順天堂大学COIプロジェクト室の沢田秀司 博士研究員、順天堂大学大学院スポーツ健康科学研究科の内藤久士 教授、町田修一 教授らの研究グループは、ロコモ予防のための運動介入研究の結果、血液中のタンパク質の一種である血清アルブミン*1が低負荷レジスタンストレーニングの効果を予測するバイオマーカーになることを明らかにしました。本研究では、運動介入前の血清アルブミンレベルに着目したところ、低栄養(3.5g/dL未満)には該当しない状態であっても、4.1g/dL未満と比較的低値である場合には、トレーニングで期待される筋量増加等の効果が適切に得られないことがわかりました。これは順天堂大学が取り組んできたCOIプロジェクト※の研究成果であり、トレーニングの効果を適切に得るためには栄養状態の改善が必要であることを示唆するものです。本論文はBMC Geriatrics誌にて公開されました。
本研究成果のポイント
- ・COIプロジェクトで開発した「ロコモ予防運動プログラム」による運動介入研究を実施
- ・運動介入前の血清アルブミンレベルが低いと、トレーニング効果が適切に得られないことが判明
- ・血清アルブミンがトレーニング効果を予測するバイオマーカーとなる可能性
- ・トレーニングの効果を適切に得るためには、栄養状態の改善が必要であることを示唆
背景
順天堂大学では平成25年度(2013年度)より、文部科学省と科学技術振興機構(JST)が設定した「革新的イノベーション創出プログラム(COI STREAM)」の参画拠点機関として、「生涯自分で動き続けることができる体作り」すなわち「寝たきりゼロ」を目指し、ロコモティブシンドローム*2(以下、ロコモ)の予防・改善策を開発するプロジェクト(以下、COIプロジェクト※)に取り組んできました。その中で、自体重トレーニングを中心とする低負荷レジスタンストレーニングのプログラムである「ロコモ予防運動プログラム」を開発し、その継続実施により筋量、筋力、身体機能の改善が期待できることを明らかにしてきました。
こうしたトレーニングについては、同一のプログラムを提供しても得られる成果には個人差があることが知られていますが、その要因は明らかではありませんでした。そこで本研究では、一般的な健康診断でも評価項目となる血液成分に着目し、トレーニング開始前の血液成分の違いがトレーニングの効果に影響する因子について分析しました。
内容
本研究では、日本人69名(女性49名、男性20名、平均年齢69.4±6.5歳)を対象とし、「ロコモ予防運動プログラム」による運動介入を週2回の頻度で、12週間実施しました。トレーニング種目は、スクワット、プッシュアップ、クランチ、ヒップリフト、ヒールレイズ、シーテッドロウ、ランジ、ショルダープレス、アームカールの9種目を用い、2週間ごとに種目数、1セット当たりの実施回数、セット数、セット間休息時間を調整することで、トレーニングにおける負荷を漸増させていきました。
運動介入期間の前後には、超音波Bモードを用いた大腿部前面の筋厚測定を行いました。また、採血を行い、一般的な健診における評価項目である、白血球数(WBC)、赤血球数(RBC)、血色素量(Hb)、ヘマトクリット値(Ht)、平均赤血球容積(MCV)、平均赤血球血色素量(MCH)、平均赤血球血色素濃度(MCHC)、血小板数(PLT)、総蛋白(TP)、血清アルブミン(Alb)、AST(GOT) 、ALT(GPT)、アルカリフォスファターゼ(ALP)、ロイシンアミノペプチノーゼ(LAP)、LD(LDH)、γグルタミルトランスペプチダーゼ(γ-GTP)、総コレステロール(TC)、HDL-コレステロール(HDL-C)、中性脂肪(TG)、LDL-コレステロール(LDL-C)、ヘモグロビンA1c(HbA1c)、空腹時血糖(FBS)の22項目について、検査を行いました。そして、運動介入前の血液検査結果に基づき、各項目の下位25%と上位75%の2群に分け、大腿部前面の筋厚におけるトレーニング効果を分析しました。
その結果、運動介入前後の比較にて、被験者全体では大腿部前面筋厚は10.6%増加しました。このトレーニングの効果に影響する因子を分析したところ、血清アルブミンレベル下位25%である4.1g/dL未満の群と、上位75%である4.1g/dL以上の群との比較では、血清アルブミンレベルが4.1g/dL以上の群においてのみ、大腿部前面筋厚の有意な肥大が認められました(図1)。
図1:運動介入前の血清アルブミンレベルが筋肥大に及ぼす影響
運動介入前の血清アルブミンレベルが比較的低いグループ(4.1g/dL未満)では、
筋力トレーニングで期待される効果が適切に得られないことが、明らかになりました。
