日々の事柄に関する雑記帳。



ウォーキングは健康に良い
  • どれくらいの速度で?
  • どれくらいの頻度で?
  • どれくらいの時間、運動するのか?
  • どのような効果があるのか?
これらの疑問に対する回答の根拠→インターバル速歩、その科学的エビデンス

インターバル速歩
  • ややきついと感じる早歩きと、ゆっくり歩きを3分ずつ、交互に繰り返す。
  • 1日5セット、週4日以上、運動する。
  • 5か月で体力が最大20%向上。
  • 生活習慣病の症状が20%改善。
    • うつや関節痛の症状も50%以上改善
  • 医療費も20%削減

生活習慣病をはじめとする各種疾患の予防→最も有効な手段は体力向上



第1章

ATPAdenosine TriPhosphate
アデノシン三リン酸

運動生理学で扱う体力=持久力+筋力
持久力どれほど早く、長時間歩けるかエンジンの大きさ最大酸素消費量
筋肉の単位時間あたり酸素消費量
筋力筋収縮力瞬発力筋収縮速度
筋持久力筋肉への酸素、エネルギー供給
一定強度の運動を持続できる能力

酸素消費の仕組み
  • ミトコンドリアが、供給された酸素でブドウ糖、脂肪酸を燃焼し、ATPを生成する。
    • ATP→筋収縮のためのエネルギー

持久力が高い
  • 循環器系(心臓、血管、血液)が発達し、毛細血管の表面積が大きい
  • ミトコンドリアの単位時間当たり酸素消費が多い
筋肉速筋筋繊維が太い
収縮速度が速い
疲労しやすい
嫌気的代謝性無酸素運動白身
遅筋筋繊維が細い
収縮速度が遅い
疲労しにくい
好気的代謝性有酸素運動赤身
ウォーキングの場合、遅筋が重要。
最高酸素消費量糖質脂質
相対運動強度50%以下40%60%
60%60%40%
最大運動強度100%
運動時間開始後5〜6秒10秒〜数分開始後1分以上
エネルギー供給クレアチリン酸系解糖系
嫌気的代謝系
好気的代謝系
100m走
ダッシュ
200〜400m走
バスケットボール
テニス
サッカー
100m競泳
マラソン
ジョギング
ウォーキング
クレアチリン酸系クレアチリン酸を代謝し、ATPを生成する。
解糖系
嫌気的代謝系
酸素消費無しでブドウ糖を代謝し、ATPを生成する。
乳酸も生成される。
好気的代謝性酸素を消費し、糖質、脂質、タンパク質を代謝し、ATPを生成する。
解糖系の補助を必要とするため、乳酸も生成される。

加齢性筋減少症(サルコペニア):加齢による筋力低下
  • 中高年特有の疾患の根本原因は、加齢性筋減少症に伴う体力低下の可能性が高い。
  1. 加齢による筋力低下
    1. 筋肉中のミトコンドリアの機能劣化→活性酸素を生成→細胞や組織を損壊
      1. 炎症反応
    2. 運動が億劫になる→臓器の代謝も低下
      1. 全身のミトコンドリアの機能劣化→全身性に活性酸素が産生→慢性炎症、生活習慣病
炎症反応の部位症例
脂肪細胞糖尿病
免疫細胞→血管内皮細胞動脈硬化
高血圧
脳細胞認知症
うつ病
炎症反応→サイトカイン分泌→がん抑制遺伝子がん

