運動による筋肉疲労の回復に及ぼす牛乳摂取の影響 - J-milk

運動による筋肉疲労の回復に及ぼす牛乳摂取の影響
ーラットを用いた、運動疲労の回復のための
牛乳摂取法とそれに関する因子の解析ー
順天堂大学・スポーツ健康科学部・栄養生化学教授
山
口正弘
順天堂大学・医学部・生化学教室第一助教授
亀
山恒夫
研究目的
運動トレーニングには常に筋肉疲労が伴う。 トレーニング効果を高めるには速やか
に、しかも十分な筋肉疲労の回復が必要である。
平成元年-3年までの「発育過程の運動トレーニング・ラットの体力に及ぼす牛乳
および砂糖の影響」に於ける結果は
1)十分牛乳を摂取した発育過程の運動トレー
ニング・ラットは自発的運動量を減少した。 2) この運動トレーニング・ラットの脚
筋にグレコーゲンが著しく蓄積していた。
筋グリコーゲン量が持久的運動能力の制限因子の一つであることはよく知られてい
る。疲労困懲まで走運動すると脚筋グリコーゲンは枯渇し、走運動が不可能となる。
この筋肉の機能を百復または、高めるには速やかな筋グリコーゲンの再補充および過
補償現象を引き起こさせることが重要である。
今までの結果から M飼料は特に走運動トレーニング・ラット脚筋のグリコーゲン濃
度を高め、また疲労困煙、後に与えると、標準飼料
(MM-1
) に較べて速やかに枯渇
した脚筋グリコーゲンの回復をもたらすことが解った。しかも、全脂粉乳の代わりに
脱脂粉乳を用い、脂肪を大豆油にした飼料では、上述の結果が全く得られなかったこ
とから、牛乳にだけに含まれる脂肪が上述の影響をもたらすと考えられた(平成元年
から 3年までの結果)。
そこで、牛乳だけに特別に含まれる低級飽和脂肪酸が筋線維の呼吸を著しく促進す
u
t
y
r
a
t
eが30-40%も高めることを見いだした〔平成 4年度の結果)。
ること、特に b
即ち、低級脂肪酸が筋肉の代謝を活性化し、筋肉にエネルギーをより多く供給する効
-180ー
果をもたらすと考えられる。
そこで、我々は平成 5年度に筋肉疲労の回復および筋運動における筋肉の代謝を高
める為の栄養供給剤として利用出来るかどうかを調べるためにラットを用い、 1)牛
乳飼料で飼育したラットの血清中の b
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ca
c
i
dの濃度はと、の様になっているのか?
の butyrateを摂取後、血液中の butyricacidの濃度はどの様に変化するのかワ等を
検討した。
実験方法
1)動物
v
1
-1
)と全脂粉乳を 3
0%含んだ飼料
発育過程のラットを標準飼料(船橋農場製 M'
(
M飼料)で飼育した。 M飼料および標準飼料のラットを自由運動が出来るグループ
(運動グループ)と運動がほとんど出来ないグループ(非運動グループ)に分けた。
2
)飼料中の b
u
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i
ca
c
i
dの定量
u
t
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r
a
t
e及び b
u
t
y
r
i
ca
c
i
dは定量的に次のように
標準飼料および M飼料に含まれる b
抽出した。飼料に 3倍量の*を加え超音波で処理し、塩酸を加えて pHを約 2に調整し
u
t
y
r
i
ca
c
i
dを抽出し、エーテル層を分取した後、エーテル
た後、エーテルを加えて b
を飛ばし、脂肪酸を乾回し、その脂肪酸を 0
.
1
%燐酸を含む 10%アセトニトリルに溶解
して、分析用の試料とした(図 1)
。
3) 採血方法
原則として心臓穿取により採取した。 b
u
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e採取後の血中 b
u
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d濃度の測
定の s
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m
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l
eとしての血液は、ラットをエーテルで麻酔し、カデーテルを胃の中に挿入
。
し、時間を追って尾静脈よりへマトクリ卜管に採血した(図 2)
4)血清の分離
0分放置後、遠心分離して血
採血した血液およびへマトクリト管に採取した血液は 3
清を分画した。
5)血清中の b
u
t
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i
ca
c
i
dの定量
a) 血清から脂肪酸の抽出
血清50μtに 3N HC 1を 2μt加えよく撹し、 pHを約 2に調整し、 lmCのエー
1
8
1
テルを加えて十分に撹し、 5分放置後上層のエーテル層から 0
.
