脂質酸化能力の個人差が長時間運動中の 脂質酸化応答に及ぼす影響

早稲田大学審査学位論文

博士 (スポーツ科学)

脂質酸化能力の個人差が長時間運動中の 脂質酸化応答に及ぼす影響

Effects of the inter-individual differences of the ability to oxidize fat on fat oxidation response

during prolonged exercise

2020 年 1 月

早稲田大学大学院 スポーツ科学研究科

田端 宏樹

TABATA, Hiroki

目次

第１ 章 序 論 ... - 1 -

１-１ 背 景 ... - 1 -

１-２ 目 的 ... - 4 -

第２ 章 文 献 研 究 ... - 5 -

２-１ 運 動 強度 と 運 動中 お よ び運 動 後 回 復期 の 脂 質酸 化 ... - 5 -

２-２ Fatmax-test ... - 6 -

２-３ 脂 質 酸化 能 力 の個 人 差 と関 連 要 因 ... - 7 -

第３ 章 検 討 課題 1 ... - 9 -

３-１ 緒 言 ... - 9 -

３-２ 方 法 ... - 10 -

３-２-１ 対象 者 ... - 10 -

３-２-２ 研究 デ ザ イ ン ... - 11 -

３-２-３ 運動 負 荷 試 験 ... - 11 -

３-２-４ Fatmax-test ... - 12 -

３-２-５ 最大 下 長 時 間運 動 実 験 ... - 12 -

３-２-６ 呼気 ガ ス デ ータ 分 析 と脂 質 酸 化 量の 計 算 ... - 13 -

３-２-７ 血液 分 析 ... - 13 -

３-２-８ 統計 解 析 ... - 15 -

３-３ 結 果 ... - 15 -

３-４ 考 察 ... - 31 -

３-５ 結 論 ... - 34 -

第４ 章 検 討 課題 2 ... - 35 -

４-１ 緒 言 ... - 35 -

４-２ 方 法 ... - 36 -

４-２-１ 対象 者 ... - 36 -

４-２-２ 研究 デ ザ イ ン ... - 37 -

４-２-３ 運動 負 荷 試 験 ... - 38 -

４-２-４ Fatmax-test ... - 38 -

４-２-５ 最大 下 長 時 間運 動 実 験 ... - 39 -

４-２-６ 呼気 ガ ス デ ータ 分 析 と脂 質 酸 化 量の 計 算 ... - 39 -

４-２-７ 血液 分 析 ... - 40 -

４-２-８ 統計 解 析 ... - 41 -

４-３ 結 果 ... - 42 -

４-３-１ 対象 者 の 身 体特 性 ... - 42 -

４-３-２ 運動 継 続 時 間と エ ネ ルギ ー 消 費 量 ... - 43 -

４-３-３ 運動 中 お よ び運 動 後 回復 期 の 脂 質酸 化 ... - 44 -

４-３-４ 血中 代 謝 産 物と 脂 質 酸化 関 連 ホ ルモ ン 応 答 ... - 47 -

４-４ 考 察 ... - 56 -

４-５ 結 論 ... - 58 -

第５ 章 総 合 討 論 ... - 60 -

５-１ 本 研 究の 成 果 ... - 60 -

５-２ 本 研 究結 果 の 応用 、 限 界点 お よ び 今後 の 課 題 ... - 62 -

第６ 章 結 論 ... - 65 -

参考 文 献 ... - 67 -

第１ 章 序論 １-１ 背景

肥満 は 現 代世 界 に お ける 重 大 な健 康 課 題 の 1 つ であ る 。肥 満 は身 体に 過剰 に 脂 肪が 蓄 積 し た状 態 と して 特 徴 づ けら れ る 慢性 疾 患 で あ り 、 体 重

（kg） を 身 長 （m） の 2 乗 で 除 し た 体 格 指 数[body mass index: BMI (kg/m²)]の 指 標 によ り 判 定 さ れる ¹⁾。欧 米 で は BMI が 25 以 上 30 未 満の 状態 を Overweight(過体 重)、30 以 上 の 状態 を Obesity(肥満)と 定 義 して い る ¹⁾。 しか し 、 本 邦で は BMI が 30 を超 え る 肥満 者 の 割 合 は 少 な く、

BMI が 25 を超 え た 程度 の 軽 度 の 肥 満 で も健 康 障 害に 繋 が り やす い ²⁾。 そ の た め 、BMI が 25 以上 の 状態 を 肥 満 と定 義 し てい る ³⁾。

肥満 者 数 は全 世 界 規 模で 増 加 し続 け て い る。1975 年か ら 2014 年ま で の18歳以 上 の 肥満 者数 お よ びそ の 割 合 を調 査 し た大 規 模 研 究で は 、BMI が 30 を 超え る 肥 満 者数 は 1975 年 の 男 性約 3400 万人 、 女 性約 7100 万 人か ら 2014 年 に は 男性 約 2 億 6600 万 人、女 性約 3 億 7500 万人 へ と増 加し て お り、18 歳 以 上人 口 に 占め る 割 合 でも 1975 年の 男 性 約 3.2%、女 性 約 6.4%から 2014 年に は 男 性約 10.8%、女 性約 14.9%へと 大幅 に 増 加 して い る ⁴⁾。 また BMI が 25 以 上 の 過体 重者 を 含 めた 肥 満 者 数の 推 移 を 195 か国 で 調 査し た 同様 の 大 規模 研 究 で は、2015 年 時 点で の 18 歳 以 上 の過 体 重 を含 む 肥 満 者数 は 約 6 億 370 万 人、人 口に 占 め る割 合は 約 12%

と報 告 し てい る ⁵⁾。本邦 で も、20 歳以 上 の BMI が 25 以 上 の 肥満 者 の 割 合は 男 性 30.7%、 女 性 21.9%であ り 3~5 人 に 1 人 が 肥満 で あ る(平 成 29 年度 国 民 健康 栄 養 調 査)。

過 体 重 者 や 肥 満 者 で は 標 準 体 重 者 と 比 べ て 寿 命 が 短 い と 報 告 さ れ て い る ⁶⁾。 肥 満 は 2 型 糖尿 病 、 心血 管 疾 患 や一 部 の がん と 強 く 関連 し 死亡

2017 年の 報 告に よ ると 、全 世界 で 肥 満 が原 因 で 亡く な る 人 は少 な く とも 1 年間 に 280 万 人以 上と 推 定 され て い る ¹²⁾。し た が って 、肥 満に 対 す る 有効 な 予 防・ 改 善 策 の確 立 は 喫緊 の 課 題 であ る 。

運動 は 肥 満 に 有 効 な 予防・改 善 策 の 1 つ であ る ^13–16)。運 動 は エネ ル ギ ー消 費 量 を増 大 し 過 剰な 体 脂 肪を 減 少 さ せる と 共に ¹⁷⁾、除 脂 肪体 重 の減 少を 最 小 に留 め 、長 期間 の 体 重管 理 に も 有効 で ある ^18,19)。肥 満の 主 な 原 因は エ ネ ルギ ー 摂 取 量と エ ネ ルギ ー 消 費 量の 不 均 衡で あ り 、1 日当 たり わず か 30kJ の エネ ルギ ー 収 支の 不 均 衡 の持 続 が 体重 を 増 加 させ る ²⁰⁾。 ま た エ ネ ルギ ー 収 支 の中 で も 脂質 の 摂 取 量と 消 費 量の バ ラ ン ス、 す なわ ち脂 質 バ ラン ス が 体 重増 加 を 引き 起 こ す 可能 性 が 示唆 さ れ て い る ^21–23)。 よっ て 、 脂質 を よ り 多く 酸 化 でき る 運 動 が肥 満 の 予防 ・ 改 善 に有 効 であ ると 推 察 され る 。

運動 中 の 脂質 酸 化 量 の 重 要 な 決定 要 因 は 運動 強 度 であ る 。 脂 質酸 化量 は 低 強 度 から 中 等 度 強度 で 増 大 し 最 大 値 を示 し た 後、 徐 々 に 減少 し 高 強 度で は ほ ぼゼ ロ と な る ²⁴⁾。その た め 、多 くの 運 動 処方 ガ イ ド ライ ン で中 等度 強 度 運動 が 肥 満 の運 動 療 法と し て 推 奨さ れ て いる ^25–27)。さら に 、運 動 中 に 単 位 時 間 当 た り の 脂 質 酸 化 量(mg/min)が 最 大 値(maximal fat oxidation; MFO)を 示 す 運 動 強 度 は Fatmax と 定 義 さ れ て い る ^28,29)。 Fatmaxは 肥満 の 予 防 ・改 善 に 最適 な 運 動 強度 で あ ると 推 察 さ れる ^30,31)。 しか し 、MFO、Fatmaxには 心 肺 体力 や 身 体組 成 、性 別 など 様 々な 要 因 に

量(mg/min)は Fatmaxで 最大 で あっ た が 、運 動 経過 55~60 分後 の 脂 質酸 化 量(mg/min)は Fatmax+10%強度 に お い て最 大 と なっ た と 示 唆さ れ てい る ³⁴⁾。さ らに 、こ の 研究 で は 9 名 中 6 名 が Fatmax+10%強 度 で 55~60 分 の脂 質 酸 化量(mg/min)が 最大 値 を 示し た 一方 で 、Fatmaxで 2 名 、Fatmax- 5%強 度 で 1 名 が最 大値 を 示 し た と 報 告 して い る。し た がっ て、脂 質酸 化 に 最 適 な 運 動 強 度 は 脂 質 酸 化 能 力 の 違 い に 応 じ て Fatmax 前 後 の 強 度 範 囲 内 で 異 なる か も し れな い 。

脂質 酸 化 能力 の 指 標 であ る MFO と Fatmax は 持 久鍛 錬 者と 非鍛 錬 者

33,35)、肥 満 者 と非 肥 満者 ³⁶⁾、男 性と 女 性 ³⁵⁾、若 年 者と 高 齢 者 ³⁷⁾など 様 々 な身 体 特 性に 応 じ て 異な る と 報告 さ れ て いる 。 し かし 、 い ず れの 研 究も 一過 性 の 漸増 運 動 負 荷試 験 で 測定 し た MFOおよ びFatmaxの 比較 に 留 ま って お り 、長時 間 運 動 で の 総 脂質 酸 化 量(g)で は 検討 さ れ てい ない 。脂 質 酸化 能 力 の 違 い が 長 時間 運 動 での 脂 質 酸 化に 与 え る影 響 が 明 らか と なれ ば 、 肥 満 の予 防 ・ 改 善に 対 す る オ ー ダ ー メイ ド の 運動 処 方 作 成に 向 けた 有用 な 知 見と な り 得 る。

