発育過程の運動トレー=ンゲ・ラットの体力に及ぼす牛乳および砂糖の影響~m. 脚筋へのグリコーゲン・ローディングに対する影響~

順天堂大学体育学部栄養生化学教室教授

山口 正

弘

日 本 女 子 体 育 大 学 教 授 黒 田 善 雄

日本人は欧米人に比べて、きわめて牛乳摂取が少な L、。幼児期より牛乳摂取量を欧米人並にすることにより、スポーツ競技での体力を欧米のレベルに改善することが出来るかどうかを検討するために、実験用ラットを使って実験した。
平成 1‑2年度の実験結果は次の様であった。
1) 3から 1
0
週令の問十分な牛乳を摂取した運動トレーニング・ラットは自発的運動量が著しく減少した。
2) この牛乳を十分摂取した運動トレ

ニング・ラットの脚筋には顕著にグ、リコーゲンの増加が見られた。
本年度は、上記の様な違いが、どうして生ずるかを次の観点から調べた。
雄ラットの自発的運動性は男性ホノレモン Ctestosterone) と深い関係をもっていること、筋グリコゲンの含量は運動性と関係するか、牛乳を十分摂取した運動トレー

ニング・ラットの脚筋にはグリコーゲンが高いにもかかわらず、運動量が少ない、この二点に注目した。

実験方法
ラット(雄の Sprague‑Dawley) の体質に及ぼす飼料と運動トレーニングの影響。
成長過程にある運動トレーニング・ラットに船橋農場製の MM‑lの飼料を基礎にカロリ一、タンパク質、脂肪、糖質、ビタミン、ミネラノレなど等しく十分に満たさ含んだ飼料 CM飼料〕、 2)脱脂粉乳を:30%れたものであるが、1)全脂粉乳を 30%含んだ飼料 (MD飼料〉、 3)砂糖を 30%含んだ飼料 (8飼料) C
図1)を、それぞれ与え、自由に運動できるグループ (Tグループ〕と非運動グソレープ (0グノレープ〕
句Fhυ

lt

に分け 3週令から 7週令の間飼育し、それぞれのグループを次のように名づけた。

M‑t:M飼料で運動しているグループ。
Mc:M飼料で非運動グループロ←MD‑t:M D飼料で運動しているグループ。
MD‑c:M D飼料で非運動グループ

S‑t:S飼料で運動しているグノレ

Dプ。

S‑c: S飼料で、非運動グループ。
これらのグルーフ。について次の項目を測定し比較した。

1)体重増加2) 自発的運動量3) 筋肉及びこうがんのグリコーゲン含量4)こうがんの LDH‑Xの活性E 疲労図録走運動ラットの回復に対する飼料の影響。

MM‑I飼料で、約 50gから約 300g まで飼育したラットを夏目製トレッドミノレ
KN‑73を用いて図 2I
こ示す様なメニューで疲労困懲 (all‑out) にまで走運動させた
後、三つのグノレープに分け、 M飼料、 M D飼料、 S飼料で一週間それぞれ飼育した。
それらのグループを次のような名づけた。

C :all‑out前のラットグ、ノレープ。
A :all‑out直後のラットグループ

GM :all‑ou
t後一週間 M飼料で飼育したラットグループ。
D :all‑ou
t後一週間 M D飼料で飼育したラットグループ。
S :all‑ou
t後一週間 S飼料で飼育したラットグループ。
各ラットについて次の項目について調べた。

l 体重2 脚筋のグリコーゲン含量

3 脚筋のホスホリラーゼ活性4 こうがん (testis) の LDH‑Xの活性ssafandYunisの方法 (Biochemistry，vo.
l12(1973)) に従っ
ホスホリラーゼは A
177‑

てラットの筋肉から抽出し、活性を測定した、反応混液に AMPを添加及び無添加時の活性を測定し、ホスホリラーゼ bおよびホスホリラーゼ aの含量を算出した。

実験結果

A

ラットの体質に及ぼす飼料と運動トレーニングの影響。

l 体重増加M‑t、MD‑tおよび S‑t) と非運動グ
同種の飼料で飼育するかぎり運動グループ (‑c) は体重増加に関しては、有意な差は認められなノレープ (M‑c、 MD‑cおよび Sかった。しかし、消費飼料量は運動グループが約 10%有意に多かった。

