リハビリmemo

大学病院勤務・大学院所属の理学療法士・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」

コーヒーが筋トレのパフォーマンスを高める〜その科学的根拠を知っておこう


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 「1杯のコーヒーが筋トレの効果を高める」

 

 このような記事をネットメディアやブログで目にすることがあります。しかし、カフェインが運動のパフォーマンスを向上させるエビデンスは示されていますが、コーヒーは本当に筋トレのパフォーマンスを高めるのでしょうか?

 

 この問に現代のスポーツ医学はこのように答えています。

 

 「コーヒーは筋トレのエルゴジェニック・エイドになりうる」

 

 エルゴジェニック・エイドとは、栄養を補うサプリメントとは異なり、100%のパフォーマンスをそれ以上に高めるものを言います。近年、カフェインをただ摂取するよりも、コーヒーとして摂取するほうがエルゴジェニックな効果があることが明らかになっているのです。

 

 今回は、コーヒーが筋トレのパフォーマンスを高める科学的根拠について考察していきましょう。

 

Table of contents  

 

 

◆ カフェインが最大筋力を高める科学的根拠

 

 今から100年前、イギリスのロンドンである実験が行われました。

 

 被験者は人差し指で重りが付いた紐を引っ張ります。時間が経過すると徐々に疲労がたまり、人差し指が伸びていってしまいます。この指が伸びてしまう度合いを筋疲労として計測するのがエルゴグラムです。

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Fig.1:エルゴグラム

 

 1907年、ロンドン大学のリヴァースらは、このエルゴグラムを使ってカフェインによる筋疲労への影響を調査しました。

 

 カフェインを摂取したグループと摂取していないグループを比べてみたところ、カフェインを摂取したグループでは筋疲労がより少なくなることが示されました。リヴァースらの実験によって、世界で初めてカフェインが運動のパフォーマンスを高めることが示唆されたのです(Rivers WH, 1907)。

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Fig.2:Rivers WH, 1907より引用改編

 

 リヴァースらの実験をもとに世界各国でカフェインによる実験が行われ、運動パフォーマンスの改善効果が明らかになると、アスリートの多くがカフェインを好んで摂取するようになりました。その効果からアスリートの70%以上がカフェインを摂取したと言われており、1984年から2004年までの20年間、あらゆる競技会でカフェインの摂取が禁止されるほどでした(Del Coso J, 2011)。

 

 カフェインが運動パフォーマンを向上させるメカニズムとして、筋肉のエネルギー効率を高めるといわれていますが、これは完全に否定されています(Graham TE, 2000)。カフェインは筋肉に作用するのではなく「脳」に作用します。

 

 僕たちが運動によって疲労を感じると、運動のパフォーマンスが低下します。これは脳にある痛みや疲労などの信号を受け取るアデノシン受容体が脳の神経細胞に働きがけ、細胞の活動を抑えてしまうからです。カフェインはこのアデノシン受容体に作用して、その感受性を低下させる作用があります。そのため、筋疲労を感じる時間が遅くなり、運動のパフォーマンスを向上させることができるのです(Motl RW, 2003)。

 

 このようにして、カフェインによる筋疲労への効果のエビデンスが確立されると、研究の対象は「筋力」に移っていきました。

 

 筋力は筋肉量と神経活動によって表されます。筋力の70%を筋肉の体積で説明することができ、残りの30%は脳や脊髄にある神経細胞の活動が関与していることがわかっています。

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

 

 そして、この神経細胞の活動にカフェインが作用することが分かっています。カフェインはアデノシン受容体の活動を抑えることで、筋力に関与する神経細胞の活動を高めることが示唆されているのです(Kalmar JM, 2005)。

 

 2015年、ドイツ・ロストック大学のベーレンスらは、このメカニズムをもとにカフェインが最大筋力を高めることを明らかにしました。

 

 ベーレンスらは、トレーニング経験のある被験者を集め、カフェインを摂取したときと摂取していないときの最大筋力を計測しました。計測はいくつかの筋活動パターン(等尺性収縮、求心性収縮、遠心性収縮)で行われました。その結果、カフェインを摂取することによって全ての筋活動パターンにおいて最大筋力が向上したのです(Behrens M, 2015)。

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Fig.3:Behrens M, 2015より筆者作成

 

 ベーレンスらの報告は、ヨーク大学のカルマルら(Kalmar JM, 2006)やジョージア州立大学のパークら(Park ND, 2008)によっても支持されており、現在ではカフェインが最大筋力を高める科学的根拠とされています。

 

 カフェインが筋力を増強させることが明らかになると、今度はカフェインを含んだコーヒーによっても筋力は増強され、筋トレの効果が高まるのではないか、と考える研究者が現れました。

 

 それがコヴェントリー大学のリチャードソンです。



◆ コーヒーが筋トレのパフォーマンスを高める科学的根拠

 

 2016年、コヴェントリー大学のリチャードソンらは、コーヒーを飲むことによって筋トレのパフォーマンスが向上することを明らかにしました。

 

 トレーニング経験のある20代の被験者を集め、4つの条件でコーヒーなどを摂取し、その1時間後にスクワットとベンチプレスを最大筋力の60%の重量で、疲労困憊になるまでの行い、その総負荷量が計測されました。

 

プラセボ(砂糖水)

・コーヒー(カフェイン入り)

・コーヒー(カフェインレス)

・無水カフェイン5mg/kg

 

