Abstract
It has been documented that the adaptive response in muscle force production capabilities is
determined by neural activation (recruitment and discharge frequency of motor units) and
morpholo-gical alternation (hypertrophy). To date, however, accumulation of this information with respect to
middle-aged and elderly women has been limited. Thus, the purpose of this study was to
investi-gated the physiological mechanisms underlying the time course change in muscle strength gain with
respect to the relative contributions of both neural, especially muscle recruitment, and muscle hyper
trophic factors in middle-aged and elderly women using magnetic resonance imaging (MRI) and its
transverse relaxation time (T2) variable. Fight middle-aged and elderly women (range : 59-70 years
old) and six young women (range : 22-29 years old) performed isokinetic knee and hip extension/
flexion training twice a week for 8 weeks at an angular velocity of 60 sec (5 repetitions
set : 2
sets day), 240 /sec (10 repetitions set : 2 sets clay) and 120 sec (5 repetitions set : 2 sets day)
us-ing isokinetic dynamometer. The maximum voluntary strength was determined as the one repetition
maximum for isotonic knee extension exercise. MRI was used to determine the muscle volume of
quadriceps lemons (QF) muscles. As an index of muscle recruitment, relative activated
cross-sectional area (%-actCSA) of the QF muscles, which represented an area greater than the resting T2
+ 1 SD in MRI pixels, was calculated at rest and immediately after knee extension exercise based on
T2-weighted MR images. The isotonic strength, muscle volume, and %-actCSA of QF muscles were
measured before and after 2, 4, 6, and 8 weeks of resistance training. Multiple regression analysis
was performed to determine which factors (recruitment or hypertrophy) contributed to strength gain
at the measured each period. As a result, the muscle recruitment factor played a major role in
strength gain in the early phase of resistance training in both groups and then the muscle
hyper-trophic factor gradually dominated over the muscle recruitment factor in the contribution to the
strength gain in both groups. In middle-aged and elderly women, however, the time course of muscle
hypertrophic factor domination over the muscle recruitment factor was more delayed than that in
young women. These results suggest that a longer period of resistance training allowed the muscle
to hypertrophy in middle-aged and elderly women, thus physiological determinants (muscle
recruit-ment / hypertrophic factor) that have been altered by aging affect the course of resistance training.
(Jpn. J. Phys. Fitness Sports Med. 2003, 52 Suppl : 105-118)
key word : resistance training, T2, muscle volume, MRI, skeletal muscle
1)日 本 体 育 大 学 〒158-8508東 京 都 世 田 谷 区 深 沢7-1-1 2)筑 波 大 学 先 端 学 際 領 域 研 究 セ ン タ ー 〒305-8577茨 城 県 つ く ば 市 天 王 台1-1-1 3)金 沢 大 学 教 育 学 部 〒920-1192石 川 県 金 沢 市 角 間 町 4)筑 波 大 学 体 育 科 学 系 〒305-8575茨 城 県 つ く ば 市 天 王 台1-1-1
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1.緒 言 加 齢 に と も な い 筋 力 が 低 下 す る こ と は よ く知 ら れ た 事 実 で あ る3,27).中 高 年 者 の 筋 力 低 下 は, 転 倒26)や 骨 折5)な ど の 危 険 性 を 高 め,特 に 中 高 年 女 性 は 男 性 と比 較 し て 骨 折 を 起 こ す 割 合 が 高 い こ と が 示 さ れ て い る(埼 玉 県 小 鹿 野 町 保 健 セ ン タ ー と埼 玉 県 立 大 学 保 健 医 療 福 祉 学 部 調 べ).こ れ ら は 寝 た き り に つ な が る 可 能 性 が あ る こ と か ら,中 高 年 者,と りわ け 中 高 年 女 性 に 対 す る 筋 力 低 下 の 防 止 法 を 策 定 す る こ と は,意 義 の あ る 課 題 で あ る. 筋 力 ト レ ー ニ ン グ(以 下:W-Trと す る)は,中 高 年 者 の 筋 力 を 増 加 さ せ る こ と か ら14,16,36),中 高 年 者 に お け る 筋 力 低 下 の 予 防 の た め の 有 効 手 段 と し て 考 え ら れ て い る.W-Trに よ る 筋 力 増 加 は,運 動 単 位 の 動 員 数 の 増 加 や イ ン パ ル ス の 発 火 頻 度 の 増 加 な ど を 含 め た 神 経 一筋 の 機 能 的 変 化 と 筋 線 維 の 肥 大 を 含 む 筋 の 形 態 変 化 の2つ の 主 要 因 (以 下:神 経 的 要 因 と筋 肥 大 とす る)に 依 存 し て い る9・17・28).こ れ ま で 中 高 年 者 を 対 象 と して,W-Trに よ る 筋 力 増 加 と そ の 要 因 と し て の 神 経 的 要 因 と 筋 肥 大 の 貢 献 度 に つ い て 検 討 し た 研 究 は, Moritani&de Vries29)の 男 性 の み の 報 告 に と ど ま っ て い る.Moritani&de Vries29)は,高 年 男 性 に 上 肢 のW-Trを8週 間 実 施 し,筋 電 図 積 分 値 (integrated electromyogram:iEMG)と 皮 脂 厚 か ら 推 定 し た 筋 断 面 積(cross-sectional area:CSA)を 用 い て 筋 力 増 加 を も た ら す 要 因 を経 時 的 に 検 討 し た.