北海道体育学研究50：17−24，2015

原著論文

中強度有酸素運動における温度条件の差異が運動誘発性酸化ストレスに与える影響
木

本

理

可１，塚

本

内

田

二５，武

英

未

来２，東

郷

田

勝６，神

秀

将

成３，舛

谷

林

勲７

夕

貴４

Eﬀect of temperature during moderate aerobic exercise on
exercise-induced oxidative stress
Rika Kimoto １，Miku Tsukamoto ２，Masanari Togo ３，Yuki Masuya ４，
Eiji Uchida ５，Hidekatsu Takeda ６，Isao Kambayashi ７

Abstract
The purpose of this study was to investigate the effect of hot and normal environmental temperatures on
exercise-induced oxidative stress and antioxidant capacity associated with moderate aerobic exercise and recovery.
Ten healthy men（age 21.0 ± 0.4yr）participated in the study. They completed 2 exercise sessions at 40% relative
humidity in a warm（32-34℃）and a normal（20℃）environment in a randomized crossover fashion. The exercise
4

regimen consisted of pedaling a cycle ergometer for 60 min at an intensity of 50%VO2 peak. Urine samples werecollected before exercise（Pre）and 1.5 hours after exercise（1.5h）for analyzing 8-hydroxy-2ʼ-deoxyganosine（8OHdG）level in urine. Blood samples were collected Pre, immediately after exercise（0h）and 1.5h to analyze thealkoxyl radical（・RO）scavenging ability in serum. Body surface and eardrum temperatures in the hot environment
exercise were signiﬁcantly higher than in the normal environment exercise. There was no signiﬁcant diﬀerence inbiomarkers and antioxidant capacity between before and after exercise in either exercise sessions. These results
suggest that a hot environment does not have a signiﬁcant eﬀect on exercise-induced oxidative stress.
Key words : hot environment, urinary 8-OHdG level, antioxidant capacity, moderate constant load exercise

１．旭川工業高等専門学校一般人文科〒071‑8142 旭川市春光台2‑2‑1‑6
２．東海大学国際文化学部〒005‑8601 札幌市南区南沢5‑1‑1‑1
３．酪農学園大学大学院酪農学研究科〒069‑8501 江別市文京台緑町582
４．北海道教育大学大学院教育学研究科〒002‑8502 札幌市北区あいの里5‑3‑1‑5
５．大正大学人間学部〒170‑8470 東京都豊島区西巣鴨3‑20‑1
６．北星学園大学社会福祉学部〒004‑8631 札幌市厚別区大谷地西2‑3‑1
７．北海道教育大学札幌校〒002‑8502 札幌市北区あいの里5‑3‑1‑5
著者連絡先

木本 理可
kimoto@asahikawa-nct.ac.jp

１．Humanities and Social Science Subjects, National
Institute of Technology, Asahikawa College
2-2-1-6 Shunko-dai Asahikawa 071‑8142
２．School of International Culture Relations, Tokai
University
5‑1‑1‑1 Minaminosawa Minami-ku Sapporo005‑8601
３．Graduate School of Dairy Science, Rakuno Gakuen
University
582 Midorimachi Bunkyodai Ebetsu 069‑8501
４．Graduate School of Education, Hokkaido Universityof Education
5‑3‑1‑5 Ainosato Kita-ku Sapporo 002‑8502
５．Faculty of Human Sciences, Taisho University
3‑20‑1 Nishi-sugamo Toshima-ku Tokyo 170‑8470
６．School of Social Welfare, Hokusei Gakuen University
2‑3‑1 Oyachi Atsubetsu‑ku Sapporo 004‑8631
７．Hokkaido University of Education Sapporo
5‑3‑1‑5 Ainosato Kita-ku Sapporo 002‑8502

─ 17 ─

木本

緒

理可ほか

中強度運動における温度条件が酸化ストレスに与える影響
暑熱環境が酸化ストレスの増大や抗酸化能の阻害を誘因

言する可能性を示唆するものである．また，Flanagan et

近年，健康の維持・増進のために，積極的に運動を行

al.（1998）は，運動実施時の酸化損傷マーカーと深部体う人が増加している．特に，中強度有酸素運動は，生活温との関係を調査し，高体温状態が ROS 生成の原因と習慣病の予防・改善効果（佐藤ほか，2006）や脂質代謝なることを報告している．しかしながら，暑熱環境下に量の増加（坂本ほか，1995）等が期待され，多くの機関

おける運動実施が酸化ストレスに与える影響ついて検討や施設において実施されている．そのような中で，発汗した研究は，Kaldur et al.（2014）や Knez and Periard

促進や脂質代謝促進を期待して，ホットヨガなどのよう（2014）が比較的強度の高い運動について検討を行ってに暑熱環境下で行う運動が注目されるようになってきいるものの，未だ報告が少ないのが現状である．特に，た．森本（2001）は，30℃以上の暑熱環境では，発汗に中強度運動についてはごく少数の報告しか見当たらな

