Transcript 健康科学1
運動を継続する仕組み２ （エネルギー代謝） • 代謝の基礎 • スポーツとエネルギー代謝 • グルコースの調節 消化管の構造 • 消化管からの静脈は門 脈を介して，肝臓へ入る． ただし，直腸の一部を除 く． • 食物は逆行しないが，嘔 吐は例外．延髄からの 指令で起こる．繰り返す と，胃酸のH+やK+が失 われるので，アルカロー シスや低カリウム血症に も注意． 代謝： 異化と同化 • 生体に必要なエネルギーを，炭水化物， タンパク質，脂肪をCO2と水まで酸化分解 して得る（タンパク質は尿素を生じる） • 異化作用：生体に取り込まれた食物が代 謝過程を経て酸化分解される反応． • 同化作用：将来エネルギーとして利用され やすい高エネルギーリン酸化合物などの 形で合成保存する過程． エネルギー • 生体が消費する総エネルギーは以下の総和となる． • 基礎代謝 生命維持に最低限必要なエネルギー – 電気的エネルギー 神経での伝導のため – 運動エネルギー 呼吸循環系・消化器系の運動保持のた め – 熱エネルギー 体温保持のため – 化学的エネルギー 物質合成のため • 安静時代謝 座位や食事摂取のみで安静にしてい るときのエネルギー．特異動的作用などにより基礎 代謝よりも20％程度亢進している． • 活動時代謝 身体活動に必要となるエネルギー 運動を行うためのエネルギー ATP • 筋の収縮を直接引き起こすエネルギー源 はアデノシン３リン酸（ATP)．分子量551． • １分子で約11kcalのエネルギーが遊離する． • 体重70kgで筋が約30kg．筋内には 600mmol程度のATPがある． 11 kcal/mol×0.6 =6.6kcalしかないので，直 ぐに使い果たしてしまう．＝直ぐに供給す る必要 運動を行うためのエネルギー クレアチンリン酸 • 筋のATP濃度が低下すると， CP＋ ADP⇒ATP＋クレアチン という働きでATP が再生される． • この時酸素は必要ない． • ＣＰの蓄積量は20mmol/kg程度．ATP産生 速度は速い（4mol/分）が，計算上わずか 10秒程度で使い切ってしまう． 運動時のATP,CPの変化 運動を行うためのエネルギー 解糖 • 主にグリコーゲンという形で筋に蓄えられてい るブドウ糖（筋１ｋｇ当たり 88mmol：ＣＰの４倍） をピルビン酸２分子まで分解する．この際２分 子のATPが産生される． • 筋中のグリコーゲンを使い尽くすまでの時間 は約３３秒． • ATP産生速度は2.5mol/分． • ピルビン酸が後述のTCAサイクルへ入れない と，乳酸に変換される． Wikipedia解糖系の項より引用 運動を行うためのエネルギー 有酸素代謝 • ピルビン酸とアセチル補酵素Aとが，ミトコンドリア 内のクエン酸回路に入り，CO2と水に分解される． • サイクルを１回転する度にATP１分子と水素が４分 子作られる．水素を水にする際に酸素が必要． • １分子のグルコース（実際には２分子のピルビン 酸）から38分子のATPを産生する． • ATP産生速度は遅いが，脂肪（ベータ酸化された 脂肪酸もこの回路に入れる）や糖の貯蔵量は多い ため，長時間にわたってATPを産生できる． Wikipediaクエン酸回路の項より引用 スポーツとエネルギー代謝 • CP – 直ちに筋収縮に用いることが可能． – 容量が小さく，パワーが大きいので，短時間で使い果た す • 解糖 – 酸素を用いず，比較的速くエネルギー産生 – 使い果たすのには数十秒を要する． • 有酸素代謝 – 糖と脂質の両者を水とCO2に完全に分解する． – ATPが得られるのに時間がかかる． – パワーは小さいが，理論的には無限に持続可能 スポーツとエネルギー代謝 血糖値の維持 血糖値を調節するホルモンの働き 体重の維持 体重の維持 メカニズム • 脂肪細胞からレプ チンが産生される． 