質問: マラソン、登山、サイクリングなど長時間の運動の途中で、肝臓や筋肉に蓄えられたグリコーゲンが消費し尽くされて体が思うように動かなくなる現象を何という?
回答: ハンガーノック

タイトル: カーボ・ローディング
通常よりグリコーゲンを多く保持するため、運動に必要なエネルギーの枯渇を起こしにくく、運動出来る回数や連続して運動し続ける時間を増大させる事が出来る。とりわけマラソンや自転車ロードレース、スキーのクロスカントリーなどの高い持久運動を継続するスポーツでは、エネルギーを大量に消費するため、グリコーゲンの貯蔵量は成績に大きな影響を及ぼす。例えばマラソンなどで、大会の数日前からトレーニングの強度を落とし、休息日も設けるなどして十分に体力を回復させると大会で疲れが出にくくなり、日頃とは比べ物にならないほど好成績となる場合がある。これは休息によって、日頃のトレーニングで痛んだ筋繊維が修復されるとともに、体内で枯渇気味になっていたグリコーゲンが十分に蓄積されるため、身体が本来の能力を発揮出来るようになるからである。大会前における体内のエネルギー調節を「カーボ調整」ともいう。

タイトル: 持久力トレーニング
持久力を発揮するために、体内の運動エネルギーとして効率よく利用できるグリコーゲンを筋肉や肝臓に蓄積させる方法が用いられる。その方法は、カーボ・ローディング(Carbohydrate Loading)と呼ばれる。

タイトル: カーボ・ローディング
体内での蓄積量以上にグリコーゲンを消費し枯渇した場合には、通常、1日程度では十分に回復が出来ない。グリコーゲンが十分回復するまでには数日間(3日程度)かかるのでこの間は著しいパワー・持久力の不足に陥る。体内グリコーゲンの消費と貯蔵といったエネルギー収支についての管理をせず、大会直前まで通常のトレーニングを行ったり、休息期間を設けないなどの誤った調整を行うと、試合時のパフォーマンスを低下させることになる。なお、カーボ・ローディングはスポーツ試合時の対応のみでなく、疲労回復や身体能力の維持・向上などといった日常生活における身体コンデションの管理法としても有効な概念である。

タイトル: カーボ・ローディング
古典的な例としては、体にあるグリコーゲンを一度枯渇させ、それによってグリコーゲンを早急に回復・貯蔵する反応(リバウンド)を利用して大量の炭水化物を摂取し、効率よくグリコーゲンを貯め込む方法である。大会(試合)など運動能力を最大限に発揮したい日の約1週間前から4日程度前まで、ごはんや麺類、パンなどの炭水化物の摂取を制限する。代わりにステーキやフライドチキンなど、タンパク質と脂質によって必要エネルギーを確保しながら、無理の無い程度に運動を行い、一旦、体のグリコーゲンを消費し枯渇させる。そして、3日前からは逆に控えていた炭水化物(スパゲッティ、うどんなど)を大量に摂取し、運動を控えつつ最大限にエネルギーを貯め込む。 ただし、この方法は、疲労が残ったり、3日前からの高炭水化物の摂取期において体調を崩した場合(特に消化器官の不調など)にはグリコーゲンの蓄積が目的通り出来なくなる等のリスクもある。

タイトル: ランナーズハイ (生体)
マラソンやジョギングを行うと通常、次第に苦しさが増してくるが、それを我慢し走り続けるとある時点から逆に快感・恍惚感が生じることがある。この状態をランナーズハイと呼ぶ。多くの検証実験から、この状態においては脳内にα波とモル効果があるβ-エンドルフィンという快感ホルモンに満たされていることが判明した。この内、βエンドルフィンの増大が麻薬作用と同様の効果を人体にもたらすことで起こるとされる。運動中にβ-エンドルフィンがどう働くかのメカニズムは解明されていない。東京学芸大学名誉教授・医学博士宮崎義憲の行った実験では、日頃あまり運動をしない男性8人に有酸素運動の自転車こぎを30分間させた結果、運動中や運動後にα波は13.5%、β-エンドルフィンが75%増加したことが確認された。