１-２ 目的

本研 究 で は、 一 過 性 の漸 増 運 動負 荷 試 験 で測 定 さ れる 脂 質 酸 化能 力の 違い が 長 時間 運 動 で の脂 質 酸 化に 与 え る 影響 を 明 らか に す る ため 、 以下 の 2 つ の検 討 課題 を 明ら か に する こ と を 目的 と し た 。

検討 課 題 １： 脂 質 酸 化能 力 の 違い は 長 時 間運 動 中 およ び 運 動 中止 後 の 脂 質酸 化 に 影響 す る か ？― 肥 満 者、 正 常 体 重者 、 鍛 錬者 に よ る検 討 ―

検討 課 題 ２ ： 脂 質 酸 化能 力 の 違い で 脂 質 酸化 に 適 した 運 動 強 度範 囲 は変 わる か ？

課 題 1 では 脂 質酸 化 能力 が 異 なる と 推 察 され る 対 象者 （ 肥 満 者、 正 常 体重 者 、 鍛錬 者 ） に おい て 、 長時 間 運 動 時の 脂 質 酸化 応 答 を 比較 す る。

課 題 2 では 脂 質酸 化 能力 の 高 い者 と 低 い 者に お い て、Fatmax前後 の 強 度で 長 時 間運 動 を 行 った 際 の 脂質 酸 化 応 答を 比 較 する 。

第２ 章 文献 研 究

２-１ 運動 強 度 と運 動 中 お よび 運 動 後回 復 期 の 脂質 酸 化

安静 時 お よび 運 動 中 のエ ネ ル ギー 基 質 は 脂質 と 糖 質で あ り 、 運動 継続 時間 、 運 動強 度 、 運 動形 態 な どに よ り 利 用さ れ る 基質 の 絶 対 量、 相 対量 は変 化 する ²⁴⁾。運 動 中の エ ネ ルギ ー 基 質 の調 節 に 最も 重 要 な のは 運 動強 度で あ る 。1993 年 に Romijn らは 運 動 中の 脂 質 酸化 量 は 低~中等 強 度で 多く な り、高 強度 で は少 な く なる と 報 告 した ³⁸⁾。さら に、本 邦で は 1994 年に 坂 本 らが ³⁹⁾、 諸外 国 で は 2002 年 に Achten ら は 中等 度強 度 範 囲で 脂質 酸 化 量が 最 大 と なる 運 動 強度 を Fatmaxと 定 義 し、脂質 酸 化量 の 最 大 値を 最 大 脂質 酸 化 量 (maximal fat oxidation; MFO) と し た 。Fatmaxが 示 さ れ る 運 動 強 度 は 個 々 人 で 異 な り 、 最 大 酸 素 摂 取 量(V．

O2max)の 40%~65%前 後で あ る ⁴⁰⁾。Fatmax は運 動中 の 脂 質酸 化 に 最 適な 運 動 強度 と言 え る 。

一 方 で 、 運 動 後 で は 運 動 前 に 比 べ て 脂 質 酸 化 が 亢 進 す る ⁴¹⁾。 特 に 60%V．

O2max 以 上 の 高強 度 運 動や 筋 中 の グリ コ ー ゲン を 減 ら すよ う な運 動で は 運 動後 の 脂 質 酸化 の 亢 進が 顕 著 で ある と 示 され て い る ⁴²⁾。そ のた め、 運 動 中と 運 動 中 止後 で 脂 質酸 化 量 が 多く な る 運動 強 度 は 一致 せ ず、

運動 中 お よび 運 動 中 止後 を 通 して 脂 質 酸 化に 最 適 な 強 度 は 長 らく 議 論さ れて き た 。

Bahr ら は 運 動 直 後 に 生 じ る 酸 素 摂 取 過 剰 量 が 脂 質 酸 化 の 亢 進 を 反 映 して い る と 示 唆 し 、 高強 度 運 動の 方 が 運 動中 止 後 の顕 著 な 脂 質酸 化 を引 き起 こ せ るた め 有 効 であ る と 報告 し た ^41,43)。 し かし 、Bahr らの 研 究で は異 な る 運動 強 度 で 運動 継 続 時間 を 同 一 にし て お り、 エ ネ ル ギー 消 費量 が統 一 さ れて い な か った 。 よ って 、 脂 質 酸化 量 を 過大 評 価 し てい た と推

実際 に 1998 年 に Thompson ら は持 久 鍛 錬者 を 対 象 に 33%V．

O2maxと 66%V．

O2max と で 運 動中 の エ ネル ギ ー 消 費量 を 揃 えて 運 動 を した 場 合、

2 時間 の 運 動 後 回 復 期の 脂 質 酸化 量 が 変 わら な い こと を 初 め て報 告 した

44)。 こ の 研 究 に 引 き 続 き 、2005 年 に Kuo ら は 持 久 鍛 錬 者 を 対 象 に 45%V．

O2max と 65%V．

O2max で 同様 の 報 告を し た ⁴⁵⁾。ま た、Fatmaxを用 い た 実 験 で も 、Lazzer ら が 若 年 肥 満 者 を 対 象 と し て Fatmax と 67%V．

O2max と で 同 様の 結 果 を示 し た 。 しか し 、 これ ら の 研 究で は 脂質 酸 化 量 が 高 い 持 久 鍛 錬 者 を 対 象 と し た Fatmax を 用 い た 比 較 実 験 は 行 わ れ て い な か っ た 。 そ こ で 我 々 が 持 久 鍛 錬 者 を 対 象 に Fatmax と 65%V．

O2max で 運 動 中の エ ネ ルギ ー 消 費 量を 揃 え た実 験 を 行 った と こ ろ、

これ ま で の先 行 研 究 と同 様 に 鍛錬 者 で も 運動 中 止 後の 脂 質 酸 化 に 運 動強 度で 違 い は 認 め ら れ なか っ た ⁴⁶⁾。よ って 、運 動中 の エネ ル ギ ー消 費 量 を 揃え た 場 合、 運 動 中 止後 の 脂 質酸 化 量 は 同等 と な る。

脂質 酸 化 に最 適 な 運 動強 度 を 明ら か に す るた め に は 、運 動 中 のエ ネル ギー 消 費 量を 揃 え る 必要 が あ り、 運 動 中 のエ ネ ル ギー 消 費 量 が同 等 であ るた め 、 運動 後 回 復 期の 脂 質 酸化 も 同 様 にな る 。 よっ て 、 運 動 中 お よび 運動 中 止 後を 通 し て 脂質 酸 化 に最 適 な 運 動強 度 は 運動 中 に 脂 質を 最 も酸 化で き る 運動 強 度 で ある 。

２-２ Fatmax-test

毎 に 35W ずつ 疲 労 困憊 ま で 漸増 さ せ て いく 方 法 であ る ²⁹⁾。ト レ ッ ドミ ルで はVenablesら の方 法 で、時速 3.5km/h、傾斜1%よ り運 動を 開 始 し、

時 速 6.5km にな る まで 3 分毎 に 時速 1km 毎 漸 増 させ 、時 速 6.5km に 達 して か ら は 呼 吸 交 換 比が 1.0 にな る ま で 1 分毎 に 傾 斜を 2%ず つ 疲 労困 憊ま で 増 加さ せ る 方 法で あ る ⁴⁹⁾。し か し 、い ず れの 方 法 も長 時間 で あ り 、 運動 継 続 時間 が 長 引 くと 脂 質 酸化 量 が 亢 進し 過 剰 評価 す る 可 能性 が ある

50)。そ の た め、トレ ッド ミ ル を用 い た 短 いプ ロ ト コル も 模 索 され て い る。

Takagi ら は ト レ ッ ド ミ ル を 用 い て 定 常 状 態 を 作 ら ず 1 分 毎 に お よ そ 1METず つ速 度 と傾 斜が 漸 増 する プ ロ ト コル を 提 唱し た ³⁴⁾。この 方 法 で は Fatmax に 関 し て は 他 の プ ロ ト コ ル と 一 致 し 、 信 頼 性 が 得 ら れ た が 、 MFO に つ い て は 過 剰 評 価 し て し ま っ て い た 。 本 研 究 で は 先 行 研 究 を 基 に 、1 ス テー ジ 3 分 とし て 全 体の 時 間 が 20 分 前後 で 終 わ るよ う に 7~9 ステ ー ジ から 成 る プ ロト コ ル を 作 成 し て 実施 し た 。

２-３ 脂質 酸 化 能力 の 個 人 差と 関 連 要因

最大 脂 質 酸化 量 は 様 々な 身 体 特性 に よ り 異な る と 報告 さ れ て いる 。 本 研究 で は 様々 な 脂 質 酸化 能 力 を有 す る 人 を対 象 と する た め 、 どの よ うな 身体 特 性 を有 す る 人 を対 象 と する か が と ても 重 要 であ る 。

これ ま で に報 告 さ れ てい る 3 編 の 横断 研 究で は 、V．

O2max、 身体 活 動 量 、性 差 ³²⁾、Fatmax, V．

O2max, 体 脂肪 率 ⁵¹⁾、絶 食 時 間、V．

O2max、身 体 活動 量 、性 別 、 脂 質 摂取 量 、糖 質 摂取 量 ⁵²⁾ な どが 報 告 され て い る 。本 研究 で は 横断 研 究 で 報告 さ れ てい る 項 目 を中 心 に 対象 者 の 条 件を 決 定し た 。

