理学 療 法 学 第39巻 第6号 359
一
364頁 （2012年 ） 短報
若 年 喫煙 者
に お
け
る
局 所
運
動 時
の
活 動
筋酸
素 動
態
に
関す
る
研 究
＊伊 藤 祥 史
1）2）関 川 清
一
1）＃對 東 俊 介
1） 小 西華 奈
1） 堂 面 彩 加 1）木 村 達 志
3）高 橋
真
D
稲 水
惇
1）濱
田泰 伸
1） 要旨 【目的】本研 究は喫 煙が局所 運 動 時の活 動 筋 酸 素 動 態に及ぼす 影 響につ い て明ら か にする こ と を 目 的 と し た。
【方 法】対 象 は 若年 喫煙 者9
名と非 喫 煙 者9
名と した。
近 赤 外 線 分 光 法を用い て，
等速性 最大膝 関節 伸 展 屈 曲 運 動を角 速 度300°
／sec （高速 試行）で30
回，
角 速 度60
°fsec （低 速 試 行 ）で 5回実 施 時の外側 広 筋 酸 素 動 態の経 時 的 変 化を安 静 時か らの変 化 量 で 比較し た．
【結果1
高 速 試 行で は両 者の筋 酸 素 動 態の 経 時 的 変 化に有 意な 差 は認め ら れ な かっ たc しか し な が ら，
低 速 試 行 で はOxy −Hb ・
Mb
と Total−
Hb・
Mb の経 時 的 変 化に有 意 な差を認め，
Oxy−
HbMb は 運動 後半で非 喫 煙 者 と比 較 して喫 煙 者で有 意に低 値を示 し た。 【結 論】喫 煙 者で は非 喫煙者以 上 に 活 動筋での酸 素需 要 に対 する酸 素 供 給 能が，
特に膝 伸 展 トル ク の大 きい低 速 試 行におい て，
制限 さ れてい ること が 示 唆 さ れ る。
キー
ワー
ド 喫 煙 者，
活 動 筋 酸 素 動 態，
局 所 運 動 は じ め に 平成21年JT
全国た ばこ喫 煙 者 率 調査に よる と，
成 人男性の平均 喫 煙 率は38，
9
％ である。 昭和41
年の ピー
ク時の83，
7％ に 比べ ると，
44，
8
％減 少 してい るが，
諸 外 国と 比較 する と未だ高い状 況 に あ る。
喫 煙は肺 癌や慢 性 閉塞性 肺 疾患，
虚 血 性 心 疾 患 を は じ め とする様々な疾 患 の危 険 因 子であ り，
健 康に悪 影 響 を及ぼすこと は周 知の 事 実で あ る。
ま た，
喫煙は 運動 耐 容 能 を低下 させ る ことも知ら れて いる。
その主た る 原 因とし て は，
ニ コチンおよ び一
酸 化 炭 素に よる呼 吸・
循 環 系に 及 ぼ す 悪影 響が挙 げられ る 1）2＞。
運動 能 力に対す る 喫 煙の影 響に 関 し て は，
全 身 の持 久性運動 能 力と 換 気 応 答 につ い て様々 な知 見が得ら れている、
例 え ば，
持 久 走 に おいて．
喫 煙 者は非 喫 煙 者＊
AStudy on Musule Oxygenation during Local Muscular Exercise
ill Yeung Smokers
1） 広 島大 学 大 学 院 保 健 学 研究 科 （〒 734
−
8553 広 島 市 南 区霞 1−
2−
3）Syouji Ito
，
PT，
MS．
Kiyekazu Sekikawa，
PT，
PhD，
Sllunsuke Taito，
PT
，
PhD，
Kana Konishi，
PT，
MS，
Sayaka Domen，
PT，
MS、
MakotoTakahashi
，
PT，
PhD，
Tsutomu rnamizu，
MD，
PhD，
HironobuHamada
，
MD，
PllD：Graduatc Schoot of Ilealth Scienc：
es、
HiroshimaUniversitv 2）広 島医 療 保 健 専門学 校
Syouji Ito
．
PT，
MS：
Ilir〔
，
shima Coliege of Rehabilitation3） 安田女 子 短 期 大 学
Tutsushi Kimura
，
PhD：Yasuda Women，
