低酸素環境下での血流制限を伴う有酸素性運動の効果に関する研究

• Project/Area Number: 19J01474
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Hosei University (2020-2021); Nagoya University (2019)
• Principal Investigator: 水野 沙洸 法政大学, その他部局等, 研究補助者
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 血管内皮機能 / 有酸素性運動 / 血流制限下の運動 / 血流依存性血管拡張反応 / 血流パターン / 運動 / 加圧トレーニング

Outline of Research at the Start

運動中における「活動筋の低酸素化」に伴う生理刺激は、身体へ様々な生理適応をもたらす。この応答の増幅を狙いとして、従来単体で用いられてきた「低酸素環境下でのトレーニング」と「加圧トレーニング」を組み合わせることは、短時間・低負荷の運動であっても、代謝（耐糖能の改善）や循環機能（動脈スティフネスの低下）、骨格筋の適応（筋肥大・筋力向上）に対して優れた効果がもたらされると推察した。
したがって、本研究では、「低酸素環境」と「加圧」を有酸素性運動時に併用した際の生理応答（血圧、循環、代謝、筋活動）およびトレーニング効果（代謝・循環応答の改善、骨格筋の適応）を明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，これまでに報告されている研究および予備実験の結果から，当初予定していた実験内容の修正を行った．低酸素ガス吸入を使用せずとも，運動時の大腿部への圧を調整することで，低酸素ガス吸入と同様の環境（組織酸素飽和度の低下）を作り出すことができることを確認した．したがって，血流制限下の運動を対象に研究を遂行した．
本年度実施した研究では，若年男性10名を対象とした．事前に測定した最高酸素摂取量の40％強度にて，30分間の下肢自転車エルゴメータ運動を3条件にて実施した：①血流制限を行わない条件（CON条件），②および③動脈遮断圧の40％あるいは80％にて大腿基部に血流制限を行う条件（40％条件および80％条件）．なお，動脈遮断圧は超音波診断装置を用いて，安静仰臥位時に大腿基部を漸増的に駆血した際，後脛骨動脈の血流速度が消失する圧を動脈遮断圧として定義した．運動中は心拍数と血圧を連続的に記録した．運動前後に上腕動脈における血流依存性血管拡張反応（FMD）を測定した．その結果，血流制限下の自転車運動により平均血圧は上昇し，その程度は80％条件が最も大きかった．FMDは運動後にいずれの条件においても低下したが，40％条件およびCON条件のFMDに差は認められなかった．一方，80％条件では他の2条件と比較して運動後に低値を示した．以上の結果から，有酸素性運動時における血流制限は，動脈遮断圧を基準として高圧を用いる場合，非活動肢における顕著な血管内皮機能の低下を誘発する一方で，低圧を用いる場合はその低下が軽減されることが明らかとなった．

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Relationship between respiratory muscle endurance and dyspnea during high-intensity exercise in trained distance runners (2022)
  • Author(s): Mizuno Sahiro、Suzuki Yasuhiro、Goto Kazushige、Takao Kenji、Sumi Daichi、Ishida Koji、Mizuno Fumihiro、Katayama Keisho
  • Journal Title: Respiratory Physiology & Neurobiology Volume: 296 Pages: 103812-103812
  • DOI: 10.1016/j.resp.2021.103812
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Age and sex differences in blood pressure responses during hyperpnoea (2021)
  • Author(s): Shimizu Kaori、Shiozawa Kana、Ishida Koji、Saito Mitsuru、Mizuno Sahiro、Akima Hiroshi、Katayama Keisho
  • Journal Title: Experimental Physiology Volume: 106 Issue: 3 Pages: 736-747
  • DOI: 10.1113/ep089171
  • NAID: 120007164828
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Blood pressure and limb blood flow responses during hyperpnoea are not affected by menstrual cycle phase in young women (2020)
  • Author(s): Shimizu Kaori、Shiozawa Kana、Ishida Koji、Saito Mitsuru、Mizuno Sahiro、Akima Hiroshi、Katayama Keisho
  • Journal Title: Respiratory Physiology & Neurobiology Volume: 275 Pages: 103387-103387
  • DOI: 10.1016/j.resp.2020.103387
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Muscle oxygenation, endocrine and metabolic regulation during low-intensity endurance exercise with blood flow restriction (2020)
  • Author(s): Hwang Hyejung, Mizuno Sahiro, Kasai Nobukazu, Kojima Chihiro, Sumi Daichi, Hayashi Nanako, Goto Kazushige
  • Journal Title: Physical Activity and Nutrition Volume: 24 Issue: 2 Pages: 30-37
  • DOI: 10.20463/pan.2020.0012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of cold water immersion and compression garment use after eccentric exercise on recovery (2019)
  • Author(s): Maruyama Tatsuhiro、Mizuno Sahiro、Goto Kazushige
  • Journal Title: Journal of Exercise Nutrition & Biochemistry Volume: 23 Issue: 1 Pages: 48-54
  • DOI: 10.20463/jenb.2019.0007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 血流制限を伴う有酸素性運動が非活動肢の血管内皮機能に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 水野沙洸，塩澤華奈，齊藤満，清水香，岩本えりか，田中憲子，石田浩司，片山敬章
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] 自転車エルゴメータ運動に対する血管運動神経活動の変化：高齢者と若年者の比較 (2021)
  • Author(s): 片山敬章，齊藤満，石田浩司，清水香，塩澤華奈，水野沙洸，小河繁彦
  • Organizer: 第76回日本体力医学会大会
• [Presentation] 呼吸筋活動の増加に対する循環応答:年齢および性別の影響 (2020)
  • Author(s): 清水香，塩澤華奈，齊藤満，石田浩司， 水野沙洸，秋間広，片山敬章
  • Organizer: 第75回日本体力医学会大会
• [Presentation] 動的運動時の呼吸筋活動増加による循環応答:性差の影響 (2020)
  • Author(s): 塩澤華奈，清水香，齊藤満，石田浩司，水野沙洸，片山敬章
  • Organizer: 第75回日本体力医学会大会
• [Presentation] 長時間のランニング運動中のコンプレッションウェア着用の効果：筋組織の振動に着目して (2019)
  • Author(s): 水野沙洸，丸山達寛，牧野晃宗，新居茉莉，山田恵里，戸床文彦，石川昌紀，後藤一成
  • Organizer: 第74回日本体力医学会大会
• [Presentation] Effect of wearing compression tights on muscle oxygenation and exogenous glucose utilization during prolonged cycling (2019)
  • Author(s): Sahiro Mizuno, Eri Yamada, Fumihiko Todoko, Kazushige Goto
  • Organizer: American College of Sports Medicine 67th Annual meeting
  • Int'l Joint Research