そ の 結 果,高 年 男 性 の 筋 力 増 加 に は,W-Tr を 通 じて 神 経 的 要 因 の 貢 献 度 が 高 い の に 対 し て, 筋 肥 大 の 貢 献 度 は 低 い こ と を 明 ら か に し た. W-Trに と も な う 中 高 年 者 の 神 経 的 要 因 と 筋 肥 大 の 変 化 を 各 々 に 検 討 し た 研 究 は 多 い.Knight& Kamen20)は,高 年 者 と 若 年 者 に 対 し て 下 肢 のW-Trを6週 間 実 施 し,表 面 筋 電 図 を 用 い て 最 大 随 意 筋 力 発 揮 時 の 膝 伸 筋 群 の 筋 活 動 レベ ル の 変 化 を 検 討 し た.そ の 結 果,W-Trに よ る 筋 活 動 レ ベ ル の 変 化 率 は 両 者 で 変 わ ら な い こ と を 明 ら か に し た.一 方,W-Trに よ る 筋 形 態 の 変 化 に 関 し て は, 多 く の 先 行 研 究 がW-Trに よ る 中 高 年 者 の 筋 肥 大 を 認 め て い る.例 え ば,Kraemerた ち21)は10 週 間 の 上 下 肢 のW-Trを 実 施 し,磁 気 共 鳴 画 像 法(magnetic resonance imaging:MRI)を 用 い て 大 腿 中 央 部 のCSAの 変 化 を 検 討 し た.そ の 結 果, CSAの 変 化 率 は,高 年 者 の 方 が 若 年 者 よ り も 小 さ い も の の,高 年 者 で も筋 の 肥 大 が 生 じ て い る こ と を 明 ら か に し た.ま たW-Trに よ る 高 年 者 の 筋 肥 大 は 男 性 だ け で な く,女 性 に お い て も 生 じ る こ とが 報 告 さ れ て い る11,19,33,40).こ の こ と よ り, W-Trに よ る 高 年 者 の 筋 力 増 加 に 貢 献 す る 要 因 に は,少 な く と も神 経 的 要 因 だ け で な く,筋 肥 大 も 関 与 し て い る こ と が 予 想 さ れ,こ の こ と は, Moritani&de Vries29)の 研 究 結 果 と 矛 盾 す る.し か し な が ら,中 高 年 女 性 に 関 す る 筋 力 増 加 の 経 時 的 変 化 と そ れ を 支 え る 神 経 的 要 因 と筋 肥 大 の2大 要 因 と の 関 連 性 に つ い て 十 分 な 知 見 が な い.中 高 年 女 性 の 筋 力 増 加 を も た らす 要 因 の 経 時 的 変 化 を 明 ら か に す る こ と は,筋 力 増 加 の 要 因 の 改 善 を 目 的 と し たW-Trプ ロ グ ラ ム を 至 適 時 期 に 提 供 す る こ とが 可 能 と な り,引 い て は 中 高 年 者 に 対 して 効 果 的 に 筋 力 を 増 加 さ せ た り,加 齢 に と も な う 筋 力 低 下 の 抑 制 策 に つ な が る と 考 え ら れ る. MRIは 解 剖 学 的 な 情 報6,12)や 代 謝 的 な 情 報23∼ 25)の 他
,横 緩 和 時 間(transverse relaxation time :T2)を 加 え る こ と に よ っ て,筋 の 機 能 的 な 情 報 を 得 る こ と が 可 能 で あ る.運 動 後 に 得 ら れ た MRIのT2値 は,iEMG1),電 気 刺 激 誘 発 性 の 等 尺 性 筋 力2),あ る い は 運 動 強 度10)と の 間 に 密 接 な 関 連 性 が 認 め ら れ て い る.大 腿 四 頭 筋 や 上 腕 二 頭 筋 な ど の 大 き な 筋 群 に お い て は,神 経 的 要 因 の 中 の 運 動 単 位 の 動 員 が イ ン パ ル ス の 発 火 頻 度 よ り も 筋 力 発 揮 に 関 与 し て い る こ と が 示 さ れ て い る7,22).こ の こ と か ら,大 筋 群 に 対 し てT2値 を 用 い る こ と で,筋 力 発 揮 時 の 筋 の 動 員 様 相 を 評 価 で き1,2,4,10,31),W-Trに よ る 筋 力 増 加 を も た ら す 神 経 的 要 因 の 中 の 動 員 に 関 す る 情 報 を 観 察 可 能 と 思 わ れ る.MRIは,表 面 筋 電 図 法 や 単 収 縮 挿 入 法 で は 測 定 不 可 能 な 筋 の 深 層 部 の 情 報 や3次 元 的 情 報 も得 ら れ る こ とか ら,筋 全 体 の 動 員 様 相 や 筋 形 態 に 関 す る 情 報 を 取 得 可 能 と して い る と こ ろ が 大 き な 特 徴 で あ る.し た が っ て,筋 の 動 員 の 指
107 中 高年 女 性 の筋 力 トレー ニ ン グ効 果 標 と し て のMRIのT2値 と 筋 形 態 の 指 標 と し て 筋 容 積(muscle volume:MV)に 着 目 す る こ と で, W-Trに よ る 筋 力 増 加 を も た ら す 要 因 に 関 す る 新 しい 知 見 が 得 ら れ る と 思 わ れ る. そ こ で 本 研 究 で は,MRIの 画 像 情 報 にT2値 を 加 味 す る こ と に よ っ て,中 高 年 女 性 を 対 象 と した W-Tr中 の 筋 力 増 加 と そ の 要 因 と して の 筋 の 動 員 と筋 肥 大 との 相 対 的 貢 献 度 を 経 時 的 に 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た. II.方 法 A.被 検 者 被 検 者 に は,健 康 な 中 高 年 女 性8名(年 齢:6 1歳 ∼69歳)と 若 年 女 性6名(年 齢:22歳 ∼29歳)を 対 象 に した.被 検 者 の 身 体 特 性 は,以 下 の 通 りで あ る:中 高 年 群(年 齢;64.3±3.4歳,身 長;151.0 ±4.1cm,体 重;54.0±5.2kg),若 年 群(年 齢; 26.2±3.0歳,身 長;162.4±5.4cm,体 重;53.4 ±6.8kg).実 験 に 先 立 ち,実 験 の 主 旨,内 容 お よ び 危 険 性 に つ い て 被 検 者 へ 説 明 し,実 験 参 加 の 同 意 書 を 得 た.ま た 本 研 究 は,東 京 大 学 大 学 院 総 合 文 化 研 究 科 倫 理 審 査 委 員 会 の 承 認 を 受 け て 実 施 し た. B.筋 力 トレ ー ニ ン グ プ ロ トコ ー ル W-Trは,等 速 性 筋 力 測 定 器(Biodex;Biodex Medical System,USA)を 用 い て,右 脚 の み の 等 速 性 膝 関 節 伸 展 ・屈 曲 動 作(600/sec:5回 ×2セ ッ ト,240。/sec:10回 ×2セ ッ ト)と 等 速 性 股 関 節 伸 展 ・屈 曲 動 作(120°/sec:5回 ×2セ ッ ト)を 行 っ た.セ ッ ト間 休 息 は30秒 間 と し た.W-Trの 期 間 は8週 間 と し,週 に2回 の 頻 度 でW-Trを 実 施 し た. C.測 定 項 目 お よ び 測 定 方 法 1.等 張 性 膝 伸 展 力 等 張 性 膝 伸 展 力 は 右 脚 で の 膝 伸 展 動 作 に よ る 最 大 挙 上 重 量 と し た.等 張 性 膝 伸 展 力 の 測 定 に は, 等 張 性 筋 力 測 定 器(FL-100Leg Extension;Para-mount,USA)を 用 い た.被 検 者 は 測 定 器 の 椅 子 に 座 り,背 も た れ と 足 関 節 の パ ッ ドの 位 置 を調 節 し た.測 定 の 前 に は,準 備 運 動 と して 最 大 挙 上 重 量 の 約30%の 負 荷 で5∼10回 の 膝 伸 展 動 作 を 行 っ た.最 大 重 量 を 等 張 性 膝 伸 展 力 の 判 定 は,膝 関 節 を 完 全 に 伸 展 し た 状 態 を0° と して,膝 関 節 を0° か ら10° の 範 囲 で2秒 間 保 持 で き た 場 合 と し た. 等 張 性 膝 伸 展 力 の 再 現 性 を 検 討 す る た め,本 実 験 と 同 様 な 条 件 で,4名 の 右 脚 の 等 張 性 膝 伸 展 力 を 異 な る 日 に 測 定 し た と こ ろ,1回 目 の 値(Fo) と2回 目 の 値(F1)と の 間 に は 有 意 な 相 関 関 係(r= 0.96,p<0.05)が 認 め ら れ,1回 目 の 値 と2回 目 の 値 と の 誤 差 率[(F1-F0)/F0・100]は9.0%で あ っ た.