前述 の 3 つ の横 断 研究 全 て で V．

O2max が 関 連要 因 と して 示さ れ て い

は MFO が 高く な る 。持 久 鍛 錬者 と 非 鍛 錬者 で 骨 格筋 の ミ ト コン ド リア を 比 較 し た 研 究 で は 、MFO が 高 い 持 久 鍛 錬 者 で は 非 鍛 錬 者 に 比 べ て 筋 中 の ミ ト コン ド リ ア の容 量 は 増加 し て い るが 、1 個 当た り の ミト コ ンド リア の 酵 素活 性 は 非 鍛錬 者 と 変わ ら な い ⁵³⁾。次 に 身 体活 動 量が 2 つの 横 断研 究 で 示さ れ て い る。 こ こ 数年 で は 座 位活 動 の 代謝 へ の 影 響が 示 され てい る ⁵⁴⁾。し か し、参加 者 の 活動 を 全 て 統制 は 出 来な い た め 、実験 前 日 は同 様 の 生活 を す る よう に だ け求 め た 。 次に 性 別 であ る が 、 女性 の 方が 男性 に 比 べ て MFO、Fatmaxが 有意 に 高 いと 報 告 され て い る ^55,56)。 女 性 で は 脂 質 分解 作 用 を 持つ エ ス トロ ゲ ン の 作用 と 男 性に 比 べ て 脂肪 量 が多 いた め 、MFOが 高 く なる と 報 告さ れ て い る。食 事に つ い ては 、絶食 時 間、

脂質 酸 化 量、 糖 質 酸 化量 全 て が関 連 す る ため 、 前 日夜 に 規 定 食を 食 べて もら っ た 後は 水 の み の摂 取 と し、 空 腹 状 態で 代 謝 を測 定 し た 。 最 後 に 、 体脂 肪 率 の高 さ が MFO と 関 連 する と 示さ れ て いる 。 一 般 に肥 満 者 では 非肥 満 者 に比 べ て MFO が 低 い と報 告 され て い るが 、 肥 満 者で は 体 内に 過 剰 に 脂 質 が あ る た め 除 脂 肪 体 重 で 補 正 し な い 場 合 、 鍛 錬 者 と 同 様 の MFOを 示 す 場合 も ある 。

これ ら の 検討 を 踏 ま え 、本 研 究 では V．

O2およ び 身 体組 成 が 大 きく 異な る鍛 錬 者 、正 常 体 重 者、 肥 満 者を 対 象 者 とし て 本 研究 を 実 施 した 。

第３ 章 検討 課 題 1

脂質 酸 化 能力 の 違 い は 長 時 間 運動 中 お よ び運 動 中 止後 の 脂 質 酸化 に 影響 する か ？ ―肥 満 者 、 正常 体 重 者 、 鍛 錬 者 によ る 検 討―

３-１ 緒言

脂質 を よ り多 く 酸 化 でき る 運 動は 、 肥 満 の予 防 や 改善 だ け で なく ⁵⁷⁾、 持久 性 ア スリ ー ト の トレ ー ニ ング と し て も有 用 で ある 。 運 動 中 の 脂 質酸 化 量 の 最 大値 は 最 大 脂質 酸 化 量(maximal fat oxidation; MFO)と定 義 さ れ 、MFOを 示 す 運 動強 度(Fatmax)と 共 に 、生理 指 標 とし て も用 い ら れて い る ^28,29,48)。

MFO は 運 動 中 の 脂 質 酸 化 を 反 映 す る 指 標 と し て 、 様 々 な 身 体 特 性 を 有す る 人 で 比 較 検 討 され て き た 。これ ま で に 、MFO は 非 鍛 錬者 に 比 べて 持 久鍛 錬 者 で 高 い ^33,35)、 肥 満 者 に比 べ て 正常 体 重 者で 高 い ^58,59)な ど 報 告 さ れ て いる 。 し か し、 漸 増 運動 負 荷 試 験で 測 定 され た MFO の比 較は 多 い が 、MFO の 異 な る 対 象 者 間 で 長 時 間 運 動 中 の 脂 質 酸 化 応 答 を 検 討 し た 研 究 は 少 な く 、MFO の 違 い が 長 時 間 運 動 中 の 脂 質 酸 化 応 答 に ど の よう に 影 響す る か は 不明 で あ る。

漸増 運 動 負荷 試 験 で 示さ れ る MFO の 違 いは 長 時 間運 動 中 の 脂質 酸化 応答 に も 影響 す る と 推測 さ れ る 。 脂 肪 組 織に お け る脂 質 分 解 と脂 質 利用 能が 高 い 場合 、 運 動 中の エ ネ ルギ ー 基 質 とし て 脂 質が よ り 利 用さ れ ると いう 報 告 があ る ⁶⁰⁾。また 、長時 間 運 動で は脂 質 酸 化量 が 亢 進 する ⁶¹⁾た め MFO の 高 い 人 と 低 い 人 で は 脂 質 酸 化 量 の 差 が よ り 顕 著 に 表 れ る か も し れ な い 。 よっ て MFO の高 い 人で は 運 動 中の 脂 質 酸化 量 も 多 くな る で あ ろ う 。 し かし 、 先 行 研究 で は MFO の 低 い 持 久 鍛 錬者 と MFO の高 い 高 持久 鍛 錬 者 を 対 象に Fatmaxと Fatmax±約 10%強度 と で 60分の 長 時 間運

間で 脂 質 酸化 量 に 有 意な 差 は 認め ら れ ず 、エ ネ ル ギー 消 費 量 に占 め る総 脂質 酸 化 量の 割 合 に も有 意 な 差は な か っ たと 示 唆 され て い る ⁶²⁾。し か し、

この 研 究 では エ ネ ル ギー 消 費 量が 統 一 さ れて お ら ず、 運 動 強 度の 高 い試 行で は 総 脂質 酸 化 量 が過 大 評 価さ れ て い る か も し れな い 。

そこ で 本 研究 で は 、 漸増 運 動 負荷 試 験 に おけ る 脂 質酸 化 能 力 の違 いが 長 時 間 運 動 中 の 脂 質 酸 化 に 与 え る 影 響 を 明 ら か に す る た め に 、MFO が 異な る と 推察 さ れ る 様々 な 身 体特 性 を 有 する 肥 満 者、 正 常 体 重者 、 持 久 鍛 錬 者 を 対 象 に Fatmax で の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 を 揃 え た 長 時 間 運 動 を 行 い 、MFO と長 時 間 運動 中 の 脂質 酸 化 の 関連 を 検 討し た 。ま た、肥 満者 、 正常 体 重 者 、 持 久 鍛 錬者 で の 運動 中 お よ び運 動 後 の血 中 脂 質 代謝 関 連物 質 の 濃 度 変化 も 併 せ て検 討 し た。

３-２ 方法 ３-２-１ 対象 者

運動 習 慣 のな い 肥 満 者 10 名、運 動 習慣 のな い 正 常体 重 者 10 名、運動 習慣 を 有 する 持 久 鍛 錬 者 8 名 の 計 28 名 の若 年 男 性を 対 象 と した 。 肥満 者の 定 義 は BMI 25 以 上と し 、BMI 18 以 上 25 未 満 を 正 常体 重 者 と し た。運 動習 慣 者 の定 義は 週 3 日 以 上か つ 週合 計 150 分 以 上の 定期 的 な 運 動を 半 年 以上 継 続 し て実 施 し てい る 者 と した 。 対 象者 は 心 身 とも に 健康 であ り 、 疾患 ・ 障 害 を抱 え て いる 者 、 常 備薬 を 服 用し て い る 者、 喫 煙歴

３-２-２ 研究 デ ザ イン

全て の 対 象者 は 運 動 負荷 試 験 、Fatmax-test お よ び Fatmax で の 定 常負 荷長 時 間 運動 実 験 を 行っ た 。運 動 負 荷試 験と Fatmax-test と の間 は 最低 3 日以 上 、Fatmax-test と定 常 負 荷長 時 間 運 動実 験 と の間 は 最 低 1 週 間以 上 空け て 実 施し た 。 運 動負 荷 試 験 と Fatmax-test に お い て全 て の対 象 者 は 軽 装 で 身 長(ア ズ ワ ン 社 製 身 長 計)お よ び イ ン ピ ー ダ ン ス 法 で の 体 組 成 (TANITA社 製：MC-980A)を 測 定 し た 。測定 前 日 は激 し い 運 動 、カフ ェ イン お よ びア ル コ ー ルの 摂 取 を禁 止 と し た。 全 て の実 験 前 夜 の夕 食 は日 本人 の 食 事摂 取 基 準 2015 に 基 づ き PFC バ ラ ン スを 考 慮 した 規 定 食(エ ネル ギ ー: 649.7 ± 18.9 kcal, タ ン パ ク 質: 14.0 ± 0.1%， 脂質 ：25.2

± 0.6%、 糖 質：59.6 ± 0.6%)を 摂 取す るよ う 指 示し 、夕食 以降 実 験 終 了ま で 純 水以 外 の 飲 食を 禁 止 した 。 規 定 食は 対 象 者毎 に 統 一 した 。 全 て の測 定 は 12 時 間以 上絶 食 し た状 態 で 午 前中 に 実 施し た 。

３-２-３ 運動 負 荷 試験

運 動 負 荷 心 電 計(FUKUDA 電 子 社 製 ：ML-9000)お よ び ト レ ッ ド ミ ル (FUKUDA 電 子社 製：MAT-2700)を 用い て症 候 限 界性 の 心 肺 運動 負 荷 試 験を 行 い 、最 大 酸 素 摂取 量(V．

O2max)を 測定 し た 。運 動 負 荷 試験 の プ ロト コル は 1 分 毎 に お およ そ 1Mets ず つ 速度 と 傾 斜が 漸 増 す るト レ ッ ドミ ル用 ラ ン プ負 荷 法 を 用い た ^63,64)。運 動 負 荷試 験 中の V．

O2、V．

CO2を 呼気 ガス 分 析 器(ミ ナ ト 医科 学 社 製：AE310S)で breath by breath 法 により 測定 し た 。呼 気 ガ ス 分析 器 は 実験 毎 に 2L シ リ ンジ を 用い て 流量 計 の 校 正 、3 種 混 合 ガス(O2:15.04%, CO2, 5.10%,N2-balance)を 用い てガ ス セ ン サ ー の 校 正 を 実 施 し た 。30 秒 毎 の V．

