循環系応答に対する骨格筋からの求心性入力による抑制作用

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博士（人間科学）学位論文

循環系応答に対する骨格筋からの求心性入力による抑制作用

Inhibitory effects on cardiovascular responses via afferent input from skeletal muscle

２００７年１月

早稲田大学大学院人間科学研究科

時澤健 Tokizawa, Ken

研究指導教員：村岡功教授

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多細胞生物であるヒトの細胞は，外界から酸素や栄養を直接取り入れることができない．したがって，酸素を取り入れる肺，そして肺から細胞へとつなぐ心臓と血管からなる循環系を発達させ，その働きを用いることとなる．循環系が正常に働くためには，多くの組織の中でどの部位が酸素を必要としているのか，またどれだけの酸素を必要としているのかという情報を正確に把握することが必要であり，各組織からの情報の受容とそれに応じた出力系が不可欠である．このフィードバックシステムには，感覚系，中枢神経系，そして末梢神経系が協同して行うこととなる．

安静から運動という変化に伴い，循環系は急激な適応が必要とされる．わずか数リットルという限られた血液で高まる酸素需要を満たすために，心臓から拍出する血液の量を増やし，血圧を上昇させ，そして活動している骨格筋への血流量を増やす．このとき，活動していない組織では血流量を減らす．身体活動を適切に，または最大限に発現するためには不可欠な応答である．このような循環系応答を支配する出力系は自律神経であり，主に交感神経活動の亢進によって引き起こされる．

出力系である交感神経活動を亢進させるメカニズムは3つある．1つは，筋収縮を発現させる運動指令が，高位の運動野から脊髄α運動ニューロンへ下降する際に心血管中枢に入力する経路である．これは，“セントラルコマンド”と呼ばれ，運動の発現に対して時間の遅れのないフィードフォーワード調節である．2 つ目は，中心循環である頚動脈または心臓に近い部分の動脈や静脈に存在する圧受容器からの入力のフィードバック調節である．動脈圧を感知するものは“動脈圧受容器反射”，静脈圧を感知するものは“心肺圧受容器反射”と呼ばれる．3つ目は，骨格筋内に存在する感覚受容器からの入力のフィードバック調節である．感覚受容器としては，代謝的な変化を感知する“筋代謝受容器”および機械的な変化を感知する“筋機械受容器”が，これまでに挙げられている．この経路からの入力が唯一，末梢組織の酸素需要を把握する情報源となり得，“運動昇圧反射”と呼ばれている．それぞれ3つの入力は延髄の心血管中枢で統合され，その結果として自律神経活動，さらに循環系応答が決定される．圧受容器反射および運動昇圧反射は，それぞれ中心循環および末梢循環における感覚系を介したフィードバックメカニズムである．

身体活動能力を最大限に発揮するためには，循環系応答を亢進させることが重要であるが，一方で過剰な応答は生体に悪影響を及ぼすことにもなる．特に，過度の血圧上昇は血管に対して大きな負荷となり，脳や心臓での組織の損傷をまねきかねない．このような場合に，中心循環および末梢循環からの感覚系を介したフィードバック調節は，過剰反応を抑えるシステムとしても働

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く．このうち，中心循環をモニターする圧受容器反射の働きについては盛んに研究がなされ，特に頚動脈の圧を人工的に上昇させたときの，自律神経活動および循環系応答に対する抑制作用が検証されている．一方，末梢循環をモニターする運動昇圧反射については，その名が示すとおり，

昇圧の作用，つまり循環系応答が亢進する部分にのみ注目が集められ，抑制作用については十分な検証がなされていない．

Ray ら(1994)は，掌握運動後に活動筋への血流を遮断することで筋代謝受容器の活性化を促し，

筋交感神経活動を亢進させた状況下で，対側で低強度の掌握運動を行うと，筋交感神経活動が弱められることを報告した．対側の掌握運動を加えても血圧は変化していないことから，動脈圧受容器反射は関与していないと考えられる．また，追加実験としてリドカインを用いて対側の前腕からの求心性入力を遮断すると，筋交感神経活動は弱められないことを確認し，セントラルコマンドの関与がないことも示した．そこで彼らは，対側の低強度の掌握運動による筋機械受容器からの入力が，筋交感神経活動を弱めたと結論づけている．このような末梢からの求心性情報が持つ抑制作用は，現在のところこの報告に留められているが，この Ray らの実験モデルにおいて，

求心性入力を付加した条件に抑制作用の存在が浮き彫りにされた要因があると考えられる．

安静状態で下肢全体に外的な圧を加えて，筋機械受容器からの入力を促進させると血圧は上昇する(Williamson et al. 1994a)．また，活動筋に対して外的な圧を加えるというモデルを用いて，筋機械受容器からの入力を促進させると，血圧および筋交感神経活動はさらに亢進する(McClain et al. 1994)．このことから，筋機械受容器からの入力が単一で引き起こされた場合，また血圧や筋交感神経活動が亢進した状況下で，筋機械受容器からの入力が同一の活動体肢．．．．．．．

において．．．．

加えられた場合，出力系は亢進する．したがって，Ray ら(1994)が報告した筋交感神経活動の抑制作用は，

出力系が亢進した状況下で，筋機械受容器からの入力が異なる活動体肢から．．．．．．．．．

加えられたということが重要であると示唆される．このことは，静的掌握運動によって亢進される筋交感神経活動は，

片腕で行われたときの変化量を左右で足したものより，両腕で行われたときの変化量の方が小さく，この関係は血圧と心拍数の応答でも同様であるとする結果から，“抑制的な相互作用 (inhibitory interaction) ”を示唆したSeals(1989a)の仮説を説明するメカニズムとも考えられる．

本研究では，Ray ら(1994) の交感神経活動の抑制効果の実験モデルをもとに，末梢からの求心性入力による循環系応答に及ぼす抑制作用を明らかにすることを目的として行った．異なる体肢から求心性入力を引き起こし，そのとき循環系は加算的に応答するのか，抑制的に応答するのかを検証した．また上肢と下肢の組み合わせが関連するのか，感覚受容器の種類は関連するのかについても，各実験に分けて検証した．

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まず実験 1では，Rayらの実験モデルでは右前腕で運動後筋虚血を施した状況下で，対側の左前腕において筋機械受容器からの入力を加えるというモデルであったが，本研究では右前腕で運動後筋虚血を施した状況下で，右下腿から筋機械受容器からの入力を加えることで，異なる体肢からの入力が循環系応答に対して抑制作用を持つか否か，また上肢と下肢の組み合わせでも抑制作用は引き起こされるのかについて検証した．続く実験2では，下腿から筋代謝受容器の入力を引き起こしたときの応答を検証し，感覚受容器の種類が関連するのか否かを明らかにした．さらに実験3では，近年，骨格筋内の3つ目の感覚受容器として注目されている，末梢血液量の増加に伴う骨格筋内の静脈の伸展を感知する“血管機械受容器” (Haouzi et al. 1999)を対象として，血管機械受容器の活性化を下腿からの求心性入力として引き起こした際に，循環系応答の抑制作用が引き起こされるか否かを検証した．

