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1 第 11 回人間福祉テクノロジー研究ステーションセミナー運動 栄養のガイドライン 212 年 3 月 16 日 運動 ( 身体活動 ) 栄養とエネルギー代謝 共通教育部健康 スポーツ科学部会大河原一憲 健康づくりのための運動基準 26 にはなかった メタボリックシンドローム解消のための運動量 に関する指針が 健康づくりのための運動指針 26( エクササイズガイド 26) に組み込まれた < 理由 > 1. メタボリックシンドロームが大きな問題となっているため 2. 平成 2 年度から実施される医療構造改革において 4 歳以上に義務化される健康診査とその後の保健指導に使えるようにするため 第 1 次は 2 年 ~212 年まで第 2 次が 212 以降に開始される 内臓脂肪減少のための最小運動量および 運動量と減少量の量反応関係について システマティックレビューにより検討した 1

2 % VF/w 内臓脂肪を減少させるにはどのくらいの有酸素性運動が必要か? METs h/w -2.5 r = -.75 (p =.1) METs h/w (Ohkawara et al., Int J Obes, 27) Total energy expenditure ヒトの総エネルギー消費量の構成 3% 1% 6% PAEE DIT BMR TEE: Total energy expenditure PAEE: Physical activity energy expenditure DIT: Diet induced thermogenesis BMR: Basal metabolic rate 家事 買い物 通勤 通学 庭仕事 外遊び NEAT EXEE 3% 1% NEAT: Non exercise activity thermogenesis EXEE: Exercise energy expenditure 24 時間のエネルギー消費量および RQ の測定 測定室内 管理システム ヒューマンカロリーメーター身体に機器を装着せずに 日常生活条件下でのエネルギー消費量を高精度に測定できる装置 ( 部屋 ) ヒューマンカロリメーター入室中の活動内容 時刻活動内容活動時間 9:15 9:3 12: 12:3 13:3 16: 16:3 19: 21:3 22: 23: 7: 8:5 入室朝食座位活動 自転車こぎ (5W) 昼食立位活動自転車こぎ (5W) 夕食 座位活動掃除 片付け 就寝 起床 トイレ 基礎代謝退室 3 分 3 分 3 分 3 分 3 分 3 分 6 分 2

3 EPOC( 運動後代謝亢進 ) (excess post-exercise oxygen consumption) 運動実践自体によるエネルギー消費に加えて 運動終了後も運動中の酸素借の回復や安静状態 ( 非活動時 ) での代謝が高いまま維持されていることによる付加的なエネルギー ( 酸素 ) 消費 Rapid component Slow component EPOC の経時的変化 (Boersheim et al., 1992) Rapid component 運動終了後約 1 時間のうちに 安静時よりも増加している酸素消費 Slow component Rapid component 後 数時間持続して安静時よりも増加している酸素消費 歩行活動のみで 24 時間過ごした場合 1. コントロールの日 ( 計 75 分 ) ゆっくり歩行 :3 分 1 回速歩 :3 分 1 回ジョギング :15 分 1 回 2. 中強度活動の多い日 ( 計 24 分 ) ゆっくり歩行 :3 分 1 回速歩 :3 分 1 回 + 15 分 11 回ジョギング :15 分 1 回 3. 高強度活動の多い日 ( 計 18 分 ) ゆっくり歩行 :3 分 1 回速歩 :3 分 1 回 + 15 分 4 回ジョギング :15 分 1 回 + 15 分 3 回 EPOC によるエネルギー消費量増加分は大きくない コントロールをベースに推定した TEE (kcal) 実測した TEE (kcal) Δ PAEE (kcal) EPOC (kcal) EPOC / 実測した TEE(%) EPOC / Δ PAEE(%) 中強度活動の多い日 高強度活動の多い日 2781± ±167 P =.16 P = ± ± ±53 556±49 35±78 29±53 1.2±2.7 1.±.8 6.2± ±9.2 (Ohkawara et al., Am J Clin Nutr, 28) 日本人の食事取基準 21 における身体活動レベルの (PAL) 区分 Ⅰ 低い Ⅱ 普通 Ⅲ 高い (1.5) (1.75) (2.) 身体活動レベルとは総エネルギー消費量 / 基礎代謝量 1 日の推定エネルギー必要量は基礎代謝量に PAL をかけた値としている 3