 その結果、スクワット、ベンチプレスともにカフェイン入りコーヒー、無水カフェインがプラセボやカフェインレスのコーヒーに比べて、有意な総負荷量の増加を示しました。また、カフェイン入りコーヒーは無水カフェインよりも高い総負荷量を示したのです。

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Fig.4:Richardson DL, 2016より筆者作成

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Fig.5:Richardson DL, 2016より筆者作成

 

 この結果から、コーヒーでカフェインを摂取することによって無水カフェインを摂取するよりも筋トレのパフォーマンスが向上することが示唆されたのです。

 

 リチャードソンらは無水カフェインよりもコーヒーが筋トレのパフォーマンスを向上させた理由をこのように述べています。

 

 カフェインは錠剤やカプセルで摂取するよりも、液体で摂取することによって、口の中から吸収することが可能となり吸収率が高くなります(Liguori A, 1997)。このことからカフェイン単体で摂取するよりも、コーヒーで摂取することによって吸収効率が高まったのだろうと推測しています。

 

 また、コーヒーに含まれるポリフェノールやフラボノイドには抗酸化作用があります。ポリフェノールを摂取することにより、運動による酸化を防ぎ、運動パフォーマンスを向上させることが報告されています(Braakhuis AJ, 2015)。リチャードソンらは、このようなポリフェノールなどの抗酸化作用がカフェインの効果と相乗して筋トレのパフォーマンスを向上させたと推測しています。

 

 このようにカフェインをコーヒーで摂取することは、カフェインの吸収効率を高め、コーヒーの他の成分と合わさることによって筋トレのパフォーマンスを向上させると示唆されているのです(Richardson DL, 2016)。

 

 では、いつ、どのくらいのコーヒーを飲むと筋トレのパフォーマンスが向上するのでしょうか?

 

 リチャードソンらの研究では、トレーニングの1時間前に体重1kgあたり5mgのカフェインを摂取しています。これは体重60kgだと300mgのカフェインが必要になります。この量を摂取するためには、約500mlのコーヒーを飲まなければなりません。これはスターバックスのグランデサイズ(480ml)と考えるとイメージしやすいです。

 

 しかし、500mlは結構な量です。これに対してリチャードソンらは、3mg/kgのカフェインでも運動パフォーマンスが高まるという過去の報告から、筋トレにおいても3mg/kgのカフェインの摂取によりパフォーマンスを高められる可能性があると述べています。このカフェインの量であれば、スタバのトールサイズのコーヒーでも効果が期待できます。



 カフェインには筋力を向上させる十分な効果が示されています。そして現在では、コーヒーによるカフェインの摂取が筋トレのパフォーマンスを向上させることが示唆されているのです。

 

 コーヒーにはカテコールアミンの分泌増加による集中力や気分の向上効果もあります(Pickering C, 2017)。時間のあるときはトレーニングの1時間前にコーヒーを飲んで、集中力を高めてからトレーニングに臨むのも良いかもしれませんね。

 

 (僕はスタバでこのブログを書き終えたので、これからジムに行ってきます!)

 

 

www.awin1.com

 

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シリーズ75:筋トレによる筋肥大の効果は強度、回数、セット数を合わせた総負荷量によって決まる

 

 

References

Rivers WH, et al. The action of caffeine on the capacity for muscular work. J Physiol. 1907 Aug 27;36(1):33-47.

Del Coso J, et al. Prevalence of caffeine use in elite athletes following its removal from the World Anti-Doping Agency list of banned substances. Appl Physiol Nutr Metab. 2011 Aug;36(4):555-61.

Graham TE, et al. Caffeine ingestion does not alter carbohydrate or fat metabolism in human skeletal muscle during exercise. J Physiol. 2000 Dec 15;529 Pt 3:837-47.

Motl RW, et al. Effect of caffeine on perceptions of leg muscle pain during moderate intensity cycling exercise. J Pain. 2003 Aug;4(6):316-21.

Kalmar JM, et al. The influence of caffeine on voluntary muscle activation. Med Sci Sports Exerc. 2005 Dec;37(12):2113-9.

Behrens M, et al. Caffeine-induced increase in voluntary activation and strength of the quadriceps muscle during isometric, concentric and eccentric contractions. Sci Rep. 2015 May 13;5:10209. doi: 10.1038/srep10209.

Kalmar JM, et al. Central excitability does not limit postfatigue voluntary activation of quadriceps femoris. J Appl Physiol (1985). 2006 Jun;100(6):1757-64. Epub 2006 Jan 19.

Park ND, et al. Caffeines enhancement of maximal voluntary strength and activation in uninjured but not injured muscle. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2008 Dec;18(6):639-52.

Richardson DL, et al. Effect of Coffee and Caffeine Ingestion on Resistance Exercise Performance. J Strength Cond Res. 2016 Oct;30(10):2892-900.

Liguori A, et al. Absorption and subjective effects of caffeine from coffee, cola and capsules. Pharmacol Biochem Behav. 1997 Nov;58(3):721-6.

Braakhuis AJ, et al. Impact of Dietary Antioxidants on Sport Performance: A Review. Sports Med. 2015 Jul;45(7):939-55.

Pickering C, et al. Are the Current Guidelines on Caffeine Use in Sport Optimal for Everyone? Inter-individual Variation in Caffeine Ergogenicity, and a Move Towards Personalised Sports Nutrition. Sports Med. 2018 Jan;48(1):7-16. doi: 10.1007/s40279-017-0776-1.