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」

筋トレ前の炭水化物(糖質)の摂取は必要ない?【最新レビュー】


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 「筋トレの前に炭水化物(糖質)を摂取するとパフォーマンスが向上する」

 

 多くのメディアやブログなどで筋トレの前には炭水化物(糖質)を摂取しようと言われています。しかし、現代のスポーツ科学や栄養学では、筋トレ前の炭水化物の摂取について、効果があるという報告と、効果がないという報告があり、議論が続いているのです。

 

 なぜ、このような矛盾した結果が報告されているのでしょうか?

 

 この問にコースタル・キャロライナ大学のCholewaらは、こう答えています。

 

 「効果の有無は、あるトレーニングの条件によって決まる」

 

 今回は、2019年4月に報告された筋トレ前の炭水化物の摂取についての最新レビューをご紹介しましょう。



Table of contents

 

 

◆ 運動前に炭水化物(糖質)を摂取しよう!と言われる理由

 

 糖質、脂質、タンパク質は食事に含まれる重要な栄養素であり、三大栄養素と呼ばれています。糖質や脂質は運動のエネルギー源として利用され、タンパク質は筋肉などをつくる材料になります。

 

 なぜ、糖質が運動するときのエネルギー源になるのかというと、糖質は筋肉のエネルギーであるアデノシン三リン酸(ATP)を短時間でつくりだす(再合成する)能力が高いからです。脂質も同じようにATPをつくりますが、長い時間がかかります。運動で良いパフォーマンスを継続するには、短時間でATPをつくれる糖質を筋肉にしっかりと貯蔵しておく必要があるのです。

 

 これが「運動の前に糖質を摂取しよう」と言われる理由です。

 

 では、どのようにして糖質は筋肉に貯蔵されるのでしょうか?

 

 僕たちは、多くの糖質を炭水化物から摂取しています。炭水化物は糖質と食物繊維からつくられており、食物繊維は体内に吸収されずに排泄され、糖質のみが吸収されます。ダイエットで糖質制限をするために炭水化物の摂取を制限するのは、体内の吸収においては炭水化物=糖質になるからです。

 

 炭水化物を摂取すると、糖質は小腸で単糖類(グルコースなど)にまで分解されて吸収されます。吸収されたグルコースは、門脈を経て肝臓に運ばれます。肝臓でグルコースはグリコーゲンとして貯蔵されるとともに、血液中に放出されます。

 

 血液中にグルコースが放出されると、血液中の糖の濃度が上昇します。これを計測したものが血糖値です。血糖の濃度が上昇すると膵臓からインスリンが分泌され、筋細胞にあるGLUT-4という糖輸送体によって筋細胞内に取り込まれます。

 

 取り込まれたグルコースは、連結されて筋グリコーゲンとして筋肉に貯蔵され、筋収縮のエネルギー源になります。なぜ、グルコースのままではなく、グリコーゲンとして貯蔵されるのかというと、そのほうが筋細胞内に多くの量を貯蔵できるからです(浸透圧の影響を小さくできる)。

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 では、貯蔵された筋グリコーゲンは、どのような運動のエネルギーになるのでしょうか?



◆ 炭水化物(糖質)の摂取がATPの再合成を高める

 

 筋肉を収縮するためのエネルギーになるのがATPです。しかし、筋肉にあるATPの量はわずかであり、筋肉を1秒間、収縮させただけでなくなるため、実際にはATPを再合成して補っています。そこで重要になるのがATPを再合成する3つの仕組みでり、それが「クレアチンリン酸系、解糖系、有酸素系」です。

 

 クレアチンリン酸系は、クレアチンリン酸をクレアチンとリン酸に分解するときに発生するエネルギーを使ってATPを再合成します。この仕組みは、大きな筋収縮を生じさせることができますが、エネルギーの供給時間は7〜8秒と短いことが特徴です。

 

 解糖系は、筋肉にある筋グリコーゲンを分解することによってATPを再合成する仕組みです。糖を分解してエネルギーをつくることから解糖系といわれています。クレアチンリン酸系ほど大きな筋収縮を発揮することはできませんが、エネルギーの供給時間は30秒ほどと長くなります。

 

 この2つの仕組みに対して、酸素をつかってATPを再合成するのが有酸素系です。有酸素系は、筋肉にあるミトコンドリアが酸素を使用してATPを再合成します。発揮される筋収縮は弱くなりますが、エネルギーの供給時間は長くなります。ジョギングなどが有酸素運動と言われるのは、有酸素系のエネルギー代謝をつかう運動だからです。

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 42.195kmのフルマラソンでも主に有酸素系によってエネルギーをつくりだしていますが、有酸素系で補えないエネルギーは解糖系によって補充されます。フルマラソンでは、よく後半にペースダウンすることがあり、これを「30kmの壁」や「35kmの壁」といいます。これは有酸素系だけでなく、解糖系によるエネルギーの補充もできなくなったことを意味します。筋グリコーゲンを使い切ったために生じるのです。

 

 では、30kmの壁を突破するためには、どうしたら良いでしょうか?

