CHAPTER

1

Structure and Function of Body Systems

身体の構造と機能
N. Travis Triplett, PhD

本章を終えると・筋と骨の全体構造から微細構造までを説明することができる。
・筋収縮の「滑走説」を説明することができる。
・筋線維タイプごとの形態的・機能的特徴と、スポーツ競技との関連を説明することができる。
・心臓血管系と呼吸器系の解剖学的、生理学的な特性について説明することができる。

著者は、本章の執筆にあたって多大な貢献をいただいた Robert
T. Harris と Gary R. Hunter に対し、ここに感謝の意を表します。

1

2

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 1 章 身体の構造と機能

身体運動やスポーツのパフォーマンスを遂行するきはしない。筋の停止側の骨を引き寄せて、関節にには、効果的で目的的な身体のさまざまな動作が必

回転を与えて運動を起こすことにより、そこで生産要である。

された力を外界に伝達するという手順を踏む。筋の

このときのさまざまな動作は、さまざまな筋の活機能は「引く」ことのみであり、「押す」ことはで動で生産された力によって生み出され、その力は身きない。しかし、骨で形成されるてこの作用により、Clavicle

鎖骨

体のさまざまな部位で形成される骨格のてこの作用

筋の「引く」力を外界の物体を引く力だけでなく押Scapula

肩甲骨

によって生産される。このような作用を起こす骨格

す力にも用いることができる。

筋は大脳皮質の制御下にあり、末梢神経系の運動神

個人差はあるが、一般に身体には 206 の骨が存在

経を介して骨格筋細胞や骨格筋線維を賦活させる。

するとされている。この比較的軽量で強靭な構造が、Sternum

胸骨
上腕骨

Humerus

肋骨

Ribs

脊椎

これら一連の神経筋の作用を継続的に維持するため

てこ、支持、保護の機能をつくり出している（図Vertebral columnには、活動している組織に継続的に酸素や栄養素を1.1）。頭蓋骨、脊柱（C 1 から尾骨まで）、肋骨、胸Crest of pelvis (iliac crest)
腸骨稜

供給しながら、その一方で二酸化炭素や副産物の除骨により形成されるものを体幹骨格（体軸性骨格）去を行う心臓血管系や呼吸器系の働きが必要である。

と呼ぶ。肩甲帯（肩甲骨と鎖骨）、腕や手首、手部

科学的な知識を可能な限り活用して、競技者向けの骨（上腕骨、橈骨、尺骨、手根骨、中手骨、指節の効果的なトレーニングプログラムを構成するため骨）、下肢帯（寛骨）、脚や足首、足部の骨（大腿骨、に、ストレングス＆コンディショニング専門職に求

膝蓋骨、脛骨、腓骨、足根骨、中足骨、趾節骨）でめられるのは、単に筋骨格系の機能だけでなく、エ形成されるものを体肢骨格と呼ぶ。

クササイズを行う際の筋活動を直接的に支えている

骨盤

PelvisRadius 橈骨
Ulna 尺骨
Carpals

手根骨

Metacarpals

中手骨

Femur

骨と骨が連結しているところを関節と呼ぶ。関節大腿骨

心臓血管系、呼吸器系も含めた身体に備わるシステのなかでも線維性連結（頭蓋骨の縫合など）はほとムについて理解を深めることである。こうしたこと

んど関節運動を起こさない。軟骨性連結（椎間板なから、本章では、筋力および筋パワーの維持向上のど）はある程度の運動が可能である。滑膜性連結（肘基礎をなす筋骨格系、神経筋系、心臓血管系、呼吸や膝など）においてはかなり大きい可動域を持つ。

器系の構造や機能について解説する。

スポーツ競技やエクササイズで表現される運動の大

Tibia

脛骨

部分は滑膜性連結の部分で起こるが、その最も重要

Fibula

腓骨

筋骨格系

3

Patella

膝蓋骨

な特徴は摩擦が小さく大きな可動域を持つということである。関節をつくる骨同士の端（関節面）は滑

筋骨格系はヒトの身体活動に特有の、非常に多様

らかな硝子軟骨で覆われ、関節全体は、滑液で満たな動作ができるようにつくられている骨、関節、筋、された関節包で包まれている。多くの関節には靱帯腱で構成される。ここでは、筋骨格系のさまざまなと軟骨による支持構造がある（13）。

Metatarsals

中足骨

a

b

図 1.1 ヒトの男性の骨格を（a）前方から見たものと、（b）後方から見たもの

構成要素についてそれぞれを個別に解説するととも事実上ほとんどすべての関節の運動は、ある点まに、それぞれの構成要素同士がどのように関連する

たは軸を中心とした回転運動と捉えることができる。

局面でも運動軸が変わるため、純粋な蝶番関節とはかについて解説する。

関節は、その回転軸の数によって分類される。単軸いえない。二軸関節、たとえば手関節や足関節では、骨格を動かすことを可能にしている筋群を図 1.2

関節、たとえば肘関節などは、1 つの回転軸で蝶番直交する 2 つの軸に沿って運動が起こる。多軸関節、に示した。骨と骨が連結する部分が関節であり、骨骨格のように動く。膝関節を蝶番関節に分類する場合が

たとえば肩関節や股関節などの球関節（臼関節）は格筋の両端は関節をまたいでそれぞれの骨に付着し少なくないが、関節の可動域内を動く際のいずれの直交する 3 つの軸で規定される動作平面に沿って運ている。このように配置されていないと、動かすこ動が可能である。

とはできない。

筋は外部の物体や地面に直接力を加えるような働成人の骨格の成長に影響を与える要因は何か？
成人の骨格によい影響を与え得ることはさまざまあるが、その多くは筋を働かせた結果によるものである。身体に高負荷がかけられたとき（肉体労働やレジスタンストレーニング）、骨の骨密度やミネラル含有量は増加する。衝撃を伴う爆発的な動作を行った場合にも同様のことが起こり得る。高強度あるいはハイパワーの発揮が求められ、強い衝撃を伴う着地が含まれる体操競技などの活動に携わっている人の間では、骨密度が高いことがよく見られる（11）。骨の適応に影響を及ぼすそれ以外の要因は、体軸性骨格に負荷がかかっているか否かと、どのくらいの頻度で負荷がかかるか、である。骨の適応期間は、骨格筋の適応期間よりも長いので、刺激の頻度や強度、種類に変化をつけることが重要である。

E6372/NSCA/fig01.01/508626/alw/r1-pulled

骨格筋

脊柱は柔軟性のある椎間板で区切られた椎骨から成り立ち、この構造がさまざまな動作を可能にして骨格筋の全体構造と微細構造いる。脊柱は、頸部の 7 個の頸椎、上背部の 12 個骨格筋とは、筋組織、結合組織、神経、血管を含の胸椎、下背部の 5 個の腰椎、癒合して骨盤の後部んだ器官である。身体に 430 以上ある骨格筋は、筋を構成する 5 個の仙椎、骨盤から下方に伸びた 3 〜

外膜と呼ばれる線維性結合組織に覆われている。筋5 個の尾椎（これは内部に残った尾の痕跡と考えら

外膜は筋の両端で腱に移行する（図1.3）
。腱は骨膜

れる）
、の 5 つの部分に分けることができる。

（骨を覆う結合組織）に付着しているので、筋の収4ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 1 章 身体の構造と機能