‑tよりも有意に高い体重増加を示した(図 3、運動グループでは MD‑tが M‑tや Sp<0.05)。非運動グループでは S飼料が M D飼料よりも体重増加を有意に高めた〔図 4、 p <0.05)。
2 自発的運動量‑tの自発的運動量はそれぞれ 6.
663x10'、運動グループの M‑t、MD‑tおよび S15967x10'及び 19.
700x10'g X m/hrであった。 M‑tラットの運動量の減少の値は MD‑tや S‑tに対して、危険率 5%以下で有意であった(表1)。

3 筋グリコーゲン量
飼料の種類に関係なく、運動ラット群の脚筋のグリコーゲン含量は非運動のものよりも多かった〔図 5、 6)。
飼料による違いは、運動ラット群でのみに見られた。 M‑tラットの排腹筋(gas) およびひらめ筋 (sol)では MD‑tや S‑tよりも 30%から 40%も有意に多かった〔図 5、 6)。

4 こうがん (testis) のグリコーゲン含量
病的でない組織でのグリコーゲン含量の増加はその組織でのエネノレギ一保有量の高まりを意味するもので、その組織の活性化を示すと考えられる。
図 7は各ラット・グループのこうがんのグリコーゲン濃度を測定した結果である。 M飼料では運動トレーニングによってグリコーゲン濃度が有意に増加した(M‑t/M‑c: p <0.
05) M D飼 料 や S飼料では有意な差はなかった。 M‑t、0‑178‑

MD‑t、 S‑tについては M‑tのこうがんが有意に高い濃度を示した (M‑t/MD‑tpく 0.
05、M t/S‑t:p<0.05)。
←5 こうがん (testis) の LDH‑Xの活性
思春期以降のこうがんのホモジェネイトのは LDH‑Xが存在する。 LDH‑Xは他の組織で見られる 5つの lsozymesとは違うものでラットのこうがんの電気泳動

patternでは LDH，と LDH;の間に検出される。この LDH‑Xの活性の強弱はこうtes
がんの精子形成の活性の程度を反映している。精子形成には男性ホノレモン (tosterone) が不可欠であることから LDH‑Xの活性は男性ホノレモンの分泌量の程度を間接的に示す指標となる。
図 8に示す様に、どの飼料でも運動トレーニングラットの LDH‑Xの活性が有意に高い値を示した(共に、 p<0.05)。 運 動 ラ ッ ト 聞 で は MD‑tラットのLDH‑Xが高い活性を示す傾向であったが、しかし有意では無かった。
B 疲労困懲ラット回復に対する飼料の影響
l 疲労困懲走行ラットの性状。

a 体重の変化:約 50gの雄ラットを船橋農場製飼料 MMlで約 300gに飼育し、
図 2に示すメニューで走行させ、疲労困懲走運動させた。その結果、 18g‑25g の体重の減少がみられた。

b グ リ コ ー ゲ ン 含 量 表 2は走行前と疲労困億のラットの俳腹筋 (Gast‑rocnemius) とひらめ筋 (Soleus) のグリコーゲン含量の結果が示しである。疲労困懲すると両筋肉共グリコーゲンが顕諸に減dした。特にひらめ筋で著しかった。
C

グリコーゲン・ホスホリラーゼ活性・表 3は走行前と疲労困懲のラットの排G
astrocnemius) とひらめ筋 (Soleus) のホスホリラーゼの活性を示した
腹筋 (0%程度がホスものである。俳腹筋で著しい違いが見られた。走行前では僅か 1ホリラーゼ aであったが、走行後では 70%と著しく増加した。しかし、ひらめ筋においてはホスホリラーゼ活性の変化は見られなかった。

2 疲労困懲走運動の一週間後のラットの性状。
a 体重の変化 : Mラット群、 D ラット群、 Sラット群とも 20‑30gの体重の増加が認められた。しかし飼料問による有意な差は無かった。