8m
Pを分取して後、エー
.1%燐酸を含む 10%アセトニトリルに
テルを飛ばし、脂肪酸を乾回し、その脂肪酸を 0
溶解して、分析用の試料とした(図 3)。
b) 高速液体クロマトグラフィによる分析
島津製作所製高速液体クロマトグラフィ GE ー LC システム G~1 で HPLC
P
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dC
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0
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のカラムで b
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dを定量分
析した。
結果
1
. M飼料かー疲労図懲ラット・脚筋グリコーゲン濃度の回復に与える影響の確認。
走運動前のラット(cーラット群)緋腹筋のグリコーゲン含量は1.2
6士O
.22mg/g
.3
5土 O
.1
8
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g
/g m
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Cn= 5)と減
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e
Cn= 5)で、走運動で疲労困懲により O
.3
2士 O
.2mg/g
少した。疲労困懲後、一週間飼料を変えて与えた。脱脂粉乳飼料では O
6士 0.36mg/gm
u
s
c
l
e
m
u
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c
l
eと全く回復しなかったが、 M飼料(全脂粉乳)では1.1
と疲労困懲前の状態に回復した(図4)。
脱脂粉乳飼料と M飼料の成分の差は脂肪の質にあると考えられる。
2
. 筋肉の呼吸 l
こ対する b
u
t
y
r
a
t
eの影響の確認
脂肪の質の違いがどの様に筋肉に影響を与えるのかを確認した。牛乳の脂肪(乳脂)
u
t
y
r
a
t
eは手同旨の 10%を占めていて、
の特徴は低級脂肪酸を含むことである。中でも b
乳製品以外の食品にはほとんど含まれていないことが報告されている。
低級脂肪酸を含んだ脂肪を摂取し、消化吸収された後、脂肪に再合成されること
無く、遊離の脂肪酸の状態で血液に入り組織に運ばれるので、これらの低級脂肪酸が
直接筋肉に影響を与えることが考えられる。
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rを用いて筋肉の呼吸活性を測定した。炭素数が
4および 6のb
u
t
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eとc
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t
eは呼吸を高めたが、炭素数が 8以上の o
c
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、
c
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eおよびp
a
l
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t
a
t
eは呼吸を阻害した。特に、 b
u
t
y
r
a
t
eは著しい活性化を示し
。
た(図 5)
~182 ー
この活性化は筋肉に張力を加えた、いわゆる筋肉が運動しているとき、しかもグル
u
t
y
r
a
t
eの効果が高まった。
コースが筋肉に十分取り込まれる状態で、 b
以上のことから、 b
u
t
y
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t
eに注目して調べた。
ふれ~飼料および標準飼料 (MM -1
)の b
u
t
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ca
c
i
d
含量
実験用のラットの一般的飼料 MM-1とM飼料(全脂粉乳飼料)および劇脂粉乳飼
u
t
y
r
a
t
e含量を調べた。表 lに見られる様に M飼料には 30mg/gと高濃度に含ま
料の b
れていたが、 MM-1と脱脂粉乳飼料には極めて僅かであった。
4
. M飼料で飼育したラット血，青の b
u
t
yr
i
ca
ci
d
濃度
M飼料のラソ卜と MM-1飼料のラットのそれぞ、れの血清 b
u
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dの濃度は二
.7
2
6と2
.44mg/d
P(
表2
) および0
.
3
9と2
.58mg/d
P(
表 3)であり、 b
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t
回の実験で O
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t
eを多く摂取しているラットの血清が低い値を示した。このことは b
u
t
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a
t
eを摂取
しているラットの体細胞が b
u
t
y
r
a
t
eをより多く、又はより速やかに取り込んて、エネル
ギー源として利用できるように適応したと考えられる。
5
. 運動トレーニング・ラット血清の b
u
t
yr
i
ca
ci
d
濃度
表 3に示される様に M飼料でも MM-1飼料でも走トレーニング・ラット血清の
b
u
t
y
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t
e濃度は非トレーニングのものより著しく低くかった。特に M飼料のトレーニ
u
t
y
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a
t
e濃度は低かった。
ング・ラット血清の b
u
t
y
r
a
t
eをエネルギー源として利
トレーニングすることによって筋肉がより多くの b
用することが出来るように適応したと考えられる。
6
.b
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t
e
摂取後の血清 b
u
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dの濃度変化
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hp
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b
eを通して、ラットの胃中に牛乳に含まれる 1
0倍の Na
b
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eを 1m
O
注入した後、時間を追って尾静脈よりへマトクリト管で採血し血清の b
u
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d濃
度を高速液体クロマトグラフィで調べた(図1)。図 6と 7はその結果を示したもの
u
t
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r
である。ラットの個体により二種類のタイプの変化が観察された。一つは血中 b
1
8
3
i
c
a
c
i
dの濃度が投与後30-90分で 0.3-0.4mMと 5-6倍になり 4時間後には投与前
0、9
0、2
4
0と徐々に高まり、 2
4
0分で血中濃度が 5-6倍
にもどるものと、もう一つは 3
になった。
考察
グリコーゲンの枯渇による筋疲労に対して牛乳飼料がクリコーゲンの再補充に効果
があることが解った(図4l。この機構についてはいろいろ考えられるが、脱脂粉乳
u
飼料では効果が無かったこと、及び酸素モニターに張力をかけた筋肉を固定し直接b
t
y
r
a
t
eを作用させることにより、酸素を取り込む能力(呼吸活性)が高めることが出
) 、ことから b
u
t
y
r
a
t
eが筋の枯渇したグリコーゲンの再補充に深く関係し
来た(図 5
ていると考えられる。
しかし、実際 b
u
t
y
r
a
t
eを摂取した後、どの様な時間的経過で血中に反映するのかが
問題である。図 6と 7に示されるように、摂取後、血b
u
t
y
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a
t
eの濃度が高まったが、
0ないし 6
0分で血中濃度
個体によって二つの型が有ることが解った。一つは摂取後、 3
p
e
l
) (
図 6)、他の一つは徐々に濃度が高まり
が最高に達し急激に低下する型(ty
4時間経ってもまだ濃度が上がり続けた (
t
y
p
e
2
) (図7)
0
どの様な消化 吸収系の違いによって、二つの型が生ずるかは全く不明であるが、
t
y
p
e1はb
u
t
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t
eが即効で効果は短時間で終るもので、 t
y
p
e2は遅効で効果は長時間
持続するラットと考えられる。
u
t
y
r
a
t
eがエネルギー源として利用されるための摂取方法
以上のことは、筋運動で b
の根拠を示すものである。 t
y
p
e1のラットでtは走運動する 3
0分前に b
u
t
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t
eを摂取す
u
t
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r
a
t
eが利用され、グリコーゲンが節約されるため筋疲労が起こりに
れば筋運動に b
y
p
e2のラットは走運動の 4時間前に摂取することによ
くくなることが想像される。 t
り効果カ司見れると想像される。
-184-
表1
B
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