リハビリmemo

大学病院勤務・大学院リハビリテーション学所属の理学療法士・トレーナーによる「最新の研究をトレーニングにつなげるための記録」

HMBが筋トレの効果を高める理由~国際スポーツ栄養学会のガイドラインから最新のエビデンスまで

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 「HMBがブタのタンパク質の分解を抑えるならば、ヒトでも同じ効果を期待できるのでは?」

 

 1996年、アイオワ州立大学のNissenらは、HMBによる動物実験の結果をもとに、世界で初めてヒトに対する臨床実験を行い、HMBが筋タンパク質の分解を抑え、トレーニング効果を高める可能性があることを明らかにしました(Nissen S, 1996)。

 

 HMBはロイシンの代謝産物のことをいいます。ロイシンは筋肉のもととなる筋タンパク質の合成にもっとも重要であるアミノ酸のひとつです。このロイシンが筋肉や肝臓で代謝され、生み出されたのがHMB(beta-hydroxy-beta-methylbutyrate)です。

 

 Nissenらの発見から20年、現代のスポーツ医学はレジスタンストレーニング(筋トレ)に対するHMBのエビデンスを積み重ねつつあります。

 

 今回は、2013年に国際スポーツ栄養学会より発表されたHMBのガイドラインを確認しながら、今年9月に報告された最新のシステマティックレビューをご紹介しましょう。

 

Table of contents



◆ HMBの4つの効果を知っておこう

 

 国際スポーツ栄養学会は、トレーニングに対するHMBの効果について4つのエビデンスを示しています(Wilson JM, 2013)。

 

 それは「筋肥大の増大」、「筋損傷の回復」、「加齢による筋肉減少の予防」、「脂肪量の減少」です。

 

 筋肥大は、筋肉のもととなる筋タンパク質の合成作用が分解作用を上回ることにより生じます。筋タンパク質の合成作用はmTORという酵素により高まり、分解作用は主にユビキチンプロテアソームという酵素の集合体により高まります。

 

 HMBにはmTORを活性化させ、ユビキチンプロテアソームを減弱させる効果があります。この効果もとに、HMBを摂取したときの筋タンパク質の合成・分解作用を計測した研究では、合成作用が増加し、分解作用が減少することにより、トレーニング後の筋肥大が有意に増大することが示唆されているのです。

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 これがHMBによりトレーニング後の筋肥大の効果が増大すると言われる理由です。

 

 トレーニングによる筋肉痛は誰でも経験したことがあると思います。これは遅発性筋肉痛(DOMS)と呼ばれており、過度な機械的刺激が筋肉を損傷させ、筋タンパク質の分解を高めるとともに炎症および酵素の流出によって生じることがわかっています。

 

 高負荷トレーニングに対するHMBの効果を検証した研究では、HMBの摂取によりトレーニング後の筋損傷マーカーであるクレアチニンキナーゼ(CR)や乳酸脱水素酵素LDH)の値が有意に低下するとともに、筋タンパク質の分解作用が抑制されることが報告されています。

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Fig.1:Panton LB, 2000より筆者作成

 

 これがHMBがトレーニングによる遅発性筋肉痛の回復を高めると言われる理由です。

 

 しかし、HMBによる筋肥大の増大と筋肉痛の回復の効果にはトレーニング経験の有無が大きく寄与することに注意が必要です。

 

 HMBの効果の恩恵は、トレーニング未経験者や初心者が多く享受できます。これに対して、トレーニング経験者の場合は、過度なトレーニングを行った場合のみ享受できるとされています。これは、初心者に比べて経験者は、トレーニングによる筋タンパク質の分解作用が少ないことが理由とされています。つまり、経験者ではHMBによる分解作用の抑制効果が意味をなさないのです。

 

 日本人の筋肉量は、男女ともに40歳を過ぎると減っていき、80歳までに最大10%も減少することが示されています。これは加齢にともない、筋タンパク質の合成抵抗性(anabolic resistance)が高まるためです。そのため、高齢になっても筋肉量を維持したい場合は、より多くのアミノ酸の摂取が必要になります。特にアミノ酸の中でも、ロイシンが筋タンパク質の合成抵抗性に効果的であることが示されており、その代謝産物であるHMBにおいても同様の効果が報告されています。

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Fig.2:Flakoll P, 2004より筆者作成

 

 これがHMBが加齢にともなう筋肉量の減少を予防すると言われる理由です。

 