O2 の 平 均 値 を 算 出 し 最 大 値 を

荷の 増 加 にも 関 わ ら ず酸 素 摂 取量 が 2.0ml/kg/min以 上 増 加 しな い 状 態：

2)呼 吸 交 換比(respiratory exchange ratio; RER)が 1.1 以上 ：3)心 拍 数 (拍/分)が 年 齢 別 予 測 最 大 心 拍 数(220-年 齢)拍/分 の 90%以 上 に 達 し た こ と の う ち 2 つ 以上 満 た し た 事 を基 準 と し た ⁶⁵⁾。

３-２-４ Fatmax-test

最大 脂 質 酸化 量(maximal fat oxidation; MFO)、 最 大脂 質 酸 化量 時 運 動 強度(Fatmax)を 正 確 に 測定 す る た め Fatmax-test を 実 施し た 。Fatmax- test の プロ ト コ ルは 運動 負 荷 試験 の 結 果 を基 に 作 成し た 。運 動負 荷 試 験 にお い て RER が 1.0 に達 し た ステ ー ジ を最 終 ス テー ジ と し 、30 秒 毎 の 平均 脂 質 酸化 量 が 最 大の ス テ ージ を 含 む 7~9ス テー ジ で構 成し た 。定 常 状態 の 代 謝を 測 定 す るた め 1 ス テ ージ の 時間 は 3 分 に 設定 し た。運 動 前 から 継 続 して 呼 気 ガ ス分 析 を 行 い RER が 1.0 に達 し たス テ ージ で 終 了 とし た 。呼 気 ガ ス分 析の 値 は 各ス テ ー ジ の 最 後 1分 の平 均 値 を算 出 し た。

脂質 酸 化 量の 最 大 値 を MFOとし 、MFOが示 さ れ る運 動 強 度(%V．

O2max) を Fatmaxと し た 。

３-２-５ 最大 下 長 時間 運 動 実 験

Fatmaxで 300kcal 消 費す る 定 常負 荷 長 時 間運 動 実 験を 実 施 し た。対 象 者そ れ ぞ れの 目 標 V．

O2か ら 次 の ACSM 代謝 推 定 式 ⁶⁶⁾を 用 いて 運 動 継続

れる よ う にト レ ッ ド ミル の 傾 斜を 調 節 し た 。運動 後 は 座位 安 静を 2 時 間 保ち 運 動 後回 復 期 と した 。 運 動後 回 復 期 は読 書 、 パソ コ ン や 携帯 電 話の 使用 を 許 可し た 。 運 動前 の 安 静時 か ら 運 動中 お よ び運 動 後 回 復期 ま で継 続し て 呼 気ガ ス 分 析 を行 い V．

O2、 脂 質 酸 化量 、RER を 測定 した 。 ま た、

運動 前 、運 動直 後 、運動 1 時間 後 、運 動 2 時 間後 に 肘正 中 静脈 か ら 血液 を 20mL 採 取 した 。

３-２-６ 呼気 ガ ス デー タ 分 析 と脂 質 酸 化量 の 計 算

呼気 ガ ス 分析 器 に よ る脂 質 酸 化量 、 糖 質 酸化 量 の 測定 は 次 の 回帰 式を 用い て 計 算さ れ た 。

脂質 酸 化 量(g/min) = 1.67×V．

O2(L/min)－1.67×V．

CO2 (L/min) 糖質 酸 化 量(g/min) = 4.55×V．

CO2 (L/min)－3.21×V．

O2 (L/min)

最大 下 長 時間 運 動 実 験中 の RER、V．

O2、脂質 酸 化 量(g/min)、糖質 酸 化 量 (g/min)は 15 分 毎に 3 分間 の 平均 値 を算 出し た 。 長時 間 運 動 中に 示 さ れ る脂 質 酸 化量(mg/min)の 最大 値 を MFOEX、 平 均 値 を AveFOR と し た。

運動 中 お よび 運 動 後 回復 期 の 総脂 質 酸 化 量(g)、総 糖 質 酸化 量(g)は 脂 質酸 化 量(g/min)、 糖 質 酸化 量(g/min)の 曲 線下 面 積(area under the curve：

AUC)よ り 算 出 し た 。 エ ネ ル ギ ー 消 費 量 は 脂 質(1g = 9kcal)、 糖 質(1g = 4kcal)とし て 総 脂質 酸化 量(g)、 総 糖 質酸 化量(g)から 算 出 した 。

３-２-７ 血液 分 析

採取 し た 血液 は 血 糖 値お よ び 血中 乳 酸 濃 度を 測 定 した 後 、 血 漿分 析用

(KUBOTA 社 製 ：Model 2420)に て 3500rpm で 10 分 間 遠 心分 離 し た。

血清 分 析 用血 液 は 室 温で 30 分 以上 静 置 した 後 、 血漿 分 析 用 血液 と 同様 に遠 心 分 離し た 。 遠 心分 離 後 、そ れ ぞ れ の採 血 管 より 血 漿 、 血清 を 分 離 し測 定 ま で冷 凍 保 存(-30℃)し た 。

血糖 値 は 血糖 セ ン サ ー(ニ プ ロ社 製：フ リ ース タ イ ル血 糖 セ ン サー ライ ト)を 用 い て 測 定 し た 。 血 中 乳 酸 濃 度 は 簡 易 血 中 乳 酸 測 定 器(ア ー ク レ イ 社製：ラ ク テ ー ト プ ロ 2)を 用い て 測定 し た。血 漿 から は HPLC 法 を用 い て ア ドレ ナ リ ン 、 ノ ル ア ドレ ナ リ ン 、CLIA 法 を 用 いて コ ル チ ゾー ル 、 酵素 法 を 用い て 遊 離 脂肪 酸(free fatty acid; FFA)を 測 定 した 。血 清 か ら は ECLIA 法を 用 い て成 長 ホ ルモ ン(growth hormone; GH)、酵 素 法 を用 い て 中 性 脂 肪(triglyceride; TG)、CLEIA 法 を 用 い て イ ン ス リ ン を 測 定 した 。ア ド レナ リ ン 、ノ ルア ド レナ リ ン 、コ ルチ ゾ ール 、成 長ホ ル モ ン、

中性 脂 肪は BML(Tokyo, Japan)へ 測 定 を委 託 し た。 遊 離 脂 肪酸 は C-テ スト ワ コ ー(富 士 フ ィル ム 和 光純 薬 社 製)を 用 い て Matoba のプ ロ ト コル

67)で 測 定し た。イ ン スリ ン は SRL(Tokyo, Japan)へ 測定 を 委 託し た 。測 定し た 血 糖値 と イ ン スリ ン よ り次 の 式 を 用い て イ ンス リ ン 抵 抗性 の 指標 であ る HOMA-IR を 算出 し た 。

HOMA-IR

＝空 腹 時 イン ス リ ン 値(μU/mL)×空 腹 時 血糖 値(mg/dL)÷405

３-２-８ 統計 解 析

全 て の測 定 値 は 平 均 値 ± 標 準 誤 差(SE)で 示 した 。 統 計 解 析 は SPSS Statistics version 24 (IBM, Japan)お よび R コ ン ソ ール(version 3.4.1;

available as a free download from http://www.r-project.org)を 用 いて 行 い 、 有 意 水 準 は 5%未 満 と し た 。 対 象 者 の 身 体 特 性 、 エ ネ ル ギ ー 消 費 量 、 Fatmax-test で の 代 謝 指 標 と 長 時 間 運 動 中 の 代 謝 指 標 と の 比 較 は 一 元 配 置分 散 分 析で 検 討 し 、Post-hoc テ ス ト に は bonferroni 法 を用 い た 。 ま た 、Fatmax-test で の 代謝 指 標 と 長 時 間 運 動中 の 代 謝指 標 と の 関連 を 級 内 相関 係 数 、ピ ア ソ ン の積 率 相 関係 数 お よ び Bland-Altman 分 析 を 用 いて 検討 し た 。 血 中 脂 質 酸化 関 連 指標 は 対 象 者群 と 時 間 を 要 因 と した 二 元 配 置分 散 分 析を 用 い て 比較 し た 。Post-hoc テス ト は Shaffer の 方法 を 用 い た 。

３-３ 結果

３-３-１ 対象 者 の 身体 特 性

対象 者 の 身体 特 性 を Table 1-1 に 示 す 。 年 齢 が 持久 鍛 錬 者 群に お いて 正 常 体 重 者 群 に 比 べ て 有 意 に 若 か っ た が(P < 0.05)、 肥 満 者 群 と 正 常 体 重 者 群 、 肥満 者 群 と 持久 鍛 錬 者 群 で は 有 意な 差 は 認め ら れ な かっ た 。 体 重は 肥 満 者 群 に 比 べ て 正 常 体 重者 群 、 持 久鍛 錬 者 群で 有 意 に 軽か っ た(P

< 0.01)。持 久鍛 錬 者 群 と 正 常 体重 者 群 で は 体 重 に 有意 な 差 は 認め ら れな かっ た 。 体 脂 肪率 、BMI、体 脂 肪量 は 肥 満者 群 に 比べ て 正 常 体重 者 群 で 有 意 に 小 さ く(P < 0.01)、 さ ら に 正 常 体 重 者 群 に 比 べ て 持 久 鍛 錬 者 群 で 有 意 に 小 さ か っ た(P < 0.01)。 除 脂 肪 体 重 は 肥 満 者 群 と 比 べ て 正 常 体 重 者 群 と 持 久 鍛 錬 者 群 で 有 意 に 小 さ か っ た が(P < 0.01)、 正 常 体 重 者 群 と

V．

O2maxの絶 対 値 は 持久 鍛 錬 者 群 で 正 常 体重 者 群 より も 有 意 に高 かっ た が(P < 0.01)、肥 満 者群 と 正 常体 重 者 群 、持 久 鍛 錬者 群 と で 有意 な 差は 認め ら れ なか っ た 。 体重 お よ び除 脂 肪 体 重当 た り で補 正 し た 相対 値 では 持久 鍛 錬 者 群 で 肥 満 者群 お よ び 正 常 体 重 者 群 に 比 べて 有 意 に 高か っ た(P

< 0.01)。

Fatmax は 群間 で 有 意な 差 は 認め ら れ な かっ た 。MFO の 絶 対値 は 正常 体 重 者 群 に 比 べ て 持 久 鍛 錬 者 群 で 有 意 に 高 く(P < 0.05)、 除 脂 肪 体 重 当 たり で 補 正し た MFO の相 対 値は 持 久 鍛 錬者 群 で 肥満 者 群 お よび 正 常体 重 者 群 に 比べ て 有 意 に高 か っ た(P < 0.01)。

３-３-２ 長時 間 運 動実 験 の 運 動継 続 時 間と エ ネ ル ギー 消 費 量

長時 間 運 動実 験 の 平 均運 動 継 続時 間 と 運 動中 、 運 動後 回 復 期 、運 動中 およ び 運 動後 回 復 期 の合 計 の エネ ル ギ ー 消費 量 を Table 1-2 に示 す 。長 時間 運 動 実験 の 平 均 運動 継 続 時間 は 持 久 鍛錬 者 群 で正 常 体 重 者群 に 比べ て 有 意 に 短 か っ た(P < 0.05)。 運 動 中 の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 に 全 て の 群 間 で有 意 な 差は 認 め ら れな か っ た。 運 動 後 回復 期 、 運動 中 お よ び運 動 後 回 復 期 の 合 計の エ ネ ル ギー 消 費 量に お い て も群 間 で 有意 な 差 は 認め ら れな かっ た 。

Values are means ± SE. BMI, body mass index; FM, fat mass; FFM, fat-free mass; V．

O2max, maximal oxygen uptake; MFO, maximal fat oxidation. ^aP < 0.05 forsignificant difference compared to the Overweight group,

bP < 0.05 for significant difference compared to the Normal group.

