外科と代謝・栄養 47 巻 2 号

報2013 年 4 月‑ 71 ‑

告「疾患とアミノ酸栄養」

サルコペニアとアミノ酸栄養
小林久峰

sarcopenia，anabolic resistance，muscle protein synthesis，leucine，essential amino acid

加齢に伴って生じる骨格筋量の減少とその機能（筋力）の低下は，サルコペニアと呼ばれ，移動る．タンパク質栄養状態の悪化もサルコペニアの環境要因のひとつである．

能力の低下を中心とする身体機能障害，転倒・骨折リスクの増大と関連し，高齢者の日常生活活動

高齢者の骨格筋タンパク質代謝の特徴や生活の質の低下，虚弱，自律性の喪失，さらにサルコペニア発生のメカニズムとしては，不活は死亡リスクの増大につながるため，その対策が動や栄養不良の他，加齢による性ホルモンの変必要とされている．サルコペニアの原因に基づ化，筋細胞のアポトーシスやミトコンドリア機能き，加齢以外に明らかな原因が認められない加齢障害，内分泌機能の変化，神経変性疾患などが関性（一時性）サルコペニアと，活動低下や疾患，連する．しかし，骨格筋量が減少する直接的な理

低栄養に関連して起こる二次性サルコペニアの分由は，それらサルコペニア発生メカニズムを原因類があるが，実際にはサルコペニアの原因は多要とした筋タンパク質代謝（筋タンパク質合成と分因であるため，そのどちらかへ分類することは困解のバランス）の変化にある．骨格筋の量は筋タ難である．加齢に伴う骨格筋量の減少は 1 年にンパク質合成と筋タンパク質分解のバランスによ1％程度と言われているが，我々が調査した介護り調整されており，骨格筋量が減少するのは，骨老人保健施設入居中の日本人高齢女性（平均 83

格筋タンパク質の合成量が，分解量を下回るから歳）では，筋肉量の減少率は平均で年間 4％弱でである．

あり，日常生活活動レベルが低い群では，骨格筋骨格筋タンパク質合成速度や分解速度を空腹安量の減少がより大きかった ．不活動はサルコペ静時に測定した場合では，若年者と高齢者の差はニアを生じる大きな要因であり，その逆に運動明確でなく，高齢者の骨格筋量減少を十分に説明（特に高強度のレジスタンストレーニング）はサできない．栄養や運動は骨格筋タンパク質合成をルコペニアの予防・改善に有効であることが確認高めるなどの同化反応を引き起こす．高齢者に骨されている．栄養面では，タンパク質摂取の不足

格筋量の減少が生じるのは，これらの筋タンパクと筋肉の減少量に関連があることが報告されてい質同化刺激に対する反応が加齢により低下するこ

1）とが原因であると考えられている 2）．健康な若年
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発表学会：第 49 回日本外科代謝栄養学会学術集会

者では，食事の摂取後には血中アミノ酸濃度の増加やインスリン濃度の増加が生じ，それらにより筋タンパク質の同化反応（筋タンパク質合成の増‑ 72 ‑小林：サルコペニアとアミノ酸栄養

図2

図1

高齢者におけるアミノ酸摂取による骨格筋タンパク質代謝の変化 6）
アミノ酸による骨格筋タンパク質同化作用は主に必須アミノ酸によるものであると考えられる．

高齢者におけるロイシン高配合必須アミノ酸による骨格筋タンパク質同化の促進 8）

高齢者の筋タンパク質合成とアミノ酸
前述のように，高齢者においてもアミノ酸の摂取により，筋タンパク質の合成反応が引き起こされる．高齢者において，少量のアミノ酸でも十分な筋タンパク質合成反応を引き起こすために，ア加と筋タンパク質分解のわずかな減少）が起こるが，高齢者ではこの反応が若年者に比べて低下しており， anabolic resistanceと呼ばれる状態にミノ酸の組成に関する一連の検討を実施した．
まず高齢者において，必須アミノ酸も非必須アミノ酸も含む総合アミノ酸の混合物の摂取と，総合アミノ酸に含まれる必須アミノ酸だけの摂取をある．
栄養素のうち，筋タンパク質の同化反応を引き比較した．その結果，骨格筋タンパク質合成の促起こす主要成分は，タンパク質・アミノ酸であ