タイトル: グリコーゲン
グリコーゲンを効率的に貯蔵することをスポーツ医学ではグリコーゲン・ローディングまたは、カーボ・ローディングと呼んでいる。グリコーゲンの貯蔵を増やすことで、グリコーゲン枯渇による運動能力の限界を上げるために用いられる。前処理としてグリコーゲン枯渇を起こし、グリコーゲン合成能力を上げた後、炭水化物食品を摂取する古典的方法や、炭水化物とグリコーゲン分解を阻害するクエン酸とを同時に摂取する高速ローディング法などがある。

タイトル: 超回復
一例を挙げると、筋肉内のグリコーゲンの量は、筋肉量に影響を与える基本的なパラメータの一つである。

タイトル: グリコーゲンの分解
グリコーゲンの分解は、アドレナリンまたはグルカゴンに刺激されて、グリコーゲンが蓄えられている筋肉と肝細胞で起こる。肝細胞では、グルコース-6-リン酸を解糖系で消費することもできるし、グルコース-6-ホスファターゼでリン酸基を除去してグルコースにした上で血流に放出することもできる。筋肉細胞ではグルコースは放出しない。

タイトル: カーボ・ローディング
カーボ・ローディング(Carbohydrate Loading)とは、スポーツなどの場面で、運動エネルギーとなるグリコーゲンを通常より多く体に貯蔵するための運動量の調節および栄養摂取法である。グリコーゲン・ローディングとも呼ばれる。

タイトル: グリコーゲンシンターゼ
肝臓型の酵素(glycogen synthase 2)の発現は肝臓に限定されている一方、筋肉型の酵素(glycogen synthase 1)は広く発現している。肝臓のグリコーゲンは飢餓時に血中グルコースレベルを維持する貯蔵庫として機能する一方、消化されたグルコースの処理の最大90%が筋肉でのグリコーゲン合成によって占められる。筋肉のグリコーゲンは活動の爆発的増大時にエネルギーを供給するための備えとなっている。筋肉型のアイソザイムは低酸素状態への長期適応のための細胞応答に主要な役割を果たす。低酸素状態は筋肉型のアイソザイムのみの発現を誘導し、肝臓型のアイソザイムの発現誘導は起こらない。しかし、筋肉型グリコーゲンシンターゼの活性化は細胞を保護するが、過剰なグリコーゲンの蓄積は虚血発作後の心臓や中枢神経系の傷害を引き起こす可能性がある。

タイトル: 糖尿病の治療
肝臓と腎臓以外の筋肉ではこの酵素を含んでおらず、グルコース-6-リン酸のリン酸基を外してグルコースに変換できないために細胞膜を通過することができず(詳細はグルコース-6-リン酸を参照のこと)、筋肉中のグリコーゲンは他臓器でグルコースとして利用することができず、筋肉自らのエネルギー源として使用される。経口的に摂取された糖の2-3割は骨格筋で利用されると言われているが、骨格筋の糖消費が十分でない場合には食後の血糖が上昇することとなる。このため、運動によるグリコーゲンの消費は骨格筋の糖取り込みを直接刺激するとともに、インスリン感受性も増強させる。また、継続的な運動により肥満が解消されれば、さらにインスリン抵抗性の改善につながる。

タイトル: インスリン抵抗性
肝臓と腎臓以外の筋肉ではこの酵素を含んでおらず、グルコース-6-リン酸のリン酸基を外してグルコースに変換できないために細胞膜を通過することができず(詳細はグルコース-6-リン酸を参照のこと)、筋肉中のグリコーゲンは他臓器でグルコースとして利用することができず、筋肉自らのエネルギー源として使用される。経口的に摂取された糖の2-3割は骨格筋で利用されると言われているが、骨格筋の糖消費が十分でない場合には食後の血糖が上昇することとなる。このため、運動によるグリコーゲンの消費は骨格筋の糖取り込みを直接刺激するとともに、インスリン感受性も増強させる。また、継続的な運動により肥満が解消されれば、さらにインスリン抵抗性の改善につながる。

