2019 Fiscal Year Research-status Report
Whole body cryotherapy in sports medicine
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19K11459
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
額田 均 東邦大学, 医学部, 教授(寄付講座) (60118833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西野 一三 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第一部, 部長 (00332388)
後藤 一成 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (60508258)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スポーツ医学 / 冷却療法 / 全身冷却療法 / 運動誘発性筋損傷 / ラット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身冷却療法(whole-body cryotherapy, 以下 WBC)は、-100℃から-120℃の超低温環境を作り その冷却空間に入る全身の冷却療法である。近年WBCが運動後の筋肉痛・筋損傷の回復を促進させるという臨床研究が発表され、国内外のスポーツ大会、スポーツ科学センター、各種スポーツ団体等でWBC が行われている。またWBC は脂質代謝、免疫機能の改善など医療・美容分野でも使われている。しかし、WBC についての基礎的研究はなく、その作用機序は未だ解明されておらず、WBC の適切な使用のガイドラインもない。本研究は WBC により惹起される生理的身体反応について、また運動誘発性筋損傷に対するWBCの効果についてラットを用いて生理学的、病理学的、分子病態学的に検討し、WBCの作用機序、適応と効果、適正な使用方法、副作用等の確立を目指すことである。
その第一歩としてラットでのWBC の方法を確立し、更に1)WBC自体が身体に与える生理的影響について、2) WBCの運動誘発性筋損傷に対する効果について検討する。このため、本実験用にラット用WBC装置を開発した((株)前川製作所)。液体窒素を冷却庫壁内に循環させ、冷却空気を用いて庫内の空気を室温から-100℃まで数分間で下げ、冷却温度の調節を可能とした。
今年度は、この装置を用いてラットのWBCの方法を確立させ、WBCによる生理的身体反応についての検討を行う。さらに並行してラット用トレッドミルを用いて運動後遅延性筋損傷を惹起する走行方法の確立をする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は上記「概要」に述べた目的のうち、ラットWBCの方法の確立、およびWBCによる生理的身体反応について検討した。
ラットを用いてのWBCの方法については、ラット用WBC装置を用いて冷却温度を-100℃前後とした。冷却時間については90秒間は過大なストレス負荷となるため60秒間とし、筋肉(大腿四頭筋)内、直腸、耳および尾の皮膚温をモニター、冷却前後で採血を行った。60秒間冷却後には白血球数の有意な増加は認めず、3分間隔で3回の冷却後、筋肉温が3-4℃、直腸温が5-6℃低下し、血圧、脈拍は3回目の冷却直後4-5分で冷却前のレベルに回復した。この結果、冷却時間は60秒間3回(3分間隔)とした。
採血の結果は、WBC直後に血清CKがWBC前に比し有意に上昇した。白血球数、AST(GOT)、 ALT(GPT)、LD、ALPにはWBC前後で有意な変化は認めない。この血清CKの変化はCK-MMであり、WBC直後に有意に上昇し、24時間後には低下している。このようなWBCによるCK-MM上昇の報告はなく、今後その機序解明が必要である。
一方、ラットの運動負荷については、ラット用トレッドミル(TMW-2、メルクエスト)を用いた。速度20m/minで30分間の平地走行後にはCKの上昇はなく、-15度の下り坂走行直後にCK上昇を認めた。この下り坂走行直後のCK上昇もCK-MMの増加で、発症時期的にWBC 直後のCK-MM上昇と同様であり、その発症機序解明はWBC直後のCK上昇の機序にも関連する可能性がある。また運動後遅発性筋損傷との違いについても検討が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１：WBCによる生理的身体反応：
予備実験でWBC直後のCK-MMの上昇が認められた。 この点について、ストレスと筋肉の両面から検討する。採血によりストレスマーカー(カテコラミン、コルチゾール等)の変化をみる。さらに筋肉の形態学的検討については、長趾伸筋(白筋)、ヒラ メ筋(赤筋)、腓腹筋、大腿四頭筋の組織学的、特に組織化学的変化について検討する。CK 上昇が回復するため高度な筋壊死の可能性は低く、組織化学的検討が重要になると思われる。また、WBCを1回でなく繰り返してこのCKの変化がどうなるか検討する。また採血では、ラットの正常値の検討もさらに続ける。
課題2：WBCの運動誘発性筋損傷に対する効果：
予備実験で下り坂走行直後にCK-MMの上昇が認められ。上記課題1と同様な手法を用いて筋組織の病理学的検討を行い、筋損傷の有無について検討する。ラットを使用するため筋肉痛の評価が不可能であり、WBCの効果を形態学的に証明する必要があり、筋損傷を起こす運動負荷についてさらに検討する。
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| Causes of Carryover |
今年度は課題1「全身冷却療法の生理的反応」については順調に進んだが、課題2での運動負荷の方法確立に予想以上に時間がかかり、ラット使用数が予定より少なく、その結果解析にやや遅れがあり、次年度使用額が生じた。
来年度には課題2の「WBCの運動誘発性筋損傷に対する効果」についてより多くの時間を費やす予定である。特に筋肉の形態学的検討が多く予定されており、その染色のための試薬および解析費用、また論文投稿の費用に使用する予定である。
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[Journal Article] Hypertension Contributes to Neuropathy in Patients With Type 1 Diabetes2019
Author(s)
Ponirakis G, Petropoulos IN, Alam U, Ferdous M, Asghar O, Marshall A, Azmi S, Jeziorska M, Mahfoud ZR,1 Boulton AJM, Efron N, Nukada H, Malik RA.
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Journal Title
Am J Hypertens
Volume: 32
Pages: 796-803
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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