よる体温調節反応が起こり，発汗促進効果が期待できる

いが，McAnulty et al.（2005）はトレッドミルによることを報告している．また，田中ほか（2008）は，一定

50％ VO2 max の運動を35℃で行い，運動後に脂質過酸負荷運動の実施前に41℃で10分間の半身浴を行うことに化の指標で有意な増加を認めている．したがって，安全

よって，運動時の脂質代謝が促進されたことを報告して性が高く，健康の維持・増進に有益であるとされる中強いる．以上のように，運動時の外的要因による暑熱曝露

度運動時においても，暑熱環境下であれば酸化ストレス

は，健康面において有益な影響を期待できる．一方で，増加の可能性は考慮する必要があり，より多様な指標を

深部体温の過度な上昇等により，熱中症のリスクが高ま用いて詳細に検討していくことが，運動実施時のリスク

るなど，身体に負の影響を与える可能性も考えられる．

軽減を考える上で重要である．

4

また，酸化ストレスに対抗する機能として，ヒトにはその１つに，運動誘発性酸化ストレスの増加が挙げられ抗酸化能が備わっている．齋藤ほか（2005）は，体温がる．
酸 化 ス ト レ ス と は， 活 性 酸 素 種（Reactive oxygen

38℃以上に達すると，抗酸化能の活性化によって運動誘

species；ROS）による脂質やタンパク質，DNA 等生体

発性酸化ストレスが抑制される可能性を示唆している．

組織の酸化損傷のことである．その増加や蓄積が，生活また，鈴木ほか（2007）は，体温上昇によって，抗酸化習慣病をはじめとする多くの疾病や生理的な老化の促進

酵素の活性化が生じたことを報告しており，環境温度ににつながると考えられている．運動時には，酸素摂取量

よる体温上昇が抗酸化能活性化の要因となる可能性が考が通常の10 〜 15倍に達し，活動筋組織への酸素流量がえられる．しかしながら，暑熱環境下における運動時の安静時の約100倍に達する（Sen et al., 1994）ため，生

抗酸化能と酸化ストレスの変化について同時に検討した体内の ROS の産生量が増加する．同時に，エネルギー研究は例が少なく，その関係については一致した見解がとして利用された ATP の中間代謝物であるヒポキサン

得られていない．

チンやキサンチンにより，キサンチンオキシダーゼを介

そこで本研究は，ROS 生成増大や抗酸化能亢進の可した ROS の産生が増大する（Sutton et al., 1980）．その能性がある暑熱環境下における中強度運動の実施が，酸結果，運動時には酸化ストレス増大のリスクが高まるこ化ストレスの増大につながるか否かを明らかにすることとが知られている．これまでの報告では，運動誘発性酸を目的とし，被検者に常温環境下および暑熱環境下の２化ストレスは，疲労困憊までの漸増負荷運動等の高強条件で60分間の中強度一定負荷運動を実施させ，運動前度運動では増加する（神林ほか，2004；Ogonovszky et

後の酸化ストレスレベルの変化を検討した．同時に，電al., 2005；Finaud et al., 2006）が，中強度有酸素運動で

子スピン共鳴装置（Electron spin resonance；ESR）をは増加しない（Viguie et al., 1993；Tozzi et al., 2002；

用いて，運動前後における抗酸化能の変化についても検木本ほか，2010；長島，2011）という見解が多い．しか討を行った．

しながら，これらの研究の多くは常温環境下で行っているものである．

方

これまでに，暑熱曝露による酸化ストレスの変化について，いくつかの報告がある．Ohtsuka et al.（1994）

法

１．被検者

は男性を25℃，39℃，42℃の湯に10分間浸からせたと被検者は，運動部に所属する男子大学生10名（年齢ころ，42℃で赤血球中のグルタチオンレベルの有意な21.0±0.4歳， 身 長174.5±2.2 ㎝， 体 重70.1±3.1 ㎏，BMI減少と，脂質過酸化の有意な増加が認められたことを22.9±0.7㎏ /m2）であった．なお，被検者は全員非喫煙

報 告 し て い る． ま た，Huang et al.（2012） は 水 兵 の者であった．実験に先立ち，ヘルシンキ宣言に基づいて，７日間のボイラー室における作業により，酸化ストレ

全員に本研究の趣旨及び安全性について十分な説明を行ス指標である尿中8- ヒドロキシ -2ʼ- デオキシグアノシン

い，自主的な参加の同意を書面により得た．また，本研（8-hydroxy-2ʼ-deoxyguanosine；8-OHdG） レ ベ ル が 有

究は北海道教育大学研究倫理委員会の承認のもとに実施

意に高くなったことを報告している．これらの報告は，した．

─ 18 ─

Kimoto R．et al．Eﬀect of temperature of moderate exercise on oxidative stress
でストレッチ運動を20分間実施した．漸増負荷運動と同２．実験の概要
中強度一定負荷運動に先立ち，自転車エルゴメー

