運動とミトコンドリア：エビデンスが示すこと

ミトコンドリアはウェルネスの話題として注目されるようになりましたが、それに関するアドバイスは二つの方向に分かれています。一方は、長くゆったりとしたゾーン2のライドこそがミトコンドリアのためにできる最善のことだと言います。もう一方は、数分間のハードなインターバルで数日のうちにミトコンドリアが修復されると約束します。筋生検の研究は、そのどちらよりも役に立つ答えを示しています。どちらのトレーニングもミトコンドリアを増やしますが、増やすものはそれぞれ異なり、得られる効果はどれだけ続けるかによって決まります。

ミトコンドリアは何をしていて、なぜ運動によって変化するのでしょうか？

ミトコンドリアは細胞の中にある構造で、酸素を使って燃料を利用可能なエネルギーに変えます。骨格筋にはミトコンドリアがぎっしり詰まっており、筋肉に普段以上の負荷をかけると、筋肉はミトコンドリアのタンパク質を増やし、既存の仕組みをより効率的にすることで応えます。研究者は通常、二つの異なるものを測定します。ミトコンドリア含量は、この仕組みをどれだけ持っているかを表し、多くの場合クエン酸合成酵素と呼ばれる酵素で追跡されます。ミトコンドリア呼吸機能は、その仕組みが最大限に働いたときにどれだけの酸素を使えるかを表します。

この区別が重要なのは、二つが必ずしも一緒に変化するわけではないからです。ヒトの筋肉を対象としたトレーニング研究のレビューは、トレーニングの総量がミトコンドリア含量の変化にとって重要な要因であるとみられる一方、相対的な運動強度は呼吸機能の変化を促す重要な要因であると結論づけました。著者らはまた、1回のセッション後に見られる分子シグナルからは、トレーニングプログラムがもたらす結果を確実には予測できないことも指摘しています（Granata et al., 2018）。あるワークアウトがミトコンドリアにとって最善だと言われたら、その主張が二つのうちどちらについてのものかを確かめてください。

これはミトコンドリアをVO₂maxと結びつけます。VO₂maxは激しい運動中に体が使える酸素の最大量であり、長寿を示す測定可能な指標のなかでも特に強力なものの一つです。

ミトコンドリアを増やすうえで強度は重要でしょうか？

呼吸機能については、エビデンスは強度が重要であることを示しています。最も明快な検証の一つでは片脚サイクリングを用い、若く活動的な男性10人がそれぞれ、一方の脚をインターバルで、もう一方の脚を持続的にトレーニングしました。インターバルの脚は、ピークパワーの65%で5分間の運動を4回、間に2.5分間の回復をはさんで行いました。もう一方の脚はピークパワーの50%で30分間漕ぎました。各セッションの仕事量は脚1本あたり約144 kJでそろえられていました。2週間で6回のセッションを終えた後、インターバルの脚はクエン酸合成酵素の活性が高く（10.2対8.4単位）、複合体IおよびIIを介した最大呼吸も高くなりました（58.2対42.2単位）。研究者らは、強度、つまり収縮のパターンが、筋肉のリモデリングのしかたを左右する重要な決定因子であると結論づけました（MacInnis et al., 2017).

2つ目の研究では、健康な男性29人を対象に、4週間・12回のサイクリングセッションで三つの強度を比較しました。あるグループは30秒間の全力運動を4〜10回行うスプリントインターバルを、別のグループはピークパワーの約90%で4分間のインターバルを4〜7回行い、残るグループは乳酸閾値未満で20〜36分間持続的に漕ぎました。後の二つのグループは総仕事量がそろえられていました。最大ミトコンドリア呼吸はスプリントインターバルの後にのみ25%上昇し、シグナルタンパク質であるPGC-1αとp53もそのグループでのみ60%〜90%上昇しました。クエン酸合成酵素の活性とミトコンドリア含量の指標は、どのグループでも変化しませんでした（Granata et al., 2016）。この短い期間では、最もきつい運動がミトコンドリアの働きの良さを変えましたが、どのプログラムもミトコンドリアの量を測定できるほどには増やしませんでした。

年齢によって道が閉ざされるわけではないようです。メイヨー・クリニックで若年者と高齢者を対象に行われた12週間の試験では、高強度インターバルトレーニングと複合トレーニングによって有酸素能力とミトコンドリア呼吸が改善しましたが、レジスタンストレーニングのみでは改善しませんでした。インターバルトレーニングは、筋タンパク質、特にミトコンドリアタンパク質に見られる加齢に伴う差の多くを逆転させ、ミトコンドリアタンパク質の合成も増加させました(Robinson et al., 2017).