4 体重増加率 (%) 各プロトコルにおける総エネルギー消費量 基礎代謝量および身体活動強度 TEE (kcal) 身体活動強度 PAL 歩数 (steps/day) コントロール日 2228± ± ±543 中強度運動の多い日 高強度運動の多い日 2816± ± ± ± ± ±138 TEE: 1 日の総エネルギー消費量身体活動強度 (PAL): TEE/ 基礎代謝量 (Ohkawara et al., BMC Res Notes, 211) 宇宙滞在中に宇宙飛行士の体重は減少する 様々な要因のうち 宇宙での滞在時間 が最も強い要因 宇宙滞在 1 日あたりで2.5% の体重減少 エネルギー消費量の著しい増大を伴い 体重減少を促進する運動プログラムは 火星探査など今後の長期ミッション遂行のマイナス要因となる可能性がある (Blanc et al., 1998; Stein et al., 2) (Blanc et al., ISS experiment Energy, in progress) (Matsuo, Ohkawara et al., Aviat Space Environ Med, in press) 24 時間の呼吸商 (RQ) が低いと肥満になりにくい? 呼吸商 (respiratory quotient: RQ) 生体内のエネルギー代謝過程によって産生された CO2 と消費した O2 の比エネルギー源に糖質 脂質 たんぱく質のみが使われた時の理論上の RQ は それぞれ になる 7/ 経過期間 ( 年 ) 時間 RQ Six versus three meals per day: effects on energy expenditure, fat oxidation, and hunger h Fat Oxidation 82±6 8±78 3M エネルギー摂取量が同じであれば 1 日 3 食を 6 食に分けても エネルギー消費量 脂質酸化量はかわらない 6M ( 北米肥満学会 211) Insulin (miu/ml) Morning1 Meal1B Meal1A Meal2B Meal2A Meal3B Meal3A Meal4B Meal4A Meal5B Meal5A Meal6B Meal6A Morning2 Hunger (How hungry do you feel right now?) Very hungry Not at all Morning1 Meal1B Meal1A Meal2B Meal2A Meal3B Meal3A Meal4B Meal4A Meal5B Meal5A Meal6B Meal6A Morning2 6M 3M 6M 3M 4

5 METs ダグラスバッグ法を用いたエネルギー消費量の測定 総エネルギー消費量 ( %) 運動非運動性身体活動食事誘発性熱産生基礎代謝量 座位立位と歩行 47 分 526 分 正常体重者 1 日で 352±65 kcal の差 立位と歩行座位 373 分 571 分肥満者 歩行活動 生活活動 階段昇り 降り ( 自由ペース ) 歩行 (55,7,1 m/ 分 ) 走行 (14 m/ 分 ) 物を持って歩く (7 m/ 分 ) 肥満者の方が座ってる時間が長い 図 1. 肥満予防に対する非運動性身体活動の重要性 (Levine et al. Science, 25 を改変 ) 掃除機かけ洗濯物干し皿洗いもの運び 3 次元合成加速度と METs との関係図 階段昇り 日常生活活動 r =.98, SEE =.479 階段降り 次元合成加速度 歩行活動 r =.953, SEE =.719 日常生活活動 + 歩行活動 r =.923, SEE =.851 階段降り階段昇りもの運び皿洗い洗濯物干し掃除機かけゆっくり歩行普通歩行速歩物を持って歩くジョギング (Ohkawara et al., Br J Nutr, 21) 減量に対する NEAT の影響について 6 か月間の介入方法の効果を比較するランダム化比較試験 (UMIN1259) - 対照群 : 動機づけ支援 1 回 - 弱介入群 : 動機づけ支援 1 回 + 資料提供 - 強介入群 : 動機づけ支援 1 回 + 資料提供 + 集団型減量支援 ( 計 8 回 ) 対象者は 4-65 歳の肥満者 188 人 ( 女性 145 人, 男性 43 人 ) (Nakata et al., Obesity Facts, 211) (Ohkawara et al., ACSM, 211) 5