こ の 場 合,1回 目 と2回 目 の 平 均 値 と の 間 に は 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た. 2.筋 断 面 積 お よ び 筋 容 積 CSAの 測 定 に は,永 久 磁 石 型MR装 置(AIRIS mate;Hitachi Medical,Japan)を 用 い た.被 検 者 はMR室 内 の ベ ッ ド に 仰 臥 位 と な り,膝 関 節 を ベ ッ ド と水 平 に な る よ う伸 展 さ せ,脚 が 動 か な い よ う に 専 用 ベ ル トで 固 定 し た.撮 影 部 位 は 右 脚 の 大 腿 中 央 部 と し,プ ラ ス チ ッ ク 製 の 定 規 を 用 い て 大 転 子 と 外 側 顆 間 結 節 間 と の 距 離 か ら大 腿 中 央 部 を 同 定 し た.MRの 撮 影 は,大 腿 中 央 部 よ り近 位 お よ び 遠 位 方 向 に そ れ ぞ れ ス ラ イ ス 厚10mm, ス ラ イ ス 間 隔30mmの 設 定 で 行 い,計5枚 の 横 断 像 を 得 た.得 ら れ た 横 断 像 は フ ィ ル ム に 現 像 し,大 腿 部 を 構 成 す る 全 て の 筋 のCSAを ブ ラ イ ン ド法 で ト レ ー ス し た.ト レ ー ス した 画 像 は,ス キ ャ ナ を 用 い て パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ(Power Macintosh G4;Apple,Japan)に 取 り込 み,画 像 処 理 ソ フ ト ウ エ ア(NIH imagever.1.62;National Institutes of Health,USA)に よ りCSAを 算 出 し
た.MVは5箇 所 のCSAに ス ラ イ ス 厚 お よ び ス ラ イ ス 間 隔 を 用 い て,以 下 の 式 よ り算 出 し た. MV=30nΣk=1CSAk 【CSA;k番 目 のCSA,n;1か ら5ま で1 5箇 所 のCSAよ り算 出 したMVの 妥 当 性 テ ス ト を 行 う た め,大 腿 部 全 体 のMVと の 関 係 に つ い て 検 討 し た と こ ろ(n=6),両 者 の 間 に 有 意 な 相 関 関 係(r=0.92,p<0.01)が 認 め ら れ た.以 上
の こ と よ り,5箇 所 のCSAよ り算 出 し たMVは , 大 腿 部 全 体 のMVを 反 映 し て い る も の と 判 断 し た. ま た,CSAとMVの 再 現 性 を 検 討 す る た め, 本 実 験 と 同 様 な 条 件 で,8名 のCSAとMVを 異 な る 日 に 測 定 し た と こ ろ,1回 目 の 値 と2回 目 の 値 と の 間 に は 有 意 な 相 関 関 係(CSA:r=0.95, p<0.01,MV:r=0.97,p<0.01)が 認 め ら れ, 1回 目 の 値 と2回 目 の 値 と の 誤 差 率 は,CSAで 1.9%,MVで1.0%で あ っ た.こ の 場 合,CSAと MVの い ず れ に つ い て も,1回 目 と2回 目 の 平 均 値 と の 間 に は 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た. 3.T2値 お よ び%activated CSA T2値 の 測 定 に は,CSAの 測 定 と 同 じMR装 置 を 用 い た.MR画 像 は 右 脚 の 大 腿 中 央 部 を 起 点 と し て,大 腿 中 央 部 よ り近 位 お よ び 遠 位 方 向 に 計5 枚 の 横 断 像 を 得 た(SE法,TRl500ms,TE30/60 ms,FOV320mm,ス ラ イ ス 厚10mm,ス ラ イ ス 間 隔30mm,matrix256×180,NSA2回,撮 像 時 間5:18).MRの 撮 影 は,椅 子 座 位 に よ る10 分 間 の 安 静 の 後 と 膝 伸 展 動 作 の 直 後 に行 っ た.膝 伸 展 動 作 は,上 記 の 等 張 性 筋 力 測 定 器 を用 い て, 最 大 挙 上 重 量 の30%の 負 荷 で10回 を4セ ッ ト(セ ッ ト間 休 息60秒)行 っ た.な お,膝 伸 展 動 作 の 反 復 回 数 と 休 息 時 間 は,T2値 を 用 い た 先 行 研 究4) に 基 づ い た.膝 伸 展 動 作 の 負 荷 は2週 間 毎 に 測 定 し た 最 大 挙 上 重 量 に 基 づ い て 相 対 的 に 同 一 と し た. MR画 像 の デ ー タ は,上 記 の パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ に 転 送 し た.T2値 は,NIH imageを 用 い て 大 腿 四 頭 筋 全 体 に 含 ま れ る 全 て の 画 素 の 平 均 値 か ら 算 出 し た.な おT2値 の 分 析 は,脂 肪,血 管 あ る い は 腱 を 含 ま な い よ う行 っ た.さ ら に 本 研 究 で は,Adamsた ち2)と 同 様 の 方 法 を 用 い て,安 静 時 の 平 均T2+1SDよ り高 値 を 示 し た 画 素 を 運 動 に よ り動 員 さ れ た 部 分 とみ な し,運 動 に よ り動 員 さ れ た 相 対 面 積(%activated CSA:%-actCSA) を 筋 の 動 員 の 指 標 と し た.こ の%-actCSAは, T2値 よ り も 運 動 時 の 筋 の 動 員 様 相 を よ り反 映 し た 指 標 で あ る こ と が 認 め ら れ て い る31).な お, %-actCSAは 得 ら れ た5枚 全 て の 横 断 像 の 平 均 値 と し た. T2値 と%-actCSAの 再 現 性 に つ い て 検 討 す る た め,本 実 験 と 同 様 な 条 件 で,11名 のT2値 と %-actCSAを 異 な る 日 に 測 定 し た 結 果,1回 目 の 値 と2回 目 の 値 と の 間 に は 有 意 な 相 関 関 係(T2 値:r=0.85,p<0.01,%-actCSA:r=0.90,p <0.01)が 認 め ら れ,1回 目 の 値 と2回 目 の 値 と の 誤 差 率 はT2値 で1.6%,%-actCSAで0 .3%で あ っ た.こ の 場 合,T2値 と%-actCSAの い ず れ に つ い て も,1回 目 と2回 目 の 平 均 値 との 間 に は 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た. 4.%activatedMV,筋 容 積 当 た りの 筋 力, %activatedMV当 た りの 筋 力 等 張 性 膝 伸 展 力,MV,お よ び%-actCSAの 値 か ら,MVと%-actCSAと の 積 で あ る%activated MV(%-actMV),等 張 性 膝 伸 展 力 をMVで 除 し た MV当 た り の 筋 力,お よ びMVと%-actCSAと の 積 に 対 す る 等 張 性 膝 伸 展 筋 力 の 比(%-actMV当 た りの 筋 力)を そ れ ぞ れ 算 出 した. D.統 計 処 理 統 計 量 は 全 て 平 均 値 ± 標 準 誤 差 で 示 した.両 群 に お け る 各 測 定 値 の 時 期 毎 の 比 較 に は,反 復 測 定 に よ る 一 元 配 置 の 分 散 分 析 を 行 い,分 散 に 有 意 差 が 認 め ら れ た 場 合 に は,post-hoctestと し て Student Newman keulsの 有 意 差 検 定 を 行 っ た . ま た,群 間 の 比 較 に は,unpaired Studentt-test を 行 っ た.さ ら に 各 測 定 値 の 初 期 値 と変 化 率 と の 関 係 に は,Pearsonの 相 関 係 数 を 算 出 し た.有 意 水 準 は5%未 満 と し た. 筋 力 増 加 の 要 因 と し て の 筋 の 動 員 と筋 肥 大 と の 相 対 的 貢 献 度 を 算 出 す る た め,W-Tr前 の 値 を 基 準 化 し た 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 と,大 腿 四 頭 筋 の%-actCSAお よ びMVの 変 化 率 と の 単 相 関 係 数 を そ れ ぞ れ 求 め た.ま た,等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 を 従 属 変 数,%-actCSAとMVの 変 化 率 を独 立 変 数 と して 重 回 帰 分 析 を行 い,各 説 明 変 数 の 標 準 回 帰 係 数 を 求 め た.さ ら に,各 説 明 変 数 に お け る 単 相 関 係 数 に 標 準 回 帰 係 数 を 乗 じ,こ れ に100 を乗 じ た も の を 筋 力 増 加 の 貢 献 度 と し た.