s College＃ E
−
mail：
seklkawa ＠hiroshima・
u．
acjp（受付日 2012年1月25日／ 受理 日 2012年7月24Fl＞ と 比 較 して走 行速 度が 遅 く
，
ト レッ ド ミ ルを用いた漸 増 運動 負 荷に おい て，
運 動 耐 久 時 間は喫 煙 者の方 が 短い こ と が 報 告 さ れ てい る3）4）。
また，
最 大 酸 素 摂 取 量や最 大 換 気 量 などの換 気応答が喫煙者に おい て低下 してい る こ と が報 告さ れている5 ）6〕。
運 動 耐 容 能は，
心肺 機能のみ な らず，
活 動 筋 での酸素 動 態により規 定さ れる。
近年，
近赤 外線 分 光 法 （near−
infrared spectroscopy ；
NIRS
）を 用 いて，
骨 格 筋の酸 素動 態 を 非 侵 襲 的 かつ 簡 便 に 測 定 する こ とが 可能とな り，
運動 時の骨 格 筋 酸素動態の検 討が行わ れ ている。 喫 煙 者に おい て も，
自転 車エル ゴメー
タを用いた漸 増 運 動 負 荷 中の活 動 筋 酸 素 動態につ いて検 討 さ れてお り，
中等 度 運 動 強 度で も筋の酸 素 需 要に対して酸 素供 給が不足 し てい る）il’
能 性が報 告 されてい る7〕。 し か しなが ら，
喫煙者の活動 筋 酸素動 態 に関 しては，
Kimura ら7）の報 告のみであり，
未だ不明 な 点 が多い の が現状 で あ る。
さ ら に，
局所運動中の活 動 筋 酸 素 動 態に 関 する 報 告 は ない。
局 所 運 動 は 全身運動に 比べ，
関与 す る筋 群が少ないた め，
酸 素 摂 取量 や 心拍出 量 が低い こ と が報 告さ れてい る8）。
し た がっ て．
局 所運 動 で は 喫 煙 に よ る心肺 機 能 低 ドの影 響を 全身運 動に比べて小 さ く し た 状 況下で活 動 筋へ の酸 素 供 給 能を評価 すること がで き る と考え ら れ る。
そ こで，
本研 究 はNIRS
を 用いて，
喫煙 者と非喫 煙者の等 速 性 膝 関 節 仲 展 屈 山 運 動 時の外 側 広 筋 酸 素 動態 を 比較し，
喫 煙 が 局所運 動 時の 活 動筋 酸 素動 態360 理 学 療 法 学 第39巻 第6号 に及ぼす 影 響につ い て明 らか に す るこ とを 目 的 と し た
。
対象お よび 方 法1，
対 象 被 験 者 は 健常 若 年喫 煙者9
名 ［プ リンクマ ン指 数 ：27 ±19
本 数x 年，
一
日 喫 煙 本数 ；17
±6
本 （最小 値6
本，
最 大 値25
本），
喫 煙 年 数 ：2± 1年 （最 小 値 1年，
最大 値3
年）］ と 非 喫 煙者9
名と し た。
実験に先立ち，
倫 理 的 配慮と して，
すべ て の被 験 者に本 研 究の趣 旨およ び実 験 内容につ いて1顧および文 章で説 明し，
自山意 志によ る参 加の同 意 を文 書に より得た。 なお，
本研究は広島大 学 大 学 院 保 健 学 研 究 科 心 身 機 能 生 活 制 御 科 学 講 座 倫理委 員 会の承 諾を得て実 施した 〔承 認番号 ：1034
）、
喫 煙 者には測 定2
時間前よ り禁 煙させ た。
ま た，
喫 煙 者，
非 喫 煙 者ともに測 定 前日 に お け るアル コー
ル摂取 お よび激しい 身 体 活 動，
測定日 に カフェ イン摂 取を行わな い ように指 示し，
測 定 前にこれ らが順 守 されてい る こと を確認 した。
2．
方 法 1）局 所運動プロ トコ ル 局 所 運 動は等 速 性 最 大 膝 関 節 伸 展 屈 曲運動と し，
等 速 性 筋 力 測 定 装 置BiodexSystem
3
（Biodex MedicalSystem 社 ）を 用い た
。
測 定 条 件 は 椅 予 座 位で股 関 節角 度が90°
に な る ように体 幹お よ び 腰部を そ れ ぞ れベ ル ト で 固定し，
