运动は有力な减量方策の一つです。しかし、高强度运动は、その后の身体活动と体温の低下を招き、体重増加につながることが动物実験で明らかになりました。その要因が、激しい运动によるストレスホルモン「コルチコステロン」の概日リズムや身体活动と体温の同调性の乱れである可能性も分かりました。
运动は心身に多くの有益な効果をもたらしますが、减量効果は期待よりも低いことがあります。これは、运动后の身体活动の低下によるものと考えられますが、その仕组みは分かっていません。
ストレスホルモンとも呼ばれるコルチコステロンは、就寝时に低く、起床时に高まる分泌の概日リズムにより、心身の活动性を制御します。また、激しい运动を支援する一方で、うつなど心身の活动性が低下すると、この概日リズムが乱れます。そこで、一度の高强度运动でさえ、コルチコステロンの概日リズムを乱し、その后の身体活动や热产生が低下して、减量効果を减らしてしまうという仮説を立てました。
この仮説を検証するために、マウスにおいて、高强度运动、中强度运动、安静の３群を设定し、运动前后の身体活动量と热产生の指标となる深部体温を観察しました。その结果、高强度运动群で运动后の身体活动量と深部体温が低下し、食饵摂取量には変化がなかったにもかかわらず、体重の増加がみられました。また、身体活动量と体温の同调性が乱れており、起床时の血中コルチコステロン浓度が低いほど身体活动量が低いという正の相関も确认されました。
以上より、仮説の通り、一度の激しい运动がコルチコステロンの概日リズムを乱し、身体活动と体温の低下を招いて、体重を増加させることが明らかになりました。本研究は、运动自体のエネルギー消费量だけでなく、その后の活动性や概日リズムも考虑した运动强度の设定が、减量効果を引き出す上で重要であることを示す初めての成果です。
研究代表者
筑波大学体育系
松井 崇 助教
船橋 大介 研究員
东京都立大学大学院人间健康科学研究科
西島 壮 准教授
研究の背景
运动によりエネルギー消费量を増加させることは、体重管理や肥満予防のために重要です。一方で、运动后に身体活动注１）や代谢活动が低下することで、结果的に総エネルギー消费量は増加せず、运动の减量効果が期待値よりも低くなるケースも多くあります。しかし、どのような运动が、その后の身体活动や热产生を低下させるかはよく分かっておらず、その生体内メカニズムも不明です。
身体的负荷が大きい高强度运动は、过剰なストレス応答を伴い、运动后の身体活动やその他の生理的活动の低下を招くと推察されます。さらに、高强度运动はマウスやラットにおいて、ストレスホルモンとも呼ばれるコルチコステロン注２）分泌を促进することが知られていますが、コルチコステロンは身体活动と同様に概日リズム注３）を有し、身体活动量の调节にも関与しています。従って、高强度运动は、コルチコステロンと関连して运动后の身体活动を低下させるとともに、热产生の低下により体重増加を招く可能性があります。
これまで、运动がその后の身体活动へ及ぼす影响に関する研究は、主にヒトを対象として実施されてきました。しかし、ヒト実験では、身体活动に影响を及ぼしうる社会的?环境的?遗伝的要因を完全に统制することが困难であり、运动とその后の身体活动との関係について一致した见解が得られにくいという课题があります。そこで本研究は、実験环境を统制できるマウスモデルを活用し、运动后の身体活动や热产生の低下が高强度运动でのみ生じるかどうかを、コルチコステロンの関与とともに検証しました。
研究内容と成果
本研究では、运动后の身体活动や热产生の低下が高强度运动特异的に生じ、その背景にはコルチコステロンが関与するという仮説を设定しました。そこで、マウスの乳酸性作业閾値注４）（LT: Lactate threshold）を検証した先行研究を踏まえて、トレッドミル走による運動において、LTレベルに相当する分速15 mを中強度運動、LTを超えレベルの分速25 mを高強度運動と設定しました。また、マウスの身体活動量（トレッドミル走以外の、飼育ケージ内活動量）と深部体温を評価するために、加速度計と体温センサーを内蔵した小型デバイスを活用し、運動の２日前から運動後３日目まで経時的に測定しました（図１）。さらに、マウスの起床前にあたる運動後６時間における血漿コルチコステロン値を評価し、運動による身体活動の変化との関係を検討しました。
その結果、高強度運動でのみ、運動後の身体活動と深部体温の低下が観察されました（図２A, B）。運動により身体活動が低下するほど深部体温も低下しており（図２C）、運動後の体温低下は、身体活動に起因する熱産生の低下を反映する可能性が示されました。また、運動後24時間における体重の変化量は、安静群と比較して高強度運動群で有意に大きい値を示しました（図２D）。深部体温と体重の変化量に正の相関関係が認められたことから（図２E）、高強度運動後の熱産生の低下は、その後の体重増加を促す可能性が示唆されました。
さらに、身体活動と深部体温が類似した概日リズムを示すことに着目し（図３A, B）、運動後の両指標の位相のずれ（ラグ）の解析から、その同調性が運動により変化するかどうか検討したところ、高強度運動によりラグが負の方向に大きくなることが確認されました（図３C）。これは、本来であれば身体活動の位相が体温に先行するのに対して、高強度運動の場合はその関係が逆転し、体温の位相が身体活動に先行することを意味します。さらに、運動後６時間における血漿コルチコステロン値が高いほど、運動後に身体活動が低下しにくい結果が示されました（図３D, E）。これらの結果は、身体活動と体温の同調性やコルチコステロンの概日リズムの乱れに起因して、高強度運動後に身体活動が低下した可能性を示唆します。
今后の展开