109 中 高 年女 性 の 筋 力 トレー ニ ング効 果 III.結 果 A.等 張 性 膝 伸 展 力 Figure 1(A)に は,W-Tr前 の 値 を 基 準 化 し た 場 合 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 に お け る等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,W-Tr開 始 後4週 目 に9.4%の 有 意 な 増 加 が 認 め ら れ た(p<0.01).ま た6週 目 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,4週 目 の も の と比 べ て 有 意 な 高 値 を 示 し た も の の(P<0.05),6週 目 と 8週 目 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 と の 問 に は 有 意 差 は 認 め られ な か っ た.一 方,若 年 群 に お け る 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 して, 4週 目 に8.3%の 有 意 な 増 加 が 認 め ら れ(p <0.05),6週 目 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,4 週 目 の も の と 比 べ て 有 意 な 高 値 を 示 し た(P< 0.05).等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,全 て の 週 に お い て,両 群 間 に 有 意 差 を認 め な か っ た. Tablelに は,W-Trに と も な う 等 張 性 膝 伸 展 力 の 実 測 値 の 変 化 を 示 した.中 高 年 群 の 等 張 性 膝 伸 展 力 は,全 て の 週 に お い て,若 年 群 の も の よ り も有 意 な 低 値 を 示 し た(p<0.01∼0.05).中 高 年 群 に お け るW-Tr前 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 初 期 値 と8週 目 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 との 問 に は 有 意 な 負 の 相 関 関 係(r=-0.75,P<0.05)が 認 め ら れ た.一 方,若 年 群 に お け るW-Tr前 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 初 期 値 と 全 て の 週 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 と の 問 に は 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. B.大 腿 四 頭 筋 の 筋 容 積 Figure 1(B)に は,大 腿 四 頭 筋 のMVの 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 に お け るMVの 変 化 率 は, W-Tr前 と比 較 し て,W-Tr開 始 後6週 目 ま で 変 化 を 示 さ な か っ た が,8週 目 に は3.1%の 有 意 な 増 加 を 示 し た(p<0.01).さ ら に,8週 目 のMV の 変 化 率 は,6週 目 の も の と比 較 し て 有 意 な 高 値 を 示 し た(p<0.01).一 方,若 年 群 に お け るMV の 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,6週 目 に 4.7%の 有 意 な 増 加 を 示 し(p<0.01),8週 目 の MVの 変 化 率 は,6週 目 の も の と比 べ て 有 意 な 高 値 を 示 し た(P<0.01).MVの 変 化 率 は,4週 目 ま で 両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た が,6週 目 と 8週 目 に お い て,中 高 年 群 の 変 化 率 は 若 年 群 の も
Table 1. Absolute value of the isotonic strength, muscle volume, %-actCSA, %-actMV and
strength to muscle volume ratio, strength to %-actMV ratio of quadriceps femoris muscles
dur-ing 8 weeks resistance training.
Values are means and SE. elderly (middle-aged and elderiy) : n=8, young : n=6. %-actCSA ; percent activated
cross-sectional
area. %-actMV : percent activated
muscle volume (multiplied
the muscle volume by the
%-actCSA). Asterisks represent differences from the value of the young (* : p<0.05, **
:p<0.01).の よ り も 有 意 に 低 値 で あ っ た(p<0 .01). Table1に は,W-Trに と も な う大 腿 四 頭 筋 の MVの 実 測 値 の 変 化 を 示 し た.中 高 年 群 のMV は,全 て の 週 に お い て,若 年 群 の も の よ り も有 意 な 低 値 を 示 し た(P<0.05).W-Tr前 のMVの 初 期 値 と全 て の 週 のMVの 変 化 率 と の 間 に は,両 群 と も に 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. C.大 腿 四 頭 筋 の%activated CSA Figure2に は,中 高 年 群 に お け る 同 一 被 検 者 の 安 静 時 と膝 伸 展 動 作 後 に 撮 影 し た 大 腿 中 央 部 の MR画 像 を 画 像 処 理(二 値 化)し た も の を 示 し た. 膝 伸 展 動 作 後 のMR画 像 で は,大 腿 四 頭 筋 の 周 辺 が 白 く な り,特 に 大 腿 直 筋 の 白 色 化 が 観 察 さ れ た. Figure1(C)に は,大 腿 四 頭 筋 の%-actCSAの 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 の%-actCSAの 変 化 率 は,W-Tr前 と比 較 し て,W-Tr開 始 後4週 目 に7.5%の 有 意 な 増 加 を 示 し,そ の 後 は 有 意 な 変 化 を 認 め な か っ た.一 方,若 年 群 に お け る% -actCSAの 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て ,4週 目 に4.7%の 有 意 な 増 加 を 示 し た も の の,8週 目 の%-actCSAの 変 化 率 は,4週 目 の も の と 比 べ て 有 意 な 低 値 を 示 し た(p<0.01).%-actCSAの 変 化 率 は,4週 目 ま で 両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た が,6週 目 と8週 目 に お い て ,中 高 年群 の 変 化 率 は 若 年 群 の も の よ り も 有 意 に 高 値 で あ っ た (p<0.01). Tablelに は,W-Trに と も な う 大 腿 四 頭 筋 の %-actCSAの 実 測 値 の 変 化 を 示 し た.中 高 年 群 の %-actCSAは,2週 目 以 降 に お い て,若 年 群 の も の よ り も 有 意 な 高 値 を 示 し た(p<0.01∼0.05) .
Figure 1. The time course of relative changes in the isotonic strength (A) , muscle volume (B), and percent activated cross-sectional area (%-actCSA) of quadriceps femoris muscles (C) in the middle-aged and elderly women (•œ) and young women (•›)
during 8 weeks resistance training. The relative value was expressed as percent change with respects to the initial value. *, ** ; Significantly different from 0 week (p<0.05, p<0.01, respectively). ## : Significantly different from 2 week (p<0.01) . •¬
,•¬ : Significantly different from 4 week (p<0.05, p<0,01, respectively). $$ : Signi-ficantly different from 6 week (p <0.01) . •¬ Significantly different between middle-aged and elderly women and young women (p<0.01) .
111 中高 年 女 性 の 筋 力 ト レ ー ニ ン グ効 果
Figure 2. Representative examples of thresholded magnetic resonance images from one
middle-aged and elderly women at rest and after knee extension exercise with four
sets of 10 repetitions at a load equal to 30% of their one repetitions maximum. In quad-riceps lemons muscles, white portion after exercise image is considered to be activated due to muscle contraction.
W-Tr前 の%-actCSAの 初 期 値 と 全 て の 週 の% -actCSAの 変 化 率 と の間 に は,両 群 と も に 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. D.筋 力 増 加 に 対 す る 筋 の 動 員 と 筋 肥 大 と の 相 対 的 貢 献 度 Figure3に は,筋 力 増 加 の 要 因 と し て の 筋 の 動 員 と 筋 肥 大 と の 相 対 的 貢 献 度 の 変 化 を 示 し た.中 高 年 群 の 筋 力 増 加 に 対 す る 筋 の 動 員 の 真 献 度 は, W-Tr開 始 後2週 目,4週 目 お よ び6週 目 に は そ れ ぞ れ72.9,64.0お よ び61.2%で あ り,い ず れ も 筋 肥 大 の 貢 献 度 よ り も高 値 で あ っ た.し か し な が ら,8週 目 に は,筋 の 動員 の 貢 献 度 は3.2%に 留 ま り,筋 肥 大 の 貢 献(33.3%)が 筋 の 動 員 の も の よ り も 高 値 を 示 し た.一 方,若 年 群 の2週 目 と4週 目 に お け る 筋 の 動 員 の 貢 献 度 は 筋 肥 大 の も の よ り も 大 き く,そ れ ぞ れ73.7と50.9%で あ っ た.6週 目 と8週 目 に お け る 筋 の 動 員 の 貢 献 度 は そ れ ぞ れ 8.4%と7.1%で あ っ た の に 対 し て,筋 肥 大 の 貢 献 度 は そ れ ぞ れ32.0と47.1%で あ り,筋 肥 大 の 方 が 筋 の 動 員 の 貢 献 度 よ り も 高 値 を 示 し た. E.大 腿 四 頭 筋 の%activated MV Figure4に は,大 腿 四 頭 筋 の%-actMVの 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 に お け る%-actMVの 変 化 率 は,W-Tr前 と比 較 し て,W-Tr開 始 後4週 目 に7.4%の 有 意 な 増 加 が 認 め ら れ た(P<0.01).ま た6週目 の%-actMVの 変 化 率 は,4週 目 の も の と 比 べ て 有 意 な 高 値 を 示 し(p<0.01),さ ら に8 週tiの%-actMVの 変 化 率 は,6週 目 の も の と比 較 し て 有 意 に 高 値 で あ っ た(p<0.05).一 方,若 年 群 に お け る%-actMVの 変 化 率 は,W-Tr前 と
Figure 3.