Table 1-1. Physical characteristics of participants

Table 1-2. Energy Expenditure (kcal)

Values are means ± SE. ^bP < 0.05 for significant difference compared to the Normal group.

All Participants

(n=28)

Overweight (n=10)

Normal (n=10)

Trained

(n=8)

P

value Exercise duration (min) 49 ± 3 49 ± 3 57 ± 4 39 ± 5^b

P

< 0.05 Energy Expenditure (kcal)

Ex

302.5 ± 2.3 310.3 ± 3.9 299.0 ± 3.3 297.3 ± 3.9 N.S

Post-Ex

147.0 ± 3.4 156.1 ± 6.6 135.7 ± 3.4 149.8 ± 5.8 N.S

Ex+Post-Ex

449.5 ± 4.9 466.4 ± 8.3 434.7 ± 5.6 447.1 ± 8.2 N.S

３-３-３ 運動 負 荷 の再 現 性 と 長時 間 運 動中 の 脂 質 酸化 特 性 Fatmax-test にお け る Fatmax時 の V．

O2と RER お よ び Fatmaxでの 長 時 間運 動 中の 15 分 経 過時 、 運 動終 了 時 の V．

O2と RER を Table 1-3 に 示 す 。正 常体 重 者 群 に おい て 運 動終 了 時 の V．

O2が Fatmax-test 時お よ び 15 分経 過 時の V．

O2と 比べ て 有 意に 高 か っ た(P < 0.01)。 肥 満 者群 と 持 久鍛 錬 者 群 で は Fatmax-test時 の V．

O2と 長 時 間運 動 中 の V．

O2と 有 意な 差 は 認 めら れ な かっ た 。RER は 全て の 対象 者 群 で Fatmax-test 時 に 比べ て 15 分 経過 時 で 有意 に 高 く(P < 0.01)、 肥満 者 群で の み Fatmax-test 時に 比 べ て 運動 終 了 時で も 有 意 に高 か っ た(P < 0.01)。 ま た 、全 て の 対 象者 群 で 15 分経 過 時 に比 べ て 運 動終 了 時 では 有 意 に 低か っ た(P < 0.01)。

Table 1-3. Target and kinetics of V．

O2 and RER

Values are means ± SE. ^aP < 0.05 for significant difference compared to the Fatmax-test, ^bP < 0.05 for significant difference compared to the Ex-15min.

３-３-４ 脂質 酸 化 能 力 と 長 時 間運 動 中 の脂 質 酸 化 量

長時 間 運 動中 の 脂 質 酸化 特 性を Table 1-4 に示 す。 長 時 間運 動中 の 脂 質酸 化 量 の最 大 値 は 絶対 値 お よび 除 脂 肪 体重 当 た りの 相 対 値 共に 持 久鍛 錬 者 群 で 肥満 者 群 、正常 体 重 者 群 に 比 べ て有 意 に 高か っ た(P < 0.01)。長 時間 運 動 中に 脂 質 酸 化量 が 最 大値 を 示 す 時間 帯 は 対象 者 群 間 で有 意 な差 は認 め ら れな か っ た が 、い ず れ の対 象 者 群で も 長 時間 運 動 の 85%経 過時 以降 で あ った 。 長 時 間運 動 中 の 平 均 脂 質 酸化 量 お よび 除 脂 肪 体重 当 たり の 平 均 脂 質酸 化 量 も 持久 鍛 錬 者 群 で 過 体 重者 群 、 正常 体 重 者 群に 比 べて 有意 に 高 かっ た(P < 0.01)。

Table 1-4. Characteristics of FOR during prolonged exercise

Values are means ± SE. FOR, fat oxidation rate; MFOEX, maximal fat oxidation rate during prolonged exercise; FFM, fat-free mass; Ave FOR, average fat oxidation rate during prolonged exercise. ^aP < 0.05 for significant difference compared to the Overweight group, ^bP < 0.05 for significant difference compared to the Normal group.

All Participants

(n=28)

Overweight (n=10)

Normal (n=10)

Trained

(n=8) ^{P value} MFO_EX (mg/min) 373.8 ± 16.2 364.5 ± 22.1 324.6 ± 27.4 447.1 ± 18.1^{a,b P < 0.01} MFO_EX/FFM (mg/kg FFM/min) 6.9 ± 0.3 6.0 ± 0.3 6.1 ± 0.4 8.9 ± 0.4^{a,b P < 0.01}

MFO_EX defined time (min) 42 ± 2 43 ± 4 48 ± 4 35 ± 5 N.S

MFO_EX defined time percnetile (%) 87.9 ± 2.0 88.0 ± 2.9 87.0 ± 3.7 89.0 ± 4.1 N.S Ave FOR (mg/min) 289.2 ± 14.9 274.0 ± 20.1 251.5 ± 24.3 344.4 ± 19.1^{a,b P < 0.01} Ave FOR/FFM (mg/kg FFM/min) 5.3 ± 0.3 4.5 ± 0.3 4.8 ± 0.4 7.0 ± 0.4^{a,b P < 0.01}

長時 間 運 動中 お よ び 運動 後 回 復期 の 総 脂 質酸 化 量(g)、総 糖 質 酸化 量(g) を Fig. 1-1 に 示 す 。運動 中 の 総脂 質 酸 化 量(g)に 群間 で 有 意な 差は な か っ たが 、 運 動後 回 復 期 およ び 運 動中 と 運 動 後回 復 期 の合 計 の 総 脂質 酸 化量 (g)は 肥 満者 に 比 べて 鍛錬 者 で 有意 に 多 か った(P < 0.05, Fig. 1-1：A,)。

総糖 質 酸 化総 量(g)は 運動 中 、運 動後 回 復 期 、運 動 中 と運 動 後 回復 期 の 合 計の 全 て にお い て 群 間で 有 意 な差 は な か った(Fig. 1-1：B)。

Fig. 1-1. Fat oxidation (A) and glucose oxidation during exercise (Ex), post-exercise (Post-Ex) and total of Ex and Post-Ex (Total) for each groups. ∽ P < 0.05 for significant difference between groups;

a:Overweight vs Trained.

脂質 酸 化 能力 の 指 標 であ る Fatmax-test にお け る MFO と長 時間 運 動 中の 脂 質 酸化 指 標 と の関 連 を Fig. 1-2、Fig. 1-3、Fig. 1-4 に 示す 。MFO と MFOEXは 有 意 な 強い 正 の 相関 関 係 を 示し た(R = 0.77, P < 0.05, Fig.

1-2：A)。また MFO は MFOEXと 級 内 相 関係 数 でも 0.75 と 有意 に 高 い信 頼性 が 認 めら れ(P < 0.05)、Bland-Altman 分 析に お い ても 有 意な 系 統 誤 差 は 認 め られ な か っ た。

Fig. 1-2. The correlation (A) and the Bland-Altman plot (B) between maximal fat oxidation and maximal fat oxidation rate during prolonged exercise (MFOEX).

MFO は 運 動 中 の 平 均 脂 質 酸 化 量(Ave FOR)と も 有 意 な 強 い 正 の 相 関 関係 を 示 し た が(R = 0.76, P < 0.05, Fig. 1-3：A)、Bland-Altman 分 析 にお い て 有意 な 系 統 誤差 が 認 めら れ た(P < 0.05, Fig. 1-3：B)。

Fig. 1-3. The correlation (A) and the Bland-Altman plot (B) between maximal fat oxidation and average fat oxidation rate during prolonged exercise (Ave FOR).

し か し 、MFO と 長時 間 運 動中 の 総 脂 質酸 化 量(g)と の 間に 有意 な 関 連 はな か っ た(Fig. 1-4)。

３-３-５ 血中 代 謝 産物 と 脂 質 酸化 関 連 ホル モ ン 応 答

血中 乳 酸 濃度 、 血 糖 値、 血 清 イン ス リ ン 濃度 、HOMA-IR 値 の運 動前 後で の 変 化を Fig. 1-5 に 示 す。

Fig. 1-5. Blood lactate (A), blood sugar (B), and serum insulin (C) concentrations and HOMA-IR index (D) during exercise and post- exercise in overweight (n=10), normal (n=10) and trained (n=8) peoples. Values are the means ± SE. *P < 0.05 for the significant difference in the main effect of sampling timing. ^§P < 0.05 for significant difference of the main effect of the group; ^a:Overweight vs Trained, ^b:Overweight vs Normal, ^c:Normal vs Trained.