縮は腱を介して骨を引き寄せる力となる。四肢の筋が付着している 2 つの場所は、近位（体幹に近い）

Mitochondrion
ミトコンドリア

5

Opening to T-tubule
T管の開口部と遠位（体幹から遠い）と呼ぶ。体幹の筋が骨に付着する 2 カ所の部位は、上位（頭に近いほう）と下Trapezius
僧帽筋

Deltoid
三角筋
Pectoralis major
大胸筋
Biceps brachii
上腕二頭筋
Rectus abdominis
腹直筋
Brachialis 上腕筋
External oblique
外腹斜筋
Brachioradialis
腕橈骨筋Finger flexors
指屈筋群

Infraspinatus
棘下筋
Teres major
大円筋
Triceps brachii
上腕三頭筋
Latissimus dorsi
広背筋位（足に近いほう）と呼ぶ。
筋細胞の多くは、筋線維と呼ばれる直径50 〜 100μm（ヒトの髪の毛の直径程度）の長い円柱状の細胞（中には筋の全長に及ぶものも存在する）である。
筋細胞の表面には多数の核が存在し、低倍率の拡大
しまでも縞模様が観察される。筋外膜の内部では、150もの筋線維がまとまって筋線維束を形成し、筋周膜

Finger extensors
指伸筋群と呼ばれる結合組織に包まれている。また、個々の筋線維の周囲を結合組織性の筋内膜が包んでおり、
筋鞘（筋線維の細胞膜）に隣接している（13）。筋

Adductor longus
長内転筋
Gracilis 薄筋
Sartorius 縫工筋
Rectus femoris
大腿直筋
Vastus lateralis
外側広筋
Vastus medialis
内側広筋
Tibialis anterior
前脛骨筋

Gluteus maximus
大殿筋
Semitendinosus
半腱様筋
Biceps femoris
大腿二頭筋

Sarcolemma
筋鞘T-tubule
T管

図 1.5 筋線維の断面図

外膜、筋周膜、筋内膜など、これらすべての結合組との接合部を、運動終板あるいは神経筋接合部とい織がまとまって腱に連結することにより、個々の筋う（図 1.4）。各筋線維に存在する神経筋接合部は 1線維で発生した張力が腱に伝達されるのである（図カ所のみであるが、1 本の運動神経は、多数の筋線

1.3）。

維（数百あるいは数千に至る場合もある）を支配し運動神経（神経細胞）とその支配下にある筋線維

Semimembranosus
半膜様筋
Gastrocnemius腓腹筋

Myofibril
筋原線維

Sarcoplasmic
reticulum
筋小胞体ている。1 本の運動神経とその神経により支配される筋線維を運動単位と呼ぶ。1 つの運動単位に含まれる筋線維は、これを支配する神経が刺激されるとDendrites
樹状突起

そのすべてが収縮する。
Nucleus

核

Soleus
ヒラメ筋

筋線維の内部構造を図 1.5 に示す。筋線維の細胞質である筋形質には、線維性タンパク質からなる収縮要素、その他のタンパク質、貯蔵グリコーゲン、a

脂肪粒、酵素、ミトコンドリア、筋小胞体といったb

特別な働きを持つ細胞小器官が含まれている。

Axon
軸索

図 1.2 男性の人の骨格筋系の（a）前方から見た図、（b）後方から見た図

そのうち細胞質の大部分を占めているのは数百の筋原線維で、直径は 1 μm（髪の毛の直径の約 100

Muscle belly
Epimysium (deep fascia)

Myofibril
筋原線維

腱

Node of Ranvier
ランビエ絞輪筋外膜（深部筋膜）

Fasciculus
Endomysium (between fibers)

筋腹Tendon

仕組みがあり、それを構成するのは主にミオシンフ
ィラメントとアクチンフィラメントという 2 種の筋

Myelin sheath
ミエリン鞘

筋線維束

分の 1 ）である。筋原線維には筋線維を収縮させる

フィラメントである。ミオシンフィラメント（太い筋内膜（筋線維間）

フィラメント：直径 16nm。髪の毛の直径の約 1 万
Neuromuscular junction
神経筋接合部

Sarcolemma
Sarcoplasm 筋鞘筋形質Muscle筋

Single muscle fiber
Nucleus

ミオシンフィラメントは球状の頭部、ヒンジ（蝶番）部分、線維状の尾部からなる。球形の頭部がミオシ
ンフィラメントから一定の間隔で突き出ており、こPerimysium
筋周膜

Myofilaments 筋フィラメント
actin (thin) アクチン
（細い）
myosin (thick) ミオシン（太い）分の 1 ）は200個のミオシン分子で構成されている。

の頭部が左右でクロスブリッジを形成し、アクチンと相互作用する。アクチンフィラメント（細いフィ

単一筋線維

核

図 1.3 3 種類の結合組織の模式図。筋外膜（外側）、筋周膜（筋線維束という筋線維のまとまりを包む）、筋内膜（個々の筋線維を包む）

図 1.4 運動単位。運動単位は、1 本の運動神経とこれによって支配される筋線維で構成される。多くの場合、1 つの運動単位は数百本の筋線維を支配する。

ラメント：直径約 6 nm）は、2 本の筋線維が互いに巻きつくように伸びる二重らせん構造を形成している。このミオシンフィラメントとアクチンフィラメ

CHAPTER

2

Biomechanics of Resistance Exercise

レジスタンスエクササイズのバイオメカニクス
Jeffrey M. McBride, PhD

本章を終えると・骨格筋の主な構成要素を明確にすることができる。
・筋骨格系のてこの種類を区別することができる。
・スポーツ活動中や運動中の主な解剖学的な動きを明確にすることができる。
・並進運動と回転運動における仕事とパワーを算出することができる。
・人間の筋力とパワーに関連する諸要素について説明することができる。
・トレーニング機器の抵抗とパワーのパターンの違いを評価することができる。
・運動時の関節のバイオメカニクスの重要な要素について示すことができる。

著者は、本章の執筆にあたって多大な貢献をいただいた Everett
Harman に対し、ここに感謝の意を表します。

21

22

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 2 章 レジスタンスエクササイズのバイオメカニクス

バイオメカニクスの知識は、スポーツや運動を含の動作が関与するが、ある動きについて、最も直接めた身体の動きを理解するうえで重要である。バイ的に動作を起こす筋を主働筋と呼び、その動作速度

オメカニクスは、筋骨格系の構成要素が相互作用しを緩めたり止めたりする筋を拮抗筋と呼ぶ。拮抗筋て動きを生み出すメカニズムを考えるものである。

は、関節を安定させたり、素早い動作の最後に四肢どのように身体の動作が起こり、動作において筋骨を止めるのを助けたりする働きをしており、これに格系にどのようにストレスが加わるかについて洞察よって関節構造（靭帯や軟骨による軟骨性連結）をを持っていることで、より安全で効果的なレジスタ