The time course of strength gain show the relative contributions of muscle
re-cruitment (gray) and muscle hypertrophic factors (black) in the middle-aged and
elder-ly women (A) and young women (B) during 8 weeks resistance training .
比 較 し て,4週 目 に5.9%の 有 意 な 増 加 を 示 し(p <0.Ol),そ の 後 は 有 意 な 変 化 を 認 め な か っ た . %-actMVの 変 化 率 は,4週 目 ま で 両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た が,6週 目 と8週 目 に お い て, 中 高 年 群 の 変 化 率 は 若 年 群 の も の よ り も有 意 に 高 値 で あ っ た(6週 目:p<0.05,8週 目:p< 0.01). Table1に は,W-Trに と も な う%-actMVの 実 測 値 の 変 化 を 示 し た.%-actMVは,全 て の 週 に お い て,両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た.W-Tr前 の%-actMVの 初 期 値 と 全 て の 週 の% -actMVの 変 化 率 と の 間 に は,両 群 と も に 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. F.筋 容 積 当 た り の 筋 力 Figure5に は,膝 伸 展 に お け るMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 に お け るMV 当 た りの 筋 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と比 較 し て, W-Tr開 始 後4週 目 に9.5%(p<0.01),8週 目 に 15.5%(P<0.01)の 有 意 な 増 加 を 示 し た .一 方, 若 年 群 に お け るMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は, W-Tr前 と 比 較 し て,4週 目 以 降 に7 .1%以 上 の 有 意 な 増 加 を 示 し た(p<0.05).MV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,全 て の 週 に お い て,両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た. Table1に は,W-Trに と も な うMV当 た り の 筋 力 の 実 測 値 の 変 化 を 示 し た.中 高 年 群 のMV 当 た り の 筋 力 は,2週 目 と8週 目 に お い て,若 年 群 の も の よ り も 有 意 な 低 値 を 示 し た(p<0.05) . W-Tr前 のMV当 た り の 筋 力 の 初 期 値 と 全 て の 週 のMV当 た りの 筋 力 の 変 化 率 と の 間 に は,両 群 と も に 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. G.%activatedMV当 た り の 筋 力 Figure6に は,%-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 を 示 し た.中 高 年 群 に お け る%-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,全 て の 週 に お い て ,有 意 な 変 化 を 示 さ な か っ た.一 方,若 年 群 に お け
る%-113
中 高 年 女性 の 筋 力 トレー ニ ン グ効.果
Figure 4. The time course of relative changes in the percent activated muscle volume (multiplied the
muscle volume by the %-actCSA) of quadriceps lemons muscles in the middle-aged and elderly women (•œ) and young women (•›) during 8
weeks resistance training. The relative value was expressed as percent change with respects to the initial value. ** : Significantly different from 0 week (p<0.01). #, ## : Significantly different
from 2 week (p<0.05, p<0.01, respectively). •¬ : Significantly different from 4 week (p<0.01). $ : Significantly different from 6 week (p<0.05). •¬ Significantly different between middle-aged and elderly women and young women (p<0.05, p<0.01, respectively).
Values are means •} SE.
actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,6週 目 以 降 に8.8%以 上 の 有 意 な 増 加 を 示 し た(p<0.01).中 高 年 群 の%-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,8週 目 に お い て,若 二年 群 の も の よ り も有 意 に 低 値 で あ っ た(p<0.05). Table1に は,W-Trに と も な う%-actMV当 た り の 筋 力 の 実 測 値 の 変 化 を 示 し た.中 高 年 群 の %-actMV当 た りの 筋 力 は,全 て の 週 に お い て, 若 年 群 の も の よ り も 有 意 な 低 値 を 示 し た( p< 0.01∼0.05).W-Tr前 の%-actMV当 た り の 筋 力 の 初 期 値 と 全 て の 週 の%-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 と の 間 に は,両 群 と も に 有 意 な 相 関 関 係 は 認 め ら れ な か っ た. N.考 察 本 研 究 で は,W-Trに よ る 中 高 年 女 性 の 筋 力 増 加 と そ の 説 明 要 因 と し て の 筋 の 動 員 と 筋 肥 大 と の
Figure 5. The time course of relative changes in the ratio of isotonic strength to muscle volume (MV) of quadriceps femoris muscles in the middle-aged and elderly women (•œ) and young women (•›) during 8 weeks resistance training. The relative
value was expressed as percent change with respects to the initial value. *, ** : Significantly different from 0 week (p<0.05, p<0.01,
respec-tively). ## : Significantly different from 2 week (p <0.01).
Values are means•}SE.
Figure 6. The time course of relative changes in the ratio of isotonic strength to the percent activated muscle volume (%-actMV) of quadriceps femoris muscles in the middle-aged and elderly women (•œ) and young women (•›) during 8 weeks resist ance training. The relative value was expressed as percent change with respects to the initial value. * * : Significantly different from 0 week (p<0.01).
## : Significantly different from 2 week (p<0.01). •¬ , •¬ : Significantly different from 4 week (p< 0.05, p<0.01, respectively). •¬ : Significantly dif
ferent between middle-aged and elderly women and young women (p<0.05).
相 対 的 貢 献 度 を経 時 的 に明 らか に す る こ とを 目 的
と した.そ の 結 果,W-Trに
よ る筋 力 増 加 の割 合
は 中 高 年 女 性 と若 年 女 性 と もに 同程 度 で あ り,
W-Tr中
の筋 力 増 加 を もた らす 要 因 は,年 齢 に 関
わ らず 筋 の動 員 か ら筋 肥 大 に移 行 す る ものの,筋
力 増 加 に対 す る 筋肥 大 の貢 献 度 が 筋 の動 員 の もの
よ りも高 くな る 時期 は,中 高 年 女 性 の方 が 若 年 女
性 よ りも遅 く,筋 力増 加 を もた らす2要
因の 経 時
的 変 化 に年齢 間 の相 違 が認 め られ た.