フィックの原理
VO2酸素消費量1分間に何mlの酸素を体内で燃焼できるか
HR心拍数1分間の心拍数
SV一回心拍出量→心臓の大きさ
最高酸素消費量の決定要因
CaO2動脈血酸素含有量心臓から全身に拍出される動脈血1mlあたりの酸素量
肺機能、ヘモグロビン濃度に依存
CvO2静脈血酸素含有量心臓に戻ってくる静脈血1mlあたりの酸素量
筋肉での酸素抽出率
ミトコンドリアの酸素利用速度に依存
CaO2 - CvO2動静脈酸素較差
VO_2 = HR \times SV \times [C_{a}O_2 - C_{v}O_2]
高い心臓への血液還流量を得るには筋肉の収縮力も必要になる。私が中学生の頃、朝礼の最中に失神で倒れるものがいたが、それは、思春期で背が急速に伸びて心臓の位置がどんどん高くなるにもかかわらず、筋肉の発達がそれに伴わず、一回心拍出量が維持できないため低血圧症を引き起こしたためと考えられる。
持久性トレーニングによって乳酸閾値以上の負荷の運動を行うと、血液量の増加や一回心拍出量の増加が起こり、それらが筋肉内での酸素利用速度の亢進と相まって最高酸素消費量を増加させる。

1日1万歩の効果検証
  • 血圧が少し下がる
  • 血液が少しサラサラになる
  • 体力の顕著な向上は確認できなかった
体力が向上しない分、血圧や血液成分の改善効果も満足なものでなく、努力する割には報われない、という結論に至った。

持久性トレーニングの目標=最高酸素消費量の60%
目標レベル:運動強度が上昇し、筋肉への酸素供給が追いつかなくなって、筋肉でのエネルギー産生が好気的代謝系から解糖系に移行する
目標を上回るレベル息切れ、筋肉痛、モチベーション低下
目標を下回るレベル顕著な最高酸素消費量の増加が得られない。

最高酸素消費量向上のメカニズム=肺から筋肉への酸素運搬能力の改善
  • 心肺機能の向上
    • 血液量の増加→汗をかきやすくなる→暑さに強くなる
  • 抹消筋組織の酸素利用速度の亢進
    • 基礎代謝量の向上→体温上昇→脂肪燃焼→ダイエット効果

一般的な筋力トレーニング
1RMOne Repetition Maximumようやく1回持ち上げる(収縮する)ことができる強度
  • 1RMの80%の負荷
  • 週3日、1日8回、3セット
    • 週3日以上行わない
    • トレーニング日の間に急速日を1日以上挟む

負荷強度と反復回数
反復回数
負荷強度遅筋繊維が鍛えられる
筋持久力が向上する
速筋繊維が鍛えられる
筋収縮力が向上する

筋力向上トレーニングの目標=乳酸が分泌されるレベル

筋力向上のメカニズム
  1. 筋収縮によって乳酸などが産生される
  2. 細胞内のpHが低下する
  3. 筋表面にある受容体が刺激される
  4. 刺激が脳に達する
  5. タンパク同化ホルモンを分泌する

タンパク同化ホルモン:タンパク合成を促進するホルモン
  • 成長ホルモン
  • 男性ホルモン

タンパク同化ホルモンの分泌→全身性因子
  • 下肢の運動を行っても上肢の筋力が向上する
  • 筋肉以外の組織も、いわゆる「若返り」を起こす
中高年者の最高酸素消費量の低下は、主に加齢による大腿筋力をはじめとする筋力の低下によって引き起こされるので、トレーニングによって筋力が改善すれば、それに比例して最高酸素消費量も向上する。
  1. 筋肥大
  2. また、筋肥大が起きると筋ポンプ能力の改善により運動時の心臓への血液の缶る雨量が増加し、

第2章

BDNFBrain Derived Neurotrophic Factor
脳由来神経栄養因子
DNADeoxy Ribonucleic Acid
1日1万歩群では、ほとんど体力は向上せず、対照群と変わらなかった。
1日1万歩群では最高酸素消費量の40%以下に相当する運動強度でしか歩かないからである。すなわち、乳酸が出るようなややきついと感じる運動をして初めて体力が向上することが改めて確認できた。