様に，自転車エルゴメーター上でガスマスク，血圧計おター（COMBI 社製，エアロバイク 75XL Ⅱ）を用いた

よびスポーツ心拍計を装着し，その状態で３分間の安静

漸増負荷運動により，各被検者の最高酸素摂取量（peak状態を保持した後，ウォーミングアップとして１分間，

4

oxygen uptake；VO2 peak）を測定した．運動負荷と目標負荷の半分の負荷で60rpm を維持したペダリング

酸素摂取量の関係から，50%VO2 peak に相当する負荷運動を行った．その後，連続的に目標負荷に達するまでを算出した上で，カルボーネン法により算出した目標心負荷を増加させ，60分間のペダリング運動を行った．運拍数を考慮し，得られた値の75 〜 80% に相当する負荷動終了直後に採血（0h）を行い，運動終了後，衣服をを用い，60分間の一定負荷自転車こぎ運動を環境温度着用しない状態で体重を測定し，体重の減少量に相当す

20℃（Normal Ex）および32 〜 34℃（Heat Ex）の２条

る水分（市販のミネラルウォーター）を摂取させた．運件で実施した．また，暑熱環境が酸化ストレスに与える

動終了1.5時間後に採尿および採血（1.5h）を行い，実験影響を検討するため，運動負荷を行わない安静時暑熱環終了とした．

4

境条件（Heat Rest）も設定した．湿度はどの条件においても40% 程度になるよう調整した．なお，３回の測定

４．呼吸循環器機能の測定
4

運 動 中 の 酸 素 摂 取 量（Oxygen uptake；VO2），二は少なくとも１週間以上の間隔をあけて実施した．一定4

負荷運動開始前の安静時から運動終了30分後まで，自動酸 化 炭 素 摂 取 量（CO2 production；VCO2），換気量

呼気ガス分析装置（ミナト医科学社製，AE-300S）によ（Ventilation；VE）および呼吸交換比率（Respiratory

り呼気ガスおよび血圧を，スポーツ心拍計（POLAR 社

exchange ratio；RER）の測定は，前述の自動呼気ガス

4

TM

製，RS400 ）により心拍数（Heart rate；HR）を連続分析装置を用いて，安静時から運動終了30分後まで行っ的に測定した．採血は運動前（Pre），
運動終了直後（0h）た．なお，漸増負荷運動では呼気ガス採取法を，一定および運動終了1.5時間後（1.5h）に，採尿は Pre および負荷運動では breath-by-breath 法を用いた．breath-by-

1.5h に実施した．本研究では，酸化ストレス指標として

breath 法では測定されたデータを８呼吸毎に移動平均

尿中8-OHdG レベルを，総抗酸化能の指標として血清ア

し，さらに15秒毎に単純平均したものを分析に用いた．

・

ルコキシルラジカル（Alkoxyl radical； RO）消去能をまた，呼気ガス分析と同時に，付属の血圧計により血圧測定した．また，外注分析により，白血球数および血中を３分毎に，前述のスポーツ心拍計により HR を15秒毎

尿酸値の測定を行った．なお，被検者には実験前日からに連続的に測定した．

終了まで，激しい運動や飲酒を制限し，実験前の２食は検者が準備した同一の食事を摂取させ，飲料は水のみと５．体表面温度，鼓膜温および主観的運動強度の測定
体表面温度の測定は，赤外線サーモグラフィ（NECした．

Avio 赤 外 線 テ ク ノ ロ ジ ー 社 製，Thermo Shot F30
３．運動プロトコル

series）
を使用し，胸部と大腿部前面を撮影した．撮影は，

１）漸増負荷運動

運動前の自転車エルゴメーター上での安静時と運動開始

運動は，前述の自転車エルゴメーターを用いて，実験から運動終了30分後まで10分毎に行った．撮影された画室において行った．被検者は，ストレッチ運動を20分間

像からその部位の最高温度を求めるために，レポート作

実施した後，自転車エルゴメーター上で足とペダルを固成プログラム（日本アビオニクス販売社製，サーモトレー

定し，呼気ガス分析用のガスマスク（King System 社製，

サ用 NS92000）を用いて解析した．また，鼓膜温の測定

Inﬂatable Face Mask），血圧計およびスポーツ心拍計をは，耳式体温計（テルモ社製，テルモ耳式体温計 M30）装着した．その状態で４分間の安静状態を保持し，ウォーを使用し，体表面温度の測定時に加えて，運動終了50分

