水素水はスポーツの世界においても、その効果を発揮します。
運動前に水素水を飲用することで、活性酸素を抑制する事が出来ます。
活性酸素を抑制すると、アスリートにはどのような効果があるのでしょうか。
実際に、水素水を飲んで運動した研究結果があります。
また、ミネラルウオーターを飲用した場合との比較で、見えてきた水素水の効果があります。
ここでは、スポーツと水素について説明していきたいと思います。

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ミトコンドリアが運動により活性酸素を発生させる働きについて

運動をするには、エネルギーが必要です。
そして、そのエネルギーを作り出すのが、私たちの細胞の中にあるミトコンドリアという小器官です。


ミトコンドリアは、酸素をエネルギーに変える働きをしています。
だから、私たち人間は呼吸をして、酸素を体内に取り入れるのです。
運動するにも、臓器を動かすのにも、思考するのにも、熱を発生させるため、エネルギーが必要なのです。


呼吸により、取り入れた酸素の約2%が、活性酸素に変わります。
このことから、エネルギーを作ると活性酸素が生まれるのは、仕方のない事なのです。
活性酸素が増えると、老化や様々な病気や、生活習慣病の引き金になるとされています。


運動をすれば、沢山のエネルギーが必要になります。
では、運動をしなければ、活性酸素を増やさずに済むから、運動はしない方が良いのでは?
そう、あなたは考えたかもしれません。
確かに、その通りです。
運動をしなければ、体に害のある活性酸素を作らずにすみます。


ですが、統計学でもわかるように、適度な運動をしている人の方が、健康であり、長生きもできます。
運動不足は、時に健康を害し、病気を招くこともあります。


運動をすると、私たちの体では活性酸素を作ると同時に、細胞内ではあるシステムが作動します。
それは、活性酸素を消去する酵素が作り出されるシステムです。
人間は自らの体に害が及ぶと、それに対処するための、防御システムが備わっているのです。


そして、そのシステムは運動をすることにより発達します。
防御機能が発達すれば、急激な運動などで、突然活性酸素が増えた時にも、その害を軽減する事が可能になるのです。
つまり、運動を続ける事により、活性酸素を消去する酵素を増やす体質を作る事が出来るのです。

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エネルギー生成の過程を知れば、乳酸は運動時の疲労物質でない事がわかる

あなたは乳酸と聞いて、どんな物質だと思われますか?
「乳酸がたまると疲れる。」
そんなことを聞いた事があるかもしれません。


ですが、最近の研究では、乳酸が疲労の主原因ではなく、
むしろ疲労を防ぐ働きをする、という見解が広まりつつあります。
運動には、エネルギーが必要です。


そして、そのエネルギーを得るために必要な物質が、ATP(アデノシン三リン酸)という物質です。
物を買うのにお金が必要なように、エネルギーを得るにはATPが必要です。
ATPは別名、エネルギー通貨と呼ばれることもあります。

運動に必要なエネルギーの多くは酸素が要らない解糖系で生成される

では、ATPを作るまでの流れを説明します。
エネルギーの源は、糖です。
糖は、肉、魚、野菜、私たちが口にする食べ物に含まれます。


次に、糖を分解します。
その糖を分解すると「ピルビン酸」という物質ができます。


実はここまでに、すでにATP(エネルギー)は生成されています。


糖からピルビン酸になるまでの系路の途中、酸素がない状態でも、ATPが生成されているのです。
この、酸素がない状態でATPを作る系路を「解糖系」と言います。
筋肉で使われるエネルギーの殆どが、この解糖系で生成されたATPなのです。
それは何故か?