保護している。たとえば投動作では、上腕三頭筋がンストレーニングのプログラムをデザインすること主働筋として働き、肘を伸展させて、ボールを加速ができる。

する。肘が完全な伸展に近づくにつれて、上腕二頭本章では、最初に骨格筋と身体のメカニクス（力筋が拮抗筋として肘の伸展を遅くして動きを止める

学）について概略を述べる。次に筋力およびパワー

ように働き、これによって肘の構造を内的な衝撃かの発揮に関連するバイオメカニクスの原理についてら保護する。

解説する。そして、トレーニング機器の抵抗としてある関節運動において、動作を間接的に補助する用いられる重力や慣性、摩擦、流体抵抗、弾性など

筋を協働筋という。たとえば肩甲骨を安定させる筋の特性について述べ、その後、肩、腰、膝を中心に、は、上腕の動作中に協働筋として作用する。協働筋

レジスタンストレーニング時の関節のバイオメカニが働かない場合、上腕の運動を起こす筋の多くは肩クスを解説する。

甲骨に起始を持つため、効率的に作用できない。ま骨格筋

た、2 つの関節をまたいでいる筋（二関節筋）が主働筋である場合に、身体の動きをコントロールする

FA
MRF

MAF

Fulcrum
支点

Lever
てこ

図 2.1 てこ。てこは、ある一点に加えられた力のうち、回転弧の接線方向の分力を反対側へと伝達する。FA ＝てこに加えられた力。MAF ＝加えられた力のモーメントアーム。FR ＝てこの回転に対する抗力。MRF ＝抗力のモーメントアーム。てこがつりあった状態では、物体に対して加えられた力は、FR と等しく、方向は反対となっている。

モーメントアーム（またはフォースアーム、レバー
アーム、トルクアーム）：──支点から力の作用線
FR

関節と膝関節をまたいでおり、収縮することで股関るうえで、骨格筋の両端が結合組織を介して骨に付節の屈曲と膝関節の伸展を担う二関節筋である。深

着していることが必要となる。解剖学上の本来の定

くしゃがみ込んだ状態から立ち上がるときには、股義としては、近位（身体の中心に近い側）の付着部

関節の伸展と膝関節の伸展が行われる。体幹を前傾を起始とし、遠位（身体の中心から遠い側）の付着させずに立ち上がろうとするとき、大腿直筋が収縮部を停止としている。動きの小さい側の付着部を起して膝伸展に作用すると、同時に股関節の屈曲にも始、大きい側を停止とする定義もあるが、この定義作用するため、これを打ち消すために大殿筋などのでは起始と停止が逆になることがあり、混乱を招く

股関節伸筋が協働筋として収縮する必要がある。

可能性がある。腸骨筋を例に取ると、ストレートレ
身体には、顔、舌、心臓、血管平滑筋、括約筋なころがレッグレイズでは、骨盤は動かないため、骨どてこを通じた作用をしない筋も多数あるが、スポ力の発揮されている方向に無限にのびる直線をいう。
非収縮性組織が伸張されることにより生み出され、

MR = 40 cm

筋の両端を互いに引き寄せようとする力。
抗力──身体の外部で発生し、筋の張力と逆に作用する力（例：重力や慣性、摩擦）。
O

FM

MM = 5 cm

第二種のてこ──筋力と抗力が支点からみて同じ側に作用し、筋力のモーメントアームのほうが長いてこ。ふくらはぎの筋を作用させて背伸びをする

図 2.2 第一種のてこ（前腕）。抵抗に対して肘を伸展している（例：トライセップスエクステンション）。O ＝支点。FM ＝筋力。FR ＝抗力。MM ＝筋力のモーメントアーム。
MR ＝抗力のモーメントアーム。力学的有効性＝ MM /MR ＝5 cm/40cm ＝ 0.125 であり、1.0 より小さいため、一般的には不利な条件である。

筋骨格系のてこ起始となり、動きの大きい骨盤側が停止となる。とまでの垂直距離。作用線とは、力の作用点を通り、筋の張力──生化学的な活動（筋収縮）、あるいはのも協働筋の作用である。たとえば、大腿直筋は股動作を起こしたり、外部の物体に力を伝えたりす

ッグ・シットアップでは、動きの小さい大腿骨側がFR

23

動作がその例であり、母趾球が支点となる（図2.3）。筋力のモーメントアームのほうが長く力学的有効性が高いため、発揮する筋力は抗力（つまり体重）以下でよい。
第三種のてこ──筋力と抗力が支点からみて同じ側に作用し、筋力のモーメントアームのほうが短い

回転を妨げるような物体に対して力を発揮するよ

てこ（図 2.4）。力学的有効性は 1.0 未満で、そのうに働く（図2.1）。

ため、抗力のトルクと等しいトルクを生み出すた力学的有効性──てこに加えられた力のモーメント

めに、抗力以上の筋力の発揮が必要となる。

盤への付着部が起始となり、動きの起こる大腿骨側ーツ競技や運動に直接関わる身体運動は、主に骨格が停止となる。これと比べて本来の定義では起始、によるてこを通じて起こる。そういった身体の動作

アームと、抗力のモーメントアームの比（図 2.1）。

トルク（またはモーメント）──支点を中心として停止が一貫している。

がどのように起こるかを理解するには、てこについ加えられた力のトルクと抗力のトルクとが釣り合物体を回転させようとする力の大きさ。 モーメての基本的な知識が必要である。基本用語の定義をうためには、「筋力×筋力のモーメントアーム」

ントアームの長さと力の大きさの積と定義されてが「抗力×抗力のモーメントアーム」と等しくないる。

筋が骨に付着する方法は様々である。筋性付着は筋の起始に多くみられ、筋線維が直接広範囲の骨に以下に示す。

付着して、力が分散されやすい構造となっている。
線維性付着は、腱などが混じり合うようにして、筋鞘と骨を取り巻く結合組織の両方をつないでいる。

ければならない。力学的有効性が 1.0 を超えてい第一種のてこ──筋力と抗力が支点をはさんで反対側に作用するてこ（図2.2）。

れば、抗力より小さい筋力で等しいトルクが生み

図 2.2は、第一種のてこを示している。なぜなら、出せることになる。逆に力学的有効性が 1.0 未満

筋力と抗力が支点をはさんで反対側に作用するから骨自体にも線維が伸びており、結合をより強固なも支点──てこの軸となる点。

の場合、存在する抗力よりもより大きい力（筋力である。アイソメトリック（等尺性）あるいは一定ののにしている。

てこ──剛体または半剛体でできている物体で、力の発揮）が必要となることを示しており、筋肉にスピードの関節運動中は、
FM ×MR ＝FR ×MR である。

（作用線が支点を通らない）が加えられた際に、とっては明らかに不利である。

MM は MR より小さいため、FM は FR よりも大きくな

身体のあらゆる運動において、実質的に複数の筋24ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 2 章 レジスタンスエクササイズのバイオメカニクス

25

ければならない。このことはこの並びの不利になる特性を示している（たとえば、相対的に小さな外的Quadriceps tendon
大腿四頭筋腱Femur
大腿骨

な抵抗に対して、より大きな筋力が必要となる）。

Patella

四肢に関節まわりの回転運動を起こす筋は、ほとんどが力学的有効性が 1.0 より小さいため、外界

Axis of rotation
運動軸の物体に対して作用する力よりもはるかに大きな筋力が発揮されている。たとえば図 2.2 において、抗FM

Patellar ligament
膝蓋腱

力のモーメントアームは筋力のモーメントアームの8 倍であるため、筋力は抗力の 8 倍となる。このよ

MM

膝蓋骨

Tibia
脛骨

うに筋や腱に生じる内力はきわめて大きく、こうした組織に傷害が生じる大きな原因となる。実際の運動中においては、支点の位置をどこにするかの違い
によって、第一種、第二種、第三種のうち、どのてMRこに分類されるかが変わるため、てこの分類ができることよりも、力学的有効性について理解している
ことのほうがより重要である。