 ボディービルダーや体重別スポーツでは、筋肉量(除脂肪量)を維持して、脂肪量を落とすことが求められます。しかしながら、カロリー制限をすることにより筋肉量も減少しやすくなります。これに対して、HMBを摂取することにより、筋肉量を維持できるとともに、脂肪量が減少しやすくなることが示されています。女子柔道選手を対象にした調査では、カロリー制限に加えてHMBを摂取した被験者は、体脂肪率が有意に低下したことが報告されています。

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Fig.3:Hunga W, 2010より筆者作成

 

 HMBが脂肪量の減少に寄与するメカニズムは明らかになっていませんが、このような背景からHMBは筋肉量を維持し、脂肪量を減少させる効果が示唆されているのです。

 

 これらの研究結果から、国際スポーツ栄養学会の公式声明(ガイドライン)では、HMBによる4つの効果のエビデンスを記しています。

 

① HMBは筋タンパク質の合成を促進し、分解を抑制することによりトレーニングによる筋肥大効果を増大させる(特にトレーニング初心者)

② HMBは筋トレ後の筋損傷の回復を高める(特にトレーニング初心者)

③ HMBは加齢による筋肉減少を予防する

④ HMBはカロリー制限と組み合わせることで脂肪量の減少を促進させる



◆ HMBの正しい摂取方法と安全性を知っておこう

 

 国際スポーツ栄養学会のガイドラインでは、HMBの効果をもっとも高める最適な摂取方法についても述べられています。

 

 HMBが筋肥大の効果を示すための最適な1日の摂取量は、体重あたり38mg(38mg/kg)とされています。例えば体重70kgでは2.6g(38mg×70kg)となります。このような計算から、一般的には3gが摂取量の目安にされています。3gを1日に数回に分けて摂取することが推奨されています。

 

 HMBの最適な摂取タイミングはトレーニング前(1〜2時間)とされています。これは摂取後2時間ほどでHMBの血中濃度がピークになる時間からり算出されています。

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 Fig.4:Wilson JM, 2013より筆者作成

 

 また、HMBの効果を最大にしたい場合は、2週間の継続した摂取が必要になります。HMBを2週間以上、摂取しつづけたグループは1週間の摂取したグループよりも筋肥大、筋損傷の回復の効果が有意に大きかったことが示されています。

 

 そのため、HMBの効果を最大限に得るためには2週間以上の継続的な摂取が推奨されているのです。

 

 このような摂取方法によるHMBの安全性ですが、国際スポーツ栄養学会は「全く問題ない」と結論づけています。

 

 HMBの推奨量の2倍である6gを1ヶ月間、摂取した場合でもコレステロール、ヘモグロビン、白血球、血糖、肝臓または腎臓機能に影響はなかったことが報告されています(Gallagher PM, 2000)。

 

 最後に、ガイドラインではHMBの摂取形態についても述べられています。これまで紹介したHMBの大部分がカルシウム塩で生成されたHMB-Caによるものです。これに対して、近年では遊離酸で生成されたHMB-FAによる効果の検証が進められています。しかしながら、ガイドラインが発表された2013年までにHMB-FAによる報告はほとんどなく、今後のHMB-FAの効果が期待されるとの記載にとどまっています。

 

 このように、国際スポーツ栄養学会のガイドラインではHMBの効果的な摂取方法と安全性についてのエビデンスも記されているのです。

 

⑤ HMBの最適な摂取量は1日38mg/kgである

⑥ HMBの最適な摂取タイミングはトレーニングの1-2時間前が望ましい

⑦ HMBの効果を最大限に得たい場合は2週間以上の継続した摂取が推奨される

⑧ HMBによる安全性は研究により確認されている

⑨ これらの検証はHMB-Caによるものであり、今後はHMB-FAの検証結果が期待される

 

 国際スポーツ栄養学会のガイドラインが2013年に発表され、概ねHMBのエビデンスが体系化されました。そして、その後はさらにHMBのエビデンスが枝葉を伸ばすように積み重ねられていきます。



◆ HMBはHMB-CaからHMB-FAへ

 

 これまでのHMBの研究は、大部分がカルシウム塩により形つくられたHMB-Caにより報告されてきました。そして近年では、遊離酸により生成されたHMB-FAによる研究結果が報告されています。

 

