筋肥大の鍵は筋タンパク質の合成
近年、スポーツ科学の分野には分子生物科学や生体力学、脳科学など他の分野の学的アプローチがされ、様々な最新研究がスポーツ科学にも導入されるようになってきました。そのことにより、従来分からなかった筋肥大や筋力増強のメカニズムが解明されつつあります。まずは、筋肥大のルールを観てみましょう。
そもそも筋肉というのは、数千から数十万本というアクチンとミオシンという筋原繊維が集まり筋繊維が束になって形づけられています。筋肥大は、筋繊維の一本一本を肥大させていくことで生じます。筋繊維は一つの筋細胞が細く長くなったもので、先ほど触れたアクチンとミオシンといった筋タンパク質から出来ており、筋繊維の肥大は筋タンパク質の合成によってもたらされます。
筋タンパク質は、24時間、常に「合成」と「分解」を繰り返しています。普段、私たちの身体は食事などで十分な栄養素を摂ることで、筋タンパク質の合成と分解が均一に保たれ、現状の筋肉量を維持することができています。したがって、食事にプラスして、トレーニングを行えば、筋タンパク質の合成が分解を上回ることになり、筋繊維は肥大していくのです。
さて、どうすれば、私たちの身体は積極的に筋タンパク質を合成してくれるようになるのでしょうか。その鍵を握るのが「哺乳類ラパマイシン標的タンパク質（mTOR）」です。このmTORは、細胞の増殖や分化、自食作業などをコントロールする重要な役割を担っています。
たとえば、筋肉トレーニングでダンベルを身体に引き寄せるようにして持ち上げるとき、力こぶである上腕二頭筋（上腕の前面の筋肉）の一本一本の筋繊維が収縮し、大きな力が発揮されます。この筋繊維の収縮が筋タンパク質の合成を促進させるスイッチになります。
筋繊維が収縮しようとすると、まずは筋繊維内にある筋小胞体から「カルシムイオン」が放出されます。次に、筋繊維の収縮そのものが刺激となり、細胞膜を構成する「ホスファチジン酸」が増加されます。さらに、細胞の成長を調整する「インスリン様成長因子（IGF-1）」の分泌が増加します。これら三つの因子によって、活性化されるのが先ほど紹介したmTOR（哺乳類ラパマイシン標的タンパク質）なのです。
3つの因子により活性化されたmTORは、筋タンパク質の合成を促進させる「p70S6キナーゼ」を活性化させ、一方で合成を抑制する「4EBP-1」を不活性化します。これら一連のメカニズムがあるからこそ、筋肉トレーニングを通じて筋タンパク質の合成が促され、筋繊維が肥大化し、筋肉が太くなっていくわけです。
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