グリコーゲンの枯渇 - 運動をしない方法

運動したり、食事制限をするとどうなるでしょうか? グリコーゲン枯渇とは何ですか?それを避けるべきですか? グリコーゲンを枯渇させると何かメリットがあるのでしょうか？

体に何が起こるかというと、（飢餓モードではなく）絶食モードに入るということです。飢餓とは全く異なる状態です。

最初の段階では、体は貯蔵された糖グリコーゲンの形ですぐに利用できるカロリーを燃焼します。脂肪と同じように、私たちの体にはすぐに使用できる糖分（グリコーゲン）が貯蔵されており、簡単に代謝されます。これは瞬時に利用できる素早いエネルギーであり、脂肪とは異なり代謝経路を必要としません。私たちの細胞はグリコーゲンを直接使用します。

糖の大部分は主に肝臓と筋肉の細胞に貯蔵され、水で水分を補給されます。血流で利用可能なエネルギーよりも多くのエネルギーを燃焼し始めると、血糖値が低下します。対策の第一段階では、私たちの体は簡単に入手できる貯蔵エネルギー源、つまり貯蔵されたグリコーゲンを利用します。糖水分子が燃焼するとき、グリコーゲンは細胞内の水で水和されるため、代謝の過剰または副産物です。そのため、最初の段階では水分の重量が若干減ります。

 これを知らないと、ダイエット中に水分が失われ、喜んで、後で水分が戻ってきたときに驚くかもしれません。通常、最初の週の劇的な体重減少の原因は、グリコーゲンとナトリウムから放出される水分の損失です。

In the liver, glycogen reserves can build up to 5–6% of the organ’s flesh weight (100–120 grams in an adult). Muscles have a much lower concentration of glycogen, in the range of one to two percent of the total muscle mass.

トレーニングを受けていない人は、通常約 400 グラムのグリコーゲンを保持しており、筋肉と肝臓の両方の全身に蓄えられています。訓練されたプロのアスリートはその2倍の量を保持できます。この量のグリコーゲンは、補充なしで数時間の激しい運動を続けるのに十分です。

トレーニングすると体が適応し、状態が改善します。プロのアスリートも、筋内グリコーゲン貯蔵量を増やすことで体を強制的に適応させるために、運動後に炭水化物ローディングと呼ばれるものを行います。これに関してはいくつかの研究が行われています。カフェインを摂取したり、コーヒーを飲んだりすると、グリコーゲンの貯蔵量がより早く補充される傾向があります。

長距離アスリートはグリコーゲンの枯渇を経験することがよくあります。それを「壁にぶつかる」と言います。プロスポーツでは、糖分が枯渇すると疲労が続き、時には動くのが困難になる場合もあるため、影響が大きくなります。スポーツ選手が大騒ぎするのはこれが理由です。ボンキング（グリコーゲン枯渇）とは、ただ疲れているだけの状態ではありません。ボンキングとは、グリコーゲンの貯蔵量が非常に少なくなり、脳がエネルギーを使い果たし、体が停止することです。

初期段階と容易に利用可能なグリコーゲンの貯蔵量の代謝が完了すると、肝臓は脂肪とタンパク質を分解して直ちにエネルギーを形成し始めます。問題は、このプロセスには時間がかかり、糖新生が始まるまでアスリートは低血糖の症状を経験する可能性があることです。そうなれば、プロスポーツ選手が極度の疲労で倒れるケースも珍しくなくなるだろう。

低血糖はめまい、かすみ目、幻覚を伴います。このような状況下では意識喪失も発生する可能性があります。複数の異なるエネルギー源を組み合わせて使用​​することで、高い筋力出力を長期間維持できるようにすることは、プロスポーツや研究において重要なことです。また、マラソン前に糖新生を利用するためにダイエットをしてから走ることはできません。脂肪だけを燃料源としてマラソンを走ることは現実的ではありません。脂肪をより高い速度で代謝できれば、決して疲れることはなく、無限に走り続けることができます。残念ながら、脂肪代謝のエネルギー効率はそのレベルではありません。

Moreover, our body can only process a limited amount of carbohydrates per hour also, around 30-60 grams depending on individual efficiency. You probably won’t race a marathon, but it is essential to understand how the body works if you want to exercise, you can potentially do yourself damage, or don’t get the desired results.