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第２章：文献考証

本研究では，末梢からの求心性入力によって循環系応答を調節するメカニズムについて検討した．そこで本章では，関連する先行研究をヒトと動物を対象とした実験に分け，ヒト実験では求心性入力と出力としての循環系応答がどういった関連性をもって調節がなされているかを中心とし，動物実験においては入力と出力の間のプロセスに関する知見を中心として述べた．

２-１. ヒトにおける研究 a. 基礎研究

末梢からの求心性入力が循環系調節に関与しているということは古くから考えられていたが，

この仮説をはじめて実験によって提示したのはAlam & Smirk(1937)である．彼らは，運動後に活動体肢の近位部に阻血を施し，活動筋内に血液を留める方法でその仮説を立証した．この方法を用いることによって，セントラルコマンドが働いていない状況下で，骨格筋内に代謝産物を蓄積させることが可能となる．その結果，運動によって上昇した血圧が阻血をすることによって運動後にも高値を維持し続け，阻血を開放すると安静値まで低下した．このことから，活動筋内の代謝的な変化が循環系応答と関連していることが示唆された．また，Hultman & Sjoholm(1982)は，電気刺激による筋収縮によって随意運動と同程度の血圧および心拍数の上昇が引き起こされることを示した．この結果も，セントラルコマンドが関与しない状況下で，末梢からの求心性入力が循環系応答の亢進を引き起こすことを示している．さらに，末梢からの求心性入力が関与することを支持する研究として，活動筋から循環中枢への求心性入力を遮断する方法が挙げられる．Mitchell ら(1989)は，活動筋に対して硬膜外麻酔により感覚神経を遮断すると昇圧反応が弱められることを報告した．またLindら(1968)は，片側脊髄損傷患者において、健常側の筋収縮では血圧の上昇が見られるが，損傷側の筋収縮では血圧の上昇が引き起こされないことを報告した．

以上の基礎的な研究によって，末梢からの求心性入力が循環系調節に関与することが明らかとなり，後にその詳細なメカニズムについて検証されるようになった．運動時の循環系調節は，運動に伴って急速に高まる代謝に見合う酸素をどのように運搬するかが重要な要因の 1 つとなるが，

末梢からの入力によってなされる調節は，末梢組織の酸素需要を満たすよう循環系を適応させるフィードバック機構であると考えられる．

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b. 筋交感神経活動

基礎的な研究においては，血圧や心拍数，あるいは末梢血流などの効果器反応による研究が中心であったが，研究手法の開発に伴い，効果器を支配する出力系の交感神経活動の解析が導入されてきた．初期においては，交感神経終末から分泌される血中のノルエピネフリンやカテコールアミンの解析が用いられていたが，血中への漏出までに遅延があり，一部組織で再吸収されるという短所があった．その後 1980 年代から，交感神経活動の直接記録法である Microneurography が応用され始め，運動時循環の末梢神経調節研究で広く活用されるようになった．この方法は，

針電極を下肢では脛骨･腓骨神経，上肢では正中･橈骨神経のどちらかの非活動肢に刺入して，筋の交感神経活動を測定する．

その最初の報告であるといえるMarkら(1985)の研究は，30%MVCでの静的掌握運動を2分間行い，運動終了直前に活動筋への血流を遮断し運動後筋虚血を引き起こした際に，脛骨神経において筋交感神経活動を観察するというものであった．その結果，運動により亢進された筋交感神経活動が，運動後筋虚血中にも維持し続けることが確認された．このことは，Alam & Smirk(1937) が提唱した末梢からのフィードバック説の出力系を直接的に示したものであるといえる．この他にも，筋交感神経活動は運動開始から遅れて高まり，運動終了後や筋虚血解除後にはすみやかに安静値に回復するということが，この研究から明らかとなった．

静的および動的筋収縮中には，筋交感神経活動の反応様式に若干の差異がみられるが，いずれの運動でも運動強度が高まるか，活動筋が疲労した際には筋交感神経活動が亢進することは多くの研究が支持している．血圧や末梢循環との関連をみると，静的掌握運動中に下腿の筋交感神経活動は亢進するが，同時に下腿の血流量は減少し，血圧は上昇する(Seals 1989b; Saito et al. 1990)．

筋交感神経活動の亢進は，非活動筋と同様に活動筋に対しても働くが，活動筋では代謝性の血管拡張作用が働くため，活動筋の血流量と筋交感神経活動の関係性は見られない．しかしながら，

非活動筋の血流量および血管抵抗と筋交感神経活動の間には，高い相関性が認められている(Seals 1989b)．

c. 筋代謝受容器

Alam & Smirk(1937)が用いた運動後に活動肢に対して阻血する方法は，筋代謝受容器からの入力を検証するモデルとしてその後広く用いられている．Alam & Smirkは血圧の上昇のみを確認したが，その後の研究によって，運動後筋虚血によって引き起こされる筋代謝受容器からの入力の働きについて以下のことが明らかとなっている．

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血圧の上昇は，心拍出量と血管抵抗の増加によって引き起こされるが，運動後筋虚血中に心拍出量が増加するか否かということについては意見が分かれている．サイクリング運動直後に動脈阻血を施し，下肢の筋虚血を引き起こした際の心拍出量を，二酸化炭素再呼吸法を用いて測定すると，心拍出量は安静値と変わらない(Bonde-Petersen et al. 1978)．しかしながら，サイクリング運動終了30秒前から動脈阻血を施し，より筋代謝受容器からの入力を活性化させると，運動後筋虚血中に心拍出量は有意に増加する(Bonde-Petersen et al. 1978)．一方で，30%MVCでの静的掌握運動後に動脈阻血を施し，心エコー法で心拍出量を測定した研究では，前腕筋虚血中に心拍出量の増加は認められていない(Bastos et al. 2000)．最近ではCrisafulliら(2003)が，30%MVCでの動的掌握運動後に筋虚血を施した際に，インピーダンス法を用いて測定した結果，心拍出量が有意に増加することを報告した．運動後筋虚血を用いた数多くの研究結果から，心拍数が運動後筋虚血中に安静値まで回復することは確実であるため，1 回拍出量が増加するか否かということが問題となるであろう．今後，筋代謝受容器からの入力の活性化レベルによって，1 回拍出量がどのように変化するのかを検討する必要があると考えられる．一方，末梢血管抵抗が運動後筋虚血中に増加することは，一致した見解が得られている．静的掌握運動後の筋虚血中には，非活動筋の前腕および下腿の血管抵抗は増加する(Sinoway et al. 1989; Duprez et al. 1989)．したがって，運動後筋虚血による筋代謝受容器からの求心性入力によって筋交感神経活動が亢進し(Mark et al. 1985)，

非活動部位の血管収縮を引き起こし，その結果として血圧の上昇が引き起こされているものと考えられる．

活動筋内の代謝産物の中で，何が筋代謝受容器からの入力を引き起こす源となっているかは，

現在も議論の対象となっている(Kaufman 2003)．特に，乳酸がその役割を担っているかどうかということに関しては，意見が分かれている．活動筋内のアシドーシスの程度を，核磁気共鳴分光装置を用いてpH を測定し，血圧の上昇または筋交感神経活動の亢進との関連性を検討した研究では，pHの低下と血圧および筋交感神経活動の増加の間に相関関係が認められている(Victor et al.