脂肪が増えると濃 度増加． • 視床下部は，レプチ ン濃度が高いと，食 欲を低下させ，同時 にエネルギー消費 を増やす． 寄生虫について • カイチュウ 卵は糞便と共に体外へ排出される． 成熟卵になり経口感染．卵殻が胃液で溶けると， 子虫が外へ出て小腸に移動する．腸壁を食い 破って体腔内へ出たり，血管に侵入して肝臓を 経由して肺へ行くこともある．0.1cmくらいに成長 すると，気管支を上がって口から飲み込まれて 再び小腸へ戻り，成虫になる．子虫から成虫に なるまでの期間は3ヶ月余りであり、寿命は2年か ら4年である。 • 1日に20万もの卵を産むので，検便で簡単に見 つけられる． 寄生虫 • アニサキス １～3cmの幼虫はサバやイカ に寄生している． • ヒトの体内では成虫になれないが，消化管 壁にもぐりこもうとする際に，激痛を生じる． O-157,O-111など • 腸管出血性大腸菌による感染は、タンパク 質合成を阻害する毒素たんぱく質（べロ毒 素）を産生する． • 菌の経口摂取によって起こる． • ヒトを発症させる菌数は50個程度と少なく， 強毒性．二次感染が起きやすい． • この菌は強い酸抵抗性を示すので，胃酸 でも生き残り，腸まで達する． 運動を継続する仕組み３ 体温調節 • ヒトの体温は比較的一定に 保たれている．この恒温性 は核心温にのみ適用され る．四肢や皮膚は環境温 に影響される． • 核心温を一定にするため に，熱の産生・吸収と熱の 損失とのバランスを取り， 体温調節を行う． 自律性体温調節 • 暑い⇒ 発汗，皮膚血流増加 • 寒い⇒ 皮膚血流減少 行動性体温調節 • 暑い⇒ クーラー，脱衣，扇風機 • 寒い⇒ ストーブ，布団，運動 変温動物 • 自律性体温調節 × • 行動性体温調節 ○ • 持久力 小 恒温動物 ○ ○ 大 • 恒温動物は外部環境から独立しているため， 高い持久力を保つことができる． 熱産生の割合 • 安静時には熱産生の約６割が内臓． • 運動時には９割が筋由来となる． 熱損失のメカニズム • 放射：皮膚の外の物体の温度が皮膚よりも冷たいと，体表面から熱が奪 われる． • 伝導：身体に接触した冷気や冷たい物体に皮膚面から熱が伝わる．奪 われる熱量は対流によって増大する． • 蒸発：汗が蒸発した際の気化熱によって熱が奪われる．水１Lで約 580kcal． • 環境温が36℃にもなると，熱損失は蒸発のみによって行われる．さらに 高温では，放射，伝導，対流によって熱が身体に吸収されるため，より大 きな熱量を蒸発させる必要がある． 末梢の温度受容体 汗腺 • エクリン腺はほぼ全身 に分布し，体温調節性 発汗に関与する． • アポクリン腺は腋下，外 陰部に分布し，種種の 分泌物を含むため，性 行動と関係が深いと考 えられる． 汗腺の適応 • 汗腺全てが発 汗できるわけ ではなく，一部 の能動汗腺の みが発汗． • 能動汗腺の発 達は３歳頃ま でに終わる． 視床下部の役割 • 温度変化に応じて発火が増減する神経が 視床下部内にある． 