ミングアップとして２分間，60watts で60rpm のペダリ

後，70分後，90分後にも測定した．主観的運動強度（Rating

ング運動を行った．その後，60rpm を維持した状態で，of Perceived Exertion；RPE）は，鼓膜温測定と同時に毎分30watts 増加するランプ負荷法により疲労困憊に至実施した．

るまでの漸増負荷運動を実施した．なお，疲労困憊の判
６．採尿と採血

断はペダリング頻度が50rpm を下回った時点とした．

採尿は Pre および1.5h の２度行った．採尿ではすべての尿を採取し，尿量を計測した後，分析用に分注した．

２）中強度一定負荷運動
運動は，前述の自転車エルゴメーターを用いて，同一

採血は医師の指示を受けた看護師が実施し，Pre，0h お

被検者に対して Normal Ex および Heat Ex の２つの環

よび1.5h の３度，真空管（テルモ社製）を用いて肘静脈境条件下で行った．被検者は，運動開始前に採尿（Pre）

より15ml 採取した．採取した血液10ml は，常温で１時を行い，衣服を着用しない状態で体重を測定した．その間放置した後，3000rpm，４℃で10分間遠心分離を施し，後，採血（Pre）を行い，各温度に設定された実験室内血清の抽出に供した．残りの血液５ml は，外注分析に

─ 19 ─

木本理可ほか

中強度運動における温度条件が酸化ストレスに与える影響

より白血球数および血中尿酸値の測定に用いた．分注しいて，２条件間に有意な差が認められた．体重減少量は，た尿および血清サンプルは分析時まで−80℃で冷凍保存

Normal Ex で720.0±70.8g，Heat Ex で1305.0±68.1g でした．

あり，有意な差が認められた（p<0.01）．体重減少率はNormal Ex で1.0±0.0%，Heat Ex で1.8±0.1% で あ っ たことから，両条件とも被検者は脱水症状を引き起こして

７．尿中8-OHdG レベルの測定凍結させた尿サンプルは，常温で融解した後，遠心いなかったと判断した．

分離機（久保田商事株式会社製，パーソナル冷却遠心機2700）を用い，2000 rpm で５分間遠心分離を行い，

２．運動中および運動後における体表面温度と鼓膜温沈殿物を除いた上澄みを尿中8-OHdG レベルの分析におよび RPE の変化用いた．尿中8-OHdG 濃度の分析は酵素結合免疫測定

２つの運動条件における体表面温度の変化について（Enzyme-linked immunosorbent assay；ELISA） 法 に

Fig. １に示した．胸部では運動開始10分後，20分後およよる測定キット（日本老化制御研究所製，New 8-OHdG

び運動終了20分後，30分後以外の６点，大腿部前面ではCheck）を用いて行った．本研究では尿中8-OHdG レベ

運動終了10分後，20分後，30分後以外の７点で Normal

ル（ng/㎏ /h）として，尿中8-OHdG 濃度に尿量を乗じ，Ex に比較して Heat Ex で有意な高値が認められた．ま

被検者の体重および前回排泄時からの経過時間で除した

た，胸部では Normal Ex の安静時，運動開始10分後おものを用いた．なお，測定方法は神林ほか（2004）と同

よび40分後と比較して運動終了30分後で有意な高値が様の方法である．

認められた（p<0.05）．さらに，大腿部前面では Normal
Ex の安静時と比較して運動開始20分後および30分後で有意な高値（p<0.05）が，運動終了10分後，20分後

８．血清総抗酸化能の測定
血清・RO 消去能の測定は，既報（Kohri et al., 2009）および30分後において他の７点と比較して有意な高値に若干の修正を加えて，ESR を用いたスピントラップ法（p<0.01）が認められ，Heat Ex の安静時と比較して運にて実施した．前処理した混合液に光ファイバー式可視動終了10分後および20分後で有意な高値（p<0.05）が認

光照射装置（ラジカルリサーチ社製，RUVF-203SR）にめられた．鼓膜温の変化については Table ２に示した．

・て可視光を照射することにより RO を発生させ，信号

鼓膜温は，Normal Ex に比較して Heat Ex ではいずれのを検出し（Control signal），一方では同じ系に血清を添

計測時においても有意な高値が，Heat Rest では開始70加した際の，
RO の信号を検出した（Serum signal）．なお，分後以降に有意な高値が認められた．Normal Ex にお

スピントラップ剤には，2-（5, 5-Dimethyl-2-oxo-2λ5-［1,いて，安静時および運動中と比較して運動終了後で有意

3, 2］dioxaphosphinan-2-yl）-2-methyl-3, 4-dihydro-2H-な低値が，Heat Ex において，安静時および運動終了後

pyrrolel-oxide（CYPMPO，ラジカルリサーチ社製）をと比較して運動中で有意な高値が認められた．
また，各条件における RPE の変化について Table ３

用いた．

に示した．Heat Rest に比較して，Normal Ex では運動中において，Heat Ex では運動中および運動終了後30分

９．統計処理測 定 結 果 は， 全 て 平 均 値 ± 標 準 誤 差 で 表 し た．

後までにおいて有意な高値を認めたが，運動を負荷した

Normal Ex と Heat Ex の２群間の差の検定には，対応のあるｔ検定を用い，各群における変数の経時的変化およ

Table １

Cardio-respiratory data during constant load exercise.