1988)．つまり，活動筋内の乳酸の蓄積が，筋代謝受容器からの入力の活性化の引き金になっていることを示唆している．さらに，筋型ホスホリラーゼ欠損によって筋収縮に伴う乳酸の蓄積を生

じないMcArdle患者に，静的な掌握運動を行わせても筋交感神経活動が亢進しないことが報告さ

れている(Pryor et al. 1990)．McArdle患者は，どのような刺激に対しても筋交感神経活動が亢進しないわけではなく，Valsalva法やCold pressor testに対しては，健常者と同様に筋交感神経活動の亢進が引き起こされる(Pryor et al. 1990)．したがって，筋代謝受容器からの入力には，乳酸が重要な役割を担っているという説を支持する．

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しかしながら，Vissingら(1998; 2001)は，McArdle患者を用いて筋収縮を引き起こしたところ，

アシドーシスが引き起こされていないにも関わらず，筋交感神経活動が亢進されることを確認した．つまり，これまでの仮説を否定し，乳酸の蓄積が筋代謝受容器からの入力を活性化させる必須条件ではないこと示唆した．最近になって，McArdle 患者を用いた上記2グループとは異なるグループのFadelら(2003)が，被験者数を増やし運動強度や運動時間を様々な組み合わせで行って，

先行研究の欠点を補って検討したが抜本的な解決には至っていない．あるメカニズムが欠損した場合，別のメカニズムが補っているという可能性や，アシドーシスであることが別の代謝産物の活性を促進している可能性など，様々な点を考慮した上で今後の研究が期待される．

d. 筋機械受容器

筋収縮による筋の歪みや伸張，および筋内圧の上昇といった筋内の機械的な刺激が循環系応答にどのような影響を及ぼすかについては，体肢に対して外的な圧を加える方法と，不随意の運動を行う方法で検証されている．前者の方法は筋内圧を上昇させるモデルであり，仰臥位での安静時に下半身陽圧やカフによって下肢全体に外的な圧を加えると，血圧は有意に上昇することが報告されている(Shi et al. 1993; Williamson et al. 1994a; Nishiyasu et al. 2001)．また，運動時に活動筋に対して外的な圧を加えても，対照試行と比較して血圧は有意に上昇し，筋交感神経活動は有意に亢進する(McClain et al. 1994; Williamson et al. 1994b; Nishiyasu et al. 2001; Gallagher et al. 2001)．

下肢では30～60mmHg以上の圧で血圧の上昇が見られるが，上肢では110mmHg以上とその閾値

が高い．心拍数に与える影響は，外的な圧では認められていない．一方，不随意の運動を行う方法では，受動的にサイクリング運動を行わせると，血圧と心拍数がともに有意に増加する(Nobrega

& Araujo 1993; Nobrega et al. 1994)．また，受動的に足背屈を行い持続的な下腿の伸展を引き起こすと，座位では血圧と心拍数の有意な上昇は見られないものの(Baum et al. 1995)，仰臥位では伸展開始直後に有意な心拍数の上昇が認められている(Gladwell & Coote, 2002)．

e. 血管機械受容器

今のところ，循環系応答に血管機械受容器からの入力が関わっているか否かは明らかではない．

しかし，調節系で密接な関係のある呼吸調節において，その関係性が近年示唆されている．Haouzi ら(2001)は，血管機械受容器を活性化させるために，下肢の近位部に100mmHgのカフ圧を加え静脈のみの血流遮断を行った．安静時には換気応答に影響がなかったものの，サイクリング運動後の回復期に行うと，静脈阻血をしない対照条件と比較して，換気量は有意に高い応答を示した．

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またカフ圧を 300mmHg とし動脈阻血を施すと，対照条件と比較して換気量は有意に低い応答を示した．静脈阻血では下肢へ流入する血液は遮断されず，下肢に血液が貯留する状況であり，伸展性の高い静脈は膨満することとなる．一方で動脈阻血では，下肢へ血液は出入りすることができず下肢内では血液の流れは止まり，血管への機械的な刺激はゼロに近くなる．このような血流動態の違いが換気応答に関連したと，動物実験で直接的に静脈の圧を変動させた結果をもとに Haouziら(2004)は示唆している．

２-２. 動物における研究

ヒトと同様に，ネコ，イヌ，ラットを用いた動物実験においても，末梢からの求心性入力が循環系調節に関わっていることが明らかとなっている．ヒトの実験モデルと同様に，阻血下の筋収縮では昇圧反応が亢進し，求心性神経の遮断によって昇圧反応が消失する(Coote et al. 1971)．

McCloskey & Mitchell(1972)は，骨格筋からの求心性神経のうち，groupⅢ-Ⅳを選択的に遮断すると昇圧反応は引き起こされず，groupⅠ-Ⅱを遮断しても昇圧反応は引き起こされることを報告した．このことから，骨格筋に自由神経終末を持つgroupⅢ-Ⅳが，入力経路を担っていることが示唆された．この研究のように，動物実験ではヒトで検証することが困難な詳しいメカニズムにまで踏み込むことが可能となる．特に，求心性神経の特性や中枢神経系の働きなどは，動物実験による知見から多くのことがわかってきている．以下にその詳細を述べる．

a. groupⅢ-Ⅳの発火特性

groupⅢは伝導速度が2.5～30 m/secの細い有髄線維であり，groupⅣは伝導速度が2.5 m/sec以

下の無髄線維である．両者ともに自由終末の形態で存在している．その割合をネコの後肢筋で調べた報告によると，3分の 1 がgroupⅢであり3分の2がgroupⅣである(Stacey 1969)．

groupⅢは，1960年にPaintalがイヌの後肢筋に圧を加えることでその存在を発見した．その後

の研究によって，groupⅢの発火特性に関して以下のようなことが明らかとなっている．1）間欠的または持続的な筋収縮によって約半数が反応する(Paintal 1960; Ellaway et al. 1982)，2）強い疼痛作用をもつブラジキニンを動脈へ注入することによって約半数が反応する(Kumazawa &