8週 間 の 下 肢のW-Trを
実 施 した本 研 究 の 結
果,中 高 年 女性 と若 年 女性 と も に,W-Tr初
期 の
筋 力増 加 に は,筋 の動 員 の貢 献 度 が 筋 肥 大 の もの
よ りも高 か った が,W-Tr後
期 の 筋 力 増 加 に は,
筋 の動 員 よ り も筋肥 大 の貢 献 度 の方 が 高 く,筋 力
増 加 の 要 因 が 年 齢 に 関 わ らずW-Tr中
に筋 の 動
員 か ら筋 肥 大 に移 行 す る こ と を示 した.Moritani
&de Vries29)は,W-Trに
と もな う若 年 男 性 の 筋
力増 加 を もた らす 要 因 と して,W-Tr初
期 に は神
経 的 要 因 の貢 献 度 が 高 く,そ の 後 筋 肥 大 の 貢 献 度
が神 経 的 要 因 の もの よ り も高 くな る もの の,高 年
男 性 にお け る筋 力 増 加 の要 因 に は,8週
間
のW-Tr中 の 終 始 にわ た っ て神 経 的 要 因 の 貢 献 度 が 筋
肥 大 の もの よ り も高 く,筋 力 増 加 を もた らす 神 経
的 要 因 と筋 肥 大 の経 時 的 変 化 に は,年 齢 間 に相 違
が あ る こ とを明 らか に した.こ の よ う な本研 究 と
先 行 研 究 の結 果 との相 違 を も た らす 原 因 の 一 つ に
筋 肥 大 に 対 す る 性 差 の 影 響 が 考 え られ る.Roth
た ち33)は,高
年 男 性 と高 年 女 性 に 上 下 肢
のW-Trを 実 施 し,MRIを
用 い て 大 腿 部 のCSAの
変
化 に つ い て 検 討 した.そ
の 結 果,W-Trに
よ る
CSAの
変 化 率 は,高 年 女 性 の 方 が 高 年 男 性 よ り
も高 値 を示 す 傾 向 にあ る こ と を明 らか に した.ま
たHakkinenた
ち15)も高年 男 性 と高 年女 性 に対 し
て24週 間 の 上 下 肢 のW-Trを
実 施 し,超 音 波 を
用 い て 大 腿 部 のCSAの
変 化 を検 討 した とこ ろ,
Rothた
ち33)と 同様 の 結 果 を示 した.こ の よ うな
筋 肥 大 に対 す る性 差 の 原 因 は 明 らか で は な い が,
中 高 年 女 性 で は男 性 と比 べ てW-Tr後
に サ テ ラ
イ ト細 胞 が顕 著 に 増 加 す る こ と34),筋 損 傷 レベ
ルが 高 い こ と32)な どが 関 与 して い るか も しれ な
い.ま
た筋 形 態 の 評 価 法 の違 い も本研 究 と先 行 研
究 の 結 果 と の 相 違 に 影 響 して い る 可 能 性 が あ る. 本 研 究 で はMRIを 用 い て 大 腿 部 の 筋 形 態 を3次 元 で 評 価 し,W-Trに と も な うMVの 変 化 を 検 討 し た.一 方,Moritani&de Vries29)は 筋 形 態 を 実 測 す る こ と な く,皮 脂 厚 か らCSAを 推 定 し,大 腿 部 の 筋 形 態 を2次 元 的 に 評 価 し て い る.W-Tr 8週 目 の 高 年 者 に お け る 筋 形 態 の 変 化 率 に つ い て,本 研 究 とMoritani&de Vries29)の 値 を 比 較 す る と,彼 ら の 報 告 し たCSAの 変 化 率 の 値 は 本 研 究 の 値 の45%で あ っ た.W-Trに よ る 筋 肥 大 の 程 度 は 筋 の 長 軸 方 向 で 異 な る こ と が 報 告 さ れ て い る30).こ の こ と は,本 研 究 に お い てW-Trに よ る 筋 形 態 の 変 化 の 差 異 が 顕 著 に な っ た 理 由 の 一 つ と 考 え ら れ る.す な わ ち,本 研 究 の よ う に,MRI な ど の 画 像 分 析 装 置 を使 用 し て 筋 形 態 を3次 元 で 評 価 す る こ と は,W-Trに よ る 形 態 的 変 化 を 精 査 す る こ と に 重 要 で あ る と考 え ら れ る. 本 研 究 で は,中 高 年 女 性 と若 年 女 性 と も に,筋 力 増 加 を も た ら す 要 因 がW-Tr中 に 筋 の 動 員 か ら 筋 肥 大 に 移 行 し た が,筋 力 増 加 に 対 す る 筋 肥 大 の 貢 献 度 が 筋 の 動 員 の も の よ り も 高 く な る 時 期 は,中 高 年 女 性 の 方 が 若 年 女 性 よ り も遅 い こ と を 示 し た.こ れ に はW-Trに よ る 筋 肥 大 に 対 す る 加 齢 の 影 響 が 考 え ら れ る.W-Trに よ るCSAの 変 化 の 割 合 は,若 年 女 性 よ り も高 年 女 性 の 方 が 低 い こ と が 先 行 研 究 で 示 さ れ て い る15,33).こ の よ う なW-Trに よ る 筋 肥 大 に 対 す る 加 齢 の 影 響 に は,加 齢 に と も な う安 静 時 の テ ス トス テ ロ ン,成 長 ホ ル モ ン(GH),イ ン ス リ ン 様 成 長 因 子,あ る い は コ ル チ ゾ ー ル 濃 度 の 低 下35),W-Trに よ る タ ン パ ク 合 成 速 度39),安 静 時 の テ ス ト ス テ ロ ン 濃 度21)やGH分 泌 に 対 す る 反 応 性 の 年 齢 差8)な ど が 考 え ら れ る. 本 研 究 の%-actCSAは,中 高 年 女 性 と 若 年 女 性 と も にW-Tr開 始 後4週 目 ま で 増 加 し た が,4 週 目 以 降,中 高 年 女 性 の%-actCSAは 増 加 を 示 さ な か っ た も の の,若 年 女 性 で は 有 意 な 低 下 を 示 し た.ま たW-Tr後 期 に お け る%-actCSAの 変 化 率 は,中 高 年 女 性 の 方 が 若 年 女 性 よ り も 高 く, W-Trに と も な う%-actCSAの 経 時 的 変 化 に は 年 齢 間 の 相 違 が 認 め ら れ た.Moritani &de-115 中高 年 女 性 の 筋 力 トレー ニ ン グ効 果 Vries29)は,高 年 者 に 対 す る8週 間 のW-Trに よ る 上 腕 二 頭 筋 のiEMGの 変 化 を 経 時 的 に 検 討 し た.そ の 結 果,W-Tr前 の 値 を0%と 基 準 化 し た 場 合,高 年 者 のiEMGの 変 化 率 はW-Tr初 期 に 増 加 を示 す も の の,W-Tr後 期 に は 頭 打 ち が み ら れ た.ま たW-Trに よ るiEMGの 変 化 率 は,高 年 者 の 方 が 若 年 者 よ り も大 き く,こ れ ら は 本 研 究 の%-actCSAの 結 果 を 支 持 す る も の で あ る.本 研 究 に お け るW-Tr前 の%-actCSAの 初 期 値 と %-actCSAの 変 化 率 と の 間 に は,中 高 年 女 性 と若 年 女 性 と も に 一 定 の 関 係 が 認 め ら れ な か っ た こ と か ら,W-Trに よ る%-actCSAの 変 化 率 に み ら れ た 年 齢 差 は 初 期 値 に 依 存 す る も の で は な い と考 え ら れ る.Moritani&de Vries29)は,W-Trに よ るiEMGの 変 化 率 に み ら れ た 年 齢 差 に つ い て, W-Tr初 期 に お け る 高 年 者 の 心 理 的 要 因 に よ る 筋 力 発 揮 を 抑 制 す る 作 用 が,W-Trを 通 じ て,徐 々 に 緩 和 さ れ た こ と に よ る 可 能 性 を 示 唆 し て い る. 一 方 ,本 研 究 の 若 年 女 性 で は,W-Tr4週 目 以 降 に%-actCSAの 低 下 が 認 め ら れ た.Hakkinenた ち13)は,W-Trに と も な う 膝 伸 展 動 作 時 の 大 腿 直 筋,外 側 広 筋 お よ び 内 側 広 筋 のiEMGの 変 化 を 経 時 的 に 検 討 し た.そ の 結 果,W-Tr初 期 に は 3つ の 筋 のiEMGが 増 加 し た の に 対 し て,W-Tr 後 期 に は3つ の 筋 のiEMGが 低 下 す る こ と を 明 ら か に し,こ れ は 本 研 究 の 結 果 を 支 持 す る も の で あ る.Widrickた ち41)た ち は,12週 間 のW-Tr に よ り若 年 者 の 外 側 広 筋 に お け る 単 一 筋 線 維 の 発 揮 張 力 が 増 加 す る こ と を 示 し た.ま た 本 研 究 の 若 年 女 性 の%-actMV当 た り の 筋 力(筋 の 動 員 と 筋 肥 大 以 外 に 筋 力 増 加 に 関 与 す る 要 因)とMV当 た り の 筋 力 は,W-Tr4週 目 以 降 に 増 加 し た こ と か ら,本 研 究 の 若 年 女 性 に はWidrickた ち の 示 す よ う な 単 一 筋 線 維 の 発 揮 張 力 の 増 加 も生 じ て い た か も し れ な い.