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」

筋トレの効果を最大にする食品やプロテインの選ぶポイントを知っておこう


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 筋肉のもとである筋タンパク質は、24時間、いつも合成と分解を繰り返しています。筋肉量が維持されているのは、この合成と分解のバランスが釣り合っているからです。

 

 筋トレをすると筋タンパク質の合成感度は少なくとも24時間は上昇します。この時間帯で効果的にタンパク質を摂取すると、筋タンパク質の合成が最大化されることが示唆されています。

筋トレ後のタンパク質摂取は24時間を意識すべき理由

 

 効果的にタンパク質を摂取するためには、最適な量を最適なパターンとタイミングで摂取することが大切です。

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

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

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

 

 しかし、いくらタンパク質の量やパターンにこだわっていても、摂取する食品やプロテインの品質が悪ければ、それはとてももったいないことです。

 

 今回は、良質なタンパク質を摂取するために、食品やプロテインを選ぶポイントについて考察していきましょう。

 

Table of contents

 

 

◆ 良質なタンパク質とは?

 

 僕たちの身体は、水と脂肪を除くと、残りのほとんどがタンパク質からできています。筋肉をはじめ、骨や臓器だけでなく、血液やホルモンの成分までもがタンパク質で構成されているのです。

 

 では、タンパク質は何によってつくられているのでしょうか?

 

 それは「アミノ酸」です。

 

 アミノ酸は、アミノ基(NH2)、カルボキシル基(COOH)、側鎖(R)、水素(H)から構成されており、側鎖の違いによって20種類のアミン酸に分類されます。この20種類のアミノ酸がDNAの設計図をもとに、いろいろな配列に結合されて筋肉や臓器のもととなるタンパク質が作られるのです。

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 アミノ酸が結合することをペプチド結合といい、2つ以上のアミン酸が結合したものをペプチドといいます。2個のアミノ酸が結合したものをジペプチド、3個の連結したものをトリペプチド、10個程度をオリゴペプチド、それ以上をポリペプチドといい、50個〜100個以上の連結したものがタンパク質になります。

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 アミノ酸は20種類ありますが、体内でつくることができる非必須アミノ酸と、つくることのできない必須アミノ酸EAA)にわけられます。必須アミノ酸は体内でつくれないため、食事で摂取しなければなりません。

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 これが食事が大切であるといわれる所以です。

 

 筋トレ後のタンパク質摂取では、9つある必須アミノ酸をバランスよく摂取することが筋タンパク質の合成の促進に必要となります。そこで指標となるのが「アミノ酸スコア」です。

 

 アミノ酸スコアとは、食品に含まれる必須アミノ酸の量を、国連食糧農業機構(FAO)や世界保健機構(WHO)によって定められた基準と比較してスコア化されたものです。9つのすべての必須アミノ酸の量が、この基準を満たしている場合、アミノ酸スコアは「100」となり、その食品は「良質なタンパク質」をもっているとみなされます。

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表:基準アミノ酸パターン(WHO, FAO, UNU 2007)、アミノ酸成分表2010より作成

 

 この表をみると、肉や牛乳といった動物性食品のスコアが100であり、ホウレンソウなどの植物性食品や米は100に届いていません。アミノ酸スコアが100であるということは、9つの必須アミノ酸のすべてが基準値を超えていることを示します。肉や牛乳はタンパク質の量も多いですが、それだけでなく必須アミノ酸の全てが基準値以上に含まれているのです。

 

 これが肉や乳といった動物性食品が「良質なタンパク質」であるといわれる理由です。

 

 また、乳タンパク質で生成されているホエイやカゼインなどのプロテインサプリメントの多くがアミノ酸スコアが高く、良質なタンパク質になります。

 

 タンパク質の量も大切ですが、アミノ酸スコアが100であり、9つの必須アミノ酸がしっかりと含まれているものが「良質な食品・プロテイン」になるのです。



◆ タンパク質の消化・吸収からプロテインについて考えよう

 

 次に、摂取したタンパク質がどのようにアミノ酸に分解され、消化・吸収されていくのかを見てみましょう。

 

 タンパク質の消化は、まず胃で行われます。胃の粘膜細胞から分泌された胃酸によって、タンパク質は変性されます(やわらかくされます)。そして、変性を受けたタンパク質は、粘膜細胞から分泌されたペプシンによってアミノ酸が数個から数十個に連結したポリペプチドに分解されます。

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 分解されたタンパク質は、次に十二指腸に移動します。十二指腸では、膵液中の分解酵素によりアミノ酸が10個程度に連結したオリゴペプチドに分解されます。

