運動中の脂肪代謝

脂肪は筋肉内で炭水化物とともに酸化され、運動中の筋肉にエネルギーを供給します。脂肪がエネルギー消費をどの程度補えるかは、運動の継続時間と強度に依存します。持久力運動（90 分以上）のアスリートは、通常、VO2max の 65～75% でトレーニングし、体内の炭水化物貯蔵量によって制限されます。持久力運動を 15～20 分行うと、脂肪貯蔵の酸化（脂肪分解）が刺激され、グリセロールと遊離脂肪酸が放出されます。安静時の筋肉では、脂肪酸の酸化によって大量のエネルギーが供給されますが、軽い有酸素運動中はこの寄与は減少します。激しい運動中、特に VO2max の 70～80% の強度では、脂肪から炭水化物へのエネルギー源の切り替えが観察されます。運動中の筋肉のエネルギー源としての脂肪酸酸化の使用には限界がある可能性が示唆されています。Abernethy らは、次のメカニズムを示唆しています。

• 乳酸産生の増加はカテコールアミン誘発性の脂肪分解を抑制し、結果として血漿脂肪酸濃度と筋肉への脂肪酸供給を減少させます。乳酸は脂肪組織において抗脂肪分解作用を持つと考えられています。乳酸値の上昇は血中pHの低下を引き起こし、エネルギー産生に関与する様々な酵素の活性を低下させ、筋肉疲労につながる可能性があります。
• 炭水化物の酸化と比較すると、脂肪酸の酸化中の単位時間あたりの ATP 生成量が低く、炭水化物の酸化と比較すると、脂肪酸の酸化中の酸素需要が高くなります。

例えば、グルコース分子（炭素原子数6）1分子の酸化では38個のATP分子が生成されますが、炭素原子数18の脂肪酸分子（ステアリン酸）の酸化では147個のATP分子が生成されます（脂肪酸分子1個あたりのATP生成量は3.9倍です）。さらに、グルコース分子1分子の完全酸化には6個の酸素分子が必要であり、パルミチン酸の完全酸化には26個の酸素分子が必要であり、これはグルコースの場合よりも77%多いため、長時間の運動では脂肪酸の酸化に必要な酸素需要の増加が心血管系への負担を増大させ、運動負荷の持続時間を制限する要因となる可能性があります。

長鎖脂肪酸のミトコンドリアへの輸送は、カルニチン輸送系の能力に依存しています。この輸送機構は、他の代謝プロセスを阻害する可能性があります。運動中のグリコーゲン分解の増加はアセチル濃度を上昇させ、脂肪酸合成における重要な中間体であるマロニルCoA濃度の上昇につながります。これは輸送機構を阻害する可能性があります。同様に、乳酸生成の増加はアセチル化カルニチン濃度を上昇させ、遊離カルニチン濃度を低下させ、脂肪酸の輸送と酸化を阻害する可能性があります。

持久力運動中の脂肪酸酸化は炭水化物よりも大きなエネルギー出力をもたらしますが、脂肪酸酸化には炭水化物よりも多くの酸素（酸素量77%増）が必要となるため、心血管系への負担が増加します。しかし、炭水化物の貯蔵容量には限りがあるため、グリコーゲン貯蔵量が減少するにつれて運動強度のパフォーマンスは低下します。そのため、持久力運動中に筋肉中の炭水化物を節約し、脂肪酸酸化を促進するためのいくつかの戦略が検討されています。それらは以下の通りです。

• トレーニング;
• 中鎖トリアシルグリセロール栄養;
• 経口脂肪乳剤および脂肪注入;
• 高脂肪食;
• L-カルニチンとカフェインの形でサプリメントを摂取します。

トレーニング

観察結果から、トレーニングを受けた筋肉では、リポタンパク質リパーゼ、筋リパーゼ、アシルCoA合成酵素、脂肪酸還元酵素、カルニチンアセチルトランスフェラーゼの活性が高くなることが示されています。これらの酵素はミトコンドリアにおける脂肪酸の酸化を促進します[11]。さらに、トレーニングを受けた筋肉は細胞内脂肪をより多く蓄積するため、運動中の脂肪酸の摂取と酸化も増加し、運動中の炭水化物の蓄えが維持されます。

中鎖脂肪酸トリグリセリド摂取量

中鎖脂肪酸トリアシルグリセリド（MCT）は、炭素原子数が6～10の脂肪酸を含みます。これらのトリアシルグリセリドは、胃から腸へ速やかに通過し、血液を介して肝臓へ輸送され、血漿中のMCTおよびトリアシルグリセリド濃度を上昇させると考えられています。筋肉では、これらのトリアシルグリセリドはカルニチン輸送系を必要としないため、ミトコンドリアに速やかに吸収され、長鎖トリアシルグリセリドよりも迅速かつ高度に酸化されます。しかしながら、MCTが運動パフォーマンスに及ぼす影響については明確な根拠が示されていません。MCTによるグリコーゲン保持や持久力向上に関するエビデンスは決定的なものではありません。

経口脂肪摂取と注入

運動中の内因性炭水化物の酸化は、脂肪酸注入によって血漿脂肪酸濃度を高めることで抑制できます。しかし、脂肪酸注入は人工的なドーピングメカニズムとみなされる可能性があるため、運動中は現実的ではなく、競技中は不可能です。さらに、脂肪乳剤の経口摂取は胃内容排出を阻害し、胃障害を引き起こす可能性があります。

高脂肪食

高脂肪食は脂肪酸の酸化を促進し、アスリートの持久力を向上させる可能性があります。しかしながら、最新のエビデンスでは、このような食事は炭水化物代謝を調節し、筋肉と肝臓のグリコーゲン貯蔵量を維持することでパフォーマンスを向上させる可能性があることが示唆されています。長期にわたる高脂肪食は心血管系の健康に悪影響を及ぼすことが示されているため、アスリートはパフォーマンス向上のために高脂肪食を用いる際には注意が必要です。

L-カルニチンサプリメント

L-カルニチンの主な機能は、長鎖脂肪酸をミトコンドリア膜を越えて輸送し、酸化プロセスに組み込むことです。L-カルニチンサプリメントの経口摂取は脂肪酸の酸化を促進すると考えられていますが、この主張を裏付ける科学的証拠は不足しています。

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