乳酸サイエンス ―エネルギー代謝と運動生理学―

乳酸サイエンス

体育・スポーツ・健康科学テキストブックシリーズ

【著者】 八田 秀雄
【判型】 B5
【ページ数】 184
【図表】 111
【発行日】 2017年5月刊行
【価格】 定価2,600円+税

今後の運動生理学について筆者の主張する考え方について述べたい。
単純にいえば、酸素摂取量だけでなく、エネルギー源である糖と糖分解の視点を持つということである。
一方ここで述べていることは筆者独自の意見でもあるし、唯一絶対の正解でもない.1つの考え方としてお読みいただきたい。


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【序文】

本書は2009年に発刊された「乳酸と運動生理・生化学—エネルギー代謝の仕組み―」(以下前書)を元にしています。前書では乳酸の代謝に関する内容の前後に、一般的な運動生理学の内容も加えていました。それで乳酸の話を理解すると共に、運動の必要性を述べて、一般教養の授業でも使用する意図でしたが、乳酸の本として考えると少し余計な印象もありました。そこで早い段階から、改訂もあり得るのではというお話を市村出版からはいただいていました。そして部分改訂というよりは、新しい本をつくるくらいのつもりで書くのがよいのではないかということになり、タイトルも変えてできあがったのが本書です。
本書は乳酸とその関連する内容に絞ることにしました。乳酸の内容については前書と章のタイトルや図表は同じものが多いですが、その後の知見も加え、内容を改訂しています。新たに加えた章は、血中乳酸濃度測定に関する6章、最近のデータを多く取り入れた9章のサラブレッドの乳酸代謝と13章の新たな乳酸の姿、そして最終15章です。15章はまとめとしてかなり大胆な提言をしました。自分の考え方なので、これを載せるかどうか迷うところでもありました。しかしこの提言は私がこれまでずっと乳酸のことを突き詰めていった結果として行き着いた考え方ですから、書かないわけにはいかないし、これを書くのも本書の有力な意義ではないかと思うようになり、掲載することにしました。
乳酸の内容に絞ったために、内容的に一貫してスッキリしたといえますが、一方で全編同じような内容が何度も繰り返されているともいえます。乳酸が疲労物質ではなくよいシグナルである、というのがたくさん出てくるのは当然ですが、それ以外の例えば疲労などの内容でも手を変え品を変え同じことを言っているようで、我ながら呆れます。その章ごとの流れで、同じことがどうしても出てくるということで、ご理解いただければです。文献は各章末ごとに載せることで作業を簡単にしたかったのですが、そうなると同じものが何度も各章末リストに出てくることになります。前書でも全部まとめて後ろに載せていたので、結局それを踏襲することにしました。それでさらに完成までが大変になりました。博士論文を再び書いたような気になりました。新しい本のつもりでやりましょうと軽く言ってしまったことを後悔もしながら、最初半年手つかず、その後半年はのろのろ作業をするも、また3ヵ月手つかずといったことで、結局完成まで2年かかってしまいました。

 

【15章より】

[糖の視点を持った新たな運動生理学が必要]

これまでの運動生理学は肺での酸素摂取量を中心に発展してきた。しかし本来肺での酸素摂取量から筋での代謝を考えられるのは定常状態に近くなった状態のはずなのに、運動開始直後や高強度運動のように定常状態にならない運動についても、肺での酸素摂取量のみから、酸素摂取量以外はすべて無酸素的代謝のようにみなされてきてしまった。運動開始時に筋内で酸素消費が起きていても肺の酸素摂取量の反応はもっと遅れているので、肺の酸素摂取量では筋での酸素消費量はわからない。また糖の分解は特に運動開始時に過剰に進みやすく、またその一方ですぐ低下する性質を持っている。糖が過剰に分解されることは高強度運動の代謝を理解する上で非常に重要な点である。また糖分解が過剰と解釈するということは、乳酸産生の2ATPを重視しないということでもある。糖分解によるATP産生がこれまであまりに過大評価されてきた。全ての運動は有酸素運動であって、ATP産生の主体はミトコンドリアによるものであり、糖分解によるATP供給量は補助的限定的なレベルである。筋中乳酸濃度で数mmol/kg程度の乳酸産生は、全体のATP産生量にはごくわずかというようなレベルでしか貢献できない。また糖は運動時に絶対必要なエネルギー源であるが量が多くないので、多く使っていると量が低下し、そうなると肺の酸素摂取量には関係なく筋収縮を妨げるなど運動の遂行や疲労に大きく関係する。そこで運動時の代謝を考える際には、これまであまりに肺での酸素摂取量だけで考えていたことを認識し、無酸素運動といったおかしな定義、乳酸産生によるATPの過大評価、3つATP産生系が独立してあるかのような認識をやめ、糖と脂肪の視点を持ちミトコンドリア中心の新たな運動生理学を確立することが必要である。