び３群間の差の検定には，対応のある二要因分散分析を

Valiables

用い，Ｆ値が有意であった場合は，適宣 Bonferroni 法にVO2 (ml/kg/min)

4

4て post-hoc 多重比較を行った．危険率はすべて５% 未満

VCO2 (ml/kg/min)を有意とした．

VE (l/min)4

Normal Ex

Heat Ex

Significance28.2±0.631.9±1.3

p<0.0127.1±0.529.1±0.7

p<0.0152.9±2.2

56.1±2.4

p<0.05RER

0.96±0.01

0.94±0.01

p<0.05HR (bpm)

144.8±2.6152.2±2.2

p<0.05BP-sys (mmHg)

172.1±7.6165.8±6.1

N.S.

BP-dia (mmHg)

75.5±5.568.4±3.7

p<0.05

ΣVO2 rest (ml/kg)

14.9±0.3

18.1±0.7

N.S.

本研究における VO2 peak から評価した運動強度は，

ΣVO2 ex. (ml/kg)

1694.1±38.7

1914.8±77.2

p<0.01

Normal Ex で 51.8 ± 1.0% VO2 peak，Heat Ex で 58.3 ±ΣVO2 rec. (ml/kg)

172.8±3.8203.2±8.5

N.S.

1.4% VO2 peak であり，２条件間に有意な差が認められ

All valuables are presented mean±SE. Cardio-respiratory data represent meanvalues from start to end and sum of oxygen uptake for 30 minutes after exercise,respectively.
VO2 ; oxygen uptake, VCO2 ; CO2 production, VE ; ventilation, RER ; respiratoryexchange ratio, HR ; heart rate, BP-sys ; systolic blood pressure, BP-dia ;diastolic blood pressure.

結

果

１．中強度有酸素運動時における呼吸循環器系指標と
体重の変化
4

4

4

た（p<0.01）．２条件における運動時の呼吸循環器系指標の変化について Table １に示した．収縮期血圧，安静時および回復期の総酸素摂取量以外のすべての項目にお4─ 20 ─

4

4

Kimoto R．et al．Eﬀect of temperature of moderate exercise on oxidative stress
２条件間では有意な差は認められなかった．
３．各条件における白血球数および血中尿酸値の変化
各条件における白血球数および血中尿酸値の変化について Table ４に示した．白血球数は，Normal Ex およびHeat Ex において，Pre および0h と比較して1.5h で有意な増加を示したが，Heat Rest においては有意な変化は認められなかった．また，1.5h において，Normal Ex お
よび Heat Ex で Heat Rest に比較して有意な高値が認められた．血中尿酸値は，Normal Ex および Heat Ex において，Pre および1.5h と比較して0h で有意な高値を示し，Heat Rest において，Pre および0h と比較して1.5h で有意な低値を示した．各条件間には有意な差は認められなかった．
Normal Ex および Heat Ex の0h は，発汗による血液濃縮の可能性が考えられるため，ヘマトクリット値を用
いて補正値を算出した．その結果，血中尿酸値の補正値（Fig. ２）では Normal Ex において，Pre と0h 間に認められていた有意差が消失した．
４．各条件における尿中8-OHdG レベルおよび血清・RO
Fig.1 Changes of maximal body surface temperature in the breast（top）and the anterior surface of thigh（bottom）during
and after each exercise.
＊：p<0.05（vs Normal Ex），＊＊：p<0.01（vs Normal Ex）

消去能の変化
各条件における尿中8-OHdG レベルおよび血清・RO 消去能の変化について Table 4に示した．両指標とも，いずれの条件においても，有意な変化は認められなかった．
また，Pre を１とした相対値として分析を加えても，両指標には有意な変化は認められなかった．

Table 2 Change of Eardrum temperature during rest, exercise
and recovery in Normal Ex, Heat Ex and Heat Rest.
Normal Ex

Heat ExRest

35.7±0.2 ##36.9±0.1 ＊Exercise (10~30min)

35.9±0.2 ##37.4±0.1

Exercise (40~60min)

35.9±0.2 ##Recovery (10~30min)
Recovery (50~90min)