Mizumura 1977; Mense 1977)，3）外的な圧を筋に加えることによって多数が発火する(Paintal 1960;

Kumazawa & Mizumura 1977)，4）腱の伸展によっては一致した見解は得られておらず，ほとんど反応が見られない場合(Paintal 1960)，中程度の反応が見られる場合(Kaufman et al. 1983; Mense &

Stahnke 1983)，そして強い反応が見られる場合(Abrahams et al. 1984)とある．以上のように，代謝

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的な刺激と機械的な刺激の両方に対して発火することから，groupⅢは多様な様式変化(polymodal) 特性を持っていることが考えられている(Kumazawa & Mizumura 1977)．しかしながら，運動時にはおもに機械的な刺激を感知する特性を持っているようである．例えば，強縮性の筋収縮では開始直後に最も強く反応し，反応時間は収縮開始後200msec以内と速く(Kaufman et al. 1983)，間欠的な筋収縮では収縮刺激とgroupⅢの発火が同期する(Mense & Stahnke 1983; Kaufman et al. 1984a)．

また，筋収縮に伴う筋の張力が高まるにつれて発火頻度が増加し(Kaufman et al. 1983; Mense &

Stahnke 1983)，活動筋が疲労してくるにつれて発火頻度は減少する(Kaufman et al. 1983)．一方で，

groupⅢは筋収縮に伴う代謝産物の刺激によっても発火する．例えば，ブラジキニン(Kumazawa &

Mizumura 1977; Mense 1977)，カリウム(Hnik et al. 1969; Kumazawa & Mizumura 1977; Mense 1977)，

アラキドン酸(Rotto & Kaufman 1988)，トロンボキサンA2(Kenagy et al. 1997)，乳酸(Rotto & Kaufman 1988)が挙げられる．活動筋が疲労したときの二次的な反応は，これらの代謝産物による影響が考えられている．

groupⅣは，多くの点で groupⅢの発火特性とは異なっている．まず，筋収縮に対して groupⅢ

のように収縮開始直後から発火せず，5～30 秒の遅れを生じる(Kaufman et al. 1983; Mense &

Stahnke 1983)．しかし，わずかながら筋収縮開始直後に発火することから，機械的な感作を持つ可能性も考えられている．代謝産物をより多く蓄積する虚血下の筋収縮では，虚血下ではない筋収縮時と比べてより多くgroupⅣは発火することから(Mense & Stahnke 1983; Kaufman et al. 1984b)，

虚血下運動によるによる昇圧反応は groupⅣによるものであると考えられる．反対に，腱の伸展による機械的な刺激には反応しない(Kniffki et al. 1978; Mense & Stahnke 1983)．groupⅣを刺激する代謝産物は groupⅢと同じであることが報告されており，ブラジキニン(Mense & Schmidt 1974;

Mense 1977)，カリウム(Hnik et al. 1969; Mense 1977)，乳酸(Graham et al. 1986)，アラキドン酸(Rotto

& Kaufman 1988)は，少なくとも半数のgroupⅣを刺激する．また，プロスタグランジンE2とトロ

ンボキサンA2も約半数を刺激する(Mense 1981)．

近年になって，代謝的な刺激や機械的な刺激以外に，末梢血管，特に静脈の伸展がgroupⅢ-Ⅳ を刺激することが報告されている(Haouzi et al. 1999)．血管拡張物質であるパパベリンやイソプロテレノールを動脈内に注入する方法と，静脈阻血によって血液を貯留させる方法を用いて，骨格筋内の血液量を増やして末梢血管の伸展を引き起こすと，1～3割のgroupⅢ-Ⅳが発火する．末梢血管の伸展は，運動時の活動筋血流量の増加によって引き起こされる刺激と考えられ，代謝的または機械的刺激と同様に循環系調節において何らかの影響を及ぼすものと考えられる．

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b. 脊髄後角

骨格筋で代謝的または機械的な刺激を感知したgroupⅢ-Ⅳは，脊髄後角に最初のシナプス接続をする．頸髄では，脊髄後角における6つの層のうちlaminaeⅠにgroupⅢからの入力がなされ，

laminaeⅡにgroupⅣからの入力がなされることが報告されている(Hendry et al. 1999)．一方，後肢

筋からの入力を受け取る腰髄では，groupⅢ-Ⅳは laminaeⅠ-Ⅴに終末することが報告されている

(Kaufman & Forster 1996)．この経路における神経伝達物質としては，サブスタンスP，ソマトス

タチン，グルタミンが候補として挙げられている(Wilson & Hand 1997)．

c. 延髄腹外側野

延髄腹外側野が循環系調節において重要な役割をしていることは，麻酔下動物において破壊あるいはこの部位のニューロン活動を抑制すると，脊髄切断時にみられるのと同様な顕著な血圧低下が生じることによって明らかとなった．Iwamotoら(1985)は，ネコを用いて活動筋からの入力を引き起こす際に，異なったレベルで除脳をして比較した結果，反射は延髄において調節されていることを示した．さらに，Bauerら(1990)は，筋収縮に対して延髄腹外側野のニューロンが発火し，

発火と心調律が同期することを報告した．骨格筋からgroupⅢ-Ⅳを介して延髄後角に接続した後，

延髄腹外側部に入力することは以上の研究により明らかとなったが，入力された後の処理についてはいまだ不明な点が多く，今後の研究が期待される．

d. 弧束核

延髄腹外側野はおなじ延髄に存在する弧束核からの入力を受け取り，またそれぞれの細胞体は相互に神経支配をもっている(Ciriello et al. 1986)．したがって，活動筋からの反射において弧束核が重要な部位である可能性が示唆された．近年になって，その可能性を支持する報告がいくつかなされている．Toney & Mifflin(2000)は，ラットを用いて骨格筋に機械的および代謝的刺激を引き起こすと，それと同期して弧束核のニューロンが発火することを示した．さらに Potts ら(1999) は，骨格筋内の受容器を刺激することによって，弧束核内のサブスタンスPの濃度が上昇することを報告している．

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第３章：下腿の筋機械受容器の活性化が前腕筋虚血中の循環系応答に及ぼす影響

３-１．緒言

運動に伴い血圧と心拍数は増加し，非活動組織では血管収縮が引き起こされる．この調節には 2つの神経性メカニズムが関与している．1つはセントラルコマンドと呼ばれる，大脳運動野から延髄循環中枢へ下行してくる入力である(Eldridge et al. 1985)．2つ目は，活動筋内の代謝的および機械的変化を求心性神経の groupⅢおよびⅣが感知し，循環中枢へ伝える入力である(Rowell &

O’Leary 1990)．

複数の体肢で運動を行ったときの循環系応答の亢進の大きさは，単一の体肢で行われたときの循環系応答の単純な加算応答とはならない(Bevegard et al. 1966; Savard et al. 1989; Stenberg et al.