FR

現実世界の運動においては、力学的有効性が連続

O

a

b

図 2.5 （a）膝蓋骨は膝の回転軸からの距離を保つことによって、大腿四頭筋の力学的有効性を高くする。
（b）膝蓋骨がなければ、大腿四頭筋の腱が膝の回転軸に近づき、筋力の作用する際のモーメントアームが短くなり、筋の力学的有効性が低下する。Gowitzke and Milner, 1988（12）より許可を得て転載。

的に変化することがしばしばある。以下がその例で

図 2.3 第二種のてこ（足部）。抵抗に対して足関節を底屈している（例：スタンディング・ヒールレイズ）。FM ＝筋力。
FR ＝抗力。MM ＝筋力のモーメントアーム。MR ＝抗力のモーメントアーム。身体を挙上する際、母指球が足部の回転の中心となり、
支点（O）となる。MM は MR より大きいため、
FM は FR よりも小さくなる。

ある。
・膝関節は真の蝶番関節でないため、膝の伸展・屈曲運動では回転軸が可動域全体で連続的に変化し、大腿四頭筋やハムストリングスが作用する際のモーメントアームの長さも変化する。膝の伸展では、膝蓋骨（いわゆる膝のお皿）によって大腿四頭筋
腱が回転軸に近づきすぎないように保たれ、大腿四頭筋の力学的有効性の大幅な変化を防いでいる（図2.5）。

FM・肘の伸展や屈曲では、膝蓋骨のように回転軸と腱の力の作用線との垂直距離を一定に保つための構
造はない（図2.6）
。

M

M

M

M

M

図 2.6 上腕二頭筋の収縮により肘関節の屈曲が起こると、関節可動域を通じて回転軸から上腕二頭筋腱の作用線までの垂直距離が変化する。モーメントアーム（M ）が短いと、力学的有効性が小さくなる。

・フリーウェイトを用いたレジスタンストレーニン
グでは、ウェイトによる抗力のモーメントアーム

MM

FR
MR

図 2.4 第三種のてこ（前腕）。抵抗に対して肘関節を屈曲している（例：バイセップスカール）。FM ＝筋力。FR ＝抗力。
MM ＝筋力のモーメントアーム。MR ＝抗力のモーメントア
ーム。MM は MR より小さいため、FM は FR よりも大きくなければならない。

腱の付着部位のバリエーション（変異）認識することは重要である。腱の付着が関節中心かの長さは、バーベルあるいはダンベルの中心を通腱の骨への付着部位には、人体のほかの構造と同ら遠いことで力学的有効性が大きくなるものの、最る線から、回転運動の起こっている関節までの水

じくかなりの解剖学的な個人差がある。関節の中心

大スピードは失われる。なぜなら、同じ可動域の関平距離で、ウェイトの挙上に伴って変化する（図から遠い位置に腱が付着している人は、モーメント

節運動を起こすために、筋はより短縮しなければな

2.7）。

 骨格筋の多くは、体内におけるてこの配置と、身体が抵抗する外力との関係により力学的有効性がかなり低い状態で働いている。このため、スポーツ競技やほかの身体活動では、手足が外部の物体や地面に及ぼす力よりもかなり大きな力が、筋や腱に加えられている。

アームが長く、大きなトルクを関節まわりに発揮でらないからである。つまり、筋の短縮が同じであっきるため、より高重量のウェイトを挙上する能力がても、身体セグメント（前腕や上腕などの部位）のある（図 2.6 において腱の付着部位が図の位置より関節における回転角度が減少するため、動作スピーも関節から離れている場合、モーメントアーム〔M〕

ドの減少となる。

は増加する）。ところが、腱が関節から遠いところ

図2.8aには、仮にある長さの筋の短縮が起こったに付着していることは、運動に必ずしも有利に作用場合、37°の回転が起こることを示している。しかし、するとは限らない（トレードオフの関係にある）と腱の付着部位が関節における回転の中心から遠い図CHAPTER

3

Bioenergetics of Exercise and Training

運動とトレーニングの
生体エネルギー論
Trent J. Herda, PhD, and Joel T. Cramer, PhD

本章を終えると・ヒトの骨格筋で ATP を供給する基本的なエネルギー機構について説明することができる。
・乳酸蓄積や、代謝によるアシドーシス、細胞における疲労の発現について理解することができる。
・さまざまな運動強度における基質の枯渇と充足のパターンを明らかにすることができる。
・パフォーマンスを制限する生体エネルギー的因子について述べることができる。
・トレーニングの代謝特性を考慮したトレーニン
グプログラムを作成することができる。
・インターバルトレーニングや高強度インターバ
ルトレーニング、コンビネーショントレーニン
グにおける代謝的な要求と回復について説明でき、作業／休息比を最適化することができる。

43

44

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 3 章 運動とトレーニングの生体エネルギー論

45

NH2

運動やトレーニングの代謝における特異性を明ら反応から吸エルゴン反応へのエネルギー変換を可能かにするためには、生体におけるエネルギー変換をにしている。ATPが十分に供給されなければ、筋理解する必要がある。効率的で有意義なトレーニンの活動も成長も起こらない。したがって、ストレングのプログラムをデザインするには、運動様式に応グス＆コンディショニングの専門職がトレーニング

じてどのようにエネルギーを利用可能にしているか、

プログラムをデザインする際には、運動がATPのまたトレーニングのタイプに応じてエネルギー変換

加水分解・再合成に対してどのような影響を及ぼすにどのように変化が生じるかについて理解することかについての基礎的な理解が必要なことは明らかでが重要である。本章では、生体エネルギー論の基本ある。

用語を定義し、アデノシン三リン酸（ATP）の役

アデノシン三リン酸は、アデノシンと 3 つのリン割を解説した後、骨格筋に ATP を補充する 3 種類酸基で構成されている（図 3.1）
。アデノシンは、アのエネルギー供給機構について論じる。さらに、エデニン（窒素を含む塩基）とリボース（五炭糖）にネルギー基質の枯渇および充足、とくに疲労や回復

よって構成されている。1 分子の ATP を分解してとの関係における枯渇および充足、またパフォーマ

エネルギーを供給する反応には、水 1 分子が必要で、ンスを制限する生体エネルギー要因、酸素摂取にお加水分解と呼ばれる。ATP の加水分解は、アデノける有酸素性・無酸素性要素の関与についてみていシン三リン酸分解酵素（ATP アーゼ）と呼ばれるく。最後に、
トレーニングの代謝特性について述べる。

酵素の存在により促進される。ATP アーゼは複数
アーゼはクロスブリッジを形成する際に ATP の加

生体エネルギー論は、生体内におけるエネルギー

加水分解する酵素として、カルシウム ATP アーゼの流れを扱う学問であり、主に炭水化物（糖質）、とナトリウム－カリウムATPアーゼが挙げられる。

タンパク質、脂質など化学エネルギーを持つ主要栄カルシウム ATP アーゼは細胞質にあるカルシウム

養素（三大栄養素）から、生体内で利用可能なエネを筋小胞体に戻し、ナトリウム－カリウム ATP ア

ルギー形態への変換について扱うものである。生物ーゼは脱分極後に、筋鞘内外の濃度勾配を維持する

学的な仕事を行うのに必要なエネルギーは、こうし働きがある（59）。以下の式はATPの加水分解におた主要栄養素の化学結合を分解することにより供給ける反応物（左）、酵素（中央）、そして生成物（右）される。