右 膝関節屈曲位90°
か ら伸 展 位180°
問の等 速 性 最 大 膝関 節 伸 展 屈 曲 運 動 を 高 速 試 行 （角 速 度 300°
〆 sec ）で 30回，
低 速 試行 （角 速 度60
°f’
sec）で5
回 実 施 し，
膝 関節 伸 展 トル クを測 定し た。 試 技 前に は そ れ ぞ れの 速度で数回の ウ ォー
ミ ングア ップ を 行い，
5分 間の 安 静 後に運 動 を実 施し，
各測定間に は10
分以 上の 間 隔をあ けた。2
）活 動筋 酸素 動 態の計 測 活 動 筋 酸素 動態 は 近赤外 線 分 光 法を利 用した組 織血液 酸 素モ ニ ター
（OMEGAWAVE 社，
BOM−
LITRW ）を 使用し，
計測 した。
測定部 位 は 運 動 肢であ る 右 側 外 側 広 筋とし，
膝 蓋 骨 ヒ縁より10cm
近 位 部に プロー
ブ とディ テ クター
を粘 着テー
プで装 着した。
さ ら に，
運動中にプ ロー
ブ がずれ ない ように 粘 着 包 帯 を 用いて適 度 な 圧で固 定し た。
プロー
ブ と ディ テ ク ター
の距 離は30mm
と し た。
経 時 的に∫肛液 組 織 酸素化ヘ モ グロビン・
ミオ グロ ビ ン （Oxy −
Hb・
Mb ）お よ び 血 液 組 織 脱 酸 素 化ヘ モ グロ ビ ン・
ミ オ グロ ビ ン （Deoxy−Ilb・
Mb
），
全 血液組織ヘ モ グ ロビン・
ミオ グロ ビン （Total−
Hb・
Mb ）を 測定し た。
ま た，
組 織血 液 酸 素 飽 和 度 （StO2 ≡OxyHb ・
Mb
／TotalHb・
Mb
）を算出 し た。
図1
に 喫 煙 者 に おける低速 試 行 時の活 動 筋 酸素動態の代表波 形 を示 す。
得 ら れ たNIRS デー
タ は，
アナロ グ・
デジ タル変 換 器 40 言 35羣
：
：
書
・・ 150014 言 35量
30 ？ 25睾
ぎ
20a 150015 言45
詈
4° ξ 35聿
歪 3022s
｛
．
驚．
ε N9 の 002186420−
5 0 5 10 時 間 （秒） 図1 活 動 筋 酸 素 動 態の代 表 波 形 15 20（lnstrument社
，
Mac
Lab
8S，
A
／D
）を介し，
サンプ リ ン グ周 波 数10Hz に てパー
ソ ナル コ ン ピュー
タ に 記 録 した。
3
）皮 脂 厚 測 定 超 音 波 皮 脂 厚 計 （誠 鋼 社，
SM306 ） を用いて，
NIRS プロー
ブ貼 付 部 位に お ける皮 膚，
脂 肪，
筋 肉の 画像を パー
ソ ナ ルコ ンピュー
タに取 りこみ，
専用解 析ソ フ ト に て皮 脂 厚を測 定した。 の デー
タ処 理 および統 計 処理 得ら れ たデー
タは平 均 値±標 準 偏 差で表 した。 NIRS デー
タは安 静 時か らの変 化量で表した。
ま た，
運 動 時間 が 被 験 者 毎 に 異 な る た め，
運 動 開 始 か ら終 了 まで の時 間 を100
％ と し，20
％毎の平 均 値を算出 し，
経 時的変 化を 解析し た。
高 速 施 行，
低 速 試 行 に お け る 喫 煙 者 と非 喫 煙 者NIRS若 年 喫煙 者に おける 運動 筋 酸 素 動 態 361 表 1 最 大および平均 膝伸 展 トルク 高速 試 行 低 速 試 行 非 喫 煙 者 喫煙 者 非 喫 煙 者 喫 煙 者 最 大 膝 伸 展トルク （Nm ） 115
．
4 ± 23．
3 最 大 膝 伸 展トルクf体 重 （Nm 〆kg） 1．
8± 0．
4 平 均 膝 伸 展 トルク （Nm） 89．
9± 15．
4 128．
1 ± 18，
l l72，
2 ± 21．
7 194ユ ± 32，
4 2．
0 ± 0．
5 2．
6 ± 0．
4 3．
0 ± 0．
4 97．
2 ± 14．
8 158．
5 ± 25．
3 175．
6 ± 31．