本研究により、高强度运动は身体活动の低下とそれに起因した热产生の低下を生み、体重増加につながることが明らかになりました（図４）。身体活动と体温の同调性やコルチコステロンの概日リズムに着目することで、今回确认された现象のメカニズム解明が进むことが期待されます。今后、运动后の身体活动を低下させない运动条件に関して、强度だけでなく、様式、量、环境にも着目して検讨を进める予定です。また、今回は健常の雄性マウスを対象としましたが、肥満マウスや雌性マウスを用いることで、より広い対象に运动の有益性を适用できる运动条件の検証も必要です。さらに、运动后の身体活动を低下させる神経生物学的要因の解明が进めば、运动后の身体活动低下を予测?予防するバイオマーカーの确立につながると考えられます。
参考図
図１ 本研究の実験プロトコル
安静群、中强度运动群、高强度运动群の３群を设定した。事前にマウスの腹腔内に小型デバイスを埋め込み、运动２日前から运动后３日目までの身体活动量と体温を测定した。运动による身体活动の変化とコルチコステロンとの関係を検讨するために、１回目の运动から３日后に同様の运动を実施し、マウスの起床前にあたる运动６时间后に採血し、血浆コルチコステロン値を评価した。
図２ 高强度运动がその后の身体活动量と深部体温を下げ、体重を増やす
A: 中強度運動群は運動後に身体活動が低下しなかったが、高強度運動群では運動後１日目の活動期に身体活動が低下した（**p < 0.01 vs. 運動前、##p < 0.01 vs. 安静、$$p < 0.01 vs. 中強度運動）。B: 深部体温の低下も、高強度運動群でのみ運動後１日目に確認された（**p < 0.01 vs. 運動前、$$p < 0.01 vs. 中強度運動）。C: 運動後１日目に身体活動量を保っている個体ほど深部体温が変化していないことから、運動後の体温変化は身体活動に起因する熱産生の変化を反映している可能性が示唆された。D: 高強度運動は、運動後24時間の体重増加を促進した（**p = 0.01 vs. 安静）。E: 運動後１日目の活動期における平均深部体温が体重の変化量と負の相関関係を示したことから、運動後の熱産生の低下は体重増加を導く可能性が示唆された。
図３ 高强度运动がその后の身体活动と体温の同调性やコルチコステロンの概日リズムを乱す
中強度運動群（A）と高強度運動群（B）の運動後１日目の身体活動量と深部体温の日内変動の典型例。C: 身体活動量と深部体温の位相のずれ（ラグ）を解析すると、高強度運動後にはラグが負の方向に大きくなり（**p < 0.01 vs. 安静群、##p < 0.01 vs. 中強度運動群）、身体活動の位相が体温に対して遅延するように変化したと考えられた。D, E: 運動後６時間における血漿コルチコステロン値が高いほど、運動後に身体活動量が減少しない結果が示された。
図４ 本研究成果のまとめ
高强度运动はその后の身体活动量を减少させ、それに伴い热产生が低下することで、体重増加を促す可能性が示唆された。运动后に身体活动量が低下する背景には、深部体温との同调性が乱れることなど、生体内の概日リズムの乱れが関与している可能性がある。
用语解説
注１） 身体活动
安静にしている状态よりも多くのエネルギーを消费する骨格筋の収缩を伴う全ての活动を指す。
注２） コルチコステロン
ストレス负荷に応じてげっ歯类の副肾皮质から分泌される糖质コルチコイド（ステロイドホルモン）の一つで、糖新生を促进する。
注３） 概日リズム
覚醒度や体温、ホルモン浓度などのさまざまな生理的机能が、およそ１日周期で上昇?下降すること。
注４） 乳酸性作业閾値
运动强度の上昇に伴って血中乳酸値が急上昇を始めるポイントのこと。最大酸素摂取量の50～60％に相当する。
研究资金
本研究は、JSPS科研費22H03478（代表：松井 崇）、22K11528（代表：西島 壮）、22K21199（代表：船橋 大介）、24K20595（代表：船橋 大介）、JST創発的研究支援事業（代表：松井 崇、JPMJFR205M）の一環として実施されました。
【掲载论文】
題名：Acute Vigorous Exercise Decreases Subsequent Non-Exercise Physical Activity and Body Temperature Linked to Weight Gain.
（一过性の激しい运动はその后の体重増加と関连して非运动性身体活动と体温を低下させる）
着者名：船桥大介1,2 、土桥祥平1、鮫岛和贵1、下山寛之2,3、西岛壮4、松井崇1,2*
1筑波大学体育系 運動生化学?スポーツ神経生物学領域
2筑波大学ヒューマン?ハイ?パフォーマンス先端研究センター
3筑波大学体育系 運動栄養学研究室
4东京都立大学大学院人间健康科学研究科
* 责任着者
掲载誌：Medicine & Science in Sports & Exercise
掲载日：2024年5月15日
顿翱滨：10.1249/惭厂厂.0000000000003487
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问い合わせ先
（研究に関すること）
松井 崇（まつい たかし）
筑波大学 体育系 助教
TEL: 029-853-2750
Email: matsui.takashi.ga@u.tsukuba.ac.jp
URL:
（取材?报道に関すること）
筑波大学広报局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp
東京都立大学管理部 企画広報課 広報係
TEL: 042-677-1806
E-mail: info@jmj.tmu.ac.jp
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人间健康科学研究科 ヘルスプロモーションサイエンス学域 西島 壮 准教授
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