考

Heat Rest

察

36.2±0.1

本 研 究 で は， 健 常 な 男 子 大 学 生10名 を 対 象 に，

36.3±0.1

50%VO2 peak に相当する負荷で，60分間の一定負荷運

37.8±0.1 ＊＊ §§##

36.4±0.1

動を常温環境下（20℃）と暑熱環境下（32 〜 34℃）の

35.1±0.2

37.1±0.1＊＊

36.4±0.1 ＊＊２条件で実施させ，温度環境の違いが運動誘発性酸化ス

34.7±0.2

36.5±0.1 ＊＊36.2±0.1 ＊＊トレスおよび抗酸化能に与える影響について検討した．

＊＊

§#

4

All data are presented mean ± SE. ＊ : p<0.05 (vs Normal Ex), ＊＊ : p<0.01 (vsNormal Ex), § : p<0.05 (vs Heat Rest), §§ : p<0.01 (vs Heat Rest), # : p<0.05 (vsRecovery), ## : p<0.01 (vs Recovery)

その結果，尿中8-OHdG レベルで評価した酸化ストレス指標および血清・RO 消去能で評価した総抗酸化能には，２条件間に有意差は認められず，両条件ともに運動前後で有意な変化は認められなかった（Table 4）．これらのことから，60分間の中強度有酸素運動を行う場合，32℃

Table 3 Change of RPE during rest, exercise and recovery inNormal Ex, Heat Ex and Heat Rest.
NormalEx

Heat Ex

程度の暑熱環境下で実施したとしても，DNA 酸化損傷を伴う運動誘発性酸化ストレスが高まる危険性は低いこHeat Rest

Rest

6.8±0.5

6.5±0.3

6.0±0.0

Exercise (10~30min)10.8±0.4 ＊＊ §§11.2±0.4 ＊＊ §§6.0±0.0

Exercise (40~60min)

13.3±0.5 ＊＊ §§##

14.1±0.3 ＊＊ §§##

6.0±0.0

Recovery (10~30min) 7.5±0.5

8.3±0.5 ＊＊ §§6.0±0.0

Recovery (50~90min) 6.2±0.1

6.2±0.2

6.0±0.0とが明らかとなった．
暑熱環境下では，著しい体温の上昇や発汗の増大をもたらすため，活動筋を含めた生体への負担は高くなる．
本研究においても，２条件の運動負荷を物理的に同等に4したにもかかわらず，Heat Ex における %VO2 peak やAll data are presented mean ± SE. ＊ : p<0.05 (vs Heat Rest), ＊＊ : p<0.01 (vs HeatRest), § : p<0.05 (vs Rest), §§：p<0.01 (vs Rest), # : p<0.05 (vs Exercise 10~30min), ## : p<0.01 (vs Exercise 10~30 min)

運動中の総酸素摂取量は Normal Ex と比較して有意に高い値であった（Table 1）．Cadenas and Davies（2000）
は，生理的条件下において利用される酸素の１〜２％

─ 21 ─

木本理可ほか

中強度運動における温度条件が酸化ストレスに与える影響

Table 4 Change of biochemical markers, oxidative stress andantioxidant markers before and after constant load exercise.
Variables
Blood leukocyte count(103/μl)

Blood uric acid level(mg/dl)Urinary 8-OHdG level(ng/kg/h)Serum・RO scavenging
capacity(mmol/ml Trolox
equivalen)

Pre

0h

1.5h

Normal Ex

6.1±0.4

8.0±0.511.2±0.8 ＊＊ §§##Heat Ex

5.9±0.5

7.9±0.7

9.5±0.7 ＊＊ ##Heat Rest

5.9±0.7

5.6±0.7

6.2±0.7

Normal Ex

5.9±0.4

6.2±0.4＊＊

5.8±0.3 §§Heat Ex

5.9±0.2

6.5±0.3 ＊＊6.0±0.3 §§5.8±0.3

Heat Rest

6.1±0.3

6.0±0.3

Normal Ex

8.1±1.9─

9.7±1.4

Heat Ex

7.8±1.1─

11.3±2.4

Heat Rest

8.9±1.4─

8.3±0.8

Normal Ex

1.9±0.3

2.0±0.2

2.1±0.8

Heat Ex

1.9±0.2

2.3±0.4

1.9±0.2

Heat Rest

1.7±0.2

2.0±0.3

1.9±0.4＊＊

胞質や細胞膜上に存在する抗酸化酵素や抗酸化物質の働きにより増大した ROS が消去され，酸化ストレスレベ
ルは有意な変化を示さなかった可能性がある．
電子伝達系以外にも，運動時における ROS の主な発生源となる機構がある．NADPH オキシダーゼ系は，骨格筋に損傷が生じた場合，炎症部位に好中球などの炎症性細胞の浸潤が生じることで，ROS を産生する（増田と4