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【目次】

1章 糖の代謝経路
 1.体内の糖はグルコースとグリコーゲン
 2.酵素反応が何段階も続いていって分解される
 3.鍵酵素がいくつかある
 4.PDHを経てミトコンドリアのTCA回路へ
 5.酸素があっても乳酸はできる
 6.グリコーゲン代謝
 7.グリコーゲンの合成
 8.グリコーゲンローディング
 9.グルコースの取り込み
 10.グルコース輸送担体移動の仕組み
 11.肝グリコーゲン
 12.筋グリコーゲン合成の方が肝グリコーゲンよりも優先される
 13.肝臓では糖を新たに作れる

2章 脂質とアミノ酸の代謝経路
 1.脂肪の役割
 2.まず脂肪分解
 3.脂肪酸は血液から筋へ
 4.ミトコンドリアへの取り込み
 5.ベータ酸化からTCA回路へ
 6.不飽和脂肪酸
 7.中鎖脂肪酸
 8.ベージュ化
 9.アミノ酸とは何か
 10.エネルギー源としての役割は小さい
 11.即効性あるタンパク源の可能性
 12.アミノ酸の中でもロイシンが調整役を果たす?
 13.グリコーゲン合成や血管拡張なども
 14.タンパク質は立体構造をとっている
 15.タンパク質の必要量は?
 16.ペプチド摂取の効果
 17.アミノ酸の過剰摂取に注意する

3章 糖と脂肪の利用
 1.水に溶ける溶けない
 2.グリコーゲンでも水が必要になる
 3.糖はタンパク質にくっつきやすい
 4.脂肪は1kg=7,000kcal
 5.呼吸交換比
 6.運動強度と呼吸交換比
 7.強度と糖と脂肪
 8.なぜ糖利用が高まり脂肪利用が低下するのか
 9.脂肪の輸送が低下する
 10.20分たたなくても脂肪は利用される
 11.糖を利用することは脂肪の減量に無駄ではない
 12.糖は適量を

4章 乳酸の産生
 1.乳酸は無酸素状態の反映?
 2.酸素がないからではなく、糖分解が進むから乳酸ができる
 3.果実やジュースの摂取で血中乳酸濃度が上がる
 4.ミトコンドリアより糖分解
 5.糖分解のキーポイント
 6.酸素供給のようにみえても実は糖分解
 7.ダッシュやスパートで糖分解が過剰に高まる
 8.糖分解の高進はすぐ起こるが長持ちしない
 9.すばやいイオンの移動には解糖系
 10.糖分解で考える

5章 乳酸の酸化
 1.エネルギー源としての乳酸、ピルビン酸
 2.乳酸脱水素酵素
 3.M型でも乳酸酸化にも働ける
 4.筋グリコーゲンの乳酸を介した配分
 5.動的回復
 6.細胞内乳酸シャトル
 7.NADHの運搬
 8.脳での乳酸シャトル

6章 血中乳酸濃度の決定要因
 1.多くの要因が関係する
 2.乳酸の産生
 3.糖分解は過剰に起こりやすい
 4.乳酸の酸化
 5.乳酸の拡散と取り込み
 6.血漿量
 7.採血部位
 8.機器や測定ミスによる値の変化
 9.血中乳酸濃度をどう解釈したらよいのか

7章 LT
 1. 糖の利用が高まることがLT
 2.LTは酸素が足りないから起きるのではない
 3.LTから糖分解と利用が高まる
 4.LTから身体の負担が高まる
 5.LTの判定
 6.OBLA
 7.歩行や自転車走行でのLT
 8.換気量の急激な上昇開始点
 9.LTとVTとは同じメカニズムによらない
 10.VTのメカニズムも簡単にはいえない
 11.換気量は回数ではない
 12.LTは身体の負担が高まる運動強度として重要
 13.LTは「快調だな」でもある

8章 乳酸輸送担体MCT
 1.乳酸の細胞膜通過
 2.MCT1
 3.運動以外の観点からのMCT1
 4.MCT2
 5.MCT4
 6.他のMCTや乳酸/H+共輸送
 7.MCTの局在

9章 サラブレッドにみる高強度運動の代謝とトレーニング効果
 1.中距離走のスーパーアスリート
 2.速筋線維が多く、糖が多く乳酸が多くできるが、酸化能力も高い
 3.MCT の発育による変化
 4.高強度トレーニングにならないとMCT4は増えない
 5.トレーニング休止の影響
 6.MCT は運動後6時間まで増え、24時間で元に戻る
 7.トレーニングにより脂質利用が増加する
 8.2分間の高強度運動と乳酸の代謝
 9.乳酸は最初の1分で多くできて、後半1分ではあまり増加しない
 10.95−100%VO2maxの酸素摂取量で120%VO2max相当の走りをなぜできるのか
 11.乳酸産生では後半に大きくは貢献できない
 12.最後の直線では絞り出すように酸素を消費して乳酸を使う
 13.競馬のペースではレース中盤で何が起きているか
 14.高強度トレーニングの重要性