2 （平 均 値 ± 標 準 偏 差） 表2 高 速 試 行に おける筋 酸 素 動 態 運動 時 間 （％） 20％ 40％ 60％ 80％ 100％ △Oxy−
Hb・
Mb （a．
u．
） △Deoxy・
Hb・
Mb （a．
u．
） △Total−
Hb・
Mb （a、
u．
） △StO2 （a．
u．
） 非 喫 煙 者 喫煙 者 非 喫 煙 者 喫 煙 者 非 喫 煙 者 喫 煙 者 非喫 煙者 喫 煙 者 0，
0± 0．
6−
L7 ± 4．
70．
6± 0，
8−
L7 ± 6．
20，
6± 1．
3−
3．
4 ± 10．
5−
0ユ ± 0ユ 0．
0 ± 0．
3一
〇．
7 ± 1．
1−
3．
5 ± 4．
40．
8 ± 1、
6−
1．
5 ± 7，
60．
1 ± 2．
0−
5，
0 ± 10．
6−
〔｝．
2 ± 0．
3一
α3 ± 0，
8一
2．
3 士 1．
8＊−
32 ± 2，
2＊−
3．
1 ± 2．
3＊−
5．
2 土 4J＊−
6，
9 ± 6．
4＊−
6．
6 ± 9．
O＊ 3．
5 ± 4．
0＊ 5．
3 ± 42＊ 6．
2 ± 4．
2＊ 0．
4 ± 9．
0 3．
4 ± 7．
2 5．
2 ± 8．
7s 1．
2 ± 2，
7 2，
2 ± 2．
5＊ 3．
1 ± 2．
9＊−
4．
8 ± 12．
5−
3．
6 ± 12．
9−
1．
2 ± 15．
9−
0．
9 ± 0．
8＊
−
1．
3 ± 0．
7＊−
1．
4 ± 0．
7＊−
0．
8 ± ｛〕．
9＊−
1．
3 ± 0．
7＊−
L5 ± O．
8＊ 平均 値±標 準 偏 差，
＊ ：p く 0．
05vs．
安静 （Dunnett test） デー
タの経時 的 変 化は一
元 配 置分 散 分 析 を用い て検 討 し，
安 静 時との比較にDunnett
法による多 重 比 較 検 定 を行っ た。
ま た，
喫 煙 者 と非 喫 煙 者のNIRS
デー
タ の経 時 的 変 化の比 較は二 元 配 置分 散 分 析を行い，2
群間の比 較 には対 応の ない t検 定を用い て検 討し，
Bonferroni法 に よ る有 意水 準の調整 を行っ た。
喫 煙 者と非 喫 煙 者における身体的特 徴お よ び 皮 脂厚，
膝 伸 展ト ル ク は対応のない t検 定を 用いて検 討し た。 統 計 処理 は統 計 解析ソ フ トSPSS
l3．
OJ
for
Windows
（SPSS
Inc，
） を用い，
有 意水 準はすべ て5
％未満と し た。
結 果1．
身体的特 徴 非 喫 煙 者と喫煙 者の身 体 的 特 徴は 2群問で有意 な 差 を 認め なか っ た （年 齢 ：21．
6± 0．
9vs．
24．
3 ± 5．
0
歳，
p−
O．
12，
身 長：172．
4
」：5．
l
vs．
169．
4
±7，
0
cm，
p＝0．
30，
体 重 ：66．
2 士 10．
O vs．
66．
］± 7，
l kg，
p＝O．
99，
BMI ： 22ユ ± 22vs．
23．
0± 1．
6 kg／m2，
p＝O．
35
）。
2．
外 側 広 筋 皮 脂 厚 NIRS 測 定部位にお け る 皮 脂 厚 は，
非 喫 煙 者で はll．
7 ±4．
2mm ，
喫 煙 者 で は12．
6
±4．
7
mm で あ り，
2
群間 で有 意 差 を認めなかっ た （p− O．
68
）。3．
膝イ申展 トル ク 喫 煙 者 と 非 喫 煙 者の高速 試行 （角 速 度300°
／sec ）30
回と低速試 行 （角速度60°
／sec）5
回 中の最 大 お よ び平 均 膝 関 節 仲 展 トル ク を表1
に示 す。
最 大膝 進展 トルク，
体 重 あたりの最 大 膝 進 展 トル クお よ び平 均 膝伸展 トルク は喫 煙 者 と非 喫 煙 者 間で高 速 試 行，
低 速 試 行ともに有 意 な差は 認 め ら れなかっ た （高 速 施 行 ：p＝
0．
22，
p≡
0．
26，
p＝0，
32，
低 速 試 行；p；
O．
11，
p＝
O．
12，
