運動中の炭水化物の重要性

筋グリコーゲンは体内の主な炭水化物源であり（300～400g、1200～1600kcal）、次いで肝グリコーゲン（75～100g、300～400kcal）、そして最後に血糖（25g、100kcal）が供給されます。これらの値は、食事摂取量やトレーニング状況などの要因によって個人差が大きく異なります。非運動選手の筋グリコーゲン貯蔵量は、生の筋組織1kgあたり約80～90mmolです。炭水化物ローディングを行うと、筋グリコーゲン貯蔵量は生の筋組織1kgあたり210～230mmolに増加します。

運動エネルギー学では、運動中の酸素輸送・利用における身体の最大能力を示す指標である最大酸素消費量（V02max）の65%以上、つまり多くのアスリートがトレーニングや競技を行うレベルにおいては、炭水化物が運動時の好ましい燃料源であることが示されています。脂肪の酸化では、激しい運動を支えるのに十分な速さでATPを供給できません。低～中程度のレベル（V02maxの60%未満）で、筋グリコーゲンと血糖値が低い状態でも運動は可能ですが、エネルギー源が枯渇した状態では、より激しい運動に必要なATP量を満たすことはできません。筋グリコーゲンは運動の初期段階で最も急速に消費され、運動強度に大きく依存します。

運動前の筋グリコーゲン含有量と70% V02maxでの運動時間の間には強い相関関係があり、運動前のグリコーゲン含有量が高いほど、持久力のポテンシャルが高くなります。Bergstromらは、3日間にわたって75% V02maxで行われた激しい運動の時間を、異なる炭水化物含有量の食事で比較しました。混合食（カロリーの50%が炭水化物）では106 mmol kg-1の筋グリコーゲンが生成され、被験者は115分間運動できました。低炭水化物食（カロリーの5%未満が炭水化物）では38 mmol kg-1のグリコーゲンが生成され、運動時間はわずか1時間でした。高炭水化物食（カロリーの82%以上が炭水化物）では204 mmol kg-1の筋グリコーゲンが生成され、170分間の運動が可能でした。

肝臓のグリコーゲン貯蔵は、安静時と運動時の両方で血糖値を維持します。安静時には、血糖の大部分は脳と中枢神経系（CNS）で消費され、筋肉で消費されるのは20%未満です。しかし、運動中は、運動の強度と持続時間に応じて、筋肉へのグルコースの取り込みが30倍に増加します。運動初期には、肝臓のグルコースの大部分はグリコーゲン分解によって得られますが、運動時間が長くなり、肝臓のグリコーゲンが減少するにつれて、糖新生によるグルコースの供給が増加します。

運動開始時には、肝臓からのブドウ糖産生が筋肉へのブドウ糖吸収の増加に追いつき、血糖値は安静時の血糖値に近い状態を維持します。最大酸素摂取量の65%の運動強度では、筋肉グリコーゲンが主要なエネルギー源となりますが、筋肉グリコーゲンの貯蔵量が枯渇するにつれて、血糖が最も重要な酸化源となります。長時間の運動中に肝臓からのブドウ糖産生が筋肉へのブドウ糖吸収を支えられなくなると、血糖値は低下します。一部のアスリートは低血糖に典型的な中枢神経系症状を経験しましたが、ほとんどのアスリートは局所的な筋肉疲労を経験し、運動強度を低下させなければなりませんでした。

肝臓グリコーゲン貯蔵量は15日間の絶食によって枯渇し、混合食では典型的な490mmolであるのに対し、低炭水化物食では60mmolに減少します。高炭水化物食では、肝臓グリコーゲン貯蔵量は約900mmolまで増加する可能性があります。

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