を示している。

–O

P

O
O

O–

P

O

O–

P

O

CH2

三リン酸

Triphosphate

H2O

加水分解

Hydrolysis

NH2
N

N

O
H + + –OP

OH +Energy
エネルギー

+ –O

P

O

O–

P

O

CH2

O–

（複数）に分解するのは異化作用の例であり、複数2 つだけ含む、図3.1）、Pi は無機リン酸、H+は水素のアミノ酸からタンパク質を合成するのは同化作用

イオン（プロトン）を示す。ADP がさらに加水分の例である。発エルゴン反応はエネルギーを放出す

解されると、2 つ目のリン酸基が離れ、アデノシン

る反応であり、一般に異化である。これに対し、吸一リン酸（AMP）がつくられる。生物学的な仕事

エルゴン反応はエネルギーを必要とし、これには同におけるエネルギー放出は、最初に ATP の加水分化の過程や筋収縮が含まれる。生命システムにおけ

解、次にADPの加水分解によって行われる。

る異化と同化、発エルゴン反応と吸エルゴン反応のATP は、末端の 2 つのリン酸基の化学結合に多すべてを、代謝という。異化作用（発エルゴン反応）

量のエネルギーが貯蔵されているため、高エネルギ

O

OH

b

OH

Adenosine diphosphate (ADP) アデノシン二リン酸

Inorganic phosphate (P i )
無機リン酸

H 2O

Hydrolysis

加水分解

NH2
N

N

H + + –OP

OH +Energy
+ –O
エネルギー

O–

P

c

Inorganic phosphate (P i )
無機リン酸

N

N

O

O

+ エネルギー（3.1）
ここで ADP はアデノシン二リン酸（リン酸基を

N

N

O

O

O–

ATP + H2O 扌───­扌 ADP + Pi + H+OHAdenosine アデノシン

O

CH 2

O–
OH

同化作用といい、このとき異化作用により放出されRiboseリボース

Adenosine triphosphate (ATP) アデノシン三リン酸a

ATPアーゼ用と呼び、これに伴ってエネルギーが放出される。

O

O–

Adenine
アデニン

N

N

O

OH

水分解を促進する。また、その他の場所で ATP を

大きな分子を小さな分子に分解することを異化作たエネルギーが利用される。タンパク質をアミノ酸

O

N

N

存在するが、これらのうち、とくにミオシン ATP

基本用語

逆に、小さい分子から大きい分子を合成することをHigh-energy bonds
高エネルギー結合O

OH

Adenosine monophosphate (AMP)
アデノシン一リン酸

図 3.1 （a）ATP 分子の構造。アデノシン（アデニン＋リボース）、3 つのリン酸基、
高エネルギー化学結合の場所を示している。
（b）ATP が加水分解されることによって末端の化学結合が外れ、エネルギーを放出し、ADP、無機リン酸（Pi）、水素イオ
E6372/NSCA/fig03.01/508036/alw/r2-pulledン（H+）となる。
（c）ADP が加水分解されることによって末端の化学結合が外れ、エネルギーを放出し、AMP、無機リン酸、水素イオンとなる。

生過程が細胞内で行われる必要がある。

生物学的エネルギー機構
哺乳類の筋細胞には、ATP 補充のメカニズムとして 3 つのエネルギー機構がある（85,122）。

・酸化機構
運動に関連する生体エネルギー論では、無酸素的
代謝や有酸素的代謝という言葉がしばしば用いられる。無酸素性の代謝過程では酸素を必要とせず、一方で有酸素性の代謝過程では酸素を必要とする。ホスファゲン機構と解糖は無酸素性機構であり、筋細由来のエネルギーは、中間分子であるアデノシン三ー分子に分類される。筋活動のエネルギーを得るうリン酸（ATP）を介して同化作用（吸エルゴン反応）

えで ATP が継続的に必要となるが、筋細胞内には・ホスファゲン機構

胞の筋形質で起こる。クレブス回路や電子伝達系、の促進に用いられる。つまり、ATPが発エルゴン

ATP が少量しか貯蔵されていないため、ATP の産・解糖

酸化機構のその他の部分は有酸素性機構であり、筋46

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 3 章 運動とトレーニングの生体エネルギー論

細胞のミトコンドリアで起こり、最終電子受容体とこした筋疲労により、ATP濃度は運動前の50 〜 60

して酸素を必要とする。

％まで減少する（34,71,100,143）。したがって、ホス

食物に含まれる主要栄養素（炭水化物、タンパク

ファゲン機構はクレアチンキナーゼ反応（式 3.2）質、脂質）のうち、炭水化物だけは、酸素が直接関を用いて ATP 濃度を維持する。平常時において、与しなくてもエネルギー代謝が可能である（21）。

骨格筋におけるクレアチンリン酸の濃度は、ATP

したがって、無酸素性代謝には炭水化物が重要であより 4 倍から 6 倍高い（107）。したがって、ホスフる。常に 3 つのエネルギー機構すべてが活動していァゲン機構はクレアチンリン酸とクレアチンキナー

るが、それぞれの占める割合は第一に運動強度、第ゼの反応を通じ、急速な ATP 補充のためのエネル

二に運動の継続時間によって決まる（45,85）。

ギー貯蔵の役割を担う。さらに、
タイプⅡ線維（速筋）

Blood glucose (6carbon)
血中グルコース（6炭素）
ATP
ADP

Fructose-6-phosphate
ATP
ADP

貯蔵されているエネルギーが使われる。ヒトの骨格筋では、（1）ホスファゲン機構、（2）解糖、（3）酸化機構、の3 つの基本的なエネルギー機構により ATP が補充される。

ホスファゲン機構は、主に短時間かつ高強度の運発的な運動中、タイプⅡ線維の割合が高い人はホス
ファゲン機構を通じ ATP を早く補充できる可能性がある。
として、このほかにアデニル酸キナーゼ反応（ミオキナーゼ反応）がある。

NAD＋Electrontransport
chain
電子伝達系

NADH

アデニル酸キナーゼ­ ATP + AMP 
2ADP 扌──────扌

1,3-bisphosphoglycerate
グリセリン酸-1,3-ビスリン酸

ADP

ADP

もう 1 つの高エネルギーリン酸分子であるクレアチ

オキナーゼ）反応の生成物であるアデノシン一リン

ンリン酸（PC、フォスフォクレアチン〔PCr〕とも酸（AMP）が解糖の反応を強力に促すためである

呼ばれる）の分解に依存する。クレアチンキナーゼ（22,28）。

ATP

3-phosphoglycerate
グリセリン酸-3- リン酸

3-phosphoglycerate
グリセリン酸-3- リン酸

2-phosphoglycerate
グリセリン酸-2- リン酸

2-phosphoglycerate
グリセリン酸-2- リン酸

Phosphoenolpyruvate
ホスフォエノールピルビン酸

Phosphoenolpyruvate
ホスフォエノールピルビン酸

（3.3）

ADP

ADP

ATP

ATP

NADH

は、下記の反応においてクレアチンリン酸と ADP

NAD＋

ホスファゲン機構の制御

Electrontransport
chain
電子伝達系

1,3-bisphosphoglycerate
グリセリン酸-1,3-ビスリン酸

ATP

この反応が重要なのは、アデニル酸キナーゼ（ミ­ ATP +クレアチン（3.2）
ADP + CP 扌──────扌

Glyceraldehyde-3-phosphate (3 carbon)
グリセルアルデヒド-3-リン酸（3炭素）

NADH

このエネルギー機構は、ATPの加水分解（式2.1）と、クレアチンキナーゼ(Phosphofructokinase [PFK])（ホスフォフルクトキナーゼ［PFK］）