p＝
＝
022
）。 4．
活 動 筋 酸 素 動 態 高 速 試 行 （角 速 度300
° ／sec）30
回 中の筋 酸 素 動 態の 経時 的変 化 を表2
に示 す。 喫 煙 者，
非 喫 煙 者ともに運 動 後半に Oxy−
Hb・
Mb とStO2
は 有 意 に低下 し（そ れ ぞ れ，
p＜0．
05
），
Deoxy−Hb ・
Mb
は有意 に増 加し た （p 〈O．
05
）。 Total−
Hb・
Mb は非 喫 煙 者で有 意に増 加 し （p＜O．
05
），
喫 煙 者で は有 意な変 化は認め ら れ なか っ た。 すべ て の指 標に おいて，2
群 間の経 時 的 変 化は有 意 な 交互作 用 を認め な かっ た （
Oxy −
Ilb・
Mb ：p＝O．
36，
Deoxy−
Hb・
Mb ：p
＝088，Tota
レHb ・
Mb ：p＝0．
42．
StO2
：p＝0．
99
）D 低速 試行 （角速 度60
°／ sec ）5
回 中の筋 酸 素 動 態の経 時 的 変 化 を表3
に 示す。
喫 煙 者，
非 喫 煙 者 と もに 運動 後 半 にOxy−Hb ・
Mb
とStO2
は有 意 に 低 下 し （そ れ ぞ れ，
p ＜0．
05
），
Deoxy−
Hb・
Mb は有 意に増 加した （p＜ O．
05＞。 Total−
Hb・
Mb は非 喫 煙 者で有 意に増 加し （p 〈 0，
05），
喫 煙 者で は有 意に低下 した （p＜0、
05
）。 また，
Oxy −
Hb ・
Mb
とTota1
− Hb ・Mb
は2
群問 の経 時的変 化で有 意 な交互作用 を 認 め た。 すな わ ち，
運動 後 半に おい て，
362 理 学 療 法 学 第39巻第6弓
．
表3 低 速 試 行にお ける筋 酸 素 動 態 運 動 時 問 （％） 20％ 40％ 60％ 80％−
1．
7 ± 0、
7＊−
5．
6 ± 3．
0＊† 3．
7 ± 32＊ 1．
7 士 4．
92．
0 ± 3．
3＊−
3．
9 ± 6．
2＊†−
0．
9 ± 0、
5＊
−
0．
9 ± 0．
7＊ 100％ △Oxy−
Hb・
Mb （a．
u．
） △Deoxy−
Hb・
Mb （a．
u．
） △Total−
Hb・
Mb （a．
u．
〉 △Sし02 （a．
u．
） 非 喫煙 者 喫煙者 非 喫 煙 者 喫 煙者 非喫 煙 者 喫煙 者 非喫煙者 喫煙 者 0．
0± 0．
5−
0．
4 ± 3．
5−
O．
1 ± 0、
5−
0．
6 ± 4．
3−
0ユ± LO−
LO ± 7．
80．
0 土 0．
10．
0± 02 O．
3± 1．
0−
1．
3± 3．
00．
4± 1、
3−
1．
1 ± 4．
lO．
8± 2．
2−
2．
5 ± 6．
9−
0．
1 ± 020．
0± 0．
4一
〇ユ± 1．
O−
3．
3 ± 2．
6＊’
1’
1．
5 ± 2．
0−
0．
8 ± 4．
51．
4± 2．
8−
4．
1 ± 6．
4＊−
0．
3± 0．
3−
0．
3± 〔｝．
6一
3．
1 ± 1．
2＊−
7．
5 ± 3．
6＊† 5．
3 ± 3．
9＊ 4．
1 ± 4．
5＊ 2，
2 ：ヒ 3．
1写一
3，
8
± 58＊＋−
1．
3 ± 0．
6＊
−
1．
5 ± D．
7＊ 平均 値 ± 標 準 偏 差．
＊：p く0，
05vs．
安 静 （Dunnett test）
，
：p〈 G．
01 vs．
非 喫煙 者 （l test wlth Bonferroni correction ）Oxy −
Hb・
Mb は 非 喫 煙者と比較して喫煙者で右 意に低 値 を示 し （p く O．
01），
Total−
Hb・
Mb は非 喫 煙 者で増 加，
喫 煙 者で低下し，
2群間で有 意な差を 認めた （p＜0．
Ol
）。
DeQxy−
Hb・
Mb とStO2 は有 意な交互作 用 を 認め な かっ た （p＝
O．
66，
p≡
0、
97）ロ 考 察 本研 究は若 年 喫煙 者と非喫 煙者を対 象と し，
