2019 Fiscal Year Research-status Report
Mechsanisms of oxygen deficit of exercsing muscles
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19K11483
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| Research Institution | Kobe Design University |
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Principal Investigator |
古賀 俊策 神戸芸術工科大学, 芸術工学部, 名誉教授 (50125712)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 徳彦 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (70215458)
奥島 大 大阪国際大学, 人間科学部, 講師 (70735307)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 活動筋の酸素不足 / 酸素消費 / 酸素供給 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動を長く続けるためには活動筋への適切な酸素供給が不可欠である。これまでヒトでは全身および単一の活動筋の酸素消費（VO2）と酸素供給（QO2）の応答速度が異なることが明らかにされている。この背景には、運動時に動員される筋線維の種類と毛細血管血流の分布が複数の筋肉間、あるいは同一の筋肉内で異なるので、局所レベルのVO2とQO2の応答にミスマッチが起き、VO2の応答に不均一が生じるためと予想される。本研究の目的は、従来の全身と活動筋全体のVO2の計測では捉えられなかった活動筋の局所レベルにおけるVO2応答の不均一性を解明することで、活動筋の酸素不足発生の仕組みを明らかにすることである。
若年成人男子10名に被験者を依頼し、下記の運動実験を実施した。
A) 全身と活動筋全体のVO2の計測：漸増負荷自転車運動時の最大酸素摂取量と換気性作業閾値、および一定強度・自転車運動時と回復時の全身レベルのVO2を計測し、活動筋全体のVO2の変化量（振幅）と応答速度を推定した。B)上記の運動と回復時において、多チャンネルの時間分解近赤外分光装置(NIRS)を用いて、活動筋局所の酸素動態を示す１）動静脈間の酸素量差（つまりVO2に対する酸素供給(QO2)のバランス）を反映する脱酸素化ヘモグロビン濃度（HHb）、および２）血液量を反映する総ヘモグロビン量（tHb)を下記の部位で計測した（外側広筋と大腿直筋の表層部と深層部）。また、上記の筋肉部位における表面筋電図を計測し、酸素動態とVO2の不均一性に対する筋活動の関与を検討した。C)酸素動態不均一性の評価：各部位における振幅と応答速度を非線形近似モデルで解析した。不均一性の指標として、各部位における値と平均値の差に基づき、2乗平均平方根誤差、および振幅と応答速度の変動係数を計算した。
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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
１．活動筋局所（組織）レベルの酸素動態（QとVO2のバランス）は、筋肉の活動レベルに依存する。
２．表層筋に比べて、深層筋の酸素動態はQの減少の影響を受けにくい。
３．微小循環における酸素の需要と供給のミスマッチが、活動筋のVO2応答を規定することが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
活動筋の局所レベルにおけるVO2応答の不均一性を計測して、活動筋の酸素不足発生の仕組みを明らかにする。
局所レベルのVO2とQO2の計測：時間分解NIRSと動脈阻血法を併用して、大腿四頭筋の複数部位におけるVO2応答を計測する。大腿部にカフを巻いて5-10秒間の動脈阻血を間欠的に繰返す。阻血中のQO2はゼロと仮定してHHb (VO2/QO2)の増加率からVO2の応答を推定する。阻血時におけるVO2の変化率は、筋肉の酸化代謝量を反映するクレアチン燐酸量の変化率に比例する。
運動時のある時点の酸素不足量は、運動終了時のVO2値（酸素需要量を示す）から当該時点のVO2値を差し引いて推定する。また、HHbとVO2の測定部位が一致するので、阻血なしの状態で測定したHHbでVO2を除することによって、QO2の応答を推定する。
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| Causes of Carryover |
研究代表者・古賀俊策の直接経費に残金が生じたので、次年度に繰り越した。
研究分担者・奥島大の研究がやや遅れているので、2019年度の直接経費を次年度に繰り越した。
両研究者とも、繰越額を2020年度における研究に使用する。
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