 HMB-FAの利点は、HMB-Caよりも吸収時間が速く、血中濃度のピークが高いことにあります。HMB-Caは血中濃度のピークまでの時間が2時間であるのに対して、HMB-FAはわずか30分でピークに達します。また注目されるのは血中濃度のレベルです。同じ摂取量であってもHMB-FAはHMB-Caに対して約2倍の血中濃度レベルが認めれています。

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Fig.5:Wilson JM, 2013より筆者作成

 

 そのため、HMB-FAは筋肥大や筋損傷の回復効果が大きいことが予測されているのです。これがHMB-FAが期待される理由です。

 

 2017年9月、カンピナス州立大学のSilvaらは、レジスタンストレーニングに対するHMB-FAの効果を検証した9つの研究をまとめたシステマティックレビューを初めて報告しました。

 

 まず、HMB-FAはHMB-Caと同じように筋タンパク質の合成作用は増大し、分解作用は軽減する効果が認められています(Wilkinson DJ, 2013)。これはトレーニングによる筋肥大の効果を高めることを示すとともに、筋損傷の回復を速める効果につながります。

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Fig.6:Wilkinson DJ, 2013より筆者作成

 

 実際にHMB-FAの急性効果を検証したランダム化比較試験(RCT)では、HMB-FAの摂取がトレーニング後の筋肥大を増大させ、筋損傷を軽減し、回復を促すことが明らかになっています。

 

 トレーニング経験のある被験者を対象に、8週間のレジスタンストレーニングを行わせ、その前後2週間を含めた12週間のHMB-FAの摂取による筋肥大への効果が調査されています。

 

 その結果、HMB-FAを摂取していない被験者に比べて、12週間後の筋肉量が有意に増大したことが認められました。さらに脂肪量は有意な減少が示されました(Wilson JM, 2014)。

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Fig.7:Wilson JM, 2014より筆者作成

 

 さらに、2016年にもHMB-FAによる筋肥大の効果が検証されており、同様の結果が得られています。このような研究結果から、HMB-FAは筋タンパク質の合成作用を高め、トレーニングによる筋肥大の効果を増大させることが示唆されているのです。

 

 さらに、トレーニングによる筋損傷に対するHMB-FAの効果も検証されています。

 

 トレーニング経験のある被験者は、2日間、1日3gのHMB-FAを摂取し、その後に高負荷トレーニングを行いました。その結果、HMB-FAを摂取していない被験者に比べて、有意に損傷マーカーであるCKが減少しており、トレーニング後48時間の筋タンパク質の分解作用が減弱していることが認められました。

 

 このようなHMB-FAの効果は他の研究でも再現されており(Gonzalez AM, 2014)、HMB-FAはトレーニングによる筋損傷の軽減および回復させることが示されているのです。

 

 これらの研究結果をレビューしたSilvaらはHMB-FAの効果をこう結論づけています。

 

 「HMB-FAはトレーニングによる筋肥大、筋損傷の回復の効果を十分に高める」

 

 しかし、この結論をもってHMB-FAがHMB-Caよりも効果があるとは言えません。それはこの2つの摂取形態を直接的に比較した検証がなされていないからです。

 

 今後、HMB-FAとHMB-Caの直接的な比較を行った研究が報告されると思われます。HMB-FAの効果がHMB-Caよりも高いことが明らかになれば、HMBは新たなターニングポイントを迎えるかもしれません。

 

 HMBのヒトへの効果が検証されてから20年、トレーニングの効果を高めるエビデンスは体系化され、さらに新しい知見が積み重ねられています。HMBによる健康分野の研究では、加齢による筋肉減少の予防にとどまらず、癌などのさまざまな病気への効果が確認されています。今後もHMBによる最新の研究報告を本ブログでもピックアップしてご紹介していきます。

 

 

◆ 読んでおきたい記事

シリーズ①:筋肉を増やすための栄養摂取のメカニズムを理解しよう

シリーズ②:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取量を知っておこう

シリーズ③:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取タイミングを知っておこう

シリーズ④:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取パターンを知っておこう

シリーズ⑤:筋トレの効果を最大にする就寝前のプロテイン摂取を知っておこう

シリーズ⑥:筋トレの効果を最大にする就寝前のプロテイン摂取の方法論 

シリーズ⑦:筋トレの効果を最大にする運動強度(負荷)について知っておこう

シリーズ⑧:筋トレの効果を最大にする運動強度(負荷)の実践論

シリーズ⑨:筋トレの効果を最大にするセット数について知っておこう 

シリーズ⑩:筋トレの効果を最大にするセット間の休憩時間について知っておこう

シリーズ⑪:筋トレの効果を最大にするトレーニングの頻度について知っておこう

シリーズ⑫:筋トレの効果を最大にするタンパク質の品質について知っておこう

シリーズ⑬:筋トレの効果を最大にするロイシンについて知っておこう

シリーズ⑭:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取方法まとめ

シリーズ⑮:筋トレの効果を最大にするベータアラニンについて知っておこう

シリーズ⑯:いつまでも若々しい筋肉を維持するためには筋トレだけじゃ不十分?

