筋肉痛の翌日に気になる筋トレの成果は、筋肥大だけでは測れない。若い女性や男性の継続試験を手掛かりに、ミトコンドリアの絶対量、筋線維内の密度、呼吸する能力を分けて読む。顕微鏡と酵素検査で結果が違う理由、有酸素運動との併用研究の限界まで確かめ、痛みを成果の点数にしない見方を考える。
翌朝、階段で脚が気になる。昨日の筋トレで筋肉がつくのだろうか、と考えたとき、鏡に映る太さだけでは見えない変化がある。若い女性を追った試験では、筋線維が太くなるのと並んで、ミトコンドリアの絶対量も増えていた。ただし、線維の中で占める割合は有意には変わらなかった。[1]
筋トレでは、筋肉の大きさと内部の構造の両方が変わりうる。[1]一方、ミトコンドリアが「増える」という表現には、全体の量が増えること、筋肉の中の密度が変わること、呼吸する能力が変わることが混在する。実際に、画像で捉えた面積は増えても、酵素の活性は変わらなかった試験がある。[5]
ここで読むのは、痛みの強さから筋肥大を採点する方法ではなく、継続した筋トレで筋肉の内部に何が起こるかである。食事と回復の問いは既存記事「筋肉痛は空腹や栄養不足で長引く？食べる総量とたんぱく質を分けて読む回復の研究」に譲る。翌日の感覚とは別の窓から、筋肉を見てみたい。
既存記事「筋肉痛は筋線維の乱れが大きいほど強い？顕微鏡の所見と翌日の痛みを研究で読む」が扱う損傷と痛みの対応、および「女性の筋トレで筋肉を育てる細胞も増える？筋線維の核と筋肥大のずれを読む」が扱う核や補助する細胞の変化は、それぞれの記事に譲る。ここでは筋肥大した線維の中のミトコンドリアに対象を絞る。
筋肉が太くなると、中の割合はどう変わるか
ミトコンドリアは、筋肉の酸化的なエネルギー産生に関わる細胞内の構造である。筋トレでは筋肥大とミトコンドリアの適応が同時に起こりうる、というのが運動の種類を扱ったレビューの整理だ。「筋トレは太くするだけ、有酸素運動だけが内部のエネルギー産生を変える」という単純な役割分担では捉えきれない。[7]
まず、若い女性12人が18週間の筋トレを行った前後比較を読む。太ももの外側の筋肉から採った組織を調べると、主要な筋線維の断面積が増え、複数の線維タイプでミトコンドリアの絶対体積も増えた。ところが、筋線維全体に対する相対的な体積の割合は有意に変わらなかった。筋線維自体も大きくなっていたからだ。[1]
これは「割合が変わらないなら、何も増えていない」と読んではいけない例である。部屋を広げて家具も増やせば、家具が占める割合は同じでも、家具の総量は違う。筋肉でも、分母になる線維の大きさと、分子になる細胞内構造の量を同時に見る必要がある。この試験で確認されたのは、筋線維の肥大に伴って内部の構成要素も比例的に増える、という姿だった。[1]
中身の変化は測定項目によって異なった。筋肉全体の酵素を調べると、チトクロームオキシダーゼとヘキソキナーゼの活性は有意に増えたが、クエン酸合成酵素などは有意に変化しなかった。毛細血管の線維当たりの数と密度にも変化はなかった。筋肥大と同時に、増加した項目と変わらなかった項目があった。[1]
この研究は、回数を多く行う形式の筋トレについての結果である。少人数の前後比較を、すべての女性やあらゆる負荷に広げることはできない。それでも、女性の筋肉で「太くなること」と「内部の絶対量が増えること」を一緒に観察した点は、この問いに直接関わる。鏡の変化と細胞内の変化は、対立する話ではない。[1]
帰宅後、鏡の前で脚の輪郭を確かめても、筋線維の中に占めるミトコンドリアの割合までは分からない。見た目を毎日の検査にしなくてもよい。研究の問いとしては、何が増えたかに加えて、何を分母にしたかを確かめる方が具体的だ。筋トレの成果を読むとき、「量」という短い言葉の後ろに、筋肉全体なのか、単位組織なのかを書き足したい。
この女性の試験では、線維の種類の構成にも変化があった。タイプⅡBの割合が低下し、タイプⅡAの割合が増えている。さらに、タイプⅠとタイプⅡAではミトコンドリアの平均サイズが有意に大きくなった。単に筋肉全体をひとまとめにするのではなく、どの線維の、どの構造に変化があったかまで観察している点に意味がある。[1]
同じ研究でも、絶対体積、相対的な割合、平均サイズは別の結果である。「増えた」という動詞を読むたびに、何が主語になっているかを確かめると、筋トレ後の内部を立体的に捉えやすい。太さの測定だけでは見えないのは、こうした構造ごとの違いだ。[1]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
密度が下がった試験と、面積が増えた試験