血中 乳 酸 濃度(Fig. 1-5：A)は 全 て の対 象 者群 で 運 動前 に 比 べ て運 動 直 後で 有 意 な低 値 を 示 し(P < 0.05)、 運 動 直後 に 比 べて 運 動 1 時間 後 、 運 動 2 時 間後 で 高値 を 示し た(P < 0.05)。血 糖値(Fig. 1-5：B)は 運動 前 後 を 通し て 、 肥満 者 群 と 正常 体 重 者群 で 持 久 鍛錬 者 群 と比 べ て 有 意に 高 か っ た(P < 0.05)。ま た 、全て の 対 象者 群 で 運 動前 に 比 べて 運 動 直 後で 有 意な 高 値(P < 0.05)、運動 直後 に 比 べて 運 動1時間 後 で 有意 な 低 値(P < 0.05)、 運動 前 と 運動 1 時 間 後に 比 べ て運 動 2 時 間後 で 有 意な 高 値 を 示し た(P <

0.05)。血 清 イン ス リ ン濃 度(Fig. 1-5：C)は運 動 前 後を 通 し て 、肥 満 者 群 で 正 常 体 重 者 群 と 持 久 鍛 錬 者 群 に 比 べ て 有 意 に 高 か っ た(P < 0.05)。 ま た、 全 て の対 象 者 群 で運 動 前 に比 べ て 運 動直 後 、 運 動 1 時間 後、 運 動 2 時間 後 で 有意 な 低 値 を示 し た(P < 0.05)。HOMA-IR (Fig. 1-5：D)は 運 動 前 後 を 通 し て 、 肥 満 者 群 で 持 久 鍛 錬 者 群 に 比 べ て 有 意 に 高 か っ た(P <

0.05)。ま た、全て の 対象 者 群 で 運 動 前 に 比べ て 運動 2 時間 後 で有 意 に 低 下し た(P < 0.05)。

血清 GH 濃 度 、血漿 コル チ ゾ ー ル 濃 度 、血漿 ア ド レナ リ ン 濃 度 、血 漿 ノル ア ド レナ リ ン 濃 度の 運 動 前後 で の 変 化を Fig. 1-6 に示 す 。

Fig. 1-6. Serum growth hormone (A), plasma cortisol (B), plasma adrenaline (C), and plasma noradrenaline (D) concentrations during exercise and post-exercise in overweight (n=10), normal (n=10) and trained (n=8) peoples. Values are the means ± SE. *P < 0.05 for significant difference in the main effect of sampling timing. ^§P < 0.05 for the significant difference in the main effect of the group. ^†P < 0.05,

‡P < 0.01 for significant difference between groups; ^a:Overweight vs Trained, ^b:Overweight vs Normal, ^c:Normal vs Trained. ^#P < 0.05 for significant difference of sampling timing in each group; ^O:Overweight,

N T

血清 GH 濃 度(Fig. 1-6：A)は 運 動 直後(P < 0.05)、運 動 1 時 間後(P <

0.01)で 持 久 鍛錬 者 群、正 常体 重 者 群 の 方が 肥 満 者群 に 比 べ て有 意 に 高か った 。ま た 、運 動 2 時間 後 で 持久 鍛 錬 者 群 の 方 が 肥満 者 群 、正常 体 重者 群に 比 べ て有 意 に 高 かっ た(P < 0.01)。全 ての 対 象 者群 で 、運 動前 に 比べ て運 動 直 後で 有 意 に 上昇 し(P < 0.05)、 運動 直 後 に比 べ て 運 動 1 時 間後 (P < 0.05)、 運動 2 時間 後(P < 0.05)で 有意 に 低 下し た 。 ま た、 肥 満 者群 と 正 常 体 重者 群 の み で運 動 1 時間 後 に 比 べて 運 動 2時 間 後 に 有意 に 低下 し た(P < 0.05)。血 漿 コル チ ゾ ール 濃 度(Fig. 1-6：B)は 群 間お よび 運 動 前 後 で 有 意 差は な か っ た。 血 漿 アド レ ナ リ ン濃 度(Fig. 1-6：C)は全 て の対 象 者 群 で 運 動 前 に 比 べ て 運 動 直 後 に 有 意 な 高 値 を 示 し(P < 0.01)、 運 動 直後 に 比 べて 運 動 1 時間 後(P < 0.01)、 運動 2 時間 後(P < 0.01)に 有 意 な 低値 を 示 した 。 血 漿 ノル ア ド レナ リ ン 濃 度(Fig. 1-6：D)は 全 ての 対 象者 群 で 運 動 直後 に 比 べ て運 動 1 時 間 後(P < 0.01)、 運 動 2 時 間 後(P < 0.05) で 有 意 な 低値 を 示 し た。

血清 TG 濃 度、血 漿 FFA 濃 度 、血 清 ア セ ト酢 酸 濃 度、血 清 β ヒド ロ キ シ酪 酸 濃 度 の 運 動 前 後で の 変 化を Fig. 1-7 に 示 す。

Fig. 1-7. Serum triglyceride (A), plasma free fatty acid (B), serum acetoacetic acid (C), and serum β-hydroxybutyrate (D) concentrations during exercise and post-exercise in overweight (n=10), normal (n=10) and trained (n=8) peoples. Values are the means ± SE. *P < 0.05 for the significant difference in the main effect of sampling timing.

血清 TG 濃 度(Fig. 1-7：A)は 運 動 前後 を 通し て 全 ての 群 で 有 意な 差 は 認め ら れ なか っ た 。血 漿 FFA 濃 度(Fig. 1-7：B)は全 て の 対 象者 群 で 運動 前に 比 べ て運 動 直 後(P < 0.05)、 運動 2 時間 後(P < 0.05)で 有意 な 高 値を 示し 、運 動 直後 に 比 べて 運 動 1 時 間後(P < 0.05)、運 動 2 時 間 後(P < 0.05) では 有 意 な低 値 を 示 した 。ま た 、運動 1 時間 後 に 比べ て 運 動 2 時 間後(P

< 0.05)で は 有 意な 高 値を 示 し た 。 血清 ア セト 酢 酸 濃度(Fig. 1-7：C)は 運 動前 後 を 通し て 全 て の群 で 有 意な 差 は 認 めら れ な かっ た 。 血 清β ヒ ドロ キシ 酪 酸 濃度(Fig. 1-7：D)は 運動 前 、 運 動直 後 、 運動 1 時 間 後 に 比 べ て 運 動 2 時間 後 で有 意 に高 値 を 示し た(そ れぞ れ P < 0.01, P < 0.05, P <

0.05)。 ま た 、 運 動 前 に 比 べ て 運 動 1 時 間 後 で 有 意 な 高 値 を 示 し た(P <

0.05)。

３-４ 考察

本研 究 で は 、 漸 増 運 動負 荷 試 験で 測 定 さ れる 脂 質 酸化 能 力 の 違 い と 長 時間 運 動 中の 脂 質 酸 化応 答 と の関 連 を 検 討し た 。 漸増 運 動 負 荷試 験 にお け る 脂 質 酸 化 量 の 最 大 値(MFO)は Fatmax で の 長 時 間 運 動 中 の 脂 質 酸 化 量 の 最 大 値(MFOEX)お よ び 平 均 脂 質 酸 化 量(Ave FOR)と 強 く 関 連 し た 。 しか し、MFO と Fatmaxでの 長 時 間運 動 中の 総 脂 質酸 化 量(g)と の 間 に 関 連 は 認 め られ な か っ た。 ま た 、肥 満 者 、 正常 体 重 者 、 持 久 鍛 錬者 で 運動 中 の 総 脂 質酸 化 量(g)に差 は な かっ た が 、血清 成 長 ホル モ ン 濃 度 で 運 動 に 対す る 応 答に 違 い が 認め ら れ 、運 動 後 回 復期 お よ び運 動 中 お よび 運 動後 回 復 期 の 合 計 の 総 脂 質 酸 化 量(g)は 持 久 鍛 錬 者 で 肥 満 者 に 比 べ て 多 か っ た 。よ って 、漸増 運 動負 荷 試 験で の MFO の違 い は Fatmaxでの 長 時 間運 動 中 の 脂 質酸 化 応 答 にお い て も 再 現 さ れ るが 、総 脂 質 酸化 量(g)に は 影響 しな い か もし れ な い 。

Fatmax-test で の MFOの違 い は 定常 負 荷 長時 間 運 動 中 の 脂 質 酸化 応答 でも 確 認 され た 。 し かし 、 必 ずし も 同 様 の数 値 が 再現 さ れ る わけ で はな いか も し れな い 。長 時間 運 動 中の 脂 質 酸 化量 の 最 大値(MFOEX)は Fatmax- test で の MFO と 強 い正 の 相 関関 係 お よ び信 頼 性 を示 し た 。 また 長 時間 運動 中 の 平均 脂 質 酸 化量(Ave FOR)と MFO でも 強 い正 の 相 関関 係 が 認 めら れ た 。よ っ て 、 漸増 運 動 負荷 試 験 で 示さ れ る 脂質 酸 化 能 力の 違 いは 定常 負 荷 長時 間 運 動 でも 再 現 され た と い える 。しか し、MFOEXは 85%以 上運 動 が 経過 し て か ら示 さ れ てお り、Ave FOR は MFO と 比 例関 係 の 系 統誤 差 が 認め ら れ た 。 ま た 、RER は Fatmax-test での 値 に 比 べて 、 定常 負荷 長 時 間運 動 で は 全て の 対 象者 群 で 高 値を 示 し た。 よ っ て 、 漸 増 運動 負荷 試 験 中 と 定 常 負 荷長 時 間 運動 中 と で 脂質 酸 化 応 答 は 異 な るか も しれ

Fatmax-test で の MFOの違 い は 定常 負 荷 長時 間 運 動 で の 総 脂 質酸 化量 (g)に は 影響 し な い 。MFO と 長 時 間運 動 中の 総 脂 質酸 化 量(g)との 間 に 関 連は 認 め られ な か っ た。 本 研 究で は 運 動 強度 自 体 の影 響 を 明 確に す るた め エ ネ ル ギー 消 費 量 を一 律 に 300kcal に 統制 し て いる 。そ の ため 、単 位 時間 当 た りの エ ネ ル ギー 基 質 に占 め る 脂 質の 割 合 の高 値 が 重 要で あ るか も し れ な い 。MFO は 漸 増 運 動 負 荷 試 験 中 に 示 さ れ る 脂 質 酸 化 量 の 最 大 値 で あ り 、 相 対 的 な エネ ル ギ ー基 質 に 占 める 脂 質 の割 合 は 必 ずし も 高く はな い 。 実際 に Fatmax-test に お け る Fatmax時 の エ ネル ギ ー 基質 に 占め る脂 質 の 割合 と Fatmax での 長 時 間運 動 中の 総 脂 質酸 化 量(g)と の 関 係 を 検 討 し た と こ ろ 強 い 正 の 相 関 関 係 が 認 め ら れ た(R＝0.76, P < 0.05, Fig.1-6)。よ って 、運 動中 の 脂 質酸 化 を 最 大化 す る ため に は エ ネル ギ ー基 質に 占 め る相 対 的 な 脂質 の 割 合 も 考 慮 す るべ き で ある か も し れな い 。