逆に、酸素があり、ミトコンドリアに入る系路を「クエン酸回路」と言います。
糖からピルビン酸ができ、そこに酸素があれば、ミトコンドリアに入り、アセチルCoAを生成します。


ミトコンドリアでは「酸素」+「アセチルCoA」=ATPを生成します。


クエン酸回路でのATP生成は複雑なので、ATP生成の速度が遅いのです。
なので、筋肉がフル活動時には、ATPの量が不足してしまいます。


一方で、解糖系で生成するATPの生産速度は、組織の要求に応じて1000倍まで上げられます。
こうした、理由から、運動時には解糖系のATPが多く使われるのです。


解糖系には続きがあります。
ピルビン酸が生成され、酸素がない場合はどうなるのでしょうか。
(酸素があれば、ミトコンドリアに入る)
酸素がない場合、「乳酸」が生成されます。


この酸素がない状態で、生成された乳酸が、再び酸素と出会うと、乳酸脱水素酵素(LDH:乳酸デヒドロゲナーゼ)により、ピルビン酸に戻ります。


そして、もう一度クエン酸回路に入り、ATPを生成するのです。
ピルビン酸に戻れない、残った乳酸は血液中に流れ出します。
この血中乳酸値が、スポーツ時にはよく測定されます。


血液中に流れ出た乳酸は、肝臓の「コリ回路」において、再び「糖」の再合成が行われるのです。
再合成された糖は、解糖系(細胞質基質)でエネルギーを生成します。

細胞内に酸素が届かないと乳酸が蓄積し、筋肉疲労に繋がる

人は生きている限り、呼吸をするので酸素があります。
酸素があることで、乳酸は再びエネルギー源になるのです。
乳酸の働きを理解すれば、乳酸が疲労物質だとは、一概には言えないようです。


一概にというのには、訳があります。
つまり、酸素がない時はどうでしょうか。
酸素がない状態とは、

  • 不摂生などでコレステロールが溜まり、血管が詰まった状態
  • 血管の周りの筋肉が緊張状態になり、血管が圧迫され血流が悪化する



などがあります。
先ほど説明した解糖系でのATP生成には、酸素は必要ありません。
つまり、酸素がなくても基礎代謝の範囲内でATPを作り続けています。
同時に、乳酸も生まれます。
しかし、血管が細かったり、血液が流れにくい状態では酸素が取り込めません。
酸素が無いと、ピルビン酸も生成できず、どんどん乳酸が蓄積されます。


乳酸がたまった筋肉は、次第に硬くなります。
それが心臓の筋肉であれば、最後には心筋の動きを止め、心臓が止まり死亡します。
酸素さえあれば、乳酸をピルビン酸に戻し、エネルギーとして活用できたのです。
血流を改善し、細胞に酸素を供給することがとても大事なのです。

ミトコンドリア内でエネルギー生成と活性酸素が作られる

話を、糖がピルビン酸に分解された所まで戻しましょう。
ピルビン酸が生成されたとき、酸素があればクエン酸回路に入ります。
クエン酸回路は、ミトコンドリア内にあります。


クエン酸回路に入った、ピルビン酸は「アセチルCoA」となります。
そして、酸素+アセチルCoA=ATPとなります。
ATP以外では、二酸化炭素が作られ、これが呼気(吐く息)として排出されます。


そして、ミトコンドリア内膜では、電子伝達系によって得られるエネルギーもあります。
ここでは電気エネルギーを利用して、ATP合成が行われています。
ATP合成以外には、水が作られ、これが汗や尿と排出されます。
この電子伝達系は、活性酸素と深い関係があります。


電子伝達系で正しいプロセスを経て、ATP合成が行われれば、活性酸素は発生しません。
しかし、合成の際に突然、急激な運動などで、酸素が急に入ってきたとします。
すると、電子が驚いて通常のプロセスを外れ、こぼれ落ちてしまいます。
そして、電子が落ちた先の酸素と直接結びつくと、それが活性酸素になってしまうのです。


急激な運動やストレスは、体内の酸素と糖を消費させます。
酸素が足りなくなれば、酸欠になります。
そして、体は酸素を多く取り込もうとします。
酸欠状態から酸素が多い状態になる、この状態がとても危険です。
この状況が、電子をこぼれさせ、活性酸素を作り出してしまうのです。


活性酸素を作らないようにするには、急激な運動をしないこと。
きちんと準備運動をして、徐々にエネルギーを使うという事。
運動後はクールダウン・ストレッチをして、
エネルギー消費を徐々に減らす事が大事です。