等速性 最 大 膝 関 節 伸 展屈曲 運動を角速度300°
／sec （高 速 試 行 ） で30
回，
角速度60°
〆sec （低速試 行 ）で 5回 実 施 中の 外側 広筋酸 素動 態の経 時 的 変化を安 静 時か らの変 化量で 比 較 し，
喫 煙 が 局 所 運 動 時の 活 動 筋 酸 素 動 態に及ぼす 影 響 を検 討した。
その 結 果，
高速 試行では喫煙 者と非 喫 煙 者で筋 酸 素動 態の 経 時 的 変化に 差 は認め ら れ な かっ た。 し か し な が ら，
低 速 試行では Oxy−
Hb・
Mb は運 動 後 半で 非 喫 煙 者と比較して喫 煙 者で有 意に低 値 を示し，Total
−
Hb・
Mb は非 喫煙 者で有 意に増 加 し，
喫煙 者で は有 意に 低 下 し，
2群 問で経 時的変 化が異なっ てい た。
運動 筋に おけるNIRS 測 定 値は，
脂 肪 層が厚 くなる と 測定値 が 低 下 す ること が報 告さ れてお り9），
測 定 値を定 量 化 す る た めに皮下 脂肪の影 響を検 討する必要がある。 本 研 究で は，
NIRS 測 定 部 位における皮 脂 厚 を超 音 波エ コー
を用い て検 討し，
喫煙 者と非喫 煙 者で有 意 な 差 が 認 め られ なか っ たことか ら，
2群に おける筋 酸 素 動 態に対 して皮 ド脂 肪 層の影 響は少 ない と考 えられる。 NIRS に よっ て測定さ れ る筋 酸 素 動 態は 運動 筋へ の酸 素 供 給 と 運 動 筋での 酸 素 消 費 に よっ て規 定 さ れ る。
比 較 的低強 度の 運動で は，
活 動 筋の 酸素 需 要の増大 に対し て，
活 動 筋で の酸 素 消 費に よ るOxy −
Ilb・
Mb の減 少お よ び Deoxy−
Hb・
Mb の増 加 （脱 酸 素 化 ）と，
動 脈血 流 入 量 の増 加に よ るOxy −
Hb・
Mb の増 加お よ び静 脈 還 流 量の増 加に よる Deoxy−
Hb・
Mb の減 少が釣 り合っ た状 態と な り，
Oxy−
Hb・
M1〕，
Deoxy−
Hb・
Mb，
Total−
Hb・
Mb，
StO2 は変 化し ない lo）
。一
方，
高強度の運動に おいては，
酸 素 消 費が増 大し，
その影 響が動 脈血 流 入 量 お よ び静 脈 還流 量の増 加に よ る影響を 上 回 り，Oxy −Hb ・
Mb
は低下 し，
DeQxy−
Hb・
Mb は 増 加 し，
Tota1−
Hb・
Mb は 大 きく 変化せず，StO2
が低 下 する lo）。
本 研 究におい て も，
高 速 試 行，
低 速 試 行 と も に 喫 煙者，
非喫 煙者で同様の傾 向 を 示 した （表2，3
）。
しか しなが ら，
高 速 試 行で は筋 酸 素 動 態の経 時 的 変 化 に喫 煙 者と非 喫 煙 者の 2群で有 意 な交互作 用 を 認め な か っ たが，
低 速試行で はOxy −Hb ・
Mb
とTotal−
Hb・
Mb の経 時 的変 化に有 意な交互作用 を 認 め た （表2，3
）。
喫 煙 者のOxy −
Hb・
Mb は非 喫 煙 者 と比 較して，
運動 後 半に 有 意に低 値を示し た こ と か ら，
喫 煙 者で は非 喫 煙 者 以 上 に酸 素 需 要に対 して，
酸 素 供 給が 不足してい たこ とが 示 唆 される。
自転 車エ ルゴメー
タを用いた全 身運動に おい て も，
同様の傾向が報告 さ れ て お り7），
全身運動だけで な く，
局所運動に おいて も，
活 動 筋 酸 素 動 態に喫 煙 が 影 響す るこ と が あ き らか と なっ た。
動 的 等 張 性 膝 伸 展 運動 時の 活 動 筋 最 大 酸 素 摂 取量は酸 素 消 費で は なく，
酸 素供給に よっ て 規 定 さ れ るこ とが報 告さ れておりID，
本 研 究の結 果に お い て も，