NAD＋

くすべての運動の開始時に大きく働く（62,70,153）。

からATPの合成を触媒する酵素である。

フルクトース-6-リン酸

Glyceraldehyde-3-phosphate (3 carbon)
グリセルアルデヒド-3-リン酸（3炭素）動（たとえばレジスタンストレーニングや短距離走）において ATP を供給するとともに、強度に関係な

Glucose-1-phosphate
グルコース-1-リン酸

Dihydroxyacetone phosphate
ジヒドロキシアセトンリン酸の濃度が高い（95,132）。したがって無酸素性の爆ATP を急速に補充できる 1 つの酵素による反応

ホスファゲン機構(Phosphorylase)（ホスフォリラーゼ）

Fructose-1,6-bisphosphate
フルクトース-1,6-ビスリン酸

ではタイプⅠ線維（遅筋）よりもクレアチンリン酸

 筋の活動には、アデノシン三リン酸（ATP）の化学結合にMuscle glycogen筋グリコーゲン(Hexokinase)（ヘキソキナーゼ）

Glucose-6-phosphate
グルコース-6-リン酸

47

NADH
Pyruvate

ピルビン酸

Pyruvate

ピルビン酸

NAD＋

ホスファゲン機構の反応（しばしば式3.1、3.2、3.3
にて示される）は、質量作用の法則（もしくは質量作用の影響）により強くコントロールされている

クレアチンリン酸がリン酸基を供給し、これが（107）。質量作用の法則とは、溶液中の反応物ある

ADPと結合することによって ATPを補充する。クいは生成物（もしくは両方）の濃度が、その反応のレアチンキナーゼの反応は高速度でエネルギーを供方向を決定するというものである。ホスファゲン機

Lactate 乳酸

Lactate 乳酸

Krebs cycle(mitochondria)
クレブス回路（ミトコンドリア）

図 3.2 解糖。ADP ＝アデノシン二リン酸。ATP ＝アデノシン三リン酸。NAD+, NADH ＝ニコチンアミドアデニンジヌクレ
オチド。

給するものの、筋に貯蔵されているクレアチンリン

構の反応のように酵素が介在する反応では、生成物

酸は少量であるため、ホスファゲン機構は持続的なの形成速度は反応物の濃度に大きく影響を受ける。

長時間の運動では主たるエネルギー供給機構にはな

これを示しているのが、式 3.1、3.2、3.3 の反応物と度まで運動強度が低下し、解糖または酸化機構により得ない（30）。

生成物の間の双方向の矢印である。たとえば、ATPって必要な ATP を供給できるようになり、遊離ク

が運動に必要なエネルギーを生成するために加水分

レアチンが再リン酸化される（式 3.2）まで継続すーゲン、血中に運搬されてきたグルコース）を分解解されるのに伴って（式 3.1）
、筋鞘における ADP

る（37）。この時点で筋形質のATP濃度は一定ある

し、ATP を再合成することである（22,143）。解糖

体内には常に約 80 〜 100g の ATP が貯蔵されて濃度が一時的に増加する（Pi 濃度も同様）。これにいは上昇し、その結果、クレアチンキナーゼ反応おの過程には、酵素が触媒する複数の反応が関係する

いるが、これは運動のためのエネルギーの蓄えとしよって、クレアチンキナーゼとアデニル酸キナーゼ

よびアデニル酸キナーゼ反応は低下、または逆に進（図 3.2）。結果として、解糖におけるATP の再合成

ATP の貯蔵解糖
解糖とは、炭水化物（筋に貯蔵されているグリコて十分ではない（107）。加えて、貯蔵された ATP反応（式 3.2 および 3.3）の速度が増加し、ATP のむ。結果として、式 3.1、3.2、3.3は平衡に近い反応

速度はホスファゲン機構ほど速くはないものの、グは基本的な細胞の機能維持に必要なため、完全に枯供給を補充する。この過程は、（a）運動を中止する、と呼ばれる反応となり、質量作用の法則に基づき反リコーゲンおよびグルコースの供給がクレアチンリ

渇させることはできない。実際に、実験的に引き起または（b）貯蔵クレアチンリン酸が枯渇しない程

応物の濃度によって決められた方向に進む。

ン酸と比べてはるかに多いことにより、ATP 供給

CHAPTER

4

Endocrine Responses to Resistance Exercise

レジスタンスエクササイズに対する内分泌系の応答
William J. Kraemer, PhD, Jakob L. Wingren, PhD, and Barry A. Spiering, PhD

本章を終えると・ホルモンとは何か、それらがどのように相互作用するのか、標的組織にどのような影響を与えるのかなど、内分泌学の基本概念を理解することができる。
・同化ホルモンの生理学的役割について説明することができる。
・レジスタンスエクササイズに対するホルモン応
答を説明することができる。
・ヒトの内分泌応答を理解していることを示すト
レーニングプログラムを作成することができる。

67

68

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 4 章 レジスタンスエクササイズに対する内分泌系の応答

69

内分泌系は、身体の恒常性を正常に維持し、外的け、血中濃度に変化のないまま、利用可能な同化ホより、ホルモンを放出する。たとえば、副腎髄質（副分泌されたホルモンは血流に入ることはない。たとな刺激に対する身体の応答を助ける。これは運動にルモンを用いて同化の反応を観察することができる。

腎の中心部）は、脳からの神経の刺激によってエピ

えば、インスリン様成長因子Ｉ（IGF-I）は、力学

よる需要や回復を変化させたり手助けするのに影響

内分泌的信号が信号伝達に関わっている間、血中濃ネフリンというホルモンを放出する（91,104,112,182）。

的な力の発揮による刺激、または成長ホルモンの筋を及ぼす、人体における複雑な情報伝達系の一部で度の変化はわずかであり、受容体のレベルを観察す

副腎皮質（副腎の辺縁部）は、下垂体から放出され細胞との相互作用によって、筋線維内に生産されるある。ストレングス＆コンディショニングの分野にべきである。運動処方によって内分泌系がどのようた副腎皮質刺激ホルモンの刺激によってコルチゾー可能性がある。一方、ホルモンのパラクリン分泌でおける内分泌系の重要性は、トレーニングのピリオに相互作用するかについて洞察や知識を得ることにルというホルモンを合成し、分泌する（110,111,116）。

は、分泌したホルモンが相互作用するのは隣接した

ダイゼーション理論の発展において、この系が重要

より、ストレングス＆コンディショニング専門職は、刺激を受けると内分泌腺から血液中にホルモンが放細胞であり、血液循環へと移動することはない。こな役割を果たしたことから明らかである（43）。副

