低温・低酸素暴露下での呼吸ー循環ー体温システムの環境適応

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26650175
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 福岡 義之 同志社大学, スポーツ健康科学部, 教授 (20265028)
• 研究分担者: 北條 達也 同志社大学, スポーツ健康科学部, 教授 (40298740)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 全身的協関 / 環境適応

研究実績の概要

本研究では低温・低酸素暴露時の呼吸―循環―体温調節機構の全身的協関と機能的潜在性に着目し実験を行った。(1) 間欠的低酸素暴露(Intermittent hypoxia: IH)を用い被験者は環流スーツを着用し、中温(34℃)と低温(11℃)の水を環流させ、皮膚温の低下から冷ニューロン刺激の寒冷刺激を行った。その結果、34℃での中温において呼吸促通(LTF: long-term facilitation)や低酸素換気応答(HVR: hypoxic ventilatory responsivness)の亢進が観察された。また、11℃の低温では、HVRと直腸温との間には直線関係を有した。さらに安静呼気終末CO2分圧(PETCO2)よりも3~4mmHg 高いCO2(hypercapnia)吸入によってHVRはより亢進するが、呼吸システムとして換気調節系の安定性を図れた。(2) 繰返し持続性低酸素暴露(continuous hypoxia: CH)時の換気抑制作用(Hypoxic Ventilatory Depression: HVD)は１回目に比べて２回目で抑制された。ノルアドレナリン分泌は安静時に比べて浸漬によって有意に増大し、2回目の浸漬後はさらに増大した。2回目の低酸素呼吸後は低下したが高値を保持した。繰り返しの寒冷刺激によってノルアドレナリンによる交感神経系の賦活を持続的に促していた。つまり、低温暴露の影響はHVDを制限し、持続的な呼吸調節を維持しようと働いた(3) IHで観察されたLTFは、アスリートが非アスリートよりも高く、HVRもアスリートが有意に高値を示した。これは、CHの先行研究でみられる結果と異なる所見となった。つまり、アスリートの特徴は、セロトニン神経を介した中枢性活動と末梢化学受容器を介した換気亢進がより亢進していた。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic characteristics of ventilatory and gas exchange during sinusoidal walking in humans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Fukuoka, M Iihoshi, JT Nazunin, D Abe, Y Fukuba.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0168517
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0168517
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of short-term acclimatization at the summit of Mt. Fuji (3776 m) on sleep efficacy, cardiovascular responses, and ventilatory responses. (2017)
  • 著者名/発表者名: M Horiuchi, S Oda, T Uno, J Endo, Y Handa, Y Fukuoka.
  • 雑誌名: High Alt Med Biol. 巻: 18 ページ: 0162
  • DOI: 10.1089/ham.2016.0162.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muscle Activities of Human Bipedal Locomotion at Energetically Optimal Transition Speed under Normobaric Hypoxia on Gradient Slopes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Abe D, Horiuchi M, Fukuoka Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 ページ: e0173816
  • DOI: org/10.1371/journal. pone.0173816
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prevalence of posterior elbow problems in Japanese high school baseball players. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kida Y, Morihara T, Furukawa R, Sukenari T, Kotoura Y, Yoshioka N, Hojo T, Oda R, Arai Y, Sawada K, Fujiwara H, Kubo T.
  • 雑誌名: J Shoulder Elbow Surg. 巻: 25 ページ: 1477-1484
  • DOI: 10.1016/j.jse.2016.05.004.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Risk Factors for Injury Among Japanese Collegiate Players of American Football Based on Performance Test Results. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi J, Watanabe Y, Kimura M, Fujisawa Y, Hojo T, Yuasa Y, Higashi S, Kuzuhara K.
  • 雑誌名: J Strength Cond Res. 巻: 30 ページ: 3405-3411
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acupuncture for the treatment of trigger finger in adults: a prospective case series. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Nakajima M, Hojo T, Itoi M, Kitakoji H.
  • 雑誌名: Acupunct Med. 巻: 34 ページ: 392-397
  • DOI: doi: 10.1136/acupmed-2016-011068.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of electrical stimulation therapy in blood flow of different sites for chronic critical limb ischemia following regenerative therapy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamabata S, Shiraishi H, Munechika M, Fukushima H, Fukuoka Y, Hojo T, Shirayama T, Horii M, Matoba S, Kubo T.
  • 雑誌名: SAGE Open Medicine. 巻: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1177/2050312116660723
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Walking economy at simulated high altitude in healthy young male lowlanders. (2016)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi M, Handa Y, Abe D, Fukuoka Y.
  • 雑誌名: Biology Open. 巻: 5 ページ: 1408-1414
  • DOI: 1242/bio.019810
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] The combined exposures between intermittent hypoxia and cold is associated with enhanced respiratory long-term facilitation and peripheral chemoreflex sensitivity with an elevated CO2 in human. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka Y, Kimura A, Hojyo T, Nakamura M, Ebine N.
  • 学会等名: 21st ECSS Congress
  • 発表場所: Vienna/AUS
  • 年月日: 2016-07-06 – 2016-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] Energy cost during walking at simulated high altitude in healthy young male lowlanders. (2016)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi M, Handa Y, Abe D, Fukuoka Y.
  • 学会等名: 21st ECSS Congress
  • 発表場所: Vienna/AUS
  • 年月日: 2016-07-06 – 2016-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] The anti-phasic reponse of brachial artery blood flow to sinusoidal work rate leg exercise. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuba Y, Miura K, Eguchi K, Endo MY, Kashima H, Hayashi N, Fukuoka Y. Koga S.
  • 学会等名: 21st ECSS Congress
  • 発表場所: Vienna/AUS
  • 年月日: 2016-07-06 – 2016-07-09
  • 国際学会