運動鍛錬者の喫煙習慣が手指の寒冷血管拡張反応に及ぼす影響
菅 原 正 志
長崎大学教育学部生活健康講座 (平成19年10月26日受理)
E f fe c t so fh a b i t u a ls mo k i n go nc o l d ･ i n d u c e dv a s o d i l a t i o ni nt r a i n e da t h l e t e s
MasashiSUGAWARA
DepartmentofExercisePhysiology,FacultyofEducation,NagasakiUniversity (ReceivedOctober26,2007)
Abstract
The effectsofhabitualsmoking in athleteswere evaluated by comparing cold‑inducedvasodilation(CIVD)betweensmokingandnon‑smokingathletes.The fingerskintemperaturegenerallydecreaseswhenthehandisexposedtocold,but CIVD,i.e.,theincreaseinthefingerskintemperatureduetodilationofarteriovenous anastomoses,isknown tooccurwith gradualdecreasesin sympatheticactivities, which regulate vascular movements. The fngei r temperature before coldwater immersion,mean fingerskin temperature,and resistanceindexwerehigh erin non‑smokersthaninsmokers.Theseresultssuggestthathabitualsmokingexerts negativeeffectson CIVD,whichisanindexoflocalresistancetocold.
Ⅰ.目的
Lewisl)や Grant2)は,手指 を氷水 中 に浸漬す ると指皮膚温 の低下 を もた らすが,健常 な手足 であれば皮膚 に発達 している動静脈吻合が開張 し,局所血流量 が増加 して皮膚温 を 上昇 させ, その後上昇 と下 降 を繰 り返 すhuntingreaction, す なわ ち寒冷血管拡張反応 (CIVD)が起 こることを明 らか に した｡ この寒冷血 管拡張反応 は, 寒冷 に対 す る局所性 の防御機構で,末梢部 の寒冷耐性を示す指標 と考え られている｡CIVDに影響 を及 ぼす種 々 の要因 について は,Yoshimuraら3),LeBlancら4),中村 ら5),Tanaka6)7),Livingstone
8 ) ,
森谷 ら
9 ) ,
菅原 ら10)ll)12)によ る研究 が行 われて きたが, 運動鍛錬者 の喫煙習慣 に関 す る報 告 は見 られない｡喫煙 が健康 に及 ぼす悪影響 につ いて は,1962年英国王立内科医学会及 び 1964年米 国保健教育福祉省 か らの報告書 が公表 されて以来,WHO (世界保健機 関)米 ･ 英 などで多 くの報告書 が な されて いる｡ 我 が国で も1970代 に入 ってか らは,受動 喫煙,公 共 の場 における喫煙が特 に注 目され,平成15年4月 に施行 され た健康増進法 によ り分煙が 義務づ け られた｡ また,各国 において健康教育 の充実 を は じめ,広告規制, たば こ包装へ の警告表示や,若年者 の喫煙対策,公的な場所 での喫煙規制 な どの各種 のたば こ対策が積 極的 に進 め られている｡ たば この煙 には,多種類 の有害物質が含 まれてお り, その うち‑酸化炭素 は赤血 球 のヘ モ グロ ビンと強力 に結 びつ き一 酸化炭素 ヘ モ グ ロ ビ ン (CO‑Hb) を形成 し血 液 の酸素運搬機能 を妨 げ,特 に運動 時 に大 き く酸素消費量 が増加 す るが, 喫煙 習慣者 で はその影響 は大 きい｡本研究 で は,寒冷刺激 時 の手指 にお ける寒冷血管拡張反応 に及 ぼす喫煙 の影響 を,運動鍛錬者 を対象 に喫煙習慣者 と非喫煙者 につ いて比較検討 した｡
Ⅱ.研究方法 A.被験者
被験者 は,実験 の主 旨を十 分理解 し協 力 を得 た,運動部 に所属 し過 5‑ 6回 の運動 習慣 を有 す る健康 な男子大学生, うち一 日20本以上 の喫煙 者11名 (喫煙 群), これ まで全 く喫 煙経験 の無 い非 喫煙者14名 (非喫煙群) で あ る｡
B.測定項 目
体格 , 体 脂肪 率 (BF%)と最大酸 素 摂取 量 (Vo2max)の計 測 は, 寒冷血 管拡 張 反応 測定 に先立 ち実施 した｡BF%は,体脂肪計 (タニ タ,TBF310) で測定 した｡Vo2maxは 自転車 エル ゴメー タ (モナ‑ ク社) によ る漸増負荷法 でal1‑out直前 の呼気 ガスを ダグラ スバ ックに採気 し, ガス量 を品川精器乾式 ガス メー タで, サ ンプルガスを三栄 測器連続呼 気 ガス分析装 置で測定 した｡寒冷血管拡張反応 (Cold‑inducedvasodilation,CIVD)は, Yoshimura法13)に従 い, 被験者 は, 室 温26℃前 後 の実験 室 で,60分 間安静 状 態 を保 った 後,利 き手 と反対側 の中指末節背部 に温度計 サ ー ミス タを装着 し, 防水 のため に白色 ワセ リンを塗布 した後, 5分 間 の指皮膚 温 を測定 し, これ を浸潰前 指皮膚 温 (Temperature beforecoldwaterImmersion,TBI) と した｡ 