さ ら に 本 研 究 で は,若 年 女 性 の 筋 力 増 加 に 対 す る 筋 の 動 員 の 貢 献 度 は,W-Trを 通 じ て 小 さ く な っ た の に 対 し て,筋 肥 大 の 貢 献 度 は 徐 々 に 大 き く な っ た.し た が っ て,本 研 究 の W-Trに よ り若 年 女 性 の 筋 力 が 増 加 し た の に 対 し て,W-Tr4週 目 以 降 に 若 年 女 性 の%-actCSAが 低 下 し た の は,W-Trに よ り筋 を 動 員 す る 能 力 の 改 善 が な くて も,筋 肥 大 や 単一 筋 線 維 の 発 揮 張 力 の 増 加 な ど の 貢 献 に よ り筋 力 増 加 が 可 能 で あ っ た た め と 推 察 さ れ る. 中 高 年 女 性 の 筋 力 増 加 に 貢 献 す る 要 因 の 経 時 的 な 変 化 に 注 目 し て み る と,W-Tr開 始 後8週 目 に お け る 筋 力 増 加 は,筋 の 動 員 と 筋 肥 大 の2要 因 か ら36.5%し か 説 明 す る こ と が で き な い.こ の こ と は,8週 目 に お け る 筋 力 増 加 に は,筋 の 動 員 と 筋 肥 大 の み な ら ず,他 の 要 因 も 貢 献 し て い た 可 能 性 が 考 え ら れ る.Trappeた ち37)は,高 年 女 性 を対 象 に12週 間 のW-Trを 実 施 し,外 側 広 筋 の 単 一 筋 線 維 の 発 揮 張 力 が 増 加 し た こ と を 報 告 し て い る.こ の 結 果 は,8週 日 の 筋 力 増 加 に 単 一 筋 線 維 の 発 揮 張 力 の 増 加 が 貢 献 し て い る こ と を 示 唆 す る も の で あ る が,本 研 究 に お け る 中 高 年 女 性 の% -actMV当 た り の 筋 力 は,W-Tr中 ほ と ん ど 変 化 し な か っ た.こ の こ と か ら,Trappeた ち の 示 唆 す る 単 一 筋 線 維 レベ ル の 張 力 増 加 が 筋 力 増 加 を 引 き 起 こ し た と は 考 え に く い.Hakkinenた ち16)は, W-Trに と も な う 高 年 女 性 の 筋 線 維 組 成 の 変 化 を 検 討 し た 結 果,高 年 女 性 の 筋 線 維 組 成 はW-Tr で 変 化 し な い こ と を 明 ら か に し て い る.本 研 究 の 中 高 年 女 性 の%-actMVとMV当 た り の 筋 力 は W-Tr後 期 に 増 加 を 示 し,%-actMV当 た り の 筋 力 は 変 化 しな か っ た こ と か ら,W-Tr後 期 に み ら れ た 筋 力 増 加 に は 少 な く と も運 動 単 位 の 動 員 や イ ン パ ル ス の 発 火 頻 度 な ど を含 め た 神 経 的 要 因 の 改 善 が 関 与 して い る こ と が 推 察 さ れ る.本 研 究 で は, MRIか ら 得 ら れ るT2値 を 用 い て,神 経 的 要 因 の 一 つ で あ る 筋 力 発 揮 時 の 筋 の 動 員 を 評 価 し た が, W-Trに と も な う神 経 的 要 因 の 改 善 に は,動 員 数 の 増 加 の み な ら ず,イ ン パ ル ス の 発 火 頻 度 の 増 加18)や 運 動 単 位 の 同 期 化38)な ど も報 告 さ れ て い る.こ の こ と か ら,W-Trに と も な う 筋 の 動 員 以 外 の 神 経 的 要 因 の 改 善 がW-Tr8週 目 の 筋 力 増 加 に 貢 献 して い た か も しれ な い. V.ま と め 本 研 究 で は,中 高 年 女 性 を 対 象 に し たW-Tr 中 の 筋 力 増 加 とそ の 要 因 と して の 筋 の 動 員 と 筋 肥 大 と の 相 対 的 貢 献 度 を 経 時 的 に 明 ら か に す る こ と
を 目 的 と し た. 1.W-Trに よ る 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,両 群 と も にW-Tr前 と 比 較 し て,W-Tr開 始 後 4週 目 に 有 意 な 増 加 を 示 し,6週 目 の 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は,4週 目 の もの よ り も 有 意 な 高 値 を 示 し た.ま た 等 張 性 膝 伸 展 力 の 変 化 率 は, 全 て の 週 に お い て,両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た. 2.W-Trに よ る 大 腿 四 頭 筋 のMVの 変 化 率 は, W-Tr前 と 比 較 し て,中 高 年 群 で はW-Tr開 始 後8週 目,若 年 群 で は6週 目 以 降 に 有 意 な 増 加 を 示 し た.中 高 年 群 に お け るMVの 変 化 率 は,6週 目 以 降 に お い て 若 年 群 の も の よ り も 有 意 な 低 値 を 示 した. 3.W-Trに よ る 大 腿 四 頭 筋 の%-actCSAの 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,両 群 と も に W-Tr開 始 後4週 目 に 有 意 な 増 加 を 示 し た.4 週 目 以 降,中 高 年 群 の%-actCSAの 変 化 率 は 有 意 な 変 化 を 示 さ な か っ た も の の,8週 目 の 若 年 群 の%-actCSAは4週 目 の も の と 比 べ て 有 意 な 低 値 を 示 し た.中 高 年 群 の%-actCSAの 変 化 率 は,6週 目以 降 に お い て,若 年 群 の もの よ り も 有 意 な 高 値 を 示 し た. 4.中 高 年 群 に お い て,W-Tr開 始 後2,4お よ び6週 目 の 筋 力 増 加 は,筋 の 動 員 の 貢 献 度 が 筋 肥 大 の も の よ り も高 値 を 示 し た.8週 目 の 筋 力 増 加 に つ い て は,筋 の 動 員 よ り も筋 肥 大 の 貢 献 度 が 高 値 を 示 し た.若 年 群 で は2,4週 目 の 筋 力 増 加 は 筋 の 動 員 の 貢 献 度 が 筋 肥 大 の も の よ り も高 値 を 示 し た が,6,8週 目 の 筋 力 増 加 は 筋 肥 大 の 貢 献 度 が 筋 の 動 員 の も の よ り も 高 値 を 示 し た. 5.W-Trに よ る 大 腿 四 頭 筋 の%-actMVの 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,中 高 年 群 で はW-Tr開 始 後4週 目 以 降,若 年 群 で は4週 目 の み に 有 意 な 増 加 を 示 し た.%-actMVの 変 化 率 は, 4週 目 ま で 両 群 間 に 有 意 差 を 認 め な か っ た が, 6週 目 と8週 目 に お い て,中 高 年 群 の 変 化 率 は 若 年 群 の も の よ り も有 意 な 高 値 を 示 し た. 6.W-Trに よ る 膝 伸 展 のMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と 比 較 し て,両 群 と も に W-Tr開 始 後4週 目 に 有 意 な 増 加 を 示 し た.ま たMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,全 て の 週 に お い て,両 群 間 に 有 意 差 を認 め な か っ た. 7.W-Trに よ る 中 高 年 群 の%-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,W-Trを 通 じ て,有 意 な 変 化 を 示 さ な か っ た.若 年 群 に お け る%-actMV当 た りの 筋 力 の 変 化 率 は,W-Tr前 と比 較 し て, 6週 目 以 降 に 有 意 な 増 加 を 示 し た.中 高 年 群 の %-actMV当 た り の 筋 力 の 変 化 率 は,8週 目 に お い て,若 年 群 の も の よ り も有 意 な 低 値 を 示 し た. 以 上 の 結 果 か ら,年 齢 に 関 わ ら ず,W-Tr初 期 段 階 の 筋 力 増 加 の 主 要 因 は 筋 の 動 員 で あ り,W-Tr後 期 の 筋 力 増 加 の 主 要 因 は 筋 肥 大 で あ る こ と が 示 さ れ た.し か し な が ら,筋 力 増 加 に 対 す る 筋 肥 大 の 貢 献 度 が 筋 の 動 員 の も の よ り も 高 く な る 時 期 は 中 高 年 女 性 の 方 が 若 年 女 性 よ り も 遅 く,筋 力 増 加 を も た ら す2要 因 の 経 時 的 変 化 が 年 齢 に よ り 異 な る こ とが 示 さ れ た. 謝 辞 本 研 究 は,筑 波 大 学 先 端 学 際 領 域 研 究 セ ン ター ・ TARAプ ロ ジ ェ ク ト(代表:久 野 譜 也)な ら び に 文 部 科 学 省 ・科 学技 術 振 興調 整 費(代 表:村 上 和 雄)に よ る 研 究(SATプ ロ ジ ェ ク ト)の 一部 で あ る.ま た 貴 重 な 資 料 を提 供 して頂 い た埼 玉 県小 鹿 野 町保 健 セ ン ター と 埼 玉 県 立大 学保 健 医療 福 祉 学 部 に感 謝 致 します. (受理 日 平 成15年2月26日) 参 考 文 献
