2020 Fiscal Year Research-status Report
Time-course analysis of end-tidal partial pressure of CO2 to predict endurance performance of elite athletes
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18K10895
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
坂本 彰宏 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (70615434)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素感受性 / 呼気終末二酸化炭素分圧 / 換気量 / 持久的運動パフォーマンス / hypoventilation / hypercapnia |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、陸上長距離ランナーの換気応答(VE)と体内の二酸化炭素レベル(PETCO2)に着目し、これらのパラメーターが持久的運動能力評価の新たな指標として活用できるかについて検証した。従来では持久的運動能力の評価として最大酸素摂取量(VO2max)、無酸素性作業閾値(AT)、心拍応答といった有酸素性エネルギー供給能に関わる評価が主として行われる。しかし昨今のマラソン競技高速化の背景には、代謝産物(H+やCO2)への感受性低下により呼吸の苦しさを感じ難くなっているのではと予想した。
これまでの我々の研究により、陸上中距離選手よりも陸上長距離選手の方が漸増負荷試験中のVEが少なくCO2排出が軽減される為に、PETCO2レベル(通常40mmHg程度)が高くなる結果(45-50mmHg)が得られた(2018年日本体力医学会大会、Australia Sports Medicine Conferenceにて口頭発表)。つまり換気応答に強く関与するH+やCO2の上昇に対して感受性が低下していると考えられる。その後の被験者数拡大調査により、特に競技力が国内トップレベルの選手において上記のような呼気ガス応答が顕著に現れることが示された。
今後は、トレーニング中に意図的なhypoventilationを併用することで、この特有なVE・PETCO2応答へと適応出来るのかについて検証する。本年度では、PETCO2が45-50mmHg程度となるhypoventilation法について検証をし、呼吸頻度を通常呼吸の60%に抑える方法に至った。このhypoventiltion法を併用してOBLA強度での運動を実施することで、運動継続時間、心拍応答、血中[La+]・pH・PCO2、RPEが通常呼吸と比べてどのように変化するのかを明らかにし、hypoventilationトレーニングの留意点として活用する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究では学生アスリートを対象とし、運動中の呼気ガスデータを室内にて測定する。その為、新型コロナウイルスの感染リスクが高く長期的に実験が中断されている。また、選手自身の体調不良や怪我によって、実験参加協力に制限が掛かる。
今後徐々に実験を再開していく予定であるが、被験者は本学内の学生であり日常的に感染拡大予防対策をしている、かつ日常的に同行する時間があるにも関わらず新規感染が発生していないことを条件とする。実験実施の際は、本学の感染拡大防止対策マニュアルに則る、測定機器の清掃・除菌を毎回行う、実験環境の換気をする、等の行為を徹底する。
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| Strategy for Future Research Activity |
Hypoventilation(target PETCO2: 45-50mmHg)を併用してOBLA強度の運動をした際の運動継続時間、心拍応答、血中[La-]・pH・PCO2、主観的運動強度(RPE)を測定し、通常呼吸と比べてどのように変化するのかを明らかにする。これらの結果を踏まえて持久的運動パフォーマンス向上を目的としたhypoventilationトレーニングをデザインし、トレーニング介入実験を実際に行う。
水泳競技力の向上を目的とした「間欠的息止めによるhypoventilation」の影響を検証した先行研究結果に基づくと、運動時の血中乳酸濃度やRPEは通常呼吸よりも増加するため、本研究で採用するhypoventilationの使用においても運動継続時間が短縮すると予想される。運動量の軽減にも関わらず、「二酸化炭素感受性の低下」といった適応が起きることにより、通常呼吸でトレーニングした場合よりも持久的パフォーマンス向上が増大するのかについて検証する。一方で、運動量の低下によってパフォーマンス向上が増大しないことも予想し、hypoventilationの使用を運動中に行うのではなく、インターバルトレーニングのインターバル期間中(リカバリー中)に実施させる実験も遂行し、その効果について検証する。
但し、新型コロナウイルスの影響により今後も進捗に遅れが生じると予想される為、研究期間の延長申請をする予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染予防の観点から、実験を長期的に中断した。これにより、人件費や物品費を予定通りに使用することが出来なかった。また、国際学会の中止や国内学会のオンライン開催に伴い、旅費の使用も予定通りに行えなかった。
今後は、本学の新型コロナウイルス感染下におけるヒトを対象とした実験遂行マニュアルに則り実験を徐々に再開することで、人件費や物品費として次年度使用額を消費していく。また、学会の対面開催が再開する流れとなっているため、旅費として使用する。上記以外にも、消毒・洗浄キッドの購入や、抗菌素材の呼気ガス採取用マスク・ディスポーザブルフィルターの購入にも割り当てる。
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