1967)．筋交感神経活動の応答においても，同様の関係性が認められる(Seals 1989)．したがって，

複数体肢運動時の循環系応答は，“抑制的な相互作用 (inhibitory interaction)”が引き起こされている可能性がある（Seals 1989)．しかし，そのメカニズムについては明らかにされていない．

Rayら(1994)は，一方の腕で掌握運動後に筋虚血を引き起こして筋交感神経活動を亢進させた状態で，他方の腕で低強度の動的な掌握運動を行うと，筋交感神経活動が弱められることを報告している．ここで，低強度の動的な掌握運動のみを行うと，筋交感神経活動に変化は見られない．

このことからRay らは，筋虚血に伴う筋代謝受容器の活性化による筋交感神経活動の増加が，他方の体肢の筋機械受容器の活性化によって弱められたと推察した．したがって，複数体肢運動時の抑制的な相互作用に，異なる体肢の活動筋からの求心性入力が関与している可能性が考えられる．

Ray らは筋機械受容器の影響を検証する手段として，薬理的に活動筋の感覚神経を遮断する方法を用いている．感覚神経を遮断するとセントラルコマンドしか関与しないが，遮断しないとセントラルコマンドと筋機械受容器が関与し，両者の応答を比較することができる．これに対し本研究では，受動的に筋を伸展させ筋機械受容器を活性化させる方法を用いることとした(Baum et al.

1995; Gladwell & Coote 2002)．セントラルコマンドが関与せず，筋機械受容器だけを活性化させることができる．また，Ray らが上肢の右左から入力を引き起こしたのに対して，上肢と下肢の組み合わせでも抑制作用が引き起こされるかを検証するために，受動的伸展は下腿で引き起こすものとした．

本実験の目的は，下肢の筋機械受容器の活性化が，上肢の筋代謝受容器の活性化による前腕血管収縮に対して抑制的に働くか否かを検証することである．掌握運動後筋虚血時の非活動肢の血

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管コンダクタンスの低下は，下腿で筋伸展を行うと消失すると仮説を立てた．

３-２．方法 a. 被験者

7 名の健常成人男性が実験に参加した．ヘルシンキ宣言に則り，倫理委員会の承認を得た．被験者の平均年齢，身長，体重は 24.1±1.4歳，170.7±3.9 cm，70.6±9.6 kg（平均±標準偏差）であり，書面にて実験参加の同意を得た．

b. 実験プロトコル

本実験に先立ち，右手の最大握力を，ハンドエルゴメータを用いて測定した．3 回の最大努力での発揮張力における平均値を，最大随意筋収縮(MVC)とした．また，掌握運動に十分に慣れてもらうため，本実験の運動プロトコルで数回練習を行った．本実験は2日に分けて，Control試行

とStretch試行をそれぞれランダムに行った(Figure3-1)．両試行ともに仰臥位姿勢で20分程度安

静にした後に安静値測定を実施し，引き続き2分間の掌握運動および2分間の運動後筋虚血を行った．Stretch試行においては，下肢において筋への機械的な刺激を施す目的で，下腿伸展を運動後筋虚血中に2分間施した．下腿伸展は右脚を用い，足関節が90度の状態から，被験者が痛みを感じる手前まで受動的に足背屈をさせ(足関節；72.3±4.4度)，その状態を維持させた．掌握運動は，負荷を30%MVC（16.6±2.1 kg）とし，右手を用いた静的な運動とした．運動後筋虚血は右上腕部にカフを取り付け，掌握運動終了10秒前に200mmHgの圧を加えて阻血するものとした．上記2試行とは別の日に，下腿伸展のみを2分間施す試行を行った．

HG (static, 30%MVC) PEMI (200mmHg)

0 2 4

triceps surae stretch a) control trial

b) stretch trial

0 2 4

(min)

(min) HG (static, 30%MVC) PEMI (200mmHg)

0 2 4

triceps surae stretch a) control trial

b) stretch trial

0 2 4

(min)

(min) Electrocardiogram

Forearm blood flow Blood pressure

Handergometer

Foot plate Cuff

Rotate (stretch trial) Electrocardiogram

Forearm blood flow Blood pressure

Handergometer

Foot plate Cuff

Rotate (stretch trial)

Figure3-1 A schematic representation of the experimental setup and paradigm. Two trials were performed in a supine position. HG, handgrip; PEMI, post-exercise muscle ischemia; MVC, maximal voluntary contraction.

(15)

c. 測定項目

血圧の測定には血圧モニター(2300-Finapres, Ohmeda)を用い，心臓レベルに固定した左手の第三指にフィンガーカフを装着して実施した．心拍数は胸部双極誘導法によって得られた心電図記録(OEC-8108, 日本光電)より測定した．Control試行とStretch試行において，平均血圧と心拍数は，30 秒毎に直前の 10 秒間の値を平均して表すものとした．下腿伸展のみを行う試行ではこれに加えて，下腿伸展開始直後の値を5拍毎に平均して15拍目まで表した．左前腕部の血流量の測定には，ストレインゲイジプレチスモグラフィ(EC-5R, Hokanson)を用いて算出した(Whitney 1953)．ストレインゲイジを左前腕部の周径囲の最も長い部分に巻き付け，静脈阻血はカフを左上腕部に取り付け60 mmHgの圧を加えて行った．安静値測定は3回行い，平均値をその値とした．

掌握運動中と運動後筋虚血中においては30秒毎に測定した．前腕血管コンダクタンスは，上記測定より得られた前腕血流量を平均血圧で除することによって算出した．

4 名の被験者に追加測定として，下腿伸展時の腓腹筋および外側広筋における筋放電量を測定した．皿電極を用いた表面筋電図を，生体アンプ（AB-621G，日本光電）で増幅し，Maclab (ADInstruments, Castle Hill)にてデータを収集した．

d. 統計

安静時，掌握運動中，および運動後筋虚血中における平均血圧，心拍数，前腕血流量および前腕血管コンダクタンスのデータは，時間と各試行の二要因とその交互要因による二元配置の分散分析を行った後に，Post hoc testとして，同一時間における群間の差異について，Fisherの最小有意差法による多重比較を行った．全ての検定において危険率が5%未満をもって有意とした．各データは平均値±標準誤差で表した．

３-３．結果

Figure3-2に，受動的な下腿伸展のみを行った場合の腓腹筋および外側広筋の筋電図波形を示

した．すべての被験者において，両筋ともに筋活動は検出されなかった．Figure3-3 に下腿伸展のみを2分間行った試行における平均血圧，心拍数，前腕血流量，および前腕血管コンダクタンスを，安静値からの変化量で示した．平均血圧，前腕血流量，および前腕血管コンダクタンスにおいては，2 分間の下腿伸展によって有意な変化はみられなかった．一方，心拍数においては，下腿伸展開始直後に有意に増加した．しかしながら，30秒以降は安静値に対して有意な増加はみられなかった．

(16)

-1 Figure3-2 Typical EMG recordings of medial gastrocnemius (A) and vastus lateralis muscles (B) during passive triceps surae stretch in one subject. The right side shows recordings of voluntary calf contraction of 10%MVC as reference.