一179ーb グリコーゲン含量:図 9はそれぞれのラット群の排腹筋とひらめ筋のグリコーゲン含量の測定結果を示した。ひらめ筋では各飼料でグリコーゲン含量が回復した。特に S飼料はその作用が強かった。一方、排腹筋では S及びD飼料ではさらに減少する傾向を示した。しかし、 M飼料はグリコーゲンを増加し、走運動前まで回復した。
ホスホリラーゼ活性。図 10はそれぞれのラット群の排腹筋とひらめ筋の全グc

リコーゲン・ホスホリラーゼに対するホスホリラーゼ aの割合を示した。ひらめ筋では C、 A、M、 S、 Dの各群で同じ値を示し、飼料や走行運動による変化は見られなかった。しかし排腹筋では走運動前ではホスホリラーゼ aが 10%程度にすぎないが疲労困懲走運動で 85%を占める様に変化し、一週間後の Sラットで80%、 Dラットで 75%と僅かな変化を示したのに反し、 M ラットは45%と著しく減少した。
d グリコーゲン含量とグリコーゲ、ン・ホスホリラーゼ&活性との関係:図 11は排腹筋のグリコーゲン含量とホスホリラーゼ、 a活性との相関を見たものである。

C、 A、M、 S、 Dそれぞれのグリコーゲン含量とホスホリラーゼ a活性は負の相関を示し、極めて有意であった (r=‑0.761)。
e LDH‑X活性の変化

LDH‑Xの活性は疲労因懲走運動で約 1/2に減少した(p<0.05)。一週間後の回復の程度は、 5%の危険率の範囲で有意でなかった2)。
けれど、それぞれM飼料で 100%、S飼料で 78%、D飼料で 68%を示した(図 1

考 察
非運動ラット群での M 、D及び S飼料の違いによるグリコーゲン含量、 LDH‑Xなどの点では、有意な違いは無く、ほとんど同じレベノレにあった。
運動グループの M‑tラット群に特に違いがみられた。白発的運動量が減少し〔表1)、筋肉のグリコーゲン含量が高くなる事であった〔図 5と 6)。雄ラットの自発的astrationすることにより著しく減少することが知られている。この減少は運動量は Gesto‑steroneの減少によるものである。図 8の LDH‑X活性の結果か
こうがんからの t‑tラットの運動量の減少が testosteroneによる影響とは考えられない。
ら、 M‑180ー上に述べた運動と M飼料とによるラット群 CM‑t) の脚筋におけるクリコーゲン含量の増加は、他の運動の条件でも発現した。図 9で見られるように、疲労困懲走運動
ラットを週間 MD
飼料や S飼料で飼育すると排腹筋のグリコーゲン含量はさらに低下していくが、 M飼料を与えたものは運動前のグリコーゲン含量に回復した。
ヒトの脚筋のグリコーゲン含量が著しく高まる McAdlediseaseがある。この脚筋にはグリコーゲンを直接分解するホスホリラーゼが欠損しているために起こる病気である。
それ故、疲労函懲走運動後の M ラットの排腹筋に見られたグリコーゲン含量の著しく早い回復に筋からのホスホリラーゼの漏失の可能性が考えられたが、筋中ホスホリラーゼの全活性に無いことから否定することができる。図 10と11に見られるように、俳腹筋では疲労困懲時にホスホリラーゼは非アロステリック酵素 a型に転換し、無制限にグリコーゲンを分解する。 Dや S ラットでは一週間後でも a型の状態であるのに‑1‑Pによって活性が阻害され必反し、 M ラットでは a型は約半分に減少し、 ATPや G要以上にグリコーゲンが消費きれない様に調節されているアロステリック酵素の b型

1に示されるように、排腹筋においては、ホスホリラーゼ a活性に転換していた。図 1と筋グリコーゲン合量とは高い有意さで負の相関を示した。

M ラットが速やかにグリコーゲン含量を回復するのはホスホリラーゼ aから bへ容易に変換したことに依るものと考えられる。
同化ホノレモンである testosterone量を反映する LDH‑X活性は疲労函懲走運動によって著しく減少するが、2)。このことは週間後M ラットのみが回復している(図 1