田辺，2003）．本研究では，50%VO2 peak 程度の中強度§§

有酸素運動を用いたことから，運動後に筋損傷が起こっていたとは考えにくい．また，白血球数は，Normal Ex
および Heat Ex において，Pre および0h と比較して1.5hで有意な増加を示したが，２条件間では有意な差は認められなかった（Table ４）．白血球は運動時間および強度に比例して増加し，より激しい運動で血中への好中球の動員が増大することが報告されている（McCarthy

All data are presented mean ± SE.
＊＊: p<0.01 (vs Pre), §§ : p<0.01 (vs 0 h), ## p<0.01 (vs Heat Rest)

and Dale, 1988）．本研究では，Heat Ex は Normal Ex と4

比較して %VO2 peak が有意に高かったことから，より多くの白血球増加が認められることが予想された．しかしながら，２条件間に有意な差は認められず，好中球の動員によって ROS 生成が高まりやすい状況にあったとも考えられない．また，運動時には筋組織の血管抵抗の減少や体温上昇に伴う血流の増大による血液の貯留が生じ，代償的に消化器や腎臓などでは血液量の低下を生じることが知られている（江口ほか，2009）．運動後はこの血流の改善により虚血・再灌流状態が生じ，ヒポキサ
ンチン・キサンチンオキシダーゼ系により ROS が生成される．しかしながら，この系についても高強度運動時に影響が大きくなることが知られており，本研究ではこFig.2

Change of blood uric acid level before and after exercise.
＊＊：p<0.01

れらの機構が関与した可能性は少なく，ROS 生成の増大は電子伝達系のみに抑えられていたと考えられる．
一方で，Heat Ex では Normal Ex と比較して，体表はスーパーオキシドになることを報告している．スー

面温度および鼓膜温が有意に高く（Fig. １，Table ２），パーオキシドは他の ROS の前駆体であるため，酸素摂

血中尿酸値も Pre と比較して0h に有意に増加する（Fig.

取量が増大し，スーパーオキシド生成が増大すると他２）など，身体への高いストレス状態が観察された．

の ROS 生成も増加する．運動時には，酸素摂取量が通Flanagan et al.（1998）は，運動実施時の酸化損傷マー

常の10 〜 15倍に達し，活動筋組織への酸素流量が安静

カーと深部体温との関係を調査し，高体温状態は ROS

時の約100倍に達する（Sen et al., 1994）ため，活動筋生成の原因となることを認めている．また，McAnulty

では ROS が生成され，蛋白質や脂質，DNA などと反応

et al.（2005）は，運動による体温上昇は酸化ストレス

することが知られている．したがって，Heat Ex においを増加させることを報告している．本研究の Heat Ex にて生体内では ROS 生成が増大していたと考えられるが，おける高体温状態は，酸化ストレス増大のリスクを高め

本研究で用いた酸化ストレスレベルに有意な増加は認める可能性が考えられるが，同時に抗酸化能の亢進を導いられなかった．

た可能性がある．鈴木ほか（2007）は，65%VO2 peak4

このような結果が認められた理由について，活動筋にで30分間のペダリング運動を室温35℃で実施したとこ

おける抗酸化能の働きが挙げられる．中強度有酸素運動

ろ，食道温38℃以上で抗酸化酵素活性増加の可能性を報

では，有酸素性エネルギー供給機構を用いて ATP を産告している．齋藤ほか（2005）は，最大心拍数の60 〜

生しており，このエネルギーを産生している電子伝達系

70% の一定負荷運動を環境温度25℃，35℃，0℃〜 5℃

では，ミトコンドリアの呼吸鎖内においてスーパーオの３条件で実施したところ，深部体温38℃以上の上昇は，キシドや過酸化水素などの ROS が生成される．Heat Ex

抗酸化酵素の活性を高め，生体内の DNA 酸化損傷の軽では酸素摂取量の増大が生じており，電子伝達系におい減および DNA 修復プロセスを活性化させる可能性があても ROS 生成が増大していたことが予想されるが，細ると報告している．本研究で用いた鼓膜温は，体温調節─ 22 ─

Kimoto R．et al．Eﬀect of temperature of moderate exercise on oxidative stress中枢である視床下部に近く，体温の変化を反映してい環境下（20℃）と暑熱環境下（32 〜 34℃）の２条件でるため，深部体温の指標として用いられている．Heat

実施させ，運動前，中，後の各指標の変化から，温度環

Ex における運動中の鼓膜温は，38℃前後まで上昇した境の違いが運動誘発性酸化ストレスおよび抗酸化能に与（Table ２）．したがって，Heat Ex において抗酸化酵素