次 に, 中指 を第 1節 まで0.2℃ の氷 水 中 に 浸潰 して指皮膚温 を30分間観察 した｡ また,30分後氷水 中よ り指 を引 き上 げた後, 引 き続 き10分 間 の指 皮膚温 を測定 して, その回復状態 を観 察 した｡ 指 皮膚 温 は, ソ フ トサ ーモ (テ クノ ･セ ブ ン,E830)を使 い,10秒毎 の平均値 を算 出 した｡ 得 られ た個人 の値 よ り, 浸潰前 指皮膚温 (TBI), 指 を浸溝 させ降下 す る指 皮膚温 が最低 に達 し再上昇 す る時点 の 反応発現温度 (TemperatureofFirstRise,TFR),TFRまで の反応発現 時間 (Timeof TemperatureRise,TTR), 浸潰5分 か ら30分 まで の25分 間 の平 均指皮膚温 (MeanSkin Temperature,MST), 及 び浸潰 中 の最 低指 皮膚 温 と浸潰5分 か ら30分 まで の間 の最 高 指 皮膚温 との差,反応 の大 きさ (AmplitudeorTemperature,AT)を求 め, これ らの諸値 か ら中村 法14)によ り抗 凍傷指数 (ResistanceIndex,RI) を求 めた｡ CIVDの測定 と 時刻 は,体温 の 日周変動 が大 きい,体温最低期 (朝) と体温最高期 (夕) を避 け,春 季 の 10時 よ り14時 の間 に実施 した｡ 尚,測定前 日よ り喫煙 を禁止 した｡得 られ た全 ての測定値 は,各項 目 ごとに平均 と標準偏差 を算 出 した｡ 統計処理 は,群 内の検討 はpairedt‑test, 群 間の検討 はunpairedt‑testを用 い, いずれの検 定 も危険率5%を もって有意 と した｡
Ⅲ.結果
Tablelに年 齢 ,身長, 体重 ,BF%,Vo2max, 運動 歴 を群 別平均値±SDと して示 し た｡ 全 ての項 目間 にお いて喫煙群 と非 喫煙群 との差 は,認 め られ なか った｡
Fig.1に氷水 中 に中指 を浸漬 した時 の指皮膚温 を喫煙 群 と非 喫煙群 につ いて示 した｡ 喫 煙 群 の指 皮膚温 が非 喫煙 群 よ り低 く推移 し, 氷水 中 よ り指 を引 き
上
げた後TBIまで の回 復 時間 は, 喫煙 群 が遅 か った｡ また両図 か ら読 み取 られ るCIVD諸 値 の平 均 値 と標準偏Table 1Mean valuesofphysique,maximaloxygen intake,yearsofexperience sportsandyearsofexperiencesmokingin thesmokersandnonsmokers.
Subject
yearsof yearsof Age Height WeightBodyFat VO2max experienceexperience
sports smoking (yr) (cm) (kg) (%) (1/min)(mukg/min) (yr) (yr) Smokers 23.6 173.4 69.5 13.4 3.46 49.82 6.6 2.4
(N‑ll) ±0.90 ±2.2 ±3.4 ±2.6 ±0.42 ±4.33 ±0.9 ±0.8 Nonsmokers 23.0 174.1 70.2 12.8 3.52 50.14 7.6
(N=14) ±0.53 ±2.4 ±3.0 ±2.3 ±0.39 ±4.83 ±1.4 Valuesaremeans±SD.
oC
0 10 20 30 40 Control Icewaterimmersion Recovery
Fig.1Timecourseofthemiddlefingerskintemperatureinthesmokersandnonsmokers control,duringandrecoveryleeWaterimmersion.Valuesaremeans士SD.
Table2Mean valuesofcold‑inducedvasodilation responsesofthesmokers andthenonsmokersin icewaterimmersion.
CharacteristicsofCIVD inicewater
Subject TBI MST TFR TTR RI AT (oc) (oC) (oC) (mュn ) (℃) Smokers 29.24 11.20* 6.85* 9.95*
(N‑ll) ±3.57 ±2.66 ±2.40 ±2.13 Nonsmokers 31.23 14.71 9.64 8.07
(N=14) ±2.65 ±3.04 ±2.29 ±2.08
ll.6★ 10.93☆
±1.3 ±2.72 12.6 13.64
±
1.1±
3.13 TBI:temperaturebefわrewaterimmersion.MST:meanskintemperature(valuesduringthefirstfiveminutesofwaterimmersionareexcluded). TFR:temperatureatfirstriseafterwaterimmersion.
TTR:timeoftemperatureriseafterwaterimmersion.
RI:resistanceindex.
AT:amplitudeoftemperaturereaction.
Valuesaremeans±SD;☆:p<0.05byt‑testbetweensmokersandnonsmokers.