生活習慣病の改善

体力が低下するとそれに比例して、生活習慣病が発症して、医療費が上昇する
体力低下こそが生活習慣病の最も重要な要因で、それを向上させればそれらの症状が改善する

気分障害の改善

不眠の悪循環
夜中に目が覚める→眠れず、心配事を考える→興奮する→眠れなくなる→睡眠不足による昼寝→夜、眠れない
ミトコンドリア機能改善による脳細胞の慢性炎症反応の抑制

最高酸素消費量の増加→BDNFの増加→BDNFによる神経細胞の活性化
(海馬、大脳皮質、大脳基底核という記憶、試行、不随意運動を司る部位の神経細胞)
BDNFが脳細胞の慢性炎症反応とどのように関連しているのか、その詳細は分かっていない

睡眠の質の改善

体力の向上が睡眠の質を改善する

加齢によって乱れる日内リズムの回復
視交叉上核のマスター時計遺伝子の、彼による劣化→時計遺伝子の同調不全→眠りを妨げる

生活習慣の乱れ→最高酸素消費量の増加による改善→継続的な改善

認知機能の改善

頸動脈コンプライアンス頸動脈の柔軟性

運動による頸動脈コンプライアンスの改善→脳血流の改善→認知機能改善
最高酸素消費量の増加が、認知機能改善に結びつく。

運動と共に、乳製品を摂取することで頸動脈コンプライアンスが亢進する。

関節痛の改善

関節痛改善の原因はまだよくわかっていない

考えられる要因
  • 体重を支える間接面が変わって痛みを感じにくくなる
  • 筋力向上により、関節の支持組織が補強され関節の動揺が抑えられる
  • 「思い込み回路」の切断

変形性関節症→関節軟骨の摩耗によって生じる
  • 同じ姿勢で仕事をし続ける→一部の関節軟骨面で体重を支える傾向が高い

思い込み回路
  1. 関節痛を気にかけ、痛みを避ける、症状の悪化から運動を避ける。
  2. 思い切って運動をしてみると、思ったよりも痛くなかった体験をする。→「思い込み回路」の切断
  3. 痛みの軽減

骨粗鬆症の改善

骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収
骨形成>骨吸収骨が太くなる
骨形成<骨吸収骨が細くなる、もろくなる

骨粗鬆症
  • 骨のタンパク質成分と無機成分の比率が正常骨と変わらないのに、骨量が減少していく。
  • 主な原因は加齢による骨形成低下

骨密度増加
  • 力学的ストレスが大きいほど骨密度増加は大きい
  • 短時間で負荷される力を持つ力学的ストレスの方が、骨密度増加は大きい
  • 骨密度を増加させる負荷回数には上限がある
    • 回数は多いが、強さの小さい運動では、骨密度増加は起こらない。

インターバル速歩による骨密度上昇
  • 早歩きの力学的ストレス
  • 平らなコースより坂道の方が良い
    • 下り坂は高い力積が骨にかかるので骨密度増加には有利に働く

慢性炎症反応の抑制

DNAのメチル化:遺伝子がサビた、化粧した=DNAの一つの塩基にメチル基(CH3)が結合する→タンパク質発現への翻訳がしにくくなる
メチル化不活性化
脱メチル化活性化

インターバル速歩により慢性炎症反応が抑制された
  • 炎症反応促進遺伝子群がメチル化した。→炎症反応のタンパク質発現への翻訳がしにくくなる。→不活性化した。
  • 炎症反応抑制遺伝子群が脱メチル化した。→炎症抑制のタンパク質発現への翻訳がしやすくなる。→活性化した。
加齢による体力の低下はミトコンドリア活性を低下させ、その結果生じる活性酸素は細胞や組織を傷つける。それに反応して炎症が起き、その炎症が生活習慣病、うつ病を引き起こす可能性が指摘されている。
インターバル速歩は、体内の酸素の流れをスムーズにし、ミトコンドリア機能を活性化し、活性酸素を産生しにくくする。