える影響について検討した．結果は以下の通りである．

が活性化した可能性が考えられるが，本研究では運動

１．Heat Ex では，Normal Ex と比較して，%VO2 peak

前後の血清・RO 消去能には変化が認められず，Normal

や運動中の総酸素摂取量，体表面温度および鼓膜温Ex とも有意な差は認められなかった（Table ４）．血が有意に高く，血中尿酸値の相対値変化がより大き

4・

清 RO 消去能は，血清中の様々な抗酸化酵素および抗く増加するなど，身体への高いストレス状態が観察

酸化物質の影響を総合的に反映しており，個々の酵素やされた．

物質の変動は検討できない．そのため，その詳細につい２．運動前後の尿中8-OHdG レベルおよび血清・RO 消去ては今後のさらなる検討が必要である．また，尿酸はキ能は，両条件ともに有意な変化は認められず，２条

サンチンオキシダーゼ（XO）によって合成されるプリ

件間に有意差は認められなかった．

ン代謝の最終生成物であり，この酵素は肝臓，脂肪細胞

３．運動中の RER は，Heat Ex では Normal Ex と比較や血管構成細胞など様々な細胞に分布し，生体で生みして有意に低い値を示した．

出される ROS の主要な発生源のひとつである．そのた以上のことから，暑熱環境下における中強度有酸素運

め，尿酸値の増大は ROS の過剰生成と関連があると言動は，常温環境下に比較して身体へのストレスレベルがわれている．一方で，尿酸は血中においてビタミンＣに高い可能性があるが，DNA 酸化損傷を伴う運動誘発性

匹敵する強力な抗酸化作用を有していることが知られて酸化ストレスが高まる危険性は低いことが明らかとなっおり（益崎ほか，2013），疲労困憊までの自転車こぎ運

た．RER の結果から，暑熱環境下では脂質代謝の高ま動において体内尿酸量と血漿および尿中チオバルビツーりが期待できるため，安全面に留意して実施することで，

ル 酸 反 応 物（thiobarbituricacid reactive substances；

健康の維持・増進に効果的な運動環境であることが示唆

TBARS）値に関連があることが報告されている（北ほされた．

か，1999）．Heat Ex において，血中尿酸値が Pre と比較して0h で有意に増加し，1.5h には Pre の値にほぼ戻文る動きが認められた．
（Table ４，Fig. ２）この変化は，尿酸が生体内で抗酸化物質として働き，増加した ROS

献Cadenas, E. and Davies, A.（2000）Mitochondrial free

生成を相殺する一因となった可能性を示している．

radical generation, oxidative stress, and aging.

暑熱環境が各指標に与える影響を検討するために設Free. Radic. Biol. Med., 29：222 230.

定した Heat Rest 条件においても，酸化ストレス指標

江口裕伸・藤原範子・大河原知水・鈴木敬一郎・谷口および総抗酸化能には有意な変化が認められなかっ

直之（2009）酸化ストレスと健康．生物試料分析，た（Table ４）．先行研究では，暑熱環境自体が ROS 生

32：247 256．

成の増大や酸化ストレスレベルの増加を導くとの報告

Finaud, J., Lac, G., and Filaire, E.（2006）Oxidative（Ohtsuka et al., 1994；Huang et al., 2012） が あ る が，stress：relationship with exercise and training.

本研究における暑熱環境設定（32℃〜 34℃，湿度40％

Sports. Med., 36：327 358.

前後）では，その危険性が低いことが明らかとなった．

Flanagan, S. W., Moseley, P. L., and Buettner, G. R.

本研究において，運動中の RER に注目すると，Heat（1998）Increased flux of free radicals in cells

Ex で は Normal Ex と 比 較 し て 有 意 に 低 い 値 を 示 しsubjected to hyperthermia：detection by electron（Table １），より脂質の代謝が高まっていたことが示唆

paramagnetic resonance spin trapping. FEBS Lett.,

される．したがって，暑熱環境下での運動は脂質がより

431：285 286.

よく燃焼され，運動誘発性酸化ストレスが高まる危険性

Huang, Y.K., Lin, C.W., Chang, C.C., Chen, P.F., Wang,

は低いという点で，健康維持・増進や適性体重の維持を

C.J., Hsueh, Y.M., and Chiang, H.C.（2012）Heat

目的とする運動者に対し，効果的な運動環境と言える．

acclimation decreased oxidative DNA damage

しかしながら，常温環境下と比較して多量の発汗が予想

resulting from exposure to high heat in an

されるため，実施する際にはこまめな水分補給等の注意

occupational setting. Eur. J. Appl. Physiol., 112も必要である．

（12）： 4119 4126.
Kaldur, T., Kals, J., Oopik, V., Zilmer, M., Zilmer,
総K., Eha, J., and Unt, E.（2014）Effects of heat括

acclimation on changes in oxidative stress and4

本研究は，健常な男子大学生10名を対象に，50%VO2

inﬂammation caused by endurance capacity test in

peak に相当する負荷で，60分間の一定負荷運動を常温

the heat. Oxid. Med. Cell. Longev., 2014：107 137.

─ 23 ─

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