R = 0.76 P < 0.05

肥満 者 、 正常 体 重 者 、 持 久 鍛 錬者 で は 運 動に 対 す る脂 質 酸 化 ホル モン 応 答 は 異 な る 。 運 動 中 の 総 脂 質 酸 化 量(g)に 違 い は 認 め ら れ な か っ た が 、 脂質 分 解 ホル モ ン で ある 成 長 ホル モ ン の 応答 に 違 いが み ら れ 、運 動 後回 復期 の 総 脂質 酸 化 量(g)は 持 久鍛 錬 者 で肥 満者 よ り も多 か っ た 。成 長ホ ル モン 濃 度 は 肥 満 者 に 比べ て 正 常体 重 者 、 持久 鍛 錬 者 で 高 値 を 示し た 。 本 研究 の 結 果は 先 行 研 究と 一 致 する 。 肥 満 者で は 成 長ホ ル モ ン の分 泌 能 お よび 運 動 への 応 答 性 の 低 下 が 報告 さ れ て お り ⁶⁹⁾、肥 満者 に 比 べて 痩 せ て い る 人 で は 有 酸 素 運 動に 対 す る成 長 ホ ル モン 応 答 が高 い と 示 唆 さ れ てい る ⁷⁰⁾。有 意 差は 認 め られ な か った も の の 運動 直 後 に 示 さ れ た 持久 鍛 錬者 に お け る コル チ ゾ ー ル濃 度 の 高値 が 運 動 中の 脂 質 酸化 量 の 高 値を 引 き起 こし て い た か も し れ ない 。 運 動中 の 脂 質 酸化 量 は 血中 グ リ セ ロー ル 濃度 と正 の 相 関関 係 を 示 すと 報 告 され て い る ⁷¹⁾。本 研 究で は 測 定し て い ない が 、 コ ル チゾ ー ル は グリ セ ロ ール 濃 度 と 強い 関 連 を示 す と 報 告さ れ てお り ⁷²⁾、コ ル チゾ ー ル 濃度 の 高 値が グ リ セ ロー ル を 介し て 高 い 脂質 酸 化量 を引 き 起 こし た と 推 測さ れ る 。実際 に 本 研究 で は MFOEX、AveFOR と も に 持 久 鍛 錬者 で は 肥 満者 、 正 常体 重 者 と 比べ て 高 値を 示 し た 。

本研 究 で は基 礎 代 謝 量を 考 慮 して お ら ず 、実 際 の 運動 刺 激 は 個々 人で 異な る か もし れ な い 。本 研 究 では 運 動 自 体の 影 響 を明 確 に す るた め 、エ ネル ギ ー 消費 量 を 一 律で 300kcal に設 定 した 。し か し 、対 象 者毎 に 基 礎 代謝 量 が 異な る た め 実際 に 運 動で 消 費 し たエ ネ ル ギー 量 に は 差が あ るか もし れ な い。 今 後 は 基礎 代 謝 量を 考 慮 し て、 運 動 自体 の エ ネ ルギ ー 消費 量を 揃 え て検 討 す る 必要 が あ る。

３-５ 結論

Fatmax-test で 測定 され る 脂 質酸 化 能 力 の違 い は Fatmax で の定 常 負 荷 長時 間 運 動中 の 脂 質 酸化 応 答 にも 反 映 さ れる が 、 運動 中 の 総 脂質 酸 化量 (g)と は 関連 し な い。また 、肥満 者、正 常 体重 者 、持 久 鍛錬 者 で は 運 動 中 の 総 脂 質 酸化 量(g)に 違い は な いが 、運 動 に対 す る 脂質 酸 化 応 答 は 異 な り 運動 後 回 復期 の 総 脂 質酸 化 量 は肥 満 者 に 比べ て 鍛 錬者 で 多 く なる 。

脂 質 酸 化 能 力 の 違 い が Fatmax で の 長 時 間 運 動 に お い て も 反 映 さ れ る 可能 性 が 示さ れ た が 、脂 質 酸化 量 が 高ま る Fatmax前 後 強度 の脂 質 酸 化応 答 は 異 な るか も し れ ない 。 そ こで 、 検 討 課題 ２ と して 脂 質 酸 化能 力 の高 低 で Fatmax 前 後 強 度 範 囲 で の 脂 質 酸 化 応 答 に 違 い が 認 め ら れ る か 検 討 した 。

第４ 章 検討 課 題 2

脂質 酸 化 能力 の 違 い で 脂 質 酸 化に 適 し た 運動 強 度 範囲 は 変 わ るか ？ ４-１ 緒言

肥満 は 身 体に 脂 質 が 異常 に 蓄 積し た 状 態 であ り 、 糖尿 病 な ど 種々 の代 謝疾 患 と 関連 す る ^10,17)。肥満 の 予 防や 改 善に は 脂 質を よ り 多 く酸 化 で き る運 動 が 有用 で あ る ⁵⁷⁾。運 動 中の 脂 質 酸化 量 は 運動 強 度 に より 変 化 する 。 低～ 中 等 度強 度 で 脂 質酸 化 量 は増 加 し 、 中等 度 ～ 高強 度 で は 急激 に 減 少 す る ^38,73)。 特 に 運 動 中 に 脂 質 酸 化 量 が 最 大 値(MFO)を 示 す 運 動 強 度 は Fatmaxと定 義 さ れ 、生 理 指 標 とし て も 用 いら れ て いる ^28,29,48)。Fatmax前 後の 運 動 強度 で は 、脂質 酸 化 量は 近 し い 値を 示 し、概ね Fatmax±10%程 度範 囲 内 の脂 質 酸 化 量は MFO の 10%以 内 の 値 を 示す ^29,55)。そ の た め、

Fatmaxを目 標 と した 運動 は 多 くの 脂 質 を 酸化 で き ると 推 察 さ れ 、肥満 の 予防 、 改 善に 有 効 な 運動 処 方 とし て 推 奨 され て いる ^30,31,74)

一般 に 、MFO お よ び Fatmaxは 1 ス テ ージ の 継 続時 間 が 3~6 分に 設定 さ れ 徐 々 に 負 荷 が 増 加 し て い く 漸 増 運 動 負 荷 試 験(Fatmax-test)に よ り 測 定さ れ る ^29,47,48)。 その た め 、漸 増 運 動 負荷 試 験 で測 定 し た Fatmax が 長 時間 運 動 でも 最 大 の 脂質 酸 化 を引 き 起 こ すか は 未 だ議 論 の 余 地が あ る 。 運動 継 続 時間 に よ り 脂質 酸 化 量は 亢 進 す るた め ^50,61)、実 際 の 長時 間 運動 中 で は Fatmaxでは なく Fatmax 前 後の 運動 強 度 の方 が 最 大 の脂 質 酸 化を 引き 起 こ すか も し れ ない 。 実 際に Takagi らは 9 名の 健 康 な 若年 男 性を 対象 に Fatmax、Fatmax±5%強 度、Fatmax±10%強 度の 5 つ の強 度 で 60 分間 の 運 動を 実 施 し 脂質 酸 化 量を 検 討 し た結 果 、 運動 開 始 5~10 分の 脂 質酸 化 量は Fatmaxで最 大 で あっ た が 、 運動 経 過 55~60 分 後の 脂 質 酸化 量 は Fatmax+10%強 度 に お い て最 大 と な った と 報 告し て い る ³⁴⁾。 一 方、

強度 の 3 つ の 運動 強 度で の 60 分 間 の長 時間 運 動 で 検 討 し た 結果 、60 分 間の 平 均 脂質 酸 化 量 に強 度 間 で差 が な か った と 報 告し て い る ⁶²⁾。し か し、

これ ら 2 つ の 研究 は 運動 継 続 時間 を 一 律 に 設 定 し て い る た め 、エ ネル ギ ー消 費 量 が 運 動 強 度 の高 い 試 行で 多 く 、 脂質 酸 化 量 も 亢 進 し た可 能 性が あ る 。 脂 質酸 化 に 最 適な 運 動 強度 を 明 ら かに す る ため に は エ ネル ギ ー消 費量 を 揃 えて 比 較 す る必 要 が ある 。

また 、2 つの 先 行 研 究が 一 致 しな か っ た 要因 と し て 脂 質 酸 化 能力 の個 人差 が 影 響し た 可 能 性が あ る 。MFO お よ び Fatmaxに は 性別 、V．

O2max、

身体 活 動 量、 身 体 組 成 、 栄 養 状況 な ど に より 大 き な個 人 差 が ある と 報告 さ れ て い る ^32,51,52)。 前 述 の Takagi ら の 研 究 で は 9 名 中 6 名 が Fatmax+10%強 度で55~60分の 脂 質 酸化 量が 最 大 値を 示 し た 一方 、Fatmax

で 2 名 、Fatmax-5%強度 で 1 名 が 最 大 値 を示 し て おり 、 個 々 人 で 最 適 な 運動 強 度 は異 な る か もし れ な い。 運 動 強 度に 対 す る脂 質 酸 化 応答 は 個々 人 で 大 き く 異 な っ て お り 、MFO が 高 い 人 で は 脂 質 酸 化 の 高 い 運 動 強 度 範囲 が 広 くな る と 報 告さ れ て いる ⁷⁵⁾。よ って 、脂 質 酸化 能 力 に応 じ て 長 時間 運 動 中の 脂 質 酸 化に 最 適 な運 動 強 度 範囲 は 異 なる か も し れな い 。