以上の反応→慢性炎症反応の抑制→疾患の症状改善

インターバル速歩

速歩の目安=「ややきつい」と感じるスピード
  • 5分間歩くと、息が弾み、動悸がする。
  • 10分間歩くと、少し汗ばむ。しかし、軽い会話はできる。
  • 15分間歩くと、脛に軽い痛みを感じる。
  • 徒歩3分+速歩3分を1日5セット=合計時間、徒歩15分/日、速歩15分/日
    • 1日の速歩合計時間が15分でありさえすれば、時間の組み合わせは自由。
  • 週4日以上=合計時間、徒歩60分/週、速歩60分/週
    • 1週の速歩合計時間が60分でありさえすればよい。
    • 毎日実施しなくとも、週末にまとめて実施しても良い。
背筋を伸ばす前方への体重移動が容易
大股歩き臀部から下肢まで、大きな筋群が運動に参加する
踵着地体重移動のため、踵から着地せざるを得ない→踵から着地すれば大股になる
つま先を上げる→つま先の躓き予防、つま先を上げる脛の筋肉を鍛える
腕を直角に曲げ、前後に振る大股による体軸の回転を最初減に抑える
体軸を安定維持する→腰の負担軽減

臀部から下肢の筋群:全体重の1/3。
  • 下肢だけの運動による代謝量→安静時の最大5〜8倍=体力の最大値
  • 下半身で多くの糖質、脂肪を燃焼する。

踵着地の衝撃緩和→体重を素早く前足に移動する
FAQ
時間帯:午後3〜6時
  • 筋肉が最も柔らかく、肉離れを起こしにくい。

膝痛、腰痛の場合
  • 症状が悪化しなければ継続する。
  • 早歩きの速度を落とす。
  • 継続時間を短くする。
  • ストックの利用。
  • 水中インターバル速歩

体力の高い人は、速歩では不十分。
  • 最大体力(最高酸素消費量)の70%以上を想定した運動に変える。→ジョギング、トレイル・ランニング。
効果
効果が数字になって表れるのに最低2か月を要する→タンパク質合成、機能改善のため。
効果を維持するためには、継続する必要がある。
運動トレーニングをやめてしまうと、その効果を得るのに要したトレーニング期間とほぼ同じ期間でトレーニング前のレベルまで低下すると考えられている。
ずくなし遺伝子
ずくなし根性なし
飽きっぽい
※信州の方言
運動開始時の血圧の上昇反応の有無が関与している→インターバル速歩を継続できない一因に遺伝子が関与している

安静時に最適とされる低い血圧レベル→運動時に最適とされる高い血圧レベル
×運動によって血圧が上昇している
血圧反射
フォードバック調節
スムーズに運動を開始できるように血圧が上昇しているフィードフォワード調節

パゾプレッシンV1a受容体の遺伝子を人工的に欠損させる。(マウスの場合)
  1. 滞納活動の上昇によっておこる血圧反射が抑制され、消滅する。
  2. 運動開始時の血圧上昇が起こらない。→筋血流が増加しない→活動筋へ十分な酸素供給を準備できない→運動できない
  3. 自発運動が起こらない。

ヒトの場合
  1. 運動しようと考える
  2. 大脳皮質から延髄の血管運動中枢に意志を伝える
    1. パゾプレッシンが神経終末から分泌される
    2. 血管運動中枢側の受容体の感受性が低いと、強い信号として伝わらない。
  3. 昇圧反応が起こらない
  4. 運動する意思が萎える→ずくなし

第3章

疲労回復のゴールデンタイム:運動後30分以内
  • 最高酸素消費量60%以上の強度での運動であること
  1. 筋肉内のグリコーゲンが、エネルギー源として消費される。
  2. 回復のため、血液中からブドウ糖が取り込まれる。
  3. ブドウ糖の取り込みに伴い、アミノ酸も取り込まれる。→糖質だけでなく、タンパク質も摂取する必要がある。