⊿FVC (units) ⊿FBF (ml/100ml/min)

⊿HR (bpm)⊿MAP (mmHg)

-4 -2 0 2 4 6 8

5b 10b 15b 30s 60s 90s 120s

-4 -2 0 2 4 6 8

5b 10b 15b 30s 60s 90s 120s

-2 -1 0 1 2

30s 60s 90s 120s

-0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01

30s 60s 90s 120s

* * *

( Time point )

( Time-seconds )

Figure3-3 Changes from baseline in mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR), forearm blood flow (FBF), and forearm vascular conductance (FVC) during triceps surae stretch. MAP and HR are represented in each of five beats (5b, 10b, 15b) immediately following triceps surae stretch, and at each 30 sec during triceps surae stretch. *P<0.05 from baseline.

0 1

01:45.0 02:00.0 02:15.0 02:30.0 02:45.0 02:59.9 03:14.9 03:30.0 03:45.0 03:59.9 00:19.9 00:21.7 00:36.7 01:21.7 01:36.7

-1 0 10%MVC 1

-1 1

01:45.0 02:00.0 02:15.0 02:30.0 02:45.0 02:59.9 03:14.9 03:30.0 03:45.0 03:59.9 00:19.9 00:21.7 00:36.7 01:21.7 01:36.7

-1 0 1

0

passive stretch ( 2 min )

A

B

( V )

-1 1

01:45.0 02:00.0 02:15.0 02:30.0 02:45.0 02:59.9 03:14.9 03:30.0 03:45.0 03:59.9 00:19.9 00:21.7 00:36.7 01:21.7 01:36.7

-1 0 1

( V ) 0

10%MVC

-1 1

01:45.0 02:00.0 02:15.0 02:30.0 02:45.0 02:59.9 03:14.9 03:30.0 03:45.0 03:59.9 00:19.9 00:21.7 00:36.7 01:21.7 01:36.7

-1 0 1

0

-1 1

01:45.0 02:00.0 02:15.0 02:30.0 02:45.0 02:59.9 03:14.9 03:30.0 03:45.0 03:59.9 00:19.9 00:21.7 00:36.7 01:21.7 01:36.7

-1 0 1

0

passive stretch ( 2 min ) passive stretch

( 2 min )

A

B

( V ) (mV)

(17)

平均血圧と心拍数において，掌握運動中および運動後筋虚血中のどの期間においても，Control

試行とStretch試行の間に有意な差は見られなかった(Figure3-4)．平均血圧は，両試行ともに運動

開始とともに上昇し，運動開始１分後から安静値に対して有意に高値を示し，運動後筋虚血中にも有意に高値を維持し続けた．心拍数は，両試行ともに運動に伴い上昇したが，安静値に対して有意な上昇は認められなかった．

Figure3-5 にControl試行と Stretch試行における前腕血流量と前腕血管コンダクタンスの結果

を示した．掌握運動中には両変数ともに，試行間および安静値からの変化に有意な差は認められなかった．運動後筋虚血中，Control試行においては前腕血流量の有意な減少（運動開始3.5分目を除く；P＝0.09）と，前腕血管コンダクタンスの有意な減少が認められた．これに対して，Stretch 試行の運動後筋虚血中にはControl試行のような応答を示さず，Control試行に対して前腕血流量は有意に高値を示し，前腕血管コンダクタンスも有意に高値を示した

HR (bpm) MAP (mmHg)

55 60 65 70 75 80

rest 1 2 3 4

80 90 100 110 120 130

rest 1 2 3 4

control stretch

baseline

HG PEMI

○

HG PEMI + stretch

■

○

■ baseline

(min)

Figure3-4 Changes in mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) during handgrip (HG) and post-exercise muscle ischemia (PEMI) in each control (〇) and stretch (■) trial. There were no significant differences between trials.

(18)

FBF (ml/100ml/min) FVC (units)

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

rest 1 2 3 4

2 3 4 5 6 7 8

rest 1 2 3 4

control stretch

HG PEMI

○

■

HG PEMI

○

■ baseline

(min)

# #

#

* * * *

* * *

baseline

Figure3-5 Changes in forearm blood flow (FBF) and forearm vascular conductance (FVC) during handgrip (HG) and post-exercise muscle ischemia (PEMI) in each control (〇) and stretch (■) trial.

Significant differences, shown by post hoc tests, are designated as * P < 0.05 vs. baseline, and # P < 0.05 vs. control.

３-４．考察

本実験の主な知見は，Control試行でみられた運動後筋虚血中の前腕血管コンダクタンスの減少が，下腿伸展を引き起こすことによって消失したことである．この結果は，下腿伸展に伴う筋機械受容器からの入力の活性化が，前腕の筋代謝受容器からの入力に伴う非活動筋の血管収縮作用を弱めたことを示唆している．

本実験は，異なる体肢からの筋代謝受容器の入力と筋機械受容器の入力の相互作用が，非活動肢の血管コンダクタンスに及ぼす影響を検討することを目的として行った．選択的に筋代謝受容器と筋機械受容器を刺激するために，運動後筋虚血と下腿伸展を用いた．運動後筋虚血は，活動後の体肢内に代謝産物を留めるモデルであり(Alam & Smirk 1937)，セントラルコマンドや筋機械受容器からの入力が働かない状況下で，筋代謝受容器からの入力のみを引き起こす．Control試行において，運動後筋虚血中に平均血圧が有意に増加し，前腕血流量と前腕血管コンダクタンスが有意に減少したことは先行研究と一致するものであり，筋代謝受容器からの入力が十分に活性化されたことを示している．また，このとき筋交感神経活動は亢進しているものと考えられる(Mark et

(19)

al. 1985)．Baum ら(1995)は，座位で受動的に下腿伸展を引き起こすと，血圧および心拍数は有意に上昇しないものの，伸展開始直後の血圧上昇は随意下腿筋収縮の応答と同程度であることを報告している．またGladwell & Coote (2002)は，仰臥位で受動的に足背屈させ下腿伸展を引き起こすと，伸展開始直後に心拍数が有意に上昇したことを示した．結果は一致していないものの，両研究ともに筋機械受容器の選択的な活性化が生じていることを示唆している．下腿伸展のみを行った本実験においても，伸展開始直後に有意な心拍数の増加が確認された．また伸展時に筋放電は検出されなかったことから，筋収縮由来の循環系応答は引き起こされていないと考えられる．したがって，本研究で用いた下腿伸展も，筋機械受容器からの入力を引き起こしているものと思われる．