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 そして小腸に移動すると消化酵素によって、単体のアミノ酸にまで分解され、吸収されます。

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 小腸で吸収されたアミノ酸は門脈に入り、肝臓に運ばれます。肝臓に運ばれたアミノ酸は、アミノ酸の貯蔵庫である「アミノ酸プール」に貯蔵されるとともに、血液中に放出されます。血液中に放出されたアミノ酸は、血管を通じて全身の組織に運ばれます。そして、筋肉に届いたアミノ酸を使用して、筋タンパク質の合成が行われ、筋肉がつくられるのです。

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 このようなタンパク質の消化・吸収にかかる時間がもっとも速いのが、乳タンパク質で生成されたプロテインのホエイです。ホエイは消化から吸収までの時間が速いために摂取後、すぐに血中のアミノ酸濃度を高めることができます。その持続時間は、3時間ほどとされており、このような速効性から「ファスト」タンパク質と呼ばれています。

 

 トレーニング後1~2時間はタンパク質の摂取によって筋タンパク質がもっとも合成されやすい「ゴールデンタイム」であり、この時間帯でホエイが好まれて摂取されるのは、ホエイがファスト・タンパク質だからです。

 

 これに対して、同じ乳タンパク質から生成されるカゼインは「スロー」タンパク質と呼ばれ、消化・吸収のスピードが遅く、血中のアミノ酸濃度がもとに戻るまで6時間ほどかかります。

 

 そのため、このような遅効性から、カゼインは就寝前のタンパク質の摂取で使用することが推奨されています。

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

 

 ホエイには速効性、カゼインには遅効性の効果がありますが、6時間のタイムスケールで見てみると、同程度の筋タンパク質の合成作用があることが報告されています。そのため、どちらが良い悪いではなく、使う場面や生活パターンなどで選択することが推奨されています(Reidy PT, 2016)。

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◆ 筋タンパク質の合成からBCAAやロイシンについて考えよう

 

 肉やプロテインを摂取すると、タンパク質は胃や腸によってアミノ酸に分解され、消化・吸収されます。吸収されたアミノ酸は肝臓に運ばれ、その多くが肝臓で代謝され、血液中に放出されます。しかし、3つの必須アミノ酸だけは、ほとんど代謝されずに放出されます。

 

 それが「分岐鎖アミノ酸(BCAA)」です。

 

 分岐鎖アミノ酸はロイシン、バリン、イソロイシンです。この3つの必須アミノ酸は、側鎖が2つに枝分かれしているところから、分岐鎖アミノ酸と呼ばれています。

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 そして分岐鎖アミノ酸代謝される場所が「筋肉」なのです。

 

 筋肉で代謝されるという特性からか、分岐鎖アミノ酸は単独でも筋トレ後の筋タンパク質の合成に効果的であると言われていますが、近年の研究結果はそれとは異なる知見を報告しています。

 

 2017年、エクセター大学のJackmanらは、筋トレ後の筋タンパク質の合成に対するBCAAのみを摂取したときの効果について検証しました。

 

 トレーニング経験のある20代の男性が集められ、筋トレ後にBCAAを摂取するグループとプラセボの飲料を飲むグループに分けられました。摂取後、4時間後に筋タンパク質の合成率が測定されました。

 

 その結果、プラセボ飲料に比べて、BCAAでは22%の筋タンパク質の合成率の増加が認められました。

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Fig.1:Jackman SR, 2017より筆者作成

 

 しかし、これを同じ実験設定で検証したホエイによる研究結果(Witard OC, 2014)では、筋タンパク質の合成率が50%の増加を示し、BCAAはホエイほどの筋タンパク質の合成作用を促進させないことが示唆されたのです(Jackman SR, 2017)。

 

 2018年4月の国際スポーツ栄養学会誌からも、BCAA単独の摂取による筋タンパク質の合成作用に対する効果はネガティブであるというレビューが報告されています(Wolfe RR, 2018)。

 

 これらの報告から、現在ではBCAA単独では十分な筋タンパク質の合成効果は得られず、ホエイなどの他の必須アミノ酸をバランス良く含んだプロテインが推奨されているのです。



 しかしながら、BCAAの中でも筋タンパク質の合成において注目されているアミノ酸があります。

 

 それが「ロイシン」です。

 

 アミノ酸から筋タンパク質をつくるとき、DNAの設計図がメッセンジャーであるmRNAにコピー(転写)され、その情報をもとにアミノ酸が結合され、筋タンパク質が合成されます。

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 この過程にスイッチを入れるのがmTORという分子複合体です。mTORが活性化されると、mRNAの情報をもとに筋タンパク質がつくられる過程が促進されます。

