トレーニング理論 国際医療福祉大学保健医療学部理学療法学科 下井俊典 朝原宣治選手（100m sprint）の トレーニングは何ねらいか? 200m + 100m rest 1’30” 運動（筋収縮）時のエネルギー源 運動（筋収縮）時のエネルギー源 ATPの使われ方で4種類に分類される ATP分解 • 非乳酸系 • 無酸素系 CP分解 • 乳酸系 • 有酸素系 乳酸-ATP系 酸化-ATP系 ATP分解 運動初期2～3秒の筋収縮用エネルギー ATP → (ATPase) → ADP + Pi + エネルギー ATPの高エネルギーリン酸結合を酵素（ATPase）による 加水分解によりエネルギー（7kcal /mol）発生 CP分解（ATP-CP系, ローマン反応） ADP + CP → （CK） → ATP + Cr + Pi CP（クレアチンリン酸）がCK（クレアチン・ キナーゼ）によりCr（クレアチン）とPiに 分解され、ADPからATPを再合成する 運動開始30秒 ATP分解とローマン反応の関係 筋が繰り返し収縮してＡＴＰが消費されると、 ローマン反応によりＡＴＰの不足が補われる energy ATP ATPase Pi ADP Pi CP CK Cr 乳酸-ATP系 解糖作用によるATP再合成 筋運動が激しくなるとATPの消費が増加し、 解糖作用によるATP供給が必要となる ブドウ糖 + 2ADP + 2Pi → 2ATP + 乳酸 + 2(2H) （2C3H4O3） （C6H12O6） アセチルCo-A 運動開始60～90秒（40～50秒で最高） 酸化-ATP系 脂質（脂肪酸）の酸化作用によるATP再合成 脂質 + ADP + O → CO + H O + ATP 2 2 2 （脂肪酸） 二酸化炭素と水に分解される 運動開始3分以上 TCA回路と電子伝達系からなる TCA回路 解糖や脂質（脂肪酸）のβ酸化によって 生成するアセチルCoAがこの回路に組み 込まれ、ATPを再合成する 乳酸-ATP系 脂肪酸 アセチルCo-A 乳酸 （2C3H4O3） + 2ADP + 2Pi +6H2O → 2ATP + 6CO2 + 10(2H) 電子伝達系 水素から酸素への電子の転移（伝達）により 水とATPを再合成する 6O2 + 34ADP + 34Pi + 12(2H) → 12H2O + 34ATP CP分解、乳酸-ATP系、酸化-ATP系の 反応式の左辺、右辺をまとめると どのような反応式ができるか? ブドウ糖 + 6O2 + 38ADP + 38Pi （C6H12O6） → 6CO2 + 6H2O + 38ATP • ブドウ糖1分子から38分子のATPが再合成される • CP分解、乳酸-ATP系、酸化-ATP系により、 ブドウ糖は6CO2 + 6H2Oに完全に酸化（ 6O2 ） される 呼吸商が1.00となる 呼吸商 呼吸商= 単位時間あたりのCO2排出量 単位時間あたりのO2消費量 解糖による呼吸商 ：1.00 脂質の分解による呼吸商 ：0.71 脂肪酸（CnHmCOOH）中に酸素原子が少なく， 分解するときは多くの酸素消費が必要 （O2消費量の割にはCO2産生量が少ない） 重量あたりの熱量は三大栄養素中最大（9.3kcal/ g ）で、エネルギーを保存する場合に 適した栄養素 運動（筋収縮）時のエネルギー源 ATP分解 • 非乳酸系 • 無酸素系 CP分解 • 乳酸系 • 有酸素系 乳酸-ATP系 酸化-ATP系 筋内のATP濃度の著しい減少を避けるために ATPを再合成するメカニズム 毛 細 血 管 筋収縮時のATP産生経路 乳酸-ATP系 グリコーゲン ブドウ糖 脂肪酸 CO2 酸素 アセチルCo-A 乳酸 水素 酸化-ATP系 ローマン反応 クレアチン ATP エネルギー クレアチンリン酸 水 ADP 筋収縮 競技種目別 無酸素性 有酸素性 100m走 85 15 800m走 50 50 10000m走 5 95 マラソン 1 99 各エネルギー変換による運動の持続時間 