1) Adams, G. R., Duvoisin. M. R., and Dudley, G. A.
Magnetic resonance imaging and electromyography
as indexes of muscle function. J. Appl. Physiol.,
(1992), 73,1578-1583.
2) Adams, G. R., Harris, R. T., Woodard, D., and Dud
-ley, G. A. Mapping of electrical muscle stimulation
using MRI. J. Appl. Physiol.,(1993), 74, 532-537.
3) Akima, H., Kano, Y., Enomoto, Y., Ishizu, M., Okada,
M., Oishi, Y., Katsuta, S., and Kuno, S. Muscle
func-tion in 164 men and women aged 20-84 yr. Med. Sci.
Sports Exerc.,(2001), 33, 220-226.
4) Akima, H., Foley, J. M., Prior, B. M., Dudley , G. A.,
and Meyer, R. A. Vastus lateralis fatigue alters
re-cruitment
of musculus
quadriceps
femoris in
humans. J.
Appl. Physiol.,(2002),
92,
679-684.
117 中 高 年 女性 の 筋 力 トレー ニ ン グ効果
5) Aniansson, A., Zetterberg, C., and Hedberg, M. Im
paired muscle fuction with aging: a background
fac-tor in the incidence of fractures of the proximal end
of the femur. Clin. Orthop,, (1984), 191, 192-210.
6) 馬 場 紫 乃,衣 笠 竜 太,久 野 譜 也.MRIに よ る 骨 格
筋Map.臨 床 ス ポ ー ツ 医 学,(2000),17.20-32.
7) Conwit, R. A., Stashuk, D., Tracy, B., McHugh, M.,
Brown, W. F., and Metter, E. J. The relationship of
motor unit size, firing rate and force. Clin.
Neurophysiol.,(1999), 110, 1270-1275.
8) Craig, B. W., Brown, R,, and Everhart, J. Effects of
progressive resistance training on growth hormone
and testosterone levels in young and elderly
sub-jects. Mech. Ageing Dev.,(1989), 49, 159-169.
9) Enoka, R. M. Muscle strength and its development.
New perspectives. Sports Med., (1988), 6, 146-168.
10) Fisher, M. J., Meyer, R. A., Adams, G. R., Foley, J.
M., and Potchen, E. J. Direct relationships between
proton T2 and exercise intensity in skeletal muscle
MR images. Invest. Radiol.,(1990), 25, 480-485.
11) Frontera, W. R., Meredith, C. N., O'Reilly, K. P.,
Knuttgen, H. G., and Evans, W. J. Strength
con-ditioning in older men: skeletal muscle hypertrophy
and improved function. J. Appl. Physiol.,(1988), 64,
1038-1044.
12) Fukunaga, T., Roy, R. R., Shellock, F. G., Hodgson, J.
A., Day, M. K., Lee, P. L., Kwong-Fu, H., and
Edger-ton, V. R. Physiological cross-sectional area of
hu-man leg muscles based on magnetic resonance imag
-ing. J. Orthop. Res.,(1992), 10, 928-934.
13) Hakkinen, K., Komi, P. V. Electromyographic
changes during strength training and detraining.
Med. Sci. Sports Exerc.,(1983),15, 455-460.
14) Hakkinen, K., Newton, R. U., Gordon, S. E.,
McCor-mick, M., Volek, J. S., Nindl, B. C., Gotshalk, L. A.,
Campbell, W. W., Evans,W. J., Hakkinen, A.,
Hum-phries, B. J., and Kraemer, W. J. Changes in muscle
morphology, electromyographic activity, and force
production characteristics
during progressive
strength training in young and older men. J.
Geron-tol. A Biol. Sci. Med. Sci.,(1998-a), 53, B415-B423
.15) Hakkinen, K., Kallinen, M., Izquierdo, M., Jokelainen,
K,, Lassila, H., Malkia, E., Kraemer, W. J., Newton,
R. U., and Alen, M. Changes in agonist-antagonist
EMG, muscle CSA, and force during strength
train-ing in middle-aged and older people. J. Appl.
Phy-siol.,(1998-b), 84,1341-1349.
16) Hakkinen, K., Kraemer, W. J., Newton, R. U., and
Alen, M. Changes in electromyographic activity,
muscle fibre and force production characteristics
during heavy resistance power strength training in
middle-aged and older men and women. Acta.
Phy-siol. Scand., (2001) , 171, 51-62.
17) Higbie, E. J., Cureton, K. J., Warren, G. L. 3rd., and
Prior, B. M. Effects of concentric and eccentric
training on muscle strength, cross-sectional area,
and neural activation, J. Appl. Physiol.,(1996), 81,
2173-2181.
18) Kamen, G., Knight, C. A., Laroche, D, P., and
Asermely, D. G. Resistance training increases
vas-tus lateralis motor unit firing rates in young and
old adults. Med. Sci. Sports Exerc.,(1998), 30, S337.
19) 金 俊 東,大 島 利 夫,馬 場 紫 乃,安 田 俊 広,足 立
和 隆,勝 田 茂,岡 田 守 彦,久 野 譜 也.長 期 間 ト レ ー
ニ ン グ を 継 続 し て い る 高 齢 ア ス リ ー トの 筋 量 と 歩
行 能 力 の 特 徴.体 力 科 学,(2001),50,149-158.