グリコーゲン含量の回復現象と平行している〔図 9、 12)。
上述の興味ある減少はM飼料に依るものである。飼料における相対構成量は全ての飼料において等しく調整されているために、こうした現象が、その「質Jの違いによると考えられる。 M、 D、 Sの飼料による実験結果に沿った飼料の質的違いは脂肪と考えられる。乳脂がその成分である M群と、大豆油がそうである S、 D群の違いである。乳脂(図 13) では 71.1%が飽和脂肪酸で構成されている85.1%が不飽和脂肪酸で占められているように、飽和る。

‑181

方、大豆油〔図 14)は不飽和の含有率が逆転してい従って、この大きな違いが自発的運動量、グリコーゲン再補充または LDH‑X活 性化の機構に対しなんらかの作用を及ぼしている可能性を示唆した。

‑182ー

表1AMOUNT OF RUNNING (A.R) OF RATS FED WITH M‑，MD‑ AND S‑DIETS

A.R.
(g*m/hr)*10'M‑t rat

MD‑t rat

S‑t rat

2.645

4.235

4.055

11poo︐.

nυnu︿︿M‑t/MD‑t
M‑t/S t国

表 2EFFECT OF ALL‑OUT IN RUNNING ON GLYCOGEN CONTENT OF SOLEUS AND
GASTROCNEMIUS MUSCLES IN GROWING RATSn
C (before run)A (after run)44

Glycogen content (mg/g muscle)soleusgastrocnemlus

1.13 (+‑0.31)
0.46 (+‑0.19)

0.65 (+ー 0.19)
0.44 (+‑0.068)

)
: SD

表3
EFFECT OF ALL‑OUT IN RUNNING ON PHOSPHORYLASE ACTIVITIESSOLEUS AND GASTROCNEMIUS MUSCLES OF GROWING RATS

INPhosphorylase activ
ity(Piumol/mg ofextractedprotein/min)n‑AMPC(before run)

4soleus+AMP

0.00038(+ー 0.00012)

A(after run)

0.00520.00330.0184(+‑0.0014) (+‑0.0012)
0.000800.001680.0200(+ー 0.00016) (+ー 0.0006) (+‑0.0022)(+ー 0.0013)

40.0005(+‑0.00012)

gastrocnemlus‑AMP+AMP):SD

3001

COMPOSITION OF DIET FOODS FOR RAT日v
ltamln (日 1~)proteln {2:O.日町四r
加 hydr8te (53.S~1M‑d!et: Prote!n are miIk protein (呂 0%) and flsh mesl proteln(20%).snd fst sre milk fst (75χ) and soyabean 011 (25%)， andcarbohydrate are lactose (19%) and corn stsrctl (81%). MD‑dlet:
Protein and carbohydrale are the 58me 85 ttlos
e af M‑dlet，and fst
are soyabean 011 only. 日 delt: Protein， fat and carbohydrale areflsh meal protein， soyabean 011 and corn‑starctl， respectlvelY.
図 1RUNNING PROTOCOL ON TREADMILL (Natume KN‑73)

iJ22J6

ミ回同¥臣告吉田空品目可A工ooh3060
図2184‑ム孟‑‑‑Tine(mIn)INCHEASING BODY WEIGHT OF TRAINING RATS FED
WITH MILK‑. SKI阿ED MILK‑ AND SUGAR-D~ETS
5回

WEIGHT (g)w
護費目

錨廻H狙日9I
8 54 回
21 2日 34 38 42 J日

8臼H‑t rats，+ H
D‑t rats，

14 19 包。

82

S‑t rats

図 3
INCREASING BODY WEIGI1T OF CONTROL RATS FED
一 SKIMED MILK‑ AND SUGAR‑DIETSWITH MILK，5四︒
︐寸申十AW・r
AVuf

占4Aqφ T︒

edA存・︐

企守ar‑〆︐a'z

100日目8章・(g)

200

企平

演羽配伊

WEIGHT400

自14 1
9 22 27 30 34 3君

I
8 54 58 82
42 J‑
tr.ats， 十 H
IJ‑t 1'ats，O S‑t rats
口 H
図4‑185‑

.2MM︒ ︐︒︒ gen OOntent

h milk. skim 四 ilk and
Glycogen content of soleus muscle 1n rat bred wit
sugar diets