ATP分解 非乳酸系 CP分解 無酸素系 乳酸-ATP系 酸化-ATP系 2秒 30秒 60～90秒 3分以上 毛 細 血 管 急激に強強度の運動を行った場合 グリコーゲン ブドウ糖 脂肪酸 CO2 酸素 アセチルCo-A 乳酸 水 水素 酸化-ATP系 クレアチン ATP エネルギー クレアチンリン酸 ADP 筋収縮 酸素負債（oxygen debt）と酸素借 酸素摂取量 酸素借 酸素負債 酸素摂取量 運動 短時間強強度の運動パフォーマンスを 向上させるには 酸素摂取量 最大酸素借の向上 運動 最大酸素借の向上（改善）方法 緩衝能力 フォスフォフルクトキナーゼ（ＰＦＫ） 無酸素性解糖によるATP産生を調整する酵素 筋内ＰＨの低下により活性が低下（ＡＴＰの生産能力が低下） 方法：乳酸を高いレベルまで生産する高強度トレーニング 毛細血管網 酸化-ATP系能力向上による乳酸生成の抑制 代謝産物（乳酸、水素イオン）らより多く放出し、筋疲労を 遅らせることができる。 方法：持久力トレーニング 活動筋量 筋量が増えると、筋中のＡＴＰ、ＰＣｒの量も増えることから 、無酸素性エネルギーの供給量をふやすことができる。 方法：ウェイトトレーニング ATP分解 非乳酸系 CP分解 無酸素系 乳酸-ATP系 酸化-ATP系 2秒 30秒 60～90秒 長時間低強度の運動パフォーマンスを 向上させるには 最大酸素摂取量の 向上 運動 運動強度を漸増させた場合 低強度 酸化-ATP系でＡＴＰ産生 中等度～強強度 酸素供給が間にあわなくなる 解糖-ATP系によるＡＴＰ 乳酸の蓄積（筋疲労） AT（anaerobic threshold） Ananerobic Threshold （AT） 嫌気性代謝閾値、換気性代謝閾値、 無酸素性作業閾値（Wasserman and Mclloy, 1964 ） 増加する運動強度において、有気的エネルギ ー産生に無気的代謝によるエネルギー産生が 加わる直前の運動強度（酸素摂取量） ATの調査方法 乳酸性作業（代謝）閾値 （Lactate Threshold；ＬＴ） 血中乳酸値から調べる 負荷上昇とともに血液中の乳酸 濃度が上昇し、1～2 mmol/lで 屈曲点が出現 3～4 mmol/l付近で急激な屈曲 （OBLA ; onset of blood lactate accumulation） 換気性作業（代謝）閾値； Ventilatory Threshold；ＶＴ 呼気ガス分析、呼気ガス採集で 調べる 酸素摂取量に対し二酸化炭素｝ （または換気量）の急激な上昇が 起こる地点がＶＴ VTの測定 Heart Rate Threshold；HRT 心拍数から推定する方法 （最大心拍数 - 安静時心拍数）×係数＋安静時心拍数 例） （200 - 45）×0.8 + 45≒170 ATの臨床的意義・有用性 AT＝VO2max×50%からATからVO2max推 定が可能。VO2maxのcriteriaであるVO2の leveling offが出現するまでclientに高負荷を かけなくても良い。 重症度判定 治療効果判定 運動処方の目安 心不全と呼吸不全の鑑別 AT level以下の運動の特徴 • • • 長時間持続可能 組織の疲労低（疲労物質lactateの持続的 上昇がない） 血中catecholamineの顕著な増加がない ※ catecholamine 心臓に作用する自律神経系（副交感神経） 亢進を示す物質で心臓負担量が低いことを示す • 運動強度増加に対する心機能応答が 保たれている ※ 心疾患patientはAT level以上でEF低下を示す 例が多い ATを越えた運動強度の反応 • 息切れの出現 CO2呼出量の増加による 心疾患例で左室駆出率の低下 健常者で交感神経活性が副交感神経活 性よりも亢進 血中norepinephrine濃度上昇
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