酸 素 供 給 の要 因は大 きい と考え られ る。 活 動 筋へ 需要に見 合っ た 酸 素 を供 給 するため に は，
活 動 筋 内の血 管が拡 張し て 血 液 が 流 れ 込 むように し，
筋 線 維 内に酸 素 供 給 を行 う毛 細 血管 網へ lrl［液を 送る必 要 が あ る。
この血管拡張機能 に は 多 くの要因 が 関 与する が，
その ひとつ の要因 と し て 血管 内 皮 細 胞 由来の運 動 時血管 拡 張 機 能が喫 煙 者で は損 なわ れてい るこ と が 報告さ れてい る 12 ）。
し た がっ て，
低速 試 行に おいて，
喫 煙 者でOxy −
Hb・
Mb が非 喫 煙 者以．
ヒに 低 値を示し た要 因の ひ とつ と して，
血管 拡 張 機 能の低 下 に よ る酸 素 供 給 制 限が考え られ る。 また，
膝 伸 展 運 動 時 に伸 展 トル クが高い 方が低い場 合と比較して，
筋 内圧上 昇に よ る筋 収縮期の亅fn
流阻害が より強く引き起 こさ れ る こ とで，
酸 素 供 給 が 制 限 さ れ，
活 動 筋のOxy −
Hb・
Mb が 低 下 する こ とが報 告さ れてい る 13）。
本研究で は，
膝 伸若 年 喫 煙 者 に お け る 運 動 筋 酸素 動態 363 展 トル ク は低速試 行の方が高 速 試 行と 比較して高い こ と か ら
，
筋 収 縮 期に酸 素供 給 制 限の影 響を より受 けや すい と考 えら れ る。
し た がっ て，
低 速 試 行に おいて は，
喫 煙 者で は 運動時 血管拡張機能の低下 と併せ て，
筋 内圧 上昇 に よ る筋収 縮期のrf
［L流 阻害が 引 き起こさ れ た た めに，
酸 素 需 要 に 対 して，
酸 素 供 給 が 不 足 し，Oxy −Hb ・
Mb
が よ り低 下 し た と考 えら れ る。
低 速 試 行に おい て，
運動 後 半 で Total−
Hb・
Mb が非 喫 煙者で増 加し，
喫 煙 者で低下 し，
2群の経 時的 変化に 交 互 作 用 を 認 め たこ と も活 動 筋へ の 酸 素 供 給 制 限を反 映して いる と考え ら れ る。一
方，
高 速 試 行で は低 速 試 行 時より も同・
．
・
時 間で の収 縮一
弛緩 頻 度 が高 く，
より筋ポ ン プ作用が活 動 筋へ の酸 素 供 給に寄 与 する た め，
喫 煙 者に おける運 動 時 血 管 拡 張 機 能の低下の 影響が 反 映 さ れ に くかっ た可能 性が 示唆さ れる。
本 研 究か ら，
喫 煙 者と非 喫 煙 者で活 動 筋で の酸素 消 費 が異なっ てい た か どうか を明らか にすること は 困難で あ る。 NIRS を用い て，
酸 素 消 費を検 討 する方 法と して，
測 定 部 位より近 位 側にて動 脈 圧より高い圧で加 圧 し，一
時 的に動 脈 を遮 断 し，
酸 素 供 給 を遮 断し た状 況 下で の運 動中のOxy −
Hb・
Mb の変 化 率か ら酸 素 消 費が検 討さ れ て い る，
、
今 後はこ の方 法 を用い て酸 素 消 費の観 点 か ら，
喫 煙 者の活 動 筋 酸 素 動 態に関する研 究が必 要である と考 え ら れ る。 本 研 究の喫 煙 者は非 喫煙者と比較して，
酸素 動態の計 測 値の標 準 偏 差が大きい傾 向があっ た。
こ の要 因は本 研 究か らは明 らか にするこ とは で きない た め，
今 後 さ らに 検 討 を行 う必 要 が ある。 また，
喫 煙 習 慣に よる生活 習 慣 等の交 絡に よ る影 響の可能 性も除 外 する こ と がで き な い。 今 後，
喫 煙 習 慣 およ び 生活 習 慣 等を調 整し たうえで の検 討が必 要である。 結 論 若 年 喫 煙 者 と非 喫 煙 者 を対 象と し，
等 速 性 最 大 膝 関節 伸 展 屈 曲 運 動 を 角 速 度300°
fsec （高 速 試行 ）で 30回，
角 速 度60
°fsec