6 Weight (kg) Weight (kg) Weight (kg) Weight (kg) 減量プログラムによる体重および身体活動量の変化 体重 (kg) 7.5±9.3 生活活動 ベースライン 3 METs 以上の強度 (METs h) 4.2±1.5 3 METs 以下の強度 (METs h) 16.7±2.2 歩行活動 3 METs の強度 (METs h) 3 METs 以下の強度 (METs h) * 有意な変化 (P<.5) 1.8± ±.8 変化量 -5.2±4.2.±1..2±1.8.7±1.2.2±.5 * (Mean±SD) * * 1-1 体重変化と歩行活動による身体活動量の変化との関係 3 METs 以下 3 METs 以上 METs h METs h r = -.28 (P =.751) r = (P =.4) -1 1 体重変化と生活活動による身体活動量の変化との関係 3 METs 以下 3 METs 以上 1 監視型運動介入でどのくらい体重が減少するのか? MIDWEST EXERCISE TRIAL 男性 女性 METs h METs h r = -.23 (P =.9) r = -.5 (P =.574) 介入期間 :16 週間 運動頻度 : 週 4-5 回運動時間 : 2-45 分 運動強度 55-7%VO2max 1 回の運動での目標エネルギー消費量 : 4kcal (Donnelly et al., Arch Int Med, 23) 6

7 なぜ期待値よりも痩せられないか? エネルギー代償反応が起こる行動として現れる反応としては運動後の身体活動量が減る 非運動性身体活動 (NEAT)or 自発的身体活動 (SPA) 運動後に余分に食べてしまう Bingham (1989) エネルギー代償反応 (1) 運動とその後の身体活動量 Westerterp (1992) Van Etten (1997) Goran (1992) Hunter (2) Meijer (21) 年齢 3±3 37±3 33±6 66±6 67±4 61±6 運動種目 ジョギング ジョギング 筋トレサイクリング筋トレ筋トレ 期間 ( 週 ) PAL 介入前介入中 * * * (Westerterp, Proc Nutr Soc, 23; Westerterp et al., Am J Clin Nutr, 1998; 田中, トレーニング科学, 25) 運動によって NEAT が減少する可能性もある? Energy Intake (MJ/d) Energy Expenditure (MJ/d) 高強度運動は運動誘発性食欲不振が顕著なため 食事量が減りやすい? 介入期間 :7 日間非肥満の若年男性 6 名 1 日の運動量 : 4 or 8 kcal (Medium or High) 女性を対象とした同様の研究でも似た傾向が認められた ただし 男性の方が身体活動量の減少が顕著であった (Stubbs et al., Eur J Clin Nutr, 22) 安静低強度高強度安静低強度高強度非肥満の若年男性 11 名 35% or 75%VO2maxで4kcalを消費運動誘発性食欲不振 (Exercise-induced anorexia) (Imbeaults et al., Br J Nutr, 1997) 7

8 食事摂取量の変化 (kcal) 高運動量の運動で女性は食事量を増やす? 12 週間の運度介入で食欲は変化するか? 男性 高運動量 中運動量なし 女性 肥満男女 35 名ずつ 1 日の運動量 : 5kcal 7%HRmax 体重変化 : -3.7±3.6kg ( kg) 介入期間 :14 日間非肥満の若年男女 6 名ずつ 1 日の運動量 : 4 or 8 kcal (Medium or High) 高運動量群の女性は約 1 週間で徐々に食事量が増加 (Stubbs et al., Eur J Clin Nutr, 22) (King et al., Am J Clin Nutr, 29) とはいえ 個人差は大きい 8 6 過食に対する代謝適応 - 運動 身体活動は貢献するか 非肥満女性を対象とし 最大心拍数の 7% 強度で 5 分の運動破線は運動により消費したエネルギー消費量 (149. kcal) を基線から加えた位置 (Finlayson et al., Physiol Behav, 29) (Horton et al., Am J Clin Nutr, 1995) 8

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