スクエアステップエクササイズを長期継続実践する
高齢者の血中アミロイドβおよび BDNF
佐賀若菜

体育学専攻
指導教員 大藏 倫博
Effect of regular square stepping exercise on plasma amyloid β and brain derived neurotrophic factor inolder adults

Wakana SAGAThe aim of this study was to investigate an effect of regular square stepping exercise on
plasma amyloid β and brain derived neurotrophic factor which are recognized as indices ofcognitive function, in older adults. The elderly people who practice square stepping exercise
continuously for a long term showed higher plasma amyloid β (p<0.01) and BDNF (p<0.05)
values than without the square stepping exercise. These results suggest that the cognitive
function in older adults who practice square stepping exercise are better than without thesquare stepping exercise.
【緒言】
急速な高齢化に伴い、認知症高齢者数が著しく増加し、認知症予防及び認知機能低下の防止策を講ずることは喫緊の課題である。
認知機能と身体活動の関連性についてこれまでに数多く報告されているが 2), 9)、身体活動の中でも Square Stepping Exercise（以下、SSE と記す）の実践及び効果の検討は日本のみならず世界的な広がりを見せている 15), 16)。SSE が認知機能低下の防止に一定の効果があることが示されているが 1), 5), 15)、その評価方法は、面接や集団で行う認知機能検査, パフォーマンステスト等に限定されていた。
近年、認知症とアミロイドベータ（amyloid β:
以下、Aβと記す）との関連性 17)が注目されており、血液検査による評価がなされ、検査方法はより 簡 便 な も の と な り つ つ あ る 。 ま た 、 brain
derived neurotrophic factor（以下、BDNF と記す）と認知機能は強い関連性があり 7), 10), 12), 14)、
低コストで客観性のある血液検査での測定が可能な項目である。
しかし、SSE に関する研究では、
Aβや BDNF といった生化学的項目による認知機能の検討は筆者の知る限りではまだ行われていない。主観や体調に左右されない客観的かつ比較的簡便な方法を用いて SSE の効果を検討することは、更なる SSE の科学的エビデンスの構築につながり、自治体、病院、介護施設等、行政における認知症予防方法として普及・定着が進み、将来の認知症発症率の低下に貢献できる可能性がある。
本研究は、認知機能の指標ともなり得る血中 A
β及び BDNF といった生化学的指標に着目し、SSEを長期継続実践する高齢者と SSE 経験のない高齢者の違いを明らかにすることを目的とした。
【方法】
１．本研究の手順
本研究の目的を達成するため、SSE 実践有無と血中 Aβ及び BDNF の関連性を検討した。SSE を週1 回以上実践する者を SSE 実践群（Ⅰ）、SSE 非実践者の中で運動実践が週 1 回以上ある者を運動実践群（Ⅱ）、運動実践が全くない者を運動非実践群（Ⅲ）として比較をおこなった。
更に、SSE 実践有無と Aβ及び BDNF の関連性に関する詳細な検討をおこなうために、SSE 継続年数が 1 年以上 2 年未満の者、2 年以上 3 年未満の者、3 年以上の者の 3 群に分けて比較をおこなった。
２．対象者
SSE 長期実践者は、茨城県つくば市近隣において SSE 自主活動グループに所属している高齢者を対象として測定会を実施したところ 40 名が参加した。SSE 長期実践者の包括基準は、65 歳以上の SSE を 1 年以上継続している女性高齢者を対象とした。その結果、男性高齢者 6 名、SSE 歴が 1年未満の女性高齢者 2 名の計 8 名を除外した。
SSE 非実践者は、2018 年 10 月～2019 年 9 月の期間で開催する運動教室（SSE 教室またはウォーキング教室）の参加者を地域情報誌にて募集した
ところ、80 名から参加申し込みがあった。SSE 非実践者の包含基準は、①65 歳以上の女性高齢者、②1 回 30 分以上の運動を、週 2 回以上実施してないこと、③医師から運動を禁止されていない者、④半年以内に心臓疾患や脳血管疾患に罹患していない者、⑤過去 1 年以内に他の研究関連の教室に参加していない者とした。その結果、65 歳未満の 2 名、1 回 30 分以上の運動を、週 2 回以上実施している 14 名の他、教室スケジュールが合わない 10 名、個人理由による 3 名、膝痛・歩行困難者 2 名の計 31 名を除外した。また、測定会不参加の 3 名を除外した。
SSE 実践者 32 名と SSE 非実践者 46 名の計 78名のうち、血中 Aβ又は BDNF の値が外れ値（平均値±3SD 以上）に該当する者 3 名を除き、最終的な分析対象者は計 75 名とした。
３．評価及び測定項目
１）血中 Aβ及び BDNF
Human/Rat βAmyloid (42) ELISA Kit（Wako）
を利用し、サンドイッチ型の ELISA 法を用いて Aβ及び BDNF を定量した。
２）基本属性
対象者の基本属性として、質問紙により年齢、性、身長、体重、body mass index、教育年数、既往歴の有無、抑うつ度、身体活動量、ソーシャ
ルネットワークを、身体パフォーマンステストにより握力、開眼片足立ち時間、5 回椅子立ち上がり時間、Timed up & go test、5 m 通常歩行時間、ペグ移動時間を、認知機能関連項目であるファイ
ブ・コグ検査、Trail making peg test-A を調査した。