 

 そして、このmTORを活性化させるのが「ロイシン」であると示唆されているのです(Yoon MS, 2017)。

 

 2014年、マックマスター大学のChurchward-Venneらは、ホエイ・プロテインに対するロイシンの量による影響について検証しています。

 

 一般的な摂取量である25gのホエイに対して、6.25gという少量のホエイにロイシンを少量または多量に追加してトレーニング後の筋タンパク質の合成率を計測しました。

 

 その結果、25gのホエイと6.25gのホエイに0.75gの少量のロイシンを加えた場合、筋タンパク質の合成率は25gのホエイが高くなりました。しかし、6.25gのホエイに5gという多量のロイシンを加えた場合は、25gのホエイと同等の合成率の増加が示されました。

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Fig.3:Churchward-Venne TA, 2014より筆者作成

 

 この結果から、Churchward-Venneらは筋タンパク質の合成におけるロイシン量の重要性を示唆しています。

 

 ロイシンの効果についての報告は他の研究でも示され、それらをまとめたレビューでは、筋トレ後の食事やプロテインの摂取では、2g以上のロイシンが含まれているものを推奨しています(Reidy PT, 2016)。

 

 また2017年の国際スポーツ栄養学会の公式声明では、トレーニング後の筋タンパク質の合成を十分に高めたい場合、0.7g〜3gのロイシンが含まれているタンパク質の摂取が推奨されています(Jäger R, 2017)。

 

 しかし、これはロイシンだけを単独で摂取すれば良いということではありません。ロイシンはmTORを介して、筋タンパク質を合成させるスイッチを入れますが、それだけでは筋タンパク質の合成は高まりません。BCAAと同じように、他の必須アミノ酸をしっかり摂取した上で、ロイシンの量が十分に備わっていることが筋タンパク質の合成を高めるポイントになります。

 

 

 トレーニング後は少なくとも24時間は筋タンパク質の合成感度が上昇しています。そこで筋タンパク質の合成を効果的に高めるためには、質の高い、良質なタンパク質の摂取が必要になります。

 

 良質なタンパク質を含む食品やプロテインを選ぶポイントは、アミノ酸スコアが示すように9つの必須アミノ酸が基準を越えてバランスよく備わっているものであり、「ロイシンが2g以上」含まれているものが推奨されています。

 

 しかしながら、アミノ酸スコアが100でなくとも、他の食品で補充することができるため、肉ばかり食べるのではなく、他の栄養素のことも考慮して、植物性タンパク質も取り入れながらバランスよく摂取するのが良いでしょう。

 

 またプロテインは、販売者によってはアミノ酸スコアやロイシンの含有量を示すアミン酸組成をしっかりと表示しています。どのプロテインが良いか迷ったときは、これらの表示がしっかりと示している販売者は良心的であると思います。また、ホエイやカゼインは消化・吸収時間が異なるため、摂取する場面(トレーニング直後や就寝前など)や生活パターンに応じて選択されると良いでしょう。

 

 食品のロイシン量は「日本食品標準成分表2015年版(七訂)アミノ酸成分表編」が参考になります。

 

 筋トレをしただけでは筋肉は大きくなりません。筋トレ後にタンパク質を最適な量、最適なパターン、そして質の高い食品やプロテインを摂取して、はじめて効果が最大化されるのです。

 

 

www.awin1.com

 


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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

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References

Jackman SR, et al. Branched-Chain Amino Acid Ingestion Stimulates Muscle Myofibrillar Protein Synthesis following Resistance Exercise in Humans. Front Physiol. 2017 Jun 7;8:390.

Witard OC, et al. Myofibrillar muscle protein synthesis rates subsequent to a meal in response to increasing doses of whey protein at rest and after resistance exercise. Am J Clin Nutr. 2014 Jan;99(1):86-95.

Wolfe RR. Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality? J Int Soc Sports Nutr. 2017 Aug 22;14:30.  

Yoon MS. mTOR as a Key Regulator in Maintaining Skeletal Muscle Mass. Front Physiol. 2017 Oct 17;8:788.  

Churchward-Venne TA, et al. Leucine supplementation of a low-protein mixed macronutrient beverage enhances myofibrillar protein synthesis in young men: a double-blind, randomized trial. Am J Clin Nutr. 2014 Feb;99(2):276-86.

Reidy PT, et al. Role of Ingested Amino Acids and Protein in the Promotion of Resistance Exercise-Induced Muscle Protein Anabolism. J Nutr. 2016 Feb;146(2):155-83.

Jäger R, et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr. 2017 Jun 20;14:20.