5.1 有酸素運動

1. 有酸素運動の生理学

1.1 有酸素運動とは

有酸素運動（aerobic exercise）は、酸素を利用した酸化的リン酸化によりATPを産生し、長時間持続可能な運動である [1]。

1.2 心肺系の適応

有酸素運動のトレーニングにより、心肺系に以下の適応が生じる [2]。

• 心臓：左心室容積増大、一回拍出量増加、安静時心拍数低下
• 血管：毛細血管密度増加、内皮機能改善、動脈コンプライアンス向上
• 血液：血漿量増加、赤血球数増加
• 肺：換気効率改善（肺自体の変化は限定的）

これらの適応により、最大酸素摂取量（VO₂max）が向上する。

1.3 最大酸素摂取量（VO₂max）

VO₂maxは、心肺持久力の指標であり、1分間に体重1kgあたり摂取できる酸素の最大量（mL/kg/min）で表される [3]。

• 一般成人：男性35〜45、女性30〜40 mL/kg/min
• 座りがちな人：25〜35 mL/kg/min
• エリートアスリート：70〜85 mL/kg/min
• 加齢による低下：10年ごとに約10%低下（トレーニングで軽減可能）

1.4 筋肉の適応

有酸素運動は、骨格筋にも適応を引き起こす [4]。

• ミトコンドリア：数と機能の増加（ミトコンドリア生合成）
• 毛細血管：筋内毛細血管密度の増加
• 酸化酵素：クエン酸シンターゼ、チトクロームcオキシダーゼの増加
• 筋線維：タイプI線維（遅筋）の機能向上
• 脂肪利用：脂肪酸酸化能力の向上

2. 健康効果

2.1 心血管系への効果

有酸素運動は、心血管疾患の予防と管理に最も確立されたエビデンスを持つ [5]。

• 血圧低下：収縮期5〜7mmHg、拡張期2〜4mmHgの低下
• 脂質改善：HDL増加、中性脂肪低下
• 動脈硬化抑制：内皮機能改善、炎症マーカー低下
• 心疾患リスク低減：冠動脈疾患リスク20〜30%低下

2.2 代謝への効果

有酸素運動は、代謝健康を改善する [6]。

• インスリン感受性：運動後24〜72時間にわたり改善
• 血糖コントロール：2型糖尿病のHbA1c低下
• 体重管理：エネルギー消費増加、脂肪酸化促進
• 内臓脂肪減少：特に腹部肥満に効果的

2.3 脳・精神への効果

有酸素運動は、脳機能と精神健康にも好影響を与える [7]。

• 認知機能：実行機能、記憶の改善
• 脳由来神経栄養因子（BDNF）：運動により増加、神経可塑性促進
• 海馬体積：有酸素運動により増加（加齢による萎縮を抑制）
• うつ・不安：軽度〜中等度の抑うつ症状改善
• ストレス：コルチゾール調節の改善

2.4 その他の効果

3. 運動強度

3.1 運動強度の指標

運動強度を評価する方法には複数ある [8]。

3.2 心拍数による強度設定

心拍数は運動強度の客観的指標として広く使用される [9]。

• 最大心拍数（HRmax）：220−年齢（簡易式）
• より正確な推定：208−0.7×年齢
• 目標心拍数：HRmax × 目標強度%

3.3 METs（代謝当量）

METsは、活動のエネルギー消費を安静時の倍数で表す [10]。

• 1 MET：安静時代謝（約3.5mL O₂/kg/min）
• 軽強度：<3 METs（ゆっくり歩行、デスクワーク）
• 中強度：3〜6 METs（速歩、自転車）
• 高強度：>6 METs（ジョギング、階段昇降）

エネルギー消費量は、METs × 体重(kg) × 時間(h) で概算できる。

3.4 自覚的運動強度（RPE）

ボルグスケール（6〜20）や修正ボルグスケール（0〜10）で主観的な運動強度を評価する。

• RPE 11〜12（楽である）：低強度
• RPE 13〜14（ややきつい）：中強度
• RPE 15〜16（きつい）：高強度

4. 推奨運動量

4.1 主要ガイドラインの推奨

WHO、米国心臓協会（AHA）、厚生労働省の推奨は概ね一致している [11]。

中強度と高強度の組み合わせも可能（高強度1分＝中強度2分）。

4.2 用量反応関係

運動量と健康効果には用量反応関係がある [12]。

• 何もしないより少しでも：最も大きな効果は非活動から活動へ
• 増やすほど効果増大：ただし効果は漸減
• 上限：極端な運動量は逆効果の可能性（Jカーブ、Uカーブ）
• 座位時間：運動とは独立したリスク因子