2.
2
21.9
1.6
1.4
1.2
1目8目白(mgノg)

目.
4
日2日

cr
nrn
札 包在1p
図四ilk diet

T1lAINIト" 岱 被F

図 skim milk d工et 悶sugar diet関 5︒1900gen contentGlycogen content of gastrocnemius muscle inr
ith 四 ilk. ski沼at bred .
.ilk and sugar diets

目.
9目.
8日.
7日8日.
5日4目30.2(mgノg)

目.
1
由図.ilk diet

図 ski羽 milk diet
関日‑186‑

ugar.diet
図 sgIy∞gencontent of testis in rat bred 山 thM‑.MD‑&S寸 iets

g1vcogen cone，

霞笥 glyc勾 encorc.(附/日)

1.
日5日r
←t。

件tM
D‑
t M
D‑‑
CS‑
tS‑‑c

kind of r
at group

Iycogen∞nc.
:mgg
lycogen /g testis

間 7仔 ACTSOF DIETS 削 D T
白川オ l
問 削 l J } ←X ccnUITY IN TESTlS‑LnU 川円一

震調門

1/:0:01~ID
贋踊 SVA'a C +し・1 v ' +しυtrainnigcontrolkind of rats

LDI+.
X activity:HiII unit • 10^3
図 8187‑

EFFECTS OF DIETS ON GLYCOGEN CONTENT IN MUSCLES OFRATS AFTER ONE WEEK OF ALL‑OUT RUNNING

醒調Group:::;;;cNEト℃

A
高ESB'00/dg/c)
ηLYCuGENCONTENT (GLYCOI;ENCONTENTOFMUSClE

関 9

EFFECTS OF DIETS ON D1STR1BUTION OF PHOSPHORYLASE alN MUSCLES OF RATS AFTER ONE WEEK OF ALL‑OUT RUNNJNG
GrotJp℃Ar'¥1SB
50駐ヨ叫…
'1EM
1USIlASE~PERCENTAOE01PHOSPHOR'

50LEUS

関 10188‑

O 会 圃‑cCAMSOCORRELATION DE1'WEEN f'
1I0Sf'
1I0RYLASE a ACTIVITY AND GLYCOGEN
CONCENTRATION IN M GASTROCNEMIUS
0，3へS塁︒habre¥C胃民¥旬︒ミ賀︑︑
rgO之内比例Oエ凪﹀トcpEU︿ 包 凶 凶 ︿ J¥ヶ‑日2贋口¥¥責決*"'*。
1or=‑
0.
761回。

踊L 一一一‑‑‑‑‑.J. e Q

400200600~800台

1GLYCOGENCQNTENT ("gノ，'g)
CORRELAT!ONbelweenPH05円 伯 RYlAEaACTIVITYondGlYCOGENCO削 日τ。
fm.GASTROCN日~IUS

関 11

EFFECTS OF DIETSON LDH‑X ACTIVITY IN TESTIS OF RATS
AFTER ONE WEEK OF ALL‑OUT RUNNING︒LnUHn 向CTiu‑TY

産笥LI1十ト〈配TIリI
TYC

1向S

D‑‑!vlty:
LDH‑X act

IliKIN
DCF RATS
4un1t キ10l凋 12‑189‑

CONTENT OF SATUR^TED ^ND UNS^TURATED FATTY ACID IN MILK‑FATm~rls\lc

(11.
9'，)

問 Iml
¥ol(2.6%)m咋，切M耳慣E?
叫え(鳥j岳!
.

hept
Bdec m.8%)
Jumping up reagion shows the content of saturaled fally acld.
図 13

CONTENT OF SATURATED AND UNSATURATED FATTY ACID IN SOYABEAN‑OILQn ( 閃 冊1同ntder‑I~Irnltlc (1日.開lim鉱閉 idon (町.6'~)剖 cos (目別同山畑 m.~ls¥凹 ric (3.~，)
弘同 nlc m~4主) )nrI¥01日(.
1%)))oleic(22.怜 }I
imleic I
S1.W，)

Jumplng up reaglon Sl
10W
S ttle c(]ntent of satUI"sted fatty acld.
同 1~‑190‑