どのようにして、レジスタンストレーニングに対す

出され、血液がホルモン（とその情報）を、標的組のような仕組みは、1 つの標的細胞に相互作用する

腎とストレスホルモンがディストレス（苦痛）や疲る適切な適応をホルモンが仲介するのを手助けする織の細胞にある各ホルモンに特異的な受容体に運ぶ。

うえで、さまざまなホルモンが複数の役割を果たす

労、病気に対する適応においてどのような役割を果かをより理解できる（93,96）。レジスタンストレー

ペプチドホルモンの受容体は標的組織細胞の表面に、ことができることを示している。

たすかについて、Hans Selye（カナダ人の内分泌学

ニングは、除脂肪組織量を劇的に増加させる（つまステロイドホルモンと甲状腺ホルモンの受容体は標者）による研究が、図らずもピリオダイゼーション

り筋肥大）唯一の自然な刺激であるが、どれほど筋的組織の細胞質基質にある（6-8,11,37, 61）。

の理論的基盤となったのである。

や結合組織の大きさを増加させることができるかに

内分泌機能は、血液中への放出を経由するものだ

ロイドホルモンのどちらも、これらの多くの結合タ

旧東欧圏のスポーツ科学者や医師は、競技選手については、レジスタンストレーニングプログラムにけでなく、イントラクリン（細胞内分泌）、オート

ンパク質によって運搬される。見方を変えれば、こ起こるトレーニングへの応答パターンと、Selye がより顕著な差が存在する（44,128,189）。レジスタンクリン（自己分泌）、パラクリン（傍分泌）などのれらの結合タンパク質は、血液中でホルモンを貯蔵

ホルモンを運搬するさまざまな結合タンパク質が血液中に存在する（6,8）
。ペプチドホルモン、ステ

観察したストレスのパターンとの間に類似性を見出

スエクササイズのセッションにおいて、プログラム

分泌メカニズムによって機能するホルモンがある。

する役割を担い、ホルモンの分解を抑制して、そのした。Selye は、有害な刺激（ストレッサー）に対変数（強度、セット数、エクササイズの順番、休息ホルモンのイントラクリンおよびオートクリン分泌

半減期を延ばしていることになる。ほとんどのホルして副腎が反応するかを説明するために、汎適応症

時間の長さ、エクササイズ種目の選択）の中から各とは、細胞が細胞内に結合された受容体や細胞膜受

モンは、それぞれ特定の結合タンパク質から解離（遊候群という言葉をつくった（164,165）。この反応は、

セッションに何を選択するかは、内分泌系の応答の容体を経由して、自らの細胞内にホルモンを放出す

離、離れること）して初めて活性化する。しかし、最初に機能低下を含む初期警告反応が起こり、続い現れ方とその程度に大きな役割を果たす。重要なのることである。外からの刺激（他のホルモンなど）

ホルモンと結合するタンパク質の中には、それ自身て、ストレスに抵抗して、以前のベースラインの機は、組織の適応は、運動後の血中ホルモン濃度の変によってホルモンが分泌されることはあるが、そので生物学的な作用を持つものもある。たとえば、性能を上回るようになる。このようにストレスに抵抗化に影響を受ける（10,12,14,47,62,98,171）というこ

して増加することを適応と呼び、もしストレッサーとであり、また、各セッションのプログラム変数のが運動であるならば、トレーニング適応と呼ばれる。

適切な選択を通した内分泌系の自然な操作によって、ストレスに対して有用な適応を継続するためには、

標的組織の成長を促進し、パフォーマンスを改善す

生体機能が回復できるように、適したタイミングでることができる（78,158）。したがって、運動中や運刺激（例：運動）を取り除き、それから増加させた

動後に競技選手の体内で起こるこの自然な同化作用

ストレスを再度かけること（段階的な過負荷）が鍵を理解することが、疲労回復や、身体の適応、プロとなる。

グラムデザイン、トレーニングの進行、最終的な競

ストレングス＆コンディショニング専門職は、レジスタンスエクササイズに対するホルモン応答の基礎知識を持つことが重要である。ホルモンによるシ
グナル（内分泌的信号）は、同化（合成する）から、異化（分解する）に至るまで、さまざまな種類のメ

技パフォーマンスを成功に導く土台となる（42-44,
93,94,101,103）。

ホルモンの合成、貯蔵、分泌

カニズムにおいて役割を果たす。血液における循環ホルモンとは、内分泌腺（分泌のための器官）や応答の変化を理解することは重要であるが、観察可

その他の特定の細胞によって合成・貯蔵され、血液能な変化は、レジスタンストレーニングプログラム中に放出される化学伝達物質（シグナル分子）であが代謝的な課題（負荷）によって生み出される。高る（図4.1、表4.1）。同様に、神経細胞もホルモンの負荷のプログラム（例：1 回挙上できる、1 RMといような作用を持つ神経伝達物質を合成・貯蔵・分泌

う強度で 2 または 3 セット、セット間の休息は 5 〜する。神経内分泌学は比較的新しい用語で、神経系

7 分間）によりアンドロゲン受容体が上方制御（アと内分泌系の相互作用についての学問を意味する。

ップレギュレーション ※各章の初出時にカッコ内

一般的に内分泌腺は、その内分泌腺の受容体が受けでカタカナを併記し、以下は漢字のみとする）を受取った化学的信号、もしくは直接的な神経の刺激にホルモン結合グロブリン（SHBG）は、テストステ
ロンやエストロゲンが結合するタンパク質であり、Hypothalamus
視床下部

特定の膜受容体に結合して、サイクリックAMP 依

Pituitary gland
脳下垂体
Thyroid gland
甲状腺しているか細胞の受容体と結合しているかにかかわ存性シグナル経路の活性化を初期化することができる（50）。したがって、結合タンパクは血中で循環らず、内分泌機能と制御において主要な役割を担っ

Parathyroid glands
副甲状腺ている。結合したホルモンと受容体の相互作用は、

Heart
心臓

内分泌学の領域において認識され始めたばかりであり、最近の研究では、ホルモンと標的組織のより複Adrenal glands
副腎

雑な制御が存在することが示唆されている（135）
。

Liver
肝臓

多くのホルモンは、体内の複数の組織に作用する（1,3,82,84-86）。たとえば、テストステロンやその誘Pancreas
すい臓

導体は体内のほぼすべての組織と相互作用する。ホKidneys腎臓

ルモンの相互作用の主な標的として本章では骨格筋

Ovaries(in female)
卵巣（女性）

ニングがもたらす適応現象においては、骨や腎臓、組織を重点的に取り上げるが、レジスタンストレー
肝臓のような他の多くの組織も同じく重要である。
内分泌的信号を含めた生理学的現象のカスケード
Testes (in male)
精巣（男性）

図 4.1 身体の主な内分泌腺と、ホルモンを分泌するそのE6372/NSCA/fig04.01/508053/alw/r1-pulled
他の腺（訳注：カスケードは小さな滝が重なった流れのことで、一連の反応のことをこのように呼ぶ）は、運
動単位が動作を生み出すために賦活した結果である

70

ストレングストレーニング＆コンディショニング

第 4 章 レジスタンスエクササイズに対する内分泌系の応答

表 4.1 内分泌腺とホルモン
内分泌線
脳下垂体前葉脳下垂体後葉

甲状腺

副甲状腺
すい臓

（すなわちサイズの原理）。生理学的な反応の需要とにおける細胞のさまざまな過程の変化を仲介する統

選択的な生理学的作用

その程度については、賦活された運動単位によって合された信号伝達システムの一部である。筋のリモ肝臓からの IGF-I の放出、タンパク質合成、成長、代謝を刺激する。
その他の成長ホルモンの凝集体も生物学的機能を持ち、より複雑な
成長ホルモンスーパーファミリーを形成する