シリーズ⑰:筋トレの効果を最大にするセット数について知っておこう(2017年7月版) 

シリーズ⑱:筋トレとアルコール摂取の残酷な真実

シリーズ⑲:筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取量を知っておこう(2017年7月版)

シリーズ⑳:長生きの秘訣は筋トレにある

シリーズ㉑:筋トレの最適な負荷量を知っておこう(2017年8月版)

シリーズ㉒:筋トレが不安を解消するエビデンス

シリーズ㉓:筋肉量を維持しながらダイエットする方法論

シリーズ㉔:プロテインの摂取はトレーニング前と後のどちらが効果的?

シリーズ㉕:筋トレの前にストレッチングをしてはいけない理由

シリーズ㉖:筋トレの効果を最大にするウォームアップの方法を知っておこう

シリーズ㉗:筋トレの効果を最大にするセット間の休憩時間を知っておこう(2017年9月版)

シリーズ㉘:BCAAが筋肉痛を回復させるエビデンス

シリーズ㉙:筋トレの効果を最大にするタマゴの正しい食べ方

シリーズ㉚:筋トレが睡眠の質を高める〜世界初のエビデンスが明らかに

シリーズ㉛:筋肉の大きさから筋トレをデザインしよう

シリーズ㉜:HMBが筋トレの効果を高める理由~国際スポーツ栄養学会のガイドラインから最新のエビデンスまで

シリーズ㉝:筋トレの効果を高める最新の3つの考え方〜Schoenfeld氏のインタビューより

シリーズ㉞:筋トレによって脳が変わる〜最新のメカニズムが明らかに

シリーズ㉟:ホエイプロテインは食欲を抑える〜最新のエビデンスを知っておこう


References

Nissen S, et al. Effect of leucine metabolite beta-hydroxy-beta-methylbutyrate on muscle metabolism during resistance-exercise training. J Appl Physiol (1985). 1996 Nov;81(5):2095-104.

Wilson JM, et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB). J Int Soc Sports Nutr. 2013 Feb 2;10(1):6.

Panton LB, et al. Nutritional supplementation of the leucine metabolite beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (hmb) during resistance training. Nutrition. 2000 Sep;16(9):734-9.

Flakoll P, et al. Effect of beta-hydroxy-beta-methylbutyrate, arginine, and lysine supplementation on strength, functionality, body composition, and protein metabolism in elderly women. Nutrition. 2004 May;20(5):445-51.

Hunga W, et al. Effect of [beta]-hydroxy-[beta]-methylbutyrate Supplementation During Energy Restriction in Female Judo Athletes. J Exerc Sci Fitness 2010, 8:50–53.

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Fuller JC Jr, et al. Free acid gel form of β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) improves HMB clearance from plasma in human subjects compared with the calcium HMB salt. Br J Nutr. 2011 Feb;105(3):367-72.

Silva VR, et al. β-hydroxy-β-methylbutyrate free acid supplementation may improve recovery and muscle adaptations after resistance training: a systematic review. Nutr Res. 2017 Sep;45:1-9.

Gonzalez AM, et al. Effects of β-hydroxy-β-methylbutyrate free acid and cold water immersion on post-exercise markers of muscle damage. Amino Acids. 2014 Jun;46(6):1501-11.

Wilson JM, et al. The effects of 12 weeks of beta-hydroxy-beta-methylbutyrate free acid supplementation on muscle mass, strength, and power in resistance-trained individuals: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Eur J Appl Physiol. 2014 Jun;114(6):1217-27.

Lowery RP, et al. Interaction of Beta-Hydroxy-Beta-Methylbutyrate Free Acid and Adenosine Triphosphate on Muscle Mass, Strength, and Power in Resistance Trained Individuals. J Strength Cond Res. 2016 Jul;30(7):1843-54.