タイトル: グリコーゲン
 脂肪酸という形でしかエネルギーを取り出せない脂肪や、合成分解に窒素代謝の必要なアミノ酸と違い、グリコーゲンは直接ブドウ糖に分解できるという利点がある。 ただし、脂肪ほど多くのエネルギーを貯蔵する目的には向かず、食後などの一時的な血糖過剰に対応している。肝細胞は、食後直後に肝臓の重量の8 %(大人で100-120 g)までのグリコーゲンを蓄えることができる。本稿の「分解」の節で述べられているように肝臓に蓄えられたグリコーゲンのみが他の臓器でも利用することができる。骨格筋中ではグリコーゲンは骨格筋重量の1-2 %程度の低い濃度でしか貯蔵できない。筋肉は、体重比で成人男性の42%、同女性の36%を占める。このため体格等にもよるが大人で300g前後のグリコーゲンを蓄えることができる。

タイトル: 餓死
成人では基礎代謝量のキロカロリー値は、体重のキログラム値の25倍から30倍、すなわち、体重60kgの男性なら1500キロカロリーから1800キロカロリー程度である。ヒトは日々の活動のエネルギー源として、肝臓と筋肉にグリコーゲンを蓄えているが、これは、絶食後約1日ですべて血糖(グルコース)となり、全身で使い果たされる。グリコーゲンを使い果たした結果、血中グルコースが低下すると、肝臓中で脂肪酸の分解経路であるβ酸化回路が活性化され、肝臓中の脂肪がβ酸化を経てケトン体(β-ヒドロキシ酪酸、アセトン、アセトアセチルCoA)に変化し、血流中に流出する。アセトンを除くケトン体は、全身でグルコースに代わるエネルギー源として利用される。したがって、栄養が欠乏するとまず肝臓や筋肉中のグリコーゲンが、ついで肝脂肪がエネルギー源として使われる。

タイトル: カーボ・ローディング
カーボ・ローディングは、持久力を必要とするスポーツなどの場面で用いられるほか、結腸の手術を行う患者への体調管理にも利用される。人間が体に蓄えられるエネルギーの代表として脂肪があるが、脂肪はたくさんの貯蔵が出来る利点がある反面、即効的な利用に乏しく、多くのスポーツではエネルギー源として期待しにくい。それに対し、グリコーゲンはエネルギーとしての分解が容易で即効性があり、スポーツにおいて大変有効なエネルギーであるが、貯蔵できるのは主に肝臓と骨格筋などに僅かである。カーボ・ローディングはグリコーゲンを最大限、体に貯蔵して高い運動能力を得る事を目的に行われる。

タイトル: グリコーゲン
肝臓と腎臓以外の筋肉ではこの酵素を含んでおらず、グルコース-6-リン酸のリン酸基を外してグルコースに変換できないために細胞膜を通過することができず、筋肉中のグリコーゲンは他臓器でグルコースとして利用することができず、筋肉自らのエネルギー源として使用される。乳酸の輸送にはいくつかの種類のトランスポーターが存在する。例えば、グリコーゲンがグルコースを経て速筋線維で分解され乳酸を生成し、その乳酸が細胞膜を通過して遅筋線維や心筋のミトコンドリアで使われる場合がある。乳酸は肝臓で糖新生によりグルコースが生成されて全身でグルコースとして利用される。経口的に摂取された糖の2-3割は骨格筋で利用されると言われているが、骨格筋の糖消費が十分でない場合には食後の血糖が上昇することとなる。なお、安静時や強度の低い運動時には脂肪の方が糖よりも多く使われている。