ボディビルディングにおいては、筋肉量を異化してエネルギーにすることは望ましいことではないため、これは重要なことです。16 時間から 72 時間でグリコーゲンが枯渇すると、体はエネルギー生成のためにアミノ酸とタンパク質の異化に大きく依存します。運動の有無にかかわらず断食を行うとアミノ酸が使用され、筋肉量の一部が失われます。それを最小限に抑えるように努めることはできますが、一部のアミノ酸はエネルギーとして使用されてしまいます。

組織の一部が失われることは、思っているほど深刻ではありません。進化の目的があり、適度に行えば健康上の利点もあります。人間を含むすべての動物が定期的に絶食モードに入るのは正常です。私たちの体は、身体活動に適応してきたのと同じように、進化の過程で断食にも適応してきました。適度な定期的な絶食は、オートファジー (自己食べる) として知られるプロセスで、突然変異して損傷した前がん細胞を浄化するのに役立ちます。細胞が 2 つあり、1 つが損傷し、エネルギーを得るために 1 つを破壊する必要がある場合、体は損傷した細胞を最初に異化して、ある意味自分自身を浄化します。運動や断食を普段の生活に取り入れないと、健康に悪影響を及ぼします。

この初期期間を過ぎると、私たちの代謝はケトーシスに移行し、エネルギーのほぼすべてが脂肪代謝によるケトン体から得られます。基礎代謝も下がり、つまりエネルギーの利用効率が良くなります。ダイエットしたいなら、これはあなたが望んでいる状態です。あなたが対処できる量の永久的なカロリー不足です。マラソンを走ったり、速い状態で激しい運動をしたりすることは、脳に食べ物がなくなり、エネルギーとして自分の筋肉組織を使わざるを得なくなるため、それほど有益ではないかもしれません。これは望ましい結果ではありません。

1. Feeding – Insulin levels rise during meals. This allows glucose to be absorbed into tissues such as the muscle or brain and used directly for energy. Excess glucose is stored in the liver as glycogen.
2. 吸収後段階は、絶食開始から 6 ～ 24 時間後に起こります。インスリンレベルが低下し始めます。グリコーゲンが分解されてエネルギーとなるブドウ糖が生成されます。グリコーゲンの貯蔵は約24時間持続します。
3. Gluconeogenesis can take anywhere from 24 hours to 2 days. In a process known as “gluconeogenesis,” the liver creates new glucose from amino acids. This literally translates as “creating new glucose.” Glucose levels in non-diabetics fall but remain within the normal range.
4. Ketosis – 2-3 days after fasting begins – The low insulin levels reached during fasting promote lipolysis or the breakdown of fat for energy. Triglycerides, the fat storage form, are composed of a glycerol backbone and three fatty acid chains. Glycerol is used in the process of gluconeogenesis. Many tissues in the body can use fatty acids directly for energy, but not the brain. Ketone bodies, which can cross the blood-brain barrier, are synthesized from fatty acids and used by the brain. Ketones provide approximately 75% of the energy used by the brain after four days of fasting. The two major types of ketones produced are beta-hydroxybutyrate and acetoacetate, both of which can increase by more than 70 percent during fasting.
5. タンパク質保存フェーズ。高レベルの成長ホルモンは、筋肉量と無駄のない組織を維持するのに役立ちます。基礎代謝を維持するために必要なエネルギーは、ほぼすべて遊離脂肪酸とケトン体によって供給されます。ノルアドレナリン（アドレナリン）レベルの増加により、代謝率の低下が防止されます。

The human body has well-developed mechanisms for dealing with hunger. In essence, what we are describing here is the process of transitioning from burning glucose to burning fat. That is it. Fat is simply stored food energy in the body. When there is a scarcity of food, stored food is naturally released to fill the void. So, no, the body does not ‘burn muscle’ to feed itself until all fat stores are depleted. There will be some catabolism at acceptable levels if you don’t have diabetes. In situations where there is hypoglycemia for survival, our body will burn everything to preserve brain cells from dying. If you don’t have hypoglycemia then no the body will not burn muscle but fat.

元々の脂肪の量にもよりますが、水を飲むだけで 2.5 ～ 3 か月間生き続けることができます。脂肪が多量にあれば、私たちはずっと長く生きられますが、栄養欠乏が起こります。このため、低カロリーで栄養価が高く、全繊維が豊富な食品があらゆる食事のベースとなります。  

この良い例は、アンガス・バルビエリという男性です。 医師の監督下で1年間水断食をした人 勉強 （スチュワートと 1973年に）。彼にはビタミンサプリメントのみが与えられました。カロリーもプロテインもなし。

参考文献:

1. マレー、B.、ローゼンブルーム、C. (2018)。コーチとアスリートのためのグリコーゲン代謝の基礎。 栄養学のレビュー, 76(4)、243–259。 https://doi.org/10.1093/nutrit/nuy001
2. SG のインピー、MA のハリス、KM のハモンド、JW のバートレット、J. ルイス、GL のクローズ、JP のモートン (2018)。必要な作業の燃料: 炭水化物のピリオダイゼーションとグリコーゲン閾値仮説の理論的枠組み。 スポーツ医学, 48(5)、1031–1048。 https://doi.org/10.1007/s40279-018-0867-7
3. Stewart, W. K., & Fleming, L. W. (1973).382日間にわたる治療的断食の成功の特徴。 大学院医学雑誌, 49(569)、203–209。 https://doi.org/10.1136/pgmj.49.569.203