生み出されたこのニーズと関連している。筋組織がデリングには、筋線維の断裂や損傷、炎症反応、損運動によってどの程度賦活されるかは、生理学的な傷を受けたタンパク質の分解、ホルモンその他のシシステムがどれほど必要とされているか、また運動

グナル（例：成長因子、サイトカイン）の相互作用、中の力およびパワー発揮におけるホメオスタティッ

そして最終的に新しいタンパク質合成と、それを既ク（恒常的）な需要や回復の需要に合致させるため

存の、または新しいサルコメアに規則的に組み込むホルモン
成長ホルモン71

副腎皮質刺激ホルモン

副腎皮質における糖質コルチコイド放出を刺激する

βエンドルフィン

鎮痛作用を促進する

甲状腺刺激ホルモン

甲状腺からの甲状腺ホルモン分泌を刺激する

卵胞刺激ホルモン

卵巣における卵胞、また精巣における精細管の成長を刺激する。卵および精子の形成を刺激する

黄体形成ホルモン

排卵を刺激するとともに、性腺（卵巣や精巣）における性ホルモンの分泌を刺激する

プロラクチン

乳腺における乳汁の産生を刺激する。黄体の維持およびプロゲステ
ロン分泌

抗利尿ホルモンの関与の程度を示す。たとえば、1 RM の 80％の強過程が含まれる（2,20）。炎症過程では、内分泌系

度でスクワットのエクササイズを10回 3 セット、セの影響を受ける免疫系や免疫細胞（例：T 細胞、Bット間に 2 分間の休息で行う場合、バイセップスカ細胞）が関係する（51）。このような神経系、内分ールを同じプロトコルで行う場合よりも、心拍数は

泌系、免疫系の関連を扱う学問分野は、神経内分泌より高くなるだろう。これら両方のエクササイズに免疫学と呼ばれる。この用語は、これら 3 つの系がは、同じシステムが関わっているものの、筋組織の相互に依存しており、筋のリモデリング過程が統合

平滑筋の収縮を刺激し、腎臓における水の再吸収を促進する

量がプロトコルの影響を受けることから、エクササ的な性質を持っていることを示している。私たちは、

オキシトシン

子宮収縮を刺激し、乳腺による乳汁分泌を刺激する

イズプロトコルに違いが存在することになる。内分生物学的な過程について、考えを 1 つの系のみに限

チロキシン（サイロキシン）

ミトコンドリアにおける酸化的代謝および細胞の成長を刺激する

泌系は、特定のワークアウト時にストレスを受ける

定することはできない。

カルシトニン

血中カルシウムリン酸を減少させる

副甲状腺ホルモン

血中カルシウム濃度を増加させる。血中リン酸濃度を減少させる。
骨形成を刺激する。

その他の標的組織や分泌腺も巻き込むのだが、それホルモンは、筋がレジスタンスエクササイズに適らのニーズは、繰り返しになるが、そのエクササイ

応する過程の一部である、タンパク質の合成と分解

ズに特異的な、自然な動員の需要と、動きをつくりのメカニズムに密接に関係している。収縮タンパク

出すときに関わるものによって決まる。したがって、質であるアクチンとミオシン、また構造タンパク質

5 セットの 5 RM のワークアウトは、1 セットの（例：デスミンやタイチン）の合成が起こり、これインスリン細胞によるグルコース取り込みを促進することによって血中グルコース濃度を低下させる。グリコーゲンの貯蔵を促進する。脂肪の酸化と糖新生を抑制する。タンパク質合成に関与する

グルカゴン

血中グルコース濃度を増加させる

25RMワークアウトと比較して、運動単位の賦活やらのタンパク質が最終的にサルコメアに組み込まれ生理学的な援助と回復の必要性において、異なる需

ると、分子レベルにおけるタンパク質合成過程が完

糖質コルチコイド（コルチゾー
ル、コルチゾンなど）

タンパク質を分解し（異化作用）、アミノ酸を合成してタンパク質にするのを抑制する（抗同化作用）。タンパク質を炭水化物へと転換すること（糖新生）を刺激し、血中グルコース濃度を維持する。
免疫細胞の機能抑制。脂質酸化の促進要がある。

了する。タンパク質合成のさまざまな過程で、インほとんどのホルモンは、複数の生理学的役割を担

スリンやインスリン様成長因子（IGF）、テストステう。そうした役割には、生殖の調節や体内環境の維ロン、成長ホルモンなどのアナボリック（同化）ホ

鉱質コルチコイド（アルドステ
ロン、デオキシコルチコステロ
ンなど）

ナトリウム・カリウムの保持により体液を増加させる

持（ホメオスタシス）、エネルギーの産生や利用、

ルモン（組織構築を促すホルモン）を含む数多くの貯蔵、さらに成長や発達が含まれる。加えて、ホルホルモンが関与する。また、甲状腺ホルモンは、そ

肝臓インスリン様成長因子（IGF）

細胞内のタンパク質合成を増加させる

モンは、複雑な方法で相互作用しあう。ある特定のれ以外のホルモンの活性を発現させる重要なホルモホルモンが、何らかの生理学的メカニズムにおけるンとして作用している（許容作用と呼ばれる）
。組

副腎髄質

エピネフリン

心拍出量を増加させる。血糖値およびグリコーゲン分解、脂質代謝を増加させる

役割に応じて、独自に働いたり、またはほかのホル織構築におけるもう 1 つの重要な作用として、アナ

ノルエピネフリン

エピネフリンのような特性を持つ。血管を収縮させる

モンに依存して機能したりする。このような複雑さ

ボリック（同化）ホルモンが、カタボリック（異化）プロエンケファリンフラグメン
ト（例：ペプチド F）

免疫細胞の機能を亢進させる。鎮痛作用を促進する

エストラジオール女性的な身体的特徴（性徴）の発達を刺激する

プロゲステロン

女性的な身体的特徴（性徴）および乳腺の発達を刺激する。妊娠を
維持する

副腎皮質

卵巣

精巣

心臓（心房）
腎臓

テストステロン

心房性ペプチド
レニン

タンパク質を合成し（同化作用）、タンパク質をアミノ酸へと分解するのを抑制する（抗異化作用）。発育発達を刺激し、男性的な身体的特徴（性徴）の発達を刺激する
ナトリウムやカリウム、体液量を調節する
腎機能や透過性、溶質を調節するや柔軟性を持つことで、内分泌系は、生理学的現象

ホルモンのタンパク質代謝に相反する作用を抑制すに対して適切な程度で応答することができ、また、ることもあげられる。異化ホルモンとされるのはコ

多くの生理学的なシステム（系）や標的組織に対しルチゾール、プロゲステロンなどで、細胞のタンパてそれぞれ異なる作用を同時にもたらすことができ

ク質の分解を進めることができる。コルチゾールがる。

骨格筋に与える負の効果は、免疫細胞を非活性化す

ホルモン相互作用の標的組織としての筋る役割を果たすときや、mRNA 翻訳開始に関わる
Akt/mTOR 経路にもみられる（Akt は、代謝に関わる酵素の一種。mTOR は、メカニステックラパ
マイシン標的タンパク質）。ホルモンと筋線維、さホルモンのメカニズムは、レジスタンスエクササ

らに運動後の筋線維の機能特性の変化の間の相互関

イズやトレーニングの結果として起こる、代謝や筋係が、ホルモンが筋肥大における適応に与える影響