視床下部での体温調節の統合 熱中症 • かかりやすい環境 • 前日より急に温度があがった日 （特に梅雨明け） • 温度が低くても多湿であれば起こりやすい（25℃で起こることも ある） • 普段室内作業をしている人が、急に外に出て作業した場合 • 屋外作業の初日～数日間が発症しやすい（2週間程度で適応） かかりやすい個人 • 幼児 • 高齢者 • 肥満者 （学校管理下での熱中症死亡事故の7割は肥満者） • 熱中症にかかったことがある人 • 脱水傾向にある人（下痢等） • 発熱のある人 • 睡眠不足の人 熱中症1度 • 四肢や腹筋などに痛みをともなった痙攣 （腹痛がみられることもある） ○多量の発汗の中、水(塩分などの電解質が入っていな い)のみを補給した場合に、起こりやすいとされている。 ○全身の痙攣は(この段階では)みられない。 失神（数秒間程度なもの） ○失神の他に、脈拍が速く弱い状態になる、呼吸回数の 増加、顔色が悪くなる、唇がしびれる、めまい、などが見ら れることがある。 ○運動をやめた直後に起こることが多いとされている。 ○運動中にあった筋肉によるポンプ作用が運動を急に止 めると止まってしまうことにより、一時的に脳への血流が減 ること、また、長時間、あつい中での活動のため、末梢血 管が広がり、相対的に全身への血液量が減少を起こすこ とによる。 熱中症2度 • めまい感、疲労感、虚脱感、頭重感（頭痛）、失 神、吐き気、嘔吐などのいくつかの症状が重なり 合って起こる ○血圧の低下、頻脈(脈の速い状態)、皮膚の蒼 白、多量の発汗などのショック症状が見られる。 ○脱水と塩分などの電解質が失われて、末梢の 循環が悪くなり、極度の脱力状態となる。 ○放置あるいは誤った判断を行なえば重症化し、 Ⅲ度へ移行する危険性がある 熱中症3度 • 意識障害、おかしな言動や行動、過呼吸、 ショック症状などが、Ⅱ度の症状に重なり 合って起こる ○自己温度調節機能の破錠による中枢神 経系を含めた全身の多臓器障害。 ○重篤で、体内の血液が凝固し、脳、肺、 肝臓、腎臓などの全身の臓器の障害を生 じる多臓器不全となり、死亡に至る危険性 が高い。 熱中症の予防 • 運動前に消化管の負担にならない程度に出来るだけ多く の水分を取る．５００mL程度が望ましい． • 発汗によって失った水分と塩分の補給を頻繁に行う．1時 間に500～1000ｍL．冷たい飲み物の方が，胃からの排 出速度が速いため好ましい．逆に，糖分が高いと，この 速度が遅くなる． • 水分のみ補給し続けていると体液のNa濃度が希釈され， ひどくなると水中毒状態になるため，注意を要する． • 十分に休憩を取りながら運動・作業する． • 日射を防ぎ，通風を確保する，冷剤を利用する，水の気 化熱で体温を下げるなどを行う． • 環境に注意する（後述） 熱中症予防のための運動指針 • WBGT（湿球黒球温度）の算出方法 屋外：WBGT＝0.7×湿球温度＋0.2×黒球温度＋0.1×乾球温度 屋内：WBGT＝0.7×湿球温度＋0.3×黒球温度 熱中症の応急処置 • 水やスポーツドリンクを飲ませる．ただし，スポーツドリンクでは ナトリウム濃度が低いため，重度の脱水時にこれを与えると低 ナトリウム血症を誘発する（特に乳幼児）．その場合，経口補水 塩（水1Lに砂糖大さじ4，塩小さじ1/2）あるいは塩の投与が望 ましい． • 霧吹きで全身に水を浴びせて，気化熱で体温を低下させる．口 に水を含んで吹きかけても良い．同時に，冷たい缶ジュースや 氷枕などを腋下，股などの動脈が集中する部位に当てる． • 涼しい場所で休ませる．木陰やクーラーの効いたところで衣服 を緩める． • 病院などに連れて行く．躊躇せずに救急車を呼ぶ． • 脱水していれば，汗をかくことができないため，汗をかいていな くても，また体温が高くなくても熱中症の可能性はある． • 自覚症状で熱中症だと感じることはない．早めに対処する．