4.3 FITTの原則

運動処方はFITTの原則に基づいて設計する [13]。

• F（Frequency：頻度）：週に何回行うか
• I（Intensity：強度）：どの程度の強さで行うか
• T（Time：時間）：1回あたり何分行うか
• T（Type：種類）：どのような運動を行うか

5. 有酸素運動の種類

5.1 代表的な有酸素運動

5.2 高強度インターバルトレーニング（HIIT）

HIITは、高強度の運動と休息（または低強度運動）を交互に繰り返す方法である [14]。

• 例：30秒全力→30秒休息を10セット
• 効果：短時間で心肺機能向上、脂肪燃焼
• 時間効率：20〜30分で中強度60分相当の効果
• 注意：初心者は中強度から開始、関節負荷に注意

5.3 低強度持続運動（LISS）

LISSは、低〜中強度で長時間行う伝統的な有酸素運動である。

• 例：60%HRmaxで30〜60分のウォーキングやサイクリング
• 効果：脂肪燃焼、回復促進、ストレス軽減
• 適した人：初心者、回復日、関節に問題がある人

6. 実践ガイド

6.1 デスクワーカーのための有酸素運動

デスクワーカーが有酸素運動を取り入れるための実践的アプローチ [15]。

6.2 始め方のステップ

1. 現状評価：現在の活動レベルを把握
2. 目標設定：現実的な短期・長期目標を設定
3. 低強度から開始：週3回、20分のウォーキングから
4. 漸進的増加：2週間ごとに時間か頻度を増加
5. 強度の向上：基礎ができたら強度を上げる
6. 習慣化：同じ時間・場所で行い習慣にする

6.3 運動の構成

安全で効果的な運動セッションの構成は以下の通りである。

• ウォームアップ（5〜10分）：低強度で徐々に心拍数を上げる
• メインセッション（20〜60分）：目標強度で運動
• クールダウン（5〜10分）：徐々に強度を下げる
• ストレッチ（5分）：主要筋群の静的ストレッチ

6.4 安全上の注意

• 運動前の確認：心疾患リスクがある場合は医師に相談
• 水分補給：運動前・中・後に適切に水分摂取
• 環境：暑熱環境、寒冷環境での注意
• 装備：適切な靴、衣服の選択
• 過度な運動の回避：体調不良時は休む
• 警告サイン：胸痛、めまい、過度の息切れは直ちに中止

6.5 継続のコツ

• 楽しめる運動を選ぶ：継続には楽しさが重要
• 仲間を作る：社会的サポートが継続を助ける
• 記録をつける：進歩を可視化してモチベーション維持
• バリエーション：飽きを防ぐために種類を変える
• スケジュールに組み込む：予定として確保する
• 小さな成功を祝う：達成感を味わう

7. 参考文献

1. [1] Joyner MJ, Casey DP. Regulation of increased blood flow (hyperemia) to muscles during exercise: a hierarchy of competing physiological needs. Physiol Rev. 2015;95(2):549-601.
2. [2] Hellsten Y, Nyberg M. Cardiovascular Adaptations to Exercise Training. Compr Physiol. 2015;6(1):1-32.
3. [3] Bassett DR Jr, Howley ET. Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. Med Sci Sports Exerc. 2000;32(1):70-84.
4. [4] Holloszy JO, Coyle EF. Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences. J Appl Physiol. 1984;56(4):831-838.
5. [5] Nystoriak MA, Bhatnagar A. Cardiovascular Effects and Benefits of Exercise. Front Cardiovasc Med. 2018;5:135.
6. [6] Colberg SR, et al. Physical Activity/Exercise and Diabetes: A Position Statement of the American Diabetes Association. Diabetes Care. 2016;39(11):2065-2079.
7. [7] Erickson KI, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(7):3017-3022.
8. [8] Garber CE, et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334-1359.
9. [9] Tanaka H, et al. Age-predicted maximal heart rate revisited. J Am Coll Cardiol. 2001;37(1):153-156.
10. [10] Ainsworth BE, et al. 2011 Compendium of Physical Activities: a second update of codes and MET values. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(8):1575-1581.
11. [11] Bull FC, et al. World Health Organization 2020 guidelines on physical activity and sedentary behaviour. Br J Sports Med. 2020;54(24):1451-1462.
12. [12] Ekelund U, et al. Dose-response associations between accelerometry measured physical activity and sedentary time and all cause mortality. BMJ. 2019;366:l4570.
13. [13] American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription. 11th ed. Wolters Kluwer; 2021.
14. [14] Gibala MJ, et al. Physiological adaptations to low-volume, high-intensity interval training in health and disease. J Physiol. 2012;590(5):1077-1084.
15. [15] Piercy KL, et al. The Physical Activity Guidelines for Americans. JAMA. 2018;320(19):2020-2028.