進作用は総合アミノ酸と必須アミノ酸で同等でる．タンパク質・アミノ酸の摂取は，血中アミノあったため，アミノ酸の筋タンパク質合成促進は酸濃度を高め，筋細胞へのアミノ酸取り込みを増

主に必須アミノ酸によるものであることが判明し加し，筋タンパク質合成を増加させる．高齢者でた（図 1）6）．

は食事に対する anabolic resistance 状態にあるもまた，15 g のホエイタンパク質と，ホエイタのの，十分な量のタンパク質（牛肉 113 g＝総アンパク質の必須アミノ酸組成に調整した同量の必ミ ノ 酸 含 量 と し て 約 30 g） あ る い は ア ミ ノ 酸

須アミノ酸だけの混合物を高齢者で比較したとこ（必須アミノ酸混合物として 15 g）を一度に摂取ろ，必須アミノ酸の方が，骨格筋タンパク質合成した場合においては，筋タンパク質合成の十分な促進効果が高かった 7）．これは必須アミノ酸の摂増加が生じることが確認されている 3）,4）．しかし取量に依存した筋タンパク質合成反応が生じた結少量の必須アミノ酸混合物（7 g）の摂取では筋果と考えられる．

タンパク質同化反応は若年者でみられる反応より9 種の必須アミノ酸の中でも，分岐鎖アミノ酸も小さい ．アミノ酸摂取量に対する筋タンパク（BCAA）のひとつであるロイシンは，細胞内の質同化量のシグモイド曲線が，加齢より右にシフ同化反応を制御する mTOR を活性化し，タンパトしている状態であると考えられる．

ク質同化刺激因子として働くことが知られてい5）

外科と代謝・栄養 47 巻 2 号

図32013 年 4 月‑ 73 ‑ロイシン高配合必須アミノ酸摂取による筋力と歩行機能の改善 9）
A：筋力（最大膝屈曲力と最大膝伸展力の合計）の改善．B：歩行速度の改善．ともに，試験開始前からの変化量を示す．

る．そこで，ホエイタンパク質の必須アミノ酸組グ（1 週間に 2 回，1 回あたり 1 時間，中等度強成と同等のロイシン含量 26％の必須アミノ酸混度）と，ロイシン高配合必須アミノ酸の継続的な合物（ロイシン含量 26％）7 g と，ロイシンの含摂取（3 g を 1 日 2 回），およびその組み合わせ量を 41％に高めた必須アミノ酸混合物 7 g につが筋量，筋力，身体運動機能に与える影響を評価いて，骨格筋タンパク質同化作用を比較した．そする Randomized controlled trial を実施した．その結果，高齢者ではロイシン含量 41％の必須アの結果，運動トレーニングとロイシン高配合必須ミノ酸混合物の方がより大きな骨格筋タンパク質

アミノ酸摂取は，筋量，筋力，歩行速度の改善に同化作用を引き起こすことが分かった（図 2） ．

ついて相加的に作用し，運動とアミノ酸摂取を組8）

み合わせた場合においては，筋量，筋力，歩行速
ロイシン高配合必須アミノ酸のサルコペニア予度が全て有意に改善することが示されている（図防・改善効果

4）10）．

ロイシンの配合を高めた必須アミノ酸混合物は

以上のように，高齢者の骨格筋タンパク質合成高齢者において効率的に筋タンパク質同化を引きを効率よく促進するロイシン高配合必須アミノ酸起こすが，その継続的な摂取により，高齢者の筋の継続的な摂取は，有効なサルコペニア対策となや身体機能がどのような影響を受けるかを評価しり，特に運動トレーニングとの組み合わせにおいた．まずパイロット試験として，高齢者に対してて効果的である．

4ヵ月間にわたり，ロイシン高配合必須アミノ酸混合物 11 g を 1 日 2 回食間に与え，その間の体まとめ組成，筋力，身体運動機能などの変化を測定し加齢に伴いサルコペニアと呼ばれる骨格筋量とた．その結果，ロイシン高配合必須アミノ酸の摂筋力の減少が起こる．サルコペニアは高齢者の虚取により除脂肪体重と筋力が増加し，歩行機能な弱や要介護状態の要因となるため，その対策が必