Rayら(1994)は，運動後筋虚血中に対側で低強度の掌握運動を行うと，運動後筋虚血によって亢進された筋交感神経活動が有意に減少することを報告した．Ray らの研究において，運動後筋虚血中に掌握運動を加えても血圧に変化が見られなかったことから，動脈圧受容器反射の影響については可能性が低い．また彼らは，リドカインを用いて対側の掌握運動によって引き起こされる求心性の入力を遮断すると，筋交感神経活動は変化しないことを確認しており，セントラルコマンドの関与についても可能性は低い．したがって，筋代謝受容器の活性化による筋交感神経活動の亢進が，筋機械受容器の活性化によって弱められたと，彼らは結論している．本実験において，

運動後筋虚血中に下腿伸展を加えても血圧に変化は見られず，動脈圧受容器反射の前腕血管コンダクタンスへの影響は少ないものと考えられる．また下腿伸展は受動的動作であり，セントラルコマンドの可能性も低い．したがって，下腿伸展による前腕血管コンダクタンスの増加は，筋機械受容器の活性化によって筋交感神経活動が減少したことで引き起こされたものと推察される．

筋交感神経活動が弱められるというRayら(1994)の報告とは対照的に，筋機械受容器からの入力は筋交感神経活動を亢進させることが報告されている．McClainら(1994)は，40%MVCでの掌握運動中の前腕に110mmHgの外的な圧を加えると，対照試行と比較して筋交感神経活動が亢進することを示した．運動終了後に外的な圧を解除し運動後筋虚血を行った際には，対照試行との間に筋交感神経活動の亢進は認められなかった．したがって，運動中に外的な圧を加えたことで，代謝産物の蓄積が促進された可能性は低いため，外的な圧による筋機械受容器の活性化によって，筋交感神経活動の亢進が引き起こされたことを彼らは示唆している．McLain ら(1994)が，活動中の筋内の筋機械受容器からの入力を引き起こしたのに対して，Rayら(1994)は活動中の筋とは異なる体肢から筋機械受容器からの入力を引き起こしている．本実験においても，筋機械受容器への刺激は運動後筋虚血を施した筋とは異なる体肢で引き起こされ，前腕血管コンダクタンスの減少が

(20)

弱められた．したがって，筋交感神経活動および非活動肢の血管コンダクタンスに及ぼす筋機械受容器の活性化による抑制作用には，複数の体肢から入力が引き起こされていることに関連していることが考えられる．

本実験において，下腿伸展のみを行った試行で心拍数の増加が見られたのは，伸展開始直後だけであった．しかしながら，運動後筋虚血中に下腿伸展によって引き起こされた血管収縮作用の減弱は，2 分間持続して引き起こされた．この違いに関するメカニズムについては憶測の域を超えないが，交感神経活動の組織間の不均一性(Dampney 1994)および心臓への交感神経と迷走神経の調節の違い(Murata & Matsukawa 2001)が関与しているかもしれない．また精神ストレスの影響が挙げられ，下腿伸展を行う際に被験者に対して精神的な負荷をもたらしたかもしれない．各循環系応答の不一致に関しては，前腕血管コンダクタンスが増加したにも関わらず，平均血圧が変化しなかったことも挙げられる．前腕以外の組織において血管コンダクタンスが減少しているか，

前腕の血管コンダクタンスの変化が全身の血管床に占める割合からすると小さいものであったという可能性が理由として考えられる．

交感神経性の調節以外にも，ずり応力やコリン作動性神経が前腕血管コンダクタンスの変化を引き起こしたメカニズムとして挙げられる．超音波ドップラー法にて血流速度を算出していないが，下腿伸展を行っても平均血圧は変化していないため，血管コンダクタンスに影響を及ぼすほどのずり応力の変化は生じていないものと考えられる．またコリン作動性神経に関しては，未だ直接的な確認はとられていないものの，アトロピンによる神経遮断によって血管拡張が消失するという知見が得られている(Sanders et al. 1989)．本研究で確認された血管コンダクタンスの増加メカニズムについては，薬理的介入や交感神経記録などさらなる検討が必要とされる．最後に，受動的な下腿伸展によって，筋以外の組織にも機械的刺激をもたらした可能性は拭えない．例えば，

血管や関節にも求心性神経が張り巡らされており，そこからの入力も前腕血管コンダクタンスの変化に関与したかもしれない．

結論として，下腿伸展を運動後筋虚血中に施すと，非活動肢の前腕血管コンダクタンスの減少が消失した．このことは，前腕の筋代謝受容器が活性化している状況下において，下腿の筋機械受容器の活性化は，前腕血管コンダクタンスの減少に対して抑制的に働くことを示唆している．

(21)

第４章：下腿の筋代謝受容器の活性化が前腕筋虚血中の循環系応答に及ぼす影響

４-１．緒言

運動昇圧反射は，求心性神経のgroupⅢおよびⅣを介し延髄の循環中枢で統合されるフィードバックメカニズムであり，交感神経系を賦活させ，血圧と心拍数の増加および非活動組織での血管収縮を引き起こす(Mitchell et al. 1983)．代謝的および機械的な刺激が，求心性神経のgroupⅢおよびⅣを活性化させる(Kumazawa & Mizumura 1977; Kaufman & Rybicki 1987)．

代謝的刺激および機械的刺激を選択的に引き起こしたとき，循環系はそれぞれに異なる応答を示すようである．受動的な筋伸展による機械的刺激は，血圧には効果がないものの心拍数の有意な増加がみられる(Gladwell & Coote 2002; Gladwell et al. 2005)．一方，運動後筋虚血による代謝的刺激では，血圧，非活動肢の血管抵抗，および筋交感神経活動の有意な増加が見られるが，心拍数はほとんど変化しない(Alam & Smirk, 1937; Mark et al. 1985; Rusch et al. 1981)．これら先行研究においては，いずれも刺激は単一筋群に対して引き起こされているが，複数の体肢に刺激が施されたとき，どのように循環系応答が調節されるのか明らかにされていない．

複数の体肢で運動を行ったときの循環系応答の亢進の大きさは，単一の体肢で行われたときの循環系応答の単純な加算応答とはならない(Bevegard et al. 1966; Savard et al. 1989; Stenberg et al.