 

 その答えのひとつが、マラソンの前に筋グリコーゲン量を高める「グリコーゲン・ローディング」です。

  

 グリコーゲン・ローディングとは、マラソンの前に炭水化物などの糖質を摂取して、筋肉に貯蔵される筋グリコーゲンの量を増やしておくという方法です。これは運動する3日前にグリコーゲンを枯渇させるるように運動を行い、その後の3日間で高い糖質を含む食事を摂取することによって運動パフォーマンスが向上したという研究結果にもとづいています(Bergström J, 1967)。

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Fig.1:Bergström J, 1967より筆者作成

 

 これがマラソンの前に炭水化物(糖質)を摂取しようと言われる理由です。

 

 では、筋トレはどのようなエネルギー代謝の仕組みを使っているのでしょうか?



◆ トレーニングの内容によってエネルギー代謝は異なる

 

 この問に2019年、炭水化物の摂取によるトレーニングへの影響についてのレビューを報告したコースタル・キャロライナ大学のCholewaらは、こう答えています。

 

 「トレーニングにおけるエネルギー代謝の仕組みは、トレーニングの強度や回数、セット数、セット間のインターバル(休憩時間)によって異なる」

 

 ボディビルダーを対象にアームカールを高強度(最大筋力の80%)で3セット、疲労困憊になるまで行うように指示し、1セットと3セットのホスホクレアチンPCr)とグリコーゲンの消費量が計測されました。その結果、1セットではPCrが62%減少したのに対して、グリコーゲンは12%減少しました。3セットにはPCrが50%減少したのに対して、グリコーゲンは24%の減少にとどまりました。

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Fig.2:MacDougall JD, 1999より筆者作成

 

 ホスホクレアチンは、クレアチンリン酸系の材料です。この結果は、高強度トレーニングはグリコーゲンを消費する解糖系よりもホスホクレアチンを消費するクレアチンリン酸系のエネルギー代謝の仕組みが使われることを示唆しています(MacDougall JD, 1999)。

 

 これに対して、高強度(最大筋力の70%)と低強度(最大筋力の35%)のトレーニングをそれぞれ6セットを行わせた研究では異なる結果が示されました。この研究では、高強度トレーニングと低強度トレーニングの総負荷量を同等にした結果、グリコーゲンの消費量が同じになることが示唆されたのです(Robergs RA, 1991)。

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Fig.3:Robergs RA, 1991より筆者作成

 

 これらの報告から、Cholewaらは、高強度トレーニングにおけるエネルギー代謝は主にクレアチンリン酸系で行われやすく、中等度や低強度トレーニングで運動回数を高めて総負荷量を高める場合は、グリコーゲンを消費する解糖系によってエネルギー代謝が行われると推察しています。

 

 では、実際にトレーニング前に炭水化物(糖質)を摂取すると、トレーニングのパフォーマンスは高まるのでしょうか?



◆ 研究結果の矛盾をひも解く「ある条件」

 

 Cholewaらは、これまでに報告されたトレーニング前の炭水化物(糖質)の摂取による効果についての研究報告をまとめてレビューした結果をこう述べています。

 

 「その効果は矛盾するものだった」

 

 トレーニング経験のある20歳前半の男性を対象に、トレーニング前に炭水化物を摂取させ、高強度(最大筋力の85%)の負荷で1セット5回のスクワットを疲労困憊になるまで行わせる研究報告では、炭水化物を摂取しても総負荷量の増加は示されませんでした(Kulik JR, 2008)。

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Fig.4:Kulik JR, 2008より筆者作成

 

 他の研究報告(Conley M, 1995、Vincent K, 1993)においても同様の結果が報告されており、炭水化物の摂取が高強度トレーニングのパフォーマンスを向上させないことが示唆されました。

 

 これに対して、トレーニング経験のある20歳前後の男性を対象に、トレーニング前に炭水化物を摂取させた研究報告では、ベンチプレスやベントオーバーロー、アームカールなどの最終セットにおける回数が増加し、各種トレーニングを合計した総回数の有意な増加が示されています(Krings BM, 2016)。

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Fig.5:Krings BM, 2016より筆者作成

 

 このような結果は、他の研究報告(Haff GG,1999、 2001)でも示されており、炭水化物の摂取がトレーニングのパフォーマンスを向上させることが示唆されています。

 

 それでは、なぜこのような矛盾する結果が示されているのでしょうか?