今回、トレーニングの効果に影響した因子の血清アルブミンは、栄養状態を評価する代表的な項目の一つであり、3.5g/dL未満で低栄養と評価されます。本研究結果から、運動介入前の血清アルブミンレベルに着目すると、低栄養には該当しない状態であっても、4.1g/dL未満と比較的低値である場合には、トレーニングの実施で期待される筋量増加等のトレーニング効果が適切に得られないことが明らかになりました。このことから、血清アルブミンがトレーニングの効果を予測するバイオマーカーになりうる可能性があります。また、血清アルブミンを増加させるためには栄養状態の改善が必要であり、特に肉、魚、卵、乳・乳製品、大豆製品といった良質なたんぱく質を摂ることが重要です。
今後の展開
本研究グループではこれまでに、ロコモ予防運動プログラムを開発し、社会実装を進めてきました。こうしたトレーニングによって筋量や筋力、身体機能の改善を促すためには、運動と栄養の双方からのアプローチが重要であると考えられます。今後も、順天堂大学COIプロジェクトでのスポーツ健康科学分野における研究成果を社会に広め、人々の健康寿命の延伸に貢献してまいります。
用語解説
*1 血清アルブミン:
血液中のタンパク質の一種であり、血清タンパク質の約50~65%を占める。肝障害、腎不全、ネフローゼ症候群、低栄養状態、妊娠により低下する。
*2 ロコモティブシンドローム:
運動器(筋肉や骨、関節、神経など)の障害のために移動機能の低下をきたした状態。
※ 順天堂大学が取り組んできたCOIプロジェクトとは:
文部科学省/JST「革新的イノベーション創出プログラム(COI STREAM)」 における立命館大学・順天堂大学COI拠点 「運動の生活カルチャー化により活力ある未来をつくるアクティブ・フォー・オール拠点」(http://www.activeforall.jp)の一貫として実施する 「ロコモ予防・改善のための健康・医療イノベーション」(https://www.juntendo.ac.jp/coi-s/)として、ロコモの早期発見と発症・進展の予防法の社会実装を目指しています。「ロコモ予防運動プログラム」の開発を進め、成果は「順大さくら“筋活”講座(https://juntendo-kinkatsu.com/)」で2020年6月1日より一般公開し、利用会員を募集しています。
原著論文
本研究はBMC Geriatrics誌にて、2021年8月18日に公開されました。
タイトル:
Serum albumin levels as a predictive biomarker for low-load resistance training programs’ effects on muscle thickness in the community-dwelling elderly Japanese population: interventional study result
タイトル(日本語訳):
血清アルブミンレベルは地域在住の日本人高齢者を対象とした低負荷レジスタンストレーニングの筋厚に対する効果を予測するバイオマーカーである:介入研究における結果
著者:
Shuji Sawada1), Hayao Ozaki1) 2), Toshiharu Natsume1) 3), Daiki Nakano1) 4), Pengyu Deng1), Toshinori Yoshihara1), Takuya Osawa1) 5), Hiroyuki Kobayashi6), Shuichi Machida1), Hisashi Naito1)
著者(日本語表記):
沢田秀司1)、尾崎隼朗1) 2)、棗寿喜1) 3)、中野大輝1) 4)、鄧鵬宇1) 、吉原利典1) 、大澤拓也1) 5)、小林裕幸6)、町田修一1)、内藤久士1)
著者所属:1)順天堂大学、2)東海学園大学、3)東海大学、4)立命館大学、5)日本女子体育大学、6)水戸協同病院
DOI:
10.1186/s12877-021-02403-7
本研究は文部科学省/JSTセンター・オブ・イノベーションプログラム「運動の生活カルチャー化により活力ある未来をつくるアクティブ・フォー・オール拠点(立命館大学・順天堂大学COI拠点)」ならびに日本学術振興会「学術研究助成基金助成金」のサポートを受けて実施されました。ご協力いただいた皆様に深謝いたします。
詳細▶︎https://www.juntendo.ac.jp/news/20211004-01.html
注）紹介している論文の多くは、単に論文による最新の実験や分析等の成果報告に過ぎません。論文で報告された新たな知見が社会へ実装されるには、多くの場合、さらに研究や実証を進める必要があります。最新の研究成果の利用に際しては、専門家の指導を受けるなど十分配慮するようにしてください。