別の無作為化比較試験では、平均年齢23.6歳の若い参加者が12週間、週3日、下半身の筋トレを行った。筋線維の断面積はタイプⅠで26%、タイプⅡで28%増えた一方、ミトコンドリアの分布を推定するために測ったコハク酸脱水素酵素の全体的な活性は13%低下した。対照群では線維面積も酵素活性も変わらなかった。若い参加者の結果だが、18〜39歳の女性にも同じ程度の変化が起きるかは別に確かめる必要がある。[4]
著者らは、筋肥大に伴ってミトコンドリアの密度が低下したと解釈している。ここでの密度は、組織染色による酵素活性を指標にした推定である。ミトコンドリアをすべて数えて総量が減ったと確認した結果に置き換えてはいけない。筋線維が大きくなったという結果と、密度の指標が下がったという結果は、同じ試験の中で両立している。[4]
さらに、筋線維の表面に近い領域と、筋原線維の間にある領域も比べていた。筋原線維とは、筋線維内で収縮を担う構造である。酵素活性の低下の程度には、線維タイプ間でも、調べた領域間でも差がなかった。特定の場所だけが取り残された、といった物語を付け足す結果ではない。[4]
一方、筋トレ経験が少ない男性15人を調べた試験では、10週間、週2回の全身筋トレ後に、タイプⅠとタイプⅡの両方でミトコンドリアの占める面積が増えていた。参加者の年齢は平均24歳で、標準偏差は4歳だった。除脂肪量、太ももの筋断面積、最大筋力なども増加していた。男性を対象とした結果なので、18〜39歳の女性にも同じ面積の変化が起きるかは、この試験だけでは判断できない。[5]
この男性の試験では、測定法によって結果が分かれた。免疫組織化学という、組織内の対象を染め分ける方法では面積が増えたが、クエン酸合成酵素の活性は変わらなかった。著者らは、このような組織画像と生化学的な測定を、同じものとして扱わず独立して見る必要があると述べている。[5]
古い研究と新しい研究を並べて、「昔の結果は間違いだった」と片付けるのも早い。参加者、運動の組み方、期間、測定法が異なる試験である。こちらが比較できるのは、筋トレ後の内部構造の変化が、単一の検査値では表しきれないという点だ。密度の推定、画像の面積、酵素活性を同じ欄に入れると、説明する側が混乱を作ってしまう。[1][4][5]
運動の記事に「ミトコンドリアが増加」とだけあったら、続く本文で測り方を探してみる。画像なのか、酵素なのか、それとも呼吸能力なのか。それが分かれば、別の記事の「変わらなかった」とすぐに衝突させずに済む。異なる検査の結果は、同じ質問への賛成票と反対票ではない。
呼吸する能力と、全身の酸素消費は同じか
ミトコンドリアの呼吸能力は、採取した筋組織で酸素の消費を測るなどして評価される。長期の筋トレによって筋肉が大きくなった若い競技者11人と、対照者11人を比べた研究では、筋組織のミトコンドリア呼吸が競技者群で高かった。画像の大きさだけでなく、機能を調べた比較である。長期に鍛えた競技者の結果であり、18〜39歳の一般女性にそのまま当てはめることはできない。[2]
筋組織の湿重量当たりで示された呼吸の値は、競技者群で56.7、対照群で35.7だった。単位は酸素のピコモル毎秒毎ミリグラムで、ばらつきを示す標準偏差はそれぞれ23.7と10.2である。数字の意味は、同じ重さの試料について実験条件下で測った呼吸が違った、ということだ。日常の息切れをそのまま測った値ではない。[2]
この比較では、自転車運動中の全身の最高酸素摂取量も競技者群で高かった。しかし、筋肉量当たりに直すと、最高酸素摂取量は競技者群で15〜20%低かった。最大に達しない運動での酸素コストや効率には群間差がなかった。大きい筋肉、強い筋力、組織の呼吸能力、全身の運動効率は、同じ方向へ同じ割合で動く指標ではない。[2]
この研究は長期の経験が異なる人々の比較であり、筋トレを始める前後の変化を追った試験とは区別する。著者らは、大きな筋肉と強い力、増したミトコンドリア呼吸が、筋肥大に伴う末梢の酸素拡散の不利を補っている可能性を論じた。筋肉の大きさだけから、有利とも不利とも決められない結果である。[2]
数字で読む筋トレとミトコンドリア
12人・18週間：若い女性の前後比較で、主要な線維の肥大とミトコンドリア絶対体積の増加を観察した。[1]
26%と28%：若い参加者の比較試験で増えた、タイプⅠとタイプⅡの筋線維断面積である。[4]
13%低下：同じ試験のコハク酸脱水素酵素活性。筋肉の総量が減ったという数字ではない。[4]
15人・週2回・10週間：男性の試験ではミトコンドリア面積が増えたが、クエン酸合成酵素活性は変わらなかった。[5]
11人対11人：長期筋トレ経験者と対照者を比べ、組織の呼吸と全身の酸素消費の違いを調べた。[2]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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