Windows を使用し、有意水準はいずれも 5 %未満とした。
SSE 実践有無と血中 Aβ及び BDNF の関連性を検討では、Aβに関して、共変量に年齢、教育年数、身体活動量を投入した共分散分析を、BDNF はKruskal-Wallis 検定を実施し、多重比較検定には Bonferroni 法を用いた。
SSE 継続年数による検討では、 Aβに関して、共変量に年齢、教育年数、身体活動量を投入した共分散分析を、BDNF は Kruskal-Wallis 検定を用いた。
【結果】
対象者の特徴を表 1 に示した。SSE 実践有無と血中 Aβ及び BDNF の関連性の検討では、Aβに関して、SSE 実践群は運動非実践群及び運動実践群より有意に高い値を示した（図 1）。BDNF に関して、SSE 実践群は運動実践群より有意に高い値を示した（図 2）。
SSE 継続年数別による比較の結果、Aβ及びBDNF は共に有意な差は認められなかった。

４）統計解析
統計処理には IBM SPSS ver. 25 statistic for

表 1 対象者の基本属性n
年齢
身長体重body mass index
最高血圧
最低血圧
心拍数
Lubben Social Network Scale
Geriatric Depression Scale☨
総身体活動量
余暇活動量
家庭内活動量
仕事関連活動量
教育年数
握力
開眼片足立ち時間
５回椅子立ち上がり時間☨
Timed up and go☨
5m通常歩行時間
ペグ移動時間☨Trail making peg test（A）☨
文字位置照合課題
手がかり再生課題
時計描画課題
動物名想起課題
類似課題
5要素合計得点

(y)
(cm)
(kg)
2(kg/m )(mmHg)(mmHg)(bpm)(score)(score)(score)(score)(score)(score)
(y)
(kg)
(sec)
(sec)
(sec)
(sec)
(sec)
(sec)
(sec)
(sec)
(score)(score)(score)(score)272727272727272525
2424262626272727272727
27
26
26
26
26
26
26

SSE実践群（Ⅰ）

運動実践群（Ⅱ）

運動非実践群（Ⅲ）

平均値 ± 標準偏差 n

平均値 ± 標準偏差 n

平均値 ± 標準偏差74.6 ± 4.1
150.1 ± 5.5
51.5 ± 5.9
22.9 ± 2.4
147.6 ± 18.6
79.6 ± 9.9
74.9 ± 11.1
18.5 ± 5.4
2.4 ± 1.9
121.8 ± 43.7
30.3 ± 24.1
84.8 ± 30.2
6.0 ± 13.9
12.7 ± 2.0
23.5 ± 3.6
45.3 ± 19.7
5.8 ± 1.15.1 ± 0.7
3.2 ± 0.4
33.2 ± 3.1
74.1 ± 16.2
26.2 ± 8.5
19.2 ± 6.8
5.9 ± 1.9
16.8 ± 5.0
11.8 ± 3.2
79.9 ± 18.3

P <0.05，一元配置分散分析，多重比較検定: Bonferroni法
SSE: square stepping exercise

202020202020202020
1920
20
1920
20
20
20
20
2020
2020
2020202020

71.9 ± 5.0
152.2 ± 4.9
53.5 ± 11.3
23.0 ± 4.3
135.1 ± 18.3
84.8 ± 26.2
80.0 ± 14.0
18.4 ± 4.0
3.2 ± 2.7
75.7 ± 30.5
14.1 ± 11.8
58.8 ± 23.3
3.6 ± 13.1
14.3 ± 2.3
23.2 ± 3.7
40.2 ± 22.7
6.2 ± 1.0
5.2 ± 0.5
3.4 ± 0.5
34.0 ± 3.5
70.0 ± 15.2
26.3 ± 7.6
18.7 ± 5.7
7.3 ± 2.4
16.4 ± 4.5
12.9 ± 2.1
81.5 ± 14.2