 

 Cholewaらは、これらの報告をまとめて解析したところ、「ある条件」をもとに研究結果を分類すると、この矛盾をひも解くことができると言います。

 

 その条件が「トレーニング時間」です。

 

 炭水化物を摂取することによってパフォーマンスが向上した研究報告を調べてみると、トレーニング時間が50分以上かかっていました。これに対して、パフォーマンスが向上しなかった研究では、トレーニング時間が40分に満たなかったのです。また、トレーニング時間に応じて、トレーニング強度や総負荷量にも傾向があることがわかりました。

 

 トレーニング時間が50分以上であった研究では、中強度のトレーニング(最大筋力の50〜70%)で、多くの総負荷量(10セット以上)が課されていました。

 

 これに対して、40分未満では、高強度のトレーニング(最大筋力の85%以上)で、少ない総負荷量(8セット未満)が課されていたのです。

 

 これらの解析から、Cholewaらは、トレーニング前の炭水化物摂取の効果について、このように結論づけています。

 

 「トレーニング時間が50分以上と長く、中強度のトレーニングで総負荷量を高め、筋肥大を目的とした場合は、トレーニング前に炭水化物を摂取するとパフォーマンスが向上する可能性がある」

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

 

 「トレーニング時間が40分未満と短く、高強度のトレーニングによる筋力増強を目的にするような場合は、トレーニング前の炭水化物の摂取はパフォーマンスに寄与しない可能性がある」

筋力増強と筋肥大の効果を最大にするトレーニング強度の最新エビデンス

 

 この推察は、トレーニングのエネルギー代謝の仕組みからも言えます。

 

 短時間の高強度トレーニングでは、糖質を利用する解糖系の仕組みよりもクレアチンリン酸系の仕組みが優先的につかわれます。そのため、トレーニング前の炭水化物摂取がパフォーマンスに寄与しない可能性があるのです。

 

 逆に、総負荷量を高めるためには中等度のトレーニング強度で行う場合、回数やセット数を多くする必要があります。そのため、エネルギー代謝は解糖系が優先的につかわれ、トレーニング前の炭水化物の摂取がパフォーマンスを高める可能性があるのです。

 

 Cholewaらのレビューにより見出された知見は、あくまで推察であり、科学的根拠(エビデンス)はありません。また、もとにした研究報告の多くが被験者数も少なく、研究の質も高くはありません。今後、エビデンスを示すためには、トレーニング時間や総負荷量の観点からランダム化比較試験(RCT)などによる検証が行われることが期待されます。

 

 しかしながら、多くの研究結果の矛盾点を整理し、「トレーニング時間により効果が異なる」という知見を示したことは、今後の研究を大きく後押しする価値のある報告だと思われます。

 

 2017年に報告された国際スポーツ栄養学会(ISSN)の公式見解では、同じように筋トレ前の炭水化物摂取の効果についての矛盾を指摘していますが、炭水化物の摂取はパフォーマンスを高める可能性があるとして、とくに長時間のトレーニングで有用としています。また、推奨されている炭水化物の摂取量は、トレーニングの数時間前に「体重1kgあたり1〜4g」としています(Kerksick CM, 2017)。

 

 個人的には、トレーニング時間が長くなるときには炭水化物やマルトデキストリンなどのサプリメントの摂取は効果的に感じています。とくに夕方などの空腹時にトレーニングを行う場合は、事前に軽食なとで糖質を摂取しておくべきでしょう。トレーニング時間だけでなく、トレーニングを行う時間帯なども考慮して炭水化物(糖質)の摂取を試して、体感してみるのも良いかもしれませんね。

 


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◆ 参考論文

Bergström J, et al. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Physiol Scand. 1967 Oct-Nov;71(2):140-50.

Cholewa JM, et al. Carbohydrate restriction: Friend or foe of resistance-based exercise performance? Nutrition. 2019 Apr;60:136-146.  

Tesch P, et al. Skeletal Muscle Glycogen Loss Evoked by Resistance Exercise. J Strength Cond Res 1998;12:67–73.

Robergs RA, et al. Muscle glycogenolysis during differing intensities of weight-resistance exercise. J Appl Physiol 1991;70:1700–6

MacDougall JD, et al. Muscle substrate utilization and lactate production. Can J Appl Physiol. 1999 Jun;24(3):209-15.

Kulik JR, et al. Supplemental carbohydrate ingestion does not improve performance of high-intensity resistance exercise. J Strength Cond Res. 2008 Jul;22(4):1101-7.

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Haff GG, et al. The effects of supplemental carbohydrate ingestion on intermittent isokinetic leg exercise. J Sports Med Phys Fitness 2001;41:216–22.

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Kerksick CM, et al. International society of sports nutrition position stand: nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr. 2017 Aug 29;14:33.