どの身体機能が改善することが認められた（図要である．高齢者では，筋タンパク質同化刺激に

9）

3） ．

対する骨格筋タンパク質の合成促進反応が減弱し次に，サルコペニアが顕在化している地域在住ており，これがサルコペニアの原因と考えられての日本人の高齢女性（75 歳以上）を対象とし，いる．従って，高齢者の骨格筋タンパク質合成を3ヵ月間の筋力・バランス・歩行機能トレーニン

効率良く促進することができれば，サルコペニア

‑ 74 ‑

小林：サルコペニアとアミノ酸栄養

図4

日本人サルコペニア高齢女性における，3ヵ月間のロイシン高配合必須アミノ酸摂取と運動トレーニングによる筋量，筋力，歩行機能の改善 10）
A：下肢筋量の変化率．B：筋力（膝伸展力）の変化率．C：通常歩行速度の変化率．の予防・改善に有効な手段となる．

文献

高齢者の骨格筋タンパク質合成を促進するには

1）Nakamura H, Fukushima H, Miwa Y et al.：A longitudi-

必須アミノ酸の摂取が重要であるが，さらにロイ

nal study on the nutritional state of elderly women at aシンの含量を高めた必須アミノ酸混合物が，より効率良く高齢者の骨格筋タンパク質合成を引き起こすことを見出した．
このロイシン高配合の必須アミノ酸 11 g を，高齢者（平均 67 歳）に，1 日 2 回 16 週間摂取させたところ，除脂肪体重の増加と筋力・運動機能の改善が認められた．また，サルコペニアが顕在

nursing home in Japan. Intern Med 45：1113‑1120,
20062）Rennie MJ：Anabolic resistance：the effects of aging,sexual dimorphism, and immobilization on human muscle protein turnover. Appl Physiol Nutr Metab 34：377‑381, 20093）Symons TB, Schutzler SE, Cocke TL et al.：Aging does
not impair the anabolic response to a protein‑rich meal.
Am J Clin Nutr 86：451‑456, 2007

化している後期高齢女性を対象とし，ロイシン高4）Paddon‑Jones D, Sheffield‑Moore M, Zhang XJ et al.：

配合必須アミノ酸混合物 3 g を 1 日 2 回摂取させAmino acid ingestion improves muscle protein synthe-

ることにより，軽度の運動との相加的な効果によ

sis in the young and elderly. Am J Physiol Endocrinol

り，骨格筋量や筋力が増加し，歩行速度が改善することを確認した．
ロイシン高配合の必須アミノ酸は効率良く高齢Metab 286：E321‑328, 20045）Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield‑Moore M et al.：Aging is associated with diminished accretion of muscle
proteins after the ingestion of a small bolus of essential

者の骨格筋タンパク質の合成を促進し，その長期

amino acids. Am J Clin Nutr 82：1065‑1073, 2005

的な摂取は有効なサルコペニア対策となると考え

6）Volpi E, Kobayashi H, Sheffield‑Moore M et al.：Es-

られ，今後さらなるエビデンスの蓄積が期待されsential amino acids are primarily responsible for theる．

amino acid stimulation of muscle protein anabolism in外科と代謝・栄養 47 巻 2 号

healthy elderly adults. Am J Clin Nutr 78：250‑258,
2003

2013 年 4 月‑ 75 ‑

crinol Metab 291：E381‑387, 20069）Borsheim E, Bui QU, Tissier S et al.：Effect of amino

7）Paddon‑Jones D, Sheffield‑Moore M, Katsanos CS etacid supplementation on muscle mass, strength andal.：Differential stimulation of muscle protein synthesis

physical function in elderly. Clin Nutr 27：189‑195,

in elderly humans following isocaloric ingestion of amino acids or whey protein. Exp Gerontol 41：215‑219,2006200810）Kim HK, Suzuki T, Saito K et al.：Effects of Exerciseand Amino Acid Supplementation on Body Composition

8）Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield‑Moore M et al.：and Physical Function in Community‑Dwelling Elderly

A high proportion of leucine is required for optimal

Japanese Sarcopenic Women：A Randomized Con-stimulation of the rate of muscle protein synthesis bytrolled Trial. J Am Geriatr Soc, 2011

essential amino acids in the elderly. Am J Physiol Endo-