ゾーン2はミトコンドリアにとって最善のワークアウトでしょうか？

ゾーン2のライドは、会話を続けられる程度の安定した運動で、熱心な支持者がおり、確かに効果があります。ただし、上記の研究はそれが優れていることを示してはいません。仕事量をそろえた上記の比較では、インターバルは持続的なライドと同等か、それ以上のミトコンドリアの変化をもたらしました。現在のコーチと同じようにゾーン2を定義している試験は少ないため、最も近い検証は上で述べたような中強度の持続的なセッションです。

安定したライドが真価を発揮するのは量の面です。健康な男性10人を対象とした研究では、週3回のインターバルサイクリングを4週間行っても、測定したミトコンドリアの指標はどれも変化しませんでした。その後、男性たちは20日間、1日2回トレーニングしました。ミトコンドリア呼吸とクエン酸合成酵素の活性はおよそ40%〜50%上昇し、電子伝達系のタンパク質は約10%〜40%上昇しました（Granata et al., 2016）。この研究ではインターバルが使われましたが、ミトコンドリア含量は行った総仕事量に反応することが示唆されており、楽なライドはその量を多く積み重ねる実用的な方法です。長く安定したセッションが好きなら、それは量を積み上げる確かな方法です。ただし、より健康なミトコンドリアへの道はそれだけではありません。

ミトコンドリアはどれくらい早く変化し、どれくらい早く失われるのでしょうか？

効果は数日ではなく数週間のうちに現れ始めます。座りがちな男性を対象とした12週間の試験では、10分間のセッション中に20秒間の全力スプリントを3回行う低容量のスプリントトレーニングと、最大心拍数の約70%で45分間行う持続的なサイクリングを、いずれも週3回で比較しました。最大酸素摂取量は両グループとも19%上昇し、インスリン感受性も両グループで改善し、ミトコンドリア含量も同程度に増加しました。スプリントのグループの運動時間は5分の1だったにもかかわらずです（Gillen et al., 2016）。グループの人数は9人と10人と少ないため、この同等性は確定したものではなく、心強い結果として受け止めてください。

あまり歓迎できない発見は、効果がいかに早く薄れるかです。上記の高容量の研究では、男性たちはその後、2週間で5回のセッションに減らしました。その後、クエン酸合成酵素の活性を除くすべてのミトコンドリアの指標は開始時と差がなくなり、クエン酸合成酵素は元の水準より約36%高いままでした（Granata et al., 2016）。ミトコンドリアは、あなたが最近行ってきたことを反映します。毎週続けられるプログラムのほうが、短期間の英雄的な頑張りよりもミトコンドリアのためになります。

10分間のライドの中に短い全力スプリントを2回行う低負荷高強度インターバルトレーニング（REHIT）は、時間的負担の面で極めて少ない部類に入ります。座りがちな男女35人を対象とした研究では、6週間のREHITで最大有酸素能力が2.54 L/minから2.78 L/minに向上し、男女差は見られませんでした。同じ研究では、向上の度合いに大きな個人差があることもわかりました（Metcalfe et al., 2016）。この研究が測定したのは有酸素能力であり、ミトコンドリアを直接測定したわけではありません。

サプリメントは運動に加えてミトコンドリアを強化できるのでしょうか？

多くのサプリメントがミトコンドリアの健康をうたって販売されていますが、そのほとんどはヒトのトレーニングデータによる裏付けがほとんどありません。よく知られたある研究は、サポートが多いほど良いと思い込むことへの警告となっています。若い男性たちが、4週間の運動期間中にビタミンC 1,000 mgとビタミンE 400 IUを毎日摂取しました。運動によってインスリン感受性が改善したのは抗酸化物質を摂らなかった男性だけで、ミトコンドリアの適応を担う重要な調節因子であるPGC-1αの上昇も、抗酸化物質を摂らなかった場合にのみ見られました（Ristow et al., 2009）。ハードなセッションが生み出すストレスは、筋肉に適応を促すシグナルの一部であると考えられます。高用量の抗酸化物質を摂っている場合は、それが必要かどうかを医師に相談してください。

まとめ

運動はミトコンドリアを改善する方法として最も裏付けのある方法であり、強度と量の両方が重要です。ハードなインターバルは、ミトコンドリアが酸素を使う能力を高めるとみられ、仕事量をそろえた場合には安定したライドを上回ることもよくあります。トレーニングの総量は、どれだけのミトコンドリアの仕組みを築くかを左右するとみられ、長く楽なセッションが役立つのはこの点です。変化は数週間以内に始まり、運動を減らすと数週間以内に薄れます。このエビデンスの大半は若い男性の小規模なグループから得られたもので、個人の反応も大きく異なるため、完璧なワークアウトを探すより、続けられるルーティンのほうが大切です。短くハードな運動に、楽しめる範囲の安定したライドを組み合わせ、それを続けてください。