10章 持久的トレーニングによるエネルギー代謝の変化
 1.血中乳酸濃度が低下する
 2.なぜ乳酸産生が減るのか
 3.速筋線維に遅筋線維の性質を持たせる
 4.最大酸素摂取量とLTの効果
 5.持久的トレーニングの三要素
 6.早い段階でのトレーニング効果
 7.中距離選手の持久的トレーニング
 8.球技の持久的トレーニング
 9.年齢に応じたトレーニング
 10.発育によるエネルギー代謝の変化
 11.加齢による機能低下は年1%程度だが、トレーニング効果もある
 12.温熱刺激

11章 運動時における疲労
 1.pH低下の過大評価
 2.乳酸だけでは疲労は説明はできない
 3.乳酸ができないから疲労している
 4.火事と消防車みたいなもの
 5.疲労を区別する
 6.リン酸
 7.カリウム、ナトリウム
 8.筋グリコーゲン
 9.その他の疲労をもたらす要因
 10.運動翌日の疲労
 11.交感神経の働き
 12.オーバートレーニング
 13.運動の快さ
 14.日常生活の疲労と運動の疲労とは違う
 15.糖を利用できることが疲労を軽減する
 16.乳酸測定は疲労の原因でなく結果として利用する

12章 無酸素運動はありえない
 1.無酸素運動がありえるのか
 2.運動後の酸素摂取量を酸素負債として酸素必要量を過大評価
 3.酸素負債という用語は誤り
 4.400m走中の酸素利用は需要量の半分以上
 5.高強度運動での酸素摂取量では筋での酸素消費量がわからない
 6.短距離走は酸素摂取によるエネルギーが一番大きい
 7.乳酸産生によるATPは多くない
 8.クレアチンリン酸も計算してみる
 9.クレアチンリン酸と「酸素の貯め」
 10.貯めの量
 11.400m走終盤では少なくとも3/4が酸素利用のエネルギー
 12.短距離走は速度が一定の割合で低下していく
 13.3つの系で考える限界
 14.スプリントトレーニングをどう考えるか
 15.苦しければよいとは限らない
 16.トップスピードを上げるのが第一

13章 新たな乳酸の姿
 1.使いやすいエネルギー源
 2.脳の重要エネルギー源で脳の機能にも関わる
 3.心筋でも好ましい
 4.毛細血管を増やすなど、組織合成を高める働きが乳酸にある
 5.脂質代謝を制御し食欲やがんにも関係する
 6.乳酸は適応促進因子でミトコンドリア合成を高める
 7.MCT1もPGC-1αで高まる
 8.乳酸を摂取させてミトコンドリア合成が高まるか
 9.乳酸を注射してみたら、PGC-1αmRNAが増えた
 10.逆に乳酸濃度を減らすとトレーニング効果が減る
 11.運動後に乳酸を投与してみたら
 12.乳酸は適応すべき状況を教えるインディケーター

14章 抗疲労サプリメント
 1.クエン酸が乳酸をなくして疲労回復?
 2.クエン酸でクエン酸回路は高まらない
 3.緩衝能力に効果の出る可能性はあるが実際には多量に摂れない
 4.運動時の疲労と日常での疲労の混同
 5.酢の効果も不明
 6.ビタミンB1と疲労
 7.ビタミンB1はピルビン酸脱水素酵素の働きに関係する
 8.運動したらよりビタミンB1が必要になるのか 1
 9.足りている時のビタミンB1摂取は血中乳酸濃度に影響しない
 10.ビタミンB1には別の働きがあるのでは
 11.ビタミンB1で疲労回復というのはやはり乳酸を悪者にしただけでは
 12.疲労回復というより運動前に摂るべきものでは
 13.タウリンで長時間運動後の自由運動量が落ちない
 14.タウリンが長時間運動後の筋グリコーゲン再合成を高める
 15.活性酸素も悪者と決め付けられない
 16.健康情報に冷静な判断を

15章 糖分解の視点を加えた新たな運動生理学の確立を
 1.酸素摂取量は重要だが、それだけではない
 2.本来定常状態を考えている
 3.肺での酸素摂取量以外はすべて無酸素的代謝となってしまう
 4.乳酸産生では多量のATP産生はできない
 5.糖分解は過剰に起きる、過剰に起こす
 6.過剰の糖分解を抑えるのがトレーニング効果の1つ
 7.高強度運動の高所トレーニングも糖分解抑制が重要因子では
 8.糖分解の大きさで誤解してしまった
 9.最大10秒パワー、30秒パワーで十分では
 10.酸素の貯めとクレアチンリン酸
 11.3つの系で考えるのも誤りの元ではないか
 12.糖の視点からの疲労
 13.糖と脂肪の代謝調節メカニズムは?
 14.糖の視点を持った新たな運動生理学が必要

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