（低 速 試 行 ）で5
回実 施 時の外 側 広 筋 酸 素 動 態の経 時 的 変 化 を安 静 時からの変 化 量で比較し た。 そ の結果，
高 速 試 行で は両者の筋 酸 素 動 態に差は認め られ な かっ た。
しか し な が ら，
低 速 試 行で はOxy−Hb ・
Mb
は 運 動 後 半で非 喫 煙 者と比 較 して喫 煙 者で有 意に低 値 を示 し，
Total−
Hb・
Mb は非 喫煙 者で有 意に増 加 し，
喫煙 者で は有 意に低下 し，
2
群間 で経 時的変 化が 異 なっ ていた、
した がっ て．
特に膝 伸 展 トル クの大きい低速試 行に おい て，
喫 煙 者では 非喫 煙 者以 上 に 活 動筋で の酸素 需 要に対 す る 酸 素 供 給 能 が 制 限 さ れていること が 示 唆 さ れ る。
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<Abstract>
A Study on Muscle Oxygenation during Local Muscular Exercise inYbung
Smokers
SyoujiITO, PT,MS, Kiyokazu
SEKIKAWA,
PT,
PhD,
Shunsuke
TAITO,
PT,
PhD,
Kana
KONISHI,
PT,MS, Sayaka DOMEN, PT, MS. Makoto TAKAHASHL PT, PhD,Tsutomu
INAMIZU,
MD,
PhD,
IIironobuHAMADA,MD,
PhD
Graduate Schootoflleagth Sciences,Hiroshima U)ziversity
SyoujiITO, PT,MS
Hiroshima
College
ofRehabititationTatsushiKIMURA, PhD }ZLsudaUlomen's College
Purpose: The purpose of the present study was to examine the effccts of smoking on muscle
oxygenation
during
Iocalized
muscutar exercise.Methods:
The
subjectsincluded
9
young smokers and9
nonsmokers. Near-infraredspectroscopy(NIRS)
was used to assess muscle oxygenatien inthe right vastus lateralismuscle during 30repeated maximal isokineticknee extensions at high angular velocity(300
degrees
per sec)and5
repeatedextensions at low angular velocity
(60
degrees persec).Results: During the highangular velocity extensions, the time course of the NIRS parameters were not significantly differentbetween two groups.Incontrast,
during
thelow
angular veloeity extensions, time-related ehanges inOxy-Hb'Mb and Total-IIb'Mbwere significantlydifferent
in
thetwo groups.We also showed that Oxy-Hb'Mb was significantly Lowerinsmokers than
in
nonsmokersduring
the
latterperiodoftheexercise.
Conelusion: These results indicatethattheabilityto