タイトル: 痩身
「太っている人が運動すると、その日の残りの時間は動かなくなり、運動で消費した分のカロリーが帳消しになる。この現象は、通常の1日の消費カロリーの25%を消費するのに十分な運動をこなした場合であっても同様だ」「運動が代謝率に与える影響はほとんど無い。運動の大きな利点として持て囃されているが、実際には存在しない」1989年、デンマーク人の研究者が、身体活動が体重減少に及ぼす影響についての研究結果を公表している。普段から座りがちな被験者を、マラソン(26.2マイル)を走れるよう訓練させた。18か月間の訓練を経て、被験者らは実際にマラソンに参加した。この研究に参加した18人の男性の体脂肪は平均で5ポンド(約2.3kg)減っていたが、女性の被験者9人については、「体組成の変化は一切見られなかった」と書いている。

タイトル: 肥満
「太っている人が運動すると、その日の残りの時間は動かなくなり、運動で消費した分のカロリーが帳消しになる。この現象は、通常の1日の消費カロリーの25%を消費するのに十分な運動をこなした場合であっても同様だ」「運動が代謝率に与える影響はほとんど無い。運動の大きな利点として持て囃されているが、実際には存在しない」1989年、デンマーク人の研究者が、身体活動が体重減少に及ぼす影響についての研究結果を公表している。普段から座りがちな被験者を、マラソン(26.2マイル)を走れるよう訓練させた。18か月間の訓練を経て、被験者らは実際にマラソンに参加した。この研究に参加した18人の男性の体脂肪は平均で5ポンド(約2.3kg)減っていたが、女性の被験者9人については、「体組成の変化は一切見られなかった」と書いている。

タイトル: グリコーゲン
血糖やグリコーゲンは利用しやすいが貯蔵量は多くはないので安静時などではあまり多くは使われず、強度の高い運動時などに糖が優先的に使われるようになる。運動強度が低い場合には脂肪とグリコーゲンの燃焼比率は1:1であるが、運動強度が高まるに従って脂肪よりもグリコーゲンの燃焼比率が高まる。

タイトル: カーボ・ローディング
現在では炭水化物の制限を行わず、大会(試合)の約1週間前から運動量を減らしてグリコーゲンの消費を抑えつつ、3日前から大量の炭水化物を摂取して、グリコーゲンを体内に蓄える方法が推奨されている。こちらの方が体に掛かる負担が少なく、調整リスクも少ない。この方法は西オーストラリア大学の科学者が開発した方法であり、古典的方法と比べても90%近くのグリコーゲンを蓄積できる。単に大会(試合)前に炭水化物を多めに摂るだけでも1.1〜1.2倍程度のグリコーゲン貯蔵量増大は見込めるとされるが、カーボローディングを行うことによって、筋肉、肝臓中のグリコーゲン量をおよそ2〜3倍に増加させることが可能である。いずれにせよ、大会前数日間は運動量を減らすか、休まなければ効果は見込めない。

タイトル: 補給食
自転車のロードレースや長距離ツーリングは運動が長時間にわたり、走行前に摂ったエネルギーだけでは不足するため、途中で食料の摂取が必要となる。一般人でも走行中には1時間当たり500kcal以上のエネルギーを消費し、脂肪の燃焼を計算に入れても長時間のツーリングでは体内のグリコーゲンを使い切ってしまう。このため、連続して長時間走るようなツーリングでは補給食は必須となる。栄養補給を行わずにいると体が低血糖状態に陥り、パフォーマンスが極端に低下してしまうどころか、意識不明に陥ることもある(ハンガーノック)。レース中は走行しながら食べるので、食べやすく消化吸収のよいものが求められる。他にも、走行中でも取り出したり食べたりしやすいという特殊な要請に応えられるよう工夫が凝らされている。走行中に必要な栄養素は基本的にグリコーゲンなので、高カロリーなものが使用される。