そこ で 本 研究 の 目 的 は、 最 大 脂質 酸 化 量 の違 い が 運動 中 の エ ネル ギー 消費 量 を 揃え た 異 な る 3 つ の 強 度(Fatmaxお よ び Fatmax±10%強 度)で の 長時 間 運 動中 お よ び 運動 後 回 復期 の 脂 質 酸化 応 答 およ び 血 中 脂質 酸 化関 連物 質 に 与え る 影 響 を明 ら か にす る こ と であ る 。

動 を 半 年 以 上 継 続 し て 実 施 し て い る 定 期 的 な 運 動 習 慣 を 有 す る 者 、 BMI(kg/m²)が 18 未 満ま た は 30 以 上の 者 、疾患・障 害 を 抱 えて い る 者、

常備 薬 を 服用 し て い る者 、 喫 煙歴 の あ る 者は 除 外 した 。 対 象 者を 最 大脂 質酸 化 量 の値 で 2 群 に分 け 最 大脂 質 酸 化 量の 低 い 9 名 を L-MFO 群 、高 い 9 名 を H-MFO 群 とし た 。 全 て の 測定 はヘ ル シ ンキ 宣 言 に 基づ き 実 施 され 、 対 象者 に 対 し 事前 に 実 験の 概 要 、 安全 性 に つい て 十 分 に説 明 を行 い、 自 由 意志 の 下 で 書面 に よ る同 意 を 得 た。 本 研 究は 早 稲 田 大学 人 を対 象 と す る 研 究 に 関 す る 倫 理 審 査 委 員 会 に よ る 承 認(2015-220)を 得 て 実 施 した 。

４-２-２ 研究 デ ザ イン

全て の 対 象者 は 運 動 負荷 試 験 、Fatmax-test お よ び 異 な る 3 つの 強度 (Fatmax-10%強 度, Fatmax強 度, Fatmax+10%強 度)での 定 常 負荷 長 時 間運 動実 験 を 行っ た 。 運 動負 荷 試 験と Fatmax-test と の間 は 最低 3 日以 上 、 Fatmax-test と 定 常 負荷 長 時 間運 動 実 験 との 間 、定 常負 荷 長 時間 運 動 実験 と 他 の 定 常負 荷 長 時 間運 動 実 験と の 間 は 最低 1週 間 以上 空 け て実 施 し た。

運動 負 荷 試験 と Fatmax-test に お いて 全 ての 対 象 者は 軽 装 で 身長(ア ズワ ン社 製 身 長計)お よ び イ ン ピ ーダ ン ス 法 での 体 組 成(TANITA 社 製：MC- 980A)を 測 定 し た 。 測 定 前 日 は 激 し い 運 動 、 カ フ ェ イ ン お よ び ア ル コ ー ルの 摂 取 を禁 止 と し た。 全 て の 実 験 前 夜 の夕 食 は 日本 人 の 食 事摂 取 基準 2015 に 基 づ き PFC バ ラ ン ス を 考 慮 し た 規 定 食(エ ネ ル ギ ー: 649.7 ± 18.9 kcal, タ ン パク 質: 14.0 ± 0.1%， 脂 質 ：25.2 ± 0.6%、 糖質 ： 59.6 ± 0.6%)を 摂 取す る よ う指 示 し、夕食 以 降 実験 終 了 ま で純 水 以 外の 飲食 を 禁 止し た 。 規 定食 は 対 象者 毎 に 統 一し た 。 全て の 測 定 は 12 時 間

４-２-３ 運動 負 荷 試験

運 動 負 荷 心 電 計(FUKUDA 電 子 社 製 ：ML-9000)お よ び ト レ ッ ド ミ ル (FUKUDA 電 子社 製：MAT-2700)を 用い て 症 候 限 界性 の 心 肺 運動 負 荷 試 験 を 行 い 、最 大 酸 素 摂取 量(V．

O2max)を 測定 し た 。運 動 負 荷 試験 の プ ロト コル は 1 分毎 に お お よ そ 1Met ず つ 速 度 と傾 斜 が 漸増 す る ト レッ ド ミル 用ラ ン プ 負荷 法 を 用 いた ^63,76)。運動 負 荷 試験 中 の V．

O2、V．

CO2を 呼 気ガ ス分 析 器(ミ ナ ト 医 科学 社 製 ：AE310S)で breath by breath 法に よ り 測 定 し た 。呼 気 ガ ス分 析器 は 実 験毎 に2Lシリ ン ジ を用 い て 流 量計 の 校 正、

3 種 混 合 ガ ス(O2:15.04%, CO2, 5.10%,N2-balance)を 用 い て ガ ス セ ン サ ー の 校 正 を 実 施 し た 。30 秒 毎 の V．

O2 の 平 均 値 を 算 出 し 、 最 大 値 を V．

O2max と した 。運 動負 荷 試 験の エ ン ド ポイ ン ト は次 の 3 つ の条 件 1)負 荷の 増 加 にも 関 わ ら ず酸 素 摂 取量 が 2.0ml/kg/min以 上 増 加 しな い 状 態：

2)呼 吸 交 換比(respiratory exchange ratio; RER)が 1.1 以上：3)心 拍 数 が 年齢 別 予 測最 大 心 拍 数(220-年 齢)の 90%以上 に 達 する の う ち 2 つ 以 上満 した こ と のう ち 2 つ 以上 満 た すの を 基 準 とし た ⁶⁵⁾。

４-２-４ Fatmax-test

最大 脂 質 酸化 量(maximal fat oxidation; MFO)、 最 大脂 質 酸 化量 時 運 動 強度(Fatmax)を 正 確 に 測 定 す る た め Fatmax-test を 実 施し た 。Fatmax- test の プロ ト コ ルは 運動 負 荷 試験 の 結 果 を基 に 作 成し た 。運 動負 荷 試 験

脂質 酸 化 量 の 最 大 値 を MFOとし 、MFOが示 さ れ る運 動 強 度(%V．

O2max) を Fatmaxと し た 。

４-２-５ 最大 下 長 時間 運 動 実 験

3 つの 異 なる 運 動 強 度(Fatmax、Fatmax-10%強 度 、Fatmax+10%強 度)で の 定 常 負 荷長 時 間 運 動実 験 を ラン ダ ム に 実施 し た 。 定 常 負 荷 長時 間 運 動 のエ ネ ル ギー 消 費 量 は 300kcal に 統一 し 、 次 の ACSM 代謝 推定 式 ⁷⁷⁾を 用 い て 対 象 者 そ れ ぞ れ の 各 運 動 強 度 の 目 標 V．

O2 か ら 運 動 継 続 時 間 を 算 出し た 。

エネ ル ギ ー消 費 量(kcal)＝V．

O2(L/min)×5kcal×時 間(min)

運動 強 度 の設 定 は 負 荷開 始 から 5~10 分 の間 で 目標 V．

O2が 再現 、維 持さ れる よ う にト レ ッ ド ミル の 傾 斜を 調 節 し た 。運動 後 は 座位 安 静を 2 時 間 保ち 運 動 後回 復 期 と した 。 運 動後 回 復 期 は読 書 、 パソ コ ン や 携帯 電 話 の 使 用 を 許 可し た 。 運 動前 の 安 静時 か ら 運 動中 お よ び運 動 後 回 復期 ま で 継 続し て 呼 気ガ ス 分 析 を行 い V．

O2、 脂 質 酸 化量 、RER を 測定 した 。 ま た、

運動 前 、運 動直 後 、運動 1 時間 後 、運 動 2 時 間後 に 肘正 中 静脈 か ら 血液 を採 取 し た。

４-２-６ 呼気 ガ ス デー タ 分 析 と 脂 質 酸 化量 の 計 算

呼 気 ガ ス 分 析 器 に よ る 脂 質 酸 化 量 の 測 定 は 次 の 回 帰 式 を 用 い て 計 算 され た ⁷⁸⁾。

脂質 酸 化 量(g/min) = 1.67×V．

O2 (L/min)－1.67×V．

CO2 (L/min)

15 分毎 に 3 分 間 の 平均 値 を 算出 し た 。 運動 開 始 15 分 経過 後お よ び 運動 終 了 時 の エ ネ ル ギ ー 基 質 に 占 め る 相 対 的 な 脂 質 の 割 合(%Fat of energy substrate)を 次の 計 算式 を 用 いて 算 出 し た ⁷⁹⁾。

%Fat of energy substrate＝{(1-RER)/0.29}×100

運動 中 お よび 運 動 後 回復 期 の 総脂 質 酸 化 量(g)、総 糖 質酸 化 量(g)は 脂質 酸化 量(g/min)、糖 質 酸化 量(g/min)の 曲 線下 面 積(area under the curve： AUC)よ り 算 出 し た 。 エ ネ ル ギ ー 消 費 量 は 脂 質(1g = 9kcal)、 糖 質(1g = 4kcal)とし て 総 脂質 酸化 量(g)、 総 糖 質酸 化量(g)から 算 出 した 。

４-２-７ 血液 分 析

採取 し た 血液 は 血 糖 値お よ び 血中 乳 酸 濃 度 を 測 定 した 後 、 血 漿分 析用 と 血 清 分 析 用 に 分 注 し た 。 血 漿 分 析 用 血 液 は た だ ち に 遠 心 分 離 機 (KUBOTA 社 製 ：Model 2420)に て 3500rpm で 10 分 間 遠 心分 離 し た。

血清 分 析 用血 液 は 室 温で 30 分 以上 静 置 した 後 、 血漿 分 析 用 血液 と 同様 に遠 心 分 離し た 。 遠 心分 離 後 、そ れ ぞ れ の採 血 管 より 血 漿 、 血清 を 分 離 し、 測 定 まで 冷 凍 保 存(-30℃)し た 。

血糖 値 は 血糖 セ ン サ ー(ニ プ ロ社 製：フ リ ース タ イ ル血 糖 セ ン サー ライ ト)を 用 い て 測 定 し た 。 血 中 乳 酸 濃 度 は 簡 易 血 中 乳 酸 測 定 器(ア ー ク レ イ 社 製：ラ ク テ ー ト プ ロ 2)を 用い て 測定 し た。血 漿 から は HPLC 法 を用 い て ア ドレ ナ リ ン 、 ノ ル ア ドレ ナ リ ン 、CLIA 法 を 用 いて コ ル チ ゾー ル 、