24
24
24
2424
24
2423
24
2224
23
23
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24

70.5 ± 3.7
154.8 ± 4.7
55.2 ± 9.2
23.0 ± 3.2
137.8 ± 17.7
79.3 ± 10.2
78.8 ± 11.7
16.4 ± 7.2
3.4 ± 3.0
83.5 ± 31.4
11.6 ± 12.3
67.4 ± 24.33.0 ± 10.7
13.7 ± 2.0
23.3 ± 3.7
44.2 ± 21.6
6.9 ± 1.4
5.6 ± 1.1
3.6 ± 0.5
34.1 ± 5.0
75.0 ± 41.3
23.3 ± 10.3
17.5 ± 5.5
6.1 ± 1.5
18.0 ± 6.3
11.8 ± 3.5
76.6 ± 21.0

P -value

多重比較検定

<0.01
<0.01
0.33
0.99
<0.05
0.46
0.32
0.39
0.35
<0.01
<0.01
<0.01
0.68
0.05
0.96
0.71
<0.01
0.10
<0.05
0.65
0.82
0.43
0.58
0.06
0.60
0.40
0.66

Ⅲ<Ⅰ
Ⅰ<Ⅲ
Ⅱ,Ⅲ<Ⅰ
Ⅱ,Ⅲ<Ⅰ
Ⅱ<Ⅰ
Ⅰ<Ⅲ
Ⅰ<Ⅲ-（pmol/L）**

SSE 実践群（Ⅰ）

運動実践群（Ⅱ）

図1

運動非実践群（Ⅲ）

Aβ の結果（pmol/L）*

３．SSE 継続年数と血中 Aβ及び BDNF
これまでに運動継続年数と血中 Aβ及び BDNFの関連性を示した報告は筆者が知る限りでは行われていない。SSE の実践回数や 1 回あたりの実施時間を考慮した上で、対象者の人数を増やし、より厳密な群分けをおこない、更なる検討が必要とされる。

SSE 実践群（Ⅰ） 運動実践群（Ⅱ） 運動非実践群（Ⅲ）

図2

２．SSE 実践有無と血中 BDNF の関連性
運動実践群に対して SSE 実践群が有意に高い
BDNF 濃度を認めたのは、SSE がステップを踏むという有酸素運動であり、なおかつ有酸素運動と認知課題を組み合わせた dual task 運動であるため、それぞれの効果が相乗して血中 BDNF に影響を与えたと考えられる。
高齢者の運動種目と血中 BDNF に関する報告は数少ないが、筋力トレーニングよりも有酸素運動の方が血中 BDNF に影響を与える可能性が考えられる 6), 11)。また、SSE は脳に負荷を与えながら動く dual task 運動であり、dual task 運動は前頭葉の脳賦活や脳萎縮の程度と関連していること等が報告されている 3), 4), 18)。単純な運動と比べ、より脳への刺激が大きい SSE への取り組みが、血中 BDNF 濃度に影響を与えた可能性が考えられる。

BDNF の結果【考察】
１．SSE 実践有無と血中 Aβの関連性運動実践群に対して SSE 実践群が有意に高い Aβ濃度を認めたのは、SSE がステップを踏むという単純な運動にとどまらず、運動課題と認知課題を組み合わせた dual task 運動であるためと考えられる。SSE は、ステップパターンを覚え、それを見て真似をするため、記憶力や集中力が必要な運動である。そのため、認知要素も強く、運動課題と認知課題それぞれの効果が相乗して血中 Aβに影響した可能性がある。
身体活動と Aβの関連性がこれまでに示されている 8)。また、dual task を取り入れた運動により、前頭葉の脳賦活や脳萎縮の程度に関連があること、脳に刺激を与えるような知的な活動をおこなう者はおこなわない者よりも脳内の Aβの蓄積が少なかったことが報告されている 3), 4), 13,) 18)。
単純な運動と比べ、より脳への刺激が大きいと考えられる SSE への取り組みが、運動による効果と相乗して血中 Aβ濃度に影響を与えた可能性が考えられる。

【結論】
本研究は、SSE と血中 Aβ及び BDNF の関連性を初めて検討した研究である。SSE 実践有無と血中Aβ及び BDNF との関連について、SSE を実践しない高齢者よりも SSE を実践している高齢者の方が血中 Aβ及び BDNF の値が高かったことが確認された。血中 Aβ値が高いことは、アルツハイマー病や認知機能障害のリスクが低いことを示し、血中 BDNF 値が高いことと高い認知機能指数は関連があるため、SSE を実践する高齢者の認知機能は SSE を実践しない高齢者と比較して、より良好である可能性が考えられる。
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