1967)．筋交感神経活動の応答においても，同様の関係性が認められる(Seals 1989a)．大筋群を用いた動的運動の場合では，腕運動に脚運動を加えると血圧が減少することも報告されている (Secher et al. 1977; Volianitis & Secher, 2002; Volianitis et al. 2003, 2004)．したがって，複数体肢運動時の循環系応答では，“抑制的な相互作用 (inhibitory interaction)”が引き起こされている可能性がある(Seals 1989a)．

Rayら(1994)は，一方の腕で掌握運動後に筋虚血を引き起こして筋交感神経活動を亢進させた状態で，他方の腕で低強度の動的な掌握運動を行うと，筋交感神経活動が弱められることを報告している．彼らは，筋虚血に伴う筋代謝受容器の活性化による筋交感神経活動の増加が，他方の体肢の筋機械受容器の活性化によって弱められたと推察した．また実験1 において，筋虚血に伴う筋代謝受容器の活性化による非活動肢の血管収縮が，下肢の筋伸展による筋機械受容器の活性化によって弱められることを確認した．しかし，これらの応答が，複数の体肢からの求心性入力の活性化によるものであるか，筋機械受容器のみに特異的に引きこされるものであるのか，明らかではない．筋代謝受容器の活性化によっても，抑制的応答が引き起こされるかのか否かはわかっていない．そこで本研究では，下腿での筋代謝受容器の活性化が，前腕の運動後筋虚血後の非活

(22)

動肢血管収縮を弱めるか否かを検証することを目的とする．

４-２．方法

a. 被験者

８名の健常成人男性が実験に参加した．ヘルシンキ宣言に則り，倫理委員会の承認を得た．被験者の平均年齢，身長，体重は 24.4 ± 1.8 歳，172.1 ± 3.7 cm，70.4 ± 9.1 kg（平均±標準偏差）

であり，書面にて実験参加の同意を得た．

b. 実験プロトコル

本実験に先立ち，右手の最大握力および右足の足背屈の最大張力を，ハンドエルゴメータおよびサイベックス(CybexⅡ⁺, Lumex Inc.)をそれぞれ用いて測定した．3回の最大努力の発揮張力における平均値を，最大随意筋収縮(MVC)とした．また本実験で行う運動を数回練習し，十分に慣れさせた．

本実験は3つの試行を同じ日にランダムに行った．試行間は15分以上あけるものとした．主試行はControl試行とCombined試行であった(Figure4-1)．Control試行は2分間の掌握運動と3分間の前腕の運動後虚血であり，Combined試行は掌握運動と足背屈運動を同時に2分間行った後，前腕と下腿の運動後虚血を2分間施し(図中phase A)，その後下腿の阻血は解放し前腕の筋虚血をさらに1分間続けた(図中phase B)．phase Aでは，前腕と下腿の筋代謝受容器を同時に活性化させ，

phase Bでは下腿の筋代謝受容器の影響をみるために活性化を取り除き，前腕の筋代謝受容器のみ

を活性化させる．下腿の筋代謝受容器の活性化を確認するために，足背屈運動のみと下腿の運動後筋虚血のみを行う試行を行う．

•Control trial

•Combined trial

Exercise Metaboreceptor

Exercise Metaboreceptor Exercise

0 2 4 5 (min)

A B

Metaboreceptor Calf

Calf Arm

Arm

•Control trial

•Combined trial

Exercise Metaboreceptor

Exercise Metaboreceptor Exercise

0 2 4 5 (min)

A B

Metaboreceptor Calf

Calf Arm

Arm

Figure4-1 Schematic representation of experimental paradigm in the control and combined trials. During phase A (2─4 min), the purpose of comparing “Arm-Metaboreceptor” of control with “Arm & Calf-Metaboreceptor” of combined is to examine the influence of lower limb metaboreceptor activation. During phase B (4─5 min), the purpose of comparing

“Arm-Metaboreceptor” of control with “Arm-Metaboreceptor” of combined is to examine the influence of removal of lower limb metaboreceptor.

(23)

掌握運動は，右手を用いた静的な筋収縮とし，強度は30%MVCとした．錘(14.1 ± 0.3 kg)を付けたチェーンを2cm引き上げ，それを維持するものとする．前腕の運動後筋虚血は右上腕部にカフを取り付け，掌握運動終了10秒前に250mmHgの圧を加えて阻血するものとした．足背屈運動は，負荷を30%MVC(10.3 ± 1.0 Nm)とし，右足を用いた静的な筋収縮とした．被験者はオシロスコープ(DCS7020, Kenwood）に表示された発揮張力を目標の基線に合わせるよう力発揮を行う．足関節と膝関節は90度屈曲位および股関節は45度の屈曲位とし，足はフットプレートに乗せストラップで固定した．下腿の運動後虚血は，右大腿の遠位部にカフを取り付け，足背屈運動終了10

秒前に250 mmHgの圧を加えて阻血するものとした．すべての試行は仰臥位姿勢で行われた．

c. 測定項目

血圧の測定には血圧モニター(2300-Finapres, Ohmeda)を用い，心臓レベルに固定した左手の第三指にフィンガーカフを装着して実施した．心拍数は胸部双極誘導法によって得られた心電図記録

(OEC-8108, 日本光電)より測定した．左前腕部の血流量の測定には，ストレインゲイジプレチス

モグラフィ(EC-5R, Hokanson)を用いて算出した(Whitney 1953)．ストレインゲイジを左前腕部の周径囲の最も長い部分に巻き付け，静脈阻血はカフを左上腕部に取り付け60 mmHgの圧を加えて行った．安静値測定には，仰臥位姿勢で被験者の十分な安静後3 回行い，平均値をその値とした．

掌握運動中および運動後筋虚血中においては30秒毎に測定した．前腕血管コンダクタンスは，上記測定より得られた前腕血流量を平均血圧で除することによって算出した．

3 名の被験者に追加測定として，Control試行および Combined試行における非活動肢の橈側手根屈筋の筋放電量を測定した．皿電極を用いた表面筋電図を，生体アンプ(AB-621G，日本光電) で増幅し，Maclab (ADInstruments, Castle Hill)にてデータを収集した．同時に，前腕の皮膚血流量をレーザードップラー流量計（ALF21, Advance）にて測定した．プローブは前腕の周径囲の最も長い部分に取り付けた．

d. 統計

安静時，掌握運動中，および運動後筋虚血中における平均血圧，心拍数，前腕血流量および前腕血管コンダクタンスのデータは，時間と各試行の二要因とその交互要因による二元配置の分散分析を行った後に，Post hoc testとして，同一時間における群間の差異について，Fisherの最小有意差法による多重比較を行った．全ての検定において危険率が5%未満をもって有意とした．各データは平均値±標準誤差で表した．

循環系応答に対する骨格筋からの求心性入力による抑制作用

博士（人間科学）学位論文