差をTable2に示 した｡TBIは,喫煙群29.24±3.57℃,非喫煙群31.23±2.65℃であ り,喫 煙群が非喫煙群 よ り低 い傾向であ った｡MSTは,喫煙群11.20±2.66℃,非喫煙群14.71±
3.04℃であ り,喫煙群が有意 (p<0.05)に低か った｡TFRは喫煙群6.85±2.40℃,非喫煙 群9.64±2.29℃,TYRは,喫煙群9.95±2.13分,非喫煙群8.07±2.08分であ り,寒冷刺激 に 対す る反応 の温度 は喫煙群が有意 (p<0.05)に低 く, その発現時間 も有意 (p<0.05)に 遅か った｡ また,浸漬中の指皮膚温 の最高温度 と最低温度 との差であるATも喫煙群が非 喫煙群 よ り有意 に小 さか った｡RIは, 喫煙群11.6±1.3℃,非喫煙群12.6±1.1℃であ り喫 煙群が非喫煙群 より有意 (p<0.05)に低か った｡
Ⅳ.考察
本研究で は,運動鍛錬者 の喫煙習慣が寒冷血管拡張反応 (CIVD)に及 ぼす影響 につ い て比較検討 した｡一般 に,喫煙時 は, たば この煙 中のニ コチ ンが血管を収縮 させて血液の 流れを減少 させ,一酸化炭素がヘモグロ ビンとの親和性が強 いことによる組織への酸素運 搬 を妨害す ることは知 られて いる｡
MSTにつ いて は,喫煙群が非喫煙群 よ り低か った ことよ り,皮膚温 は血流量 によ って コン トロールされ るので,喫煙 によ って血流が阻害 された結果であることが推察 され る｡
この様 にMSTが喫煙群 に低 い傾向であ ったのは,喫煙後 に毛細血管血流量 の低下がみ ら れ るとい うRichardson15)の報告や長期間の喫煙 によ り循環血流量 の減少が認 め られ ると す るCampisiら16)の報告 か らも明 らか であ る｡ MSTが喫煙群 に低 か った原 因 と して, TBIが喫煙群で非喫煙群 よ り2.96℃低 くか った ことも挙 げ られ るが,喫煙 の影響が 日常的 に生 じて い る結果 で あ る こと も否 めない｡ 菅原 は2), 局所耐寒性 の評価 と してTFRや TTRも重要 であ ることを,運動鍛錬者 につ いて明 らか に して いるが,喫煙群が非喫煙群 よ り,TFRは低 くTTRは遅 い結果であ った｡MST,TFR,TTRよ り求め られ る局所耐 寒性 の指標RIについて は,喫煙群が非喫煙群 よ り低 く,やは り喫煙 の影響が伺えた｡
菅原 は一連 の研究10‑12)で,運動歴 とRI及 び最大酸素摂取量 とRIの関係が共 に,非鍛錬 者 より運動鍛錬者 に明 らかに密接 な関係があることを報告 している｡ しか し,本結果では, 運動歴 とRIの関係 (Fig.2) と最大酸素摂取量 とRIの関係 (Fig.3) は,共 に喫煙群が 非喫煙群 よ り低 い相関であ った ことは,運動歴及 び最大酸素摂取量 に両群差が無か った も のの,RIに差があ った ことの影響 であ った｡ また,ATは喫煙群10.92℃,非喫煙群13.64
℃, そ して,最低指皮温 が喫煙群5.87℃,非喫煙群6.37℃ であ った ことは,喫煙群が非喫 煙群 よ り相対的 に低 い指皮膚温での反応であ った ことが影響 していた｡
運動競技者への喫煙習慣 の影響 を明 らか にす る目的で,運動競技者 を対象 に喫煙者 と非 喫煙者 につ いて,寒冷血管拡張反応 (CIVD)を比較検討 した｡一般 に手指 を寒冷 に暴露 す ると指皮膚温 の低下が起 こるが,血管運動 を支配す る交感神経活動 の軽減 に伴 い動静脈 吻合が拡張 し指皮温 を上昇 させ るCIVDが起 こることが知 られて いる｡ 結果 は, 氷水 中 での浸漬前指皮膚温,平均指皮膚温 は,喫煙者群が非喫煙者群 よ り低か った｡抗凍傷指数 は,喫煙者群が非喫煙者群 よ り低値であ った｡ この事 は,喫煙習慣が局所耐寒性 の指標で あるCIVDにnegativeな影響 を及ぼす ことが明 らか とな った｡
∞ o o o
i .
0● ● ●
●008.0●
r
=0.731(p<0.001)4 6 8 10
Fig.2Relationbetweenyearsofexperienceofsportsandcoldresistanceindex(RI) inthesmokers(●,r=0.505)andthenonsmokers(○,r=0.844).
yr 10
8
6
4
oo o ♂
● 0 ● ●08人●yVOl●
m
oど̀ ̀r=..542(p<....,
40 50 60ml/kg/min
Fig.3Relationbetweenmaximaloxygenintakeandyearofexperienceofsports inthesmokers(●,r=0.356)andthenonsmokers(○,r=0.682).
文献
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