タイトル: 血液
これは主に、膵臓のα細胞から分泌されるグルカゴン、β細胞から分泌されるインスリンにより調節される。食事により血糖が上昇すると、β細胞からインスリンが分泌され、血糖をグリコーゲンにして肝臓に貯蔵する。また、脂肪を脂肪組織に固定する。逆に血糖が低下すると、α細胞からグルカゴンが分泌され、グリコーゲンを分解してブドウ糖にし、また、脂肪を分解して遊離脂肪酸とする。生命活動は、身体内の化学反応により維持されていると言える。そして、それらの化学反応は、全て水溶液中で進行するため、身体内の水分量を保つ事は非常に重要である。血液は、身体内での相当量の水分を保持しているため、体細胞に水分を供給する重要な役割も持っている。水分が不足すると、副腎皮質からアルドステロンが分泌される。また、激しい運動をすると、脳下垂体後葉から抗利尿ホルモン (ADH) も分泌される。

タイトル: 飢餓
成人では基礎代謝量は体重の25 - 30倍、すなわち、体重60kgの男性なら1500 - 1800キロカロリー程度である。ヒトは日々の活動のエネルギー源として、肝臓にグリコーゲンを蓄えているが、これは、絶食後約1日ですべて血糖(グルコース)となり全身で使い果たされる。グリコーゲンを使い果たした結果、血糖値が低下すると、肝臓中で脂肪酸の分解経路であるβ酸化回路が活性化され、肝臓中の脂肪がβ酸化を経てケトン体(β-ヒドロキシ酪酸、アセトン、アセト酢酸)に変化し血流中に流出する。ケトン体は、全身でグルコースに代わるエネルギー源として利用される。したがって、栄養が欠乏するとまず肝臓や筋肉中のグリコーゲンが、次に肝脂肪がエネルギー源として使われる。

タイトル: ダイエット
「太っている人が運動すると、その日の残りの時間は動かなくなり、運動で消費した分のカロリーが帳消しになる。この現象は、通常の1日の消費カロリーの25%を消費するのに十分な運動をこなした場合であっても同様だ」「運動が代謝率に与える影響はほとんど無い。運動の大きな利点として持て囃されているが、実際には存在しない」1989年、デンマーク人の研究者が、身体活動が体重減少に及ぼす影響についての研究結果を公表している。普段から座りがちな被験者を、マラソン(26.2マイル)を走れるよう訓練させた。18か月間の訓練を経て、被験者らは実際にマラソンに参加した。この研究に参加した18人の男性の体脂肪は平均で5ポンド(約2.3kg)減っていたが、女性の被験者9人については、「体組成の変化は一切見られなかった」と書いている。

タイトル: 痩身
肥満体においては、この酵素の活性化が、肝臓における脂肪生成ならびに高インスリン血症の増加に関係している。炭水化物の慢性的な消費が、この酵素の活性化の漸進的な上昇および脂肪細胞の肥大を促進することが分かっている。脂肪細胞の表面にあるLPLの活性化が失われ、筋肉細胞の表面にあるLPLが活性化すると、蓄積した脂肪が減少する。ヒトが運動をしている間、LPLの活性化は脂肪細胞内で低下し、筋肉細胞内で活性化が上昇する。これは脂肪細胞から脂肪が放出されるのを促進し、燃料を必要とする筋肉細胞で消費される。しかし、運動を終えた途端、この状況は逆転する。筋肉細胞におけるLPLの活性化は失われ、脂肪細胞内のLPLの活性化が急上昇し、脂肪細胞は運動中に失われた脂肪を補充しようとし、再び太る。これは、運動がヒトを空腹にさせる理由でもある。

タイトル: グリコーゲン
グリコーゲンの合成・分解は甲状腺、膵臓、副腎がそれぞれ血糖に応じてチロキシン、グルカゴン及びインスリン、アドレナリンなどを分泌することで調整される。 なお、肝臓で合成されたグリコーゲンと骨格筋で合成されたそれとでは分子量が数倍異なり、前者のほうが大きい。