プロテイン・サプリメントに糖質が含まれている理由
  1. 糖質を摂取することでインシュリンが分泌される。
  2. 筋肉へのアミノ酸取り込みを、インシュリンは加速する。→筋繊維の合成(タンパク質同化作用)の促進
    1. 筋繊維が修復される
    2. 余分に筋繊維が合成される→筋肉が太くなる。
「運動+乳製品摂取」が「運動のみ」に比べ、筋力向上を促進し、体内の慢性炎症を抑制することが明らかとなった。

炎症促進遺伝子の不活性化が起こる理由
  1. 乳製品摂取→筋力向上
  2. 筋肉内のミトコンドリアの活性化
    1. ミトコンドリア機能の改善→過剰なカロリー摂取にもかかわらず、血糖値を低く維持
  3. 活性酸素などの「排ガス」抑制→慢性炎症の抑制
ヒトの体熱の外部への拡散は、皮膚血流と発汗で行われるが、運動後の乳製品摂取でそれらの機能が著しく改善して熱中症のリスクを下げる

スポーツドリンク摂取の推奨理由:発汗によって低下した血液量の回復→体温調節能の改善
  • スポーツドリンクに求められる機能
    • 胃もたれしない
    • 腸吸収が早い
    • 血液量の回復が早い
スポーツドリンク発汗による脱水で生じる体温調節能の劣化防止現在の熱中症予防
乳製品血液量を増やして暑さに強い体を作る未来の熱中症予防

トレーニング中の乳製品摂取→血漿量の増加
  • 体温上昇に対する皮膚血流量の増加
  • 発汗反応の亢進
  1. 運動時には筋ポンプなどの影響で(静脈)血管容積が安静時の1/3に減少→わずかな血液量の増加でも多くの血液が心臓に戻る。
    1. 反射性に皮膚血管が拡張
    2. 心臓から拍出される血液量が増加
  2. 皮膚血流量の増加
  3. 発汗量の増加
体は体液の「量」を元に戻すより、体液の電解質濃度(浸透圧)を元に戻すほうを優先する→発汗後の体液量を元に戻すには電解質(食塩)を含んだ溶液を飲む方が良い。
食塩水腸吸収が遅い
スポーツドリンク腸吸収が早いブドウ糖を含み、腸管細胞のナトリウムイオン・ポンプが活性化する

ナトリウムイオン・ポンプ
  • ナトリウムイオンを管腔側から血漿側へ組入れる
  • ポンプはブドウ糖との共役輸送体→ブドウ糖によって活性化する
食塩水
スポーツドリンク
体液の量を運動前のレベルより増加させることはできない
  1. しょっぱい食品をたくさん食べる
  2. 体液の浸透圧上昇→喉が渇く
  3. 水を大量に飲む→体重が増える
  4. 体液量調整メカニズム
  5. 体重が元に戻る

体液を増加させるには→乳製品を摂取する
  1. 血管の柔軟性向上→血液をためやすくなる
  2. 血漿アルブミンの合成促進→血中含有量が増える→血液量が増加する

水中インターバル速歩

  1. 浮力により、膝関節や脊柱に体重がかからず、膝の痛みが軽減する→足腰の負担が軽くなる
  2. 同じ運動強度(酸素消費量)でも、一定の筋血流量を稼ぐための心拍数が節約できる→定の運動強度に対し心拍数が低下し、息切れが抑制される
同じ運動でも楽になる。
きつい運動では、より強度が高くなる。


頸部より上大気圧肺内圧は大気圧のまま
頸部より下水圧血管内圧が高まる
  • 1回の拍動で全身に押し出す血液量が増える→多くの血液が心臓に戻ってくる
  • 筋血管の拡張→十分な酸素供給による乳酸産生抑制→筋肉痛や息切れが起こりにくい
  • 利尿作用の促進→むくみの改善
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