それは、運動後、筋肉中に留まる血液を心臓に戻す事になり、筋肉内の疲労物質を排出する働きもあります。
運動後の血流改善が、乳酸を溜めない工夫に繋がるのです。

水素水飲用で乳酸が抑制され、疲れにくい体質になる

前置きが長くなりましたが、ここでは水素水とスポーツにおける、機能性追求に関した研究結果を説明します。




《研究1》水素水摂取によるトレーニング前状態と持久力への影響
被験者:日常的に運動をしている男子大学生13名
水素水飲用(HW):7名
ミネラルウオーター飲用(MW):6名
条件:朝晩700mlずつ2週間飲用


実験結果1:トレーニング前の酸化ストレス
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:変化なし
MW:酸化ストレス値が増加


実験結果2:トレーニング前の抗酸化力
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:変化なし
MW:変化なし


実験結果3:酸素摂取量(疾走速度10k/h、12k/h、14k/hを各10分間走行)
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:14k/hの走行で酸素摂取量の減少が見られた。
MW:ほとんど変化なし。
このことから水素水飲用後、少ない酸素で効率的な運動が出来たことが分かる。
持久力に効果があった。


実験結果4:心拍数(疾走速度10k/h、12k/h、14k/hを各10分間走行)
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:疾走中の心拍数が減少
MW:変化なし
このことから、未検証ではあるが、血中ヘモグロビンの増加が考えられる。
※ヘモグロビンは全身へと酸素を運搬する役割を担っている。


実験結果5:血中乳酸濃度(疾走速度10k/h、12k/h、14k/hを各10分間走行)
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:10k/h、12k/hで血中乳酸濃度が低下した
MW:変化なし
このことから、ミトコンドリアでの乳酸処理能力が向上したと推察される


実験結果6:酸化ストレス
【トレーニング前とトレーニング後の数値を飲用前→飲用後で比較】
HW:長距離走の酸化ストレスが抑制(増加率109%→106%へ減少)
MW:(増加率111%→118%へ増加)
このことから、水素水には酸化ストレスを軽減する効果があった。


実験結果7:長距離走後の抗酸化力
【飲用前→飲用後の数値の増減を調べる】
HW:変化なし
MW:変化なし




《研究2》運動直前30分前の水素水摂取による持久力への影響
被験者:日常的に運動をしている男女大学生11名(男子8名、女子3名)
条件:運動30分前に水素水(1.6ppm)及びミネラル水を700ml飲用(単回飲用)


実験結果8:60分ジョッグ後の酸化ストレス
【トレーニング前→トレーニング後の数値の増減を調べる】
水素水飲用時の方が、ミネラルウオーター飲用時に比べ、1/3程度に抑制された


実験結果9:60分ジョッグ後の抗酸化力
【トレーニング前→トレーニング後の数値の増減を調べる】
HW・MWともに抗酸化力は上昇した


実験結果10:60分ジョッグ後のコンディション
【トレーニング前→トレーニング後の数値の増減を調べる】
HW:コンディションは良くなり、回復力があったとわかる。
MW:コンディションは悪くなった。




運動時における、こうしたデータ化は個々の生理的特性でデータの変化は異なります。
運動効率の良い人、悪い人もいます。
エネルギーを多く作れる人、そうでない人。
または、運動能力の高い人、低い人。
なので、この結果が一概に全ての人に当てはまるという事ではありません。
そこを踏まえたうえで、データを総合的に判断しなくてはいけません。
水素水を飲用すると、データから分かった事は下記の通りです。

  • 運動時の酸素摂取量の減少
  • 運動中の心拍数が減少。ヘモグロビンの増加の可能性
  • 血中乳酸濃度が低下。ミトコンドリアの乳酸処理能力の向上
  • 酸化ストレスの抑制
  • 運動後の回復力の向上



また、今回の検証結果とは別の、学術論文で分かった結果があります。

  • 水素水を飲むと、乳酸値は8割ぐらいに抑えられた。
  • 細胞が損傷や破壊された時に出る物質が減少した。



こうした検証結果をまとめると、

  • 基礎代謝の改善による、運動効率のアップ
  • 疲れにくい体になる
  • 疲労回復速度の向上
  • 筋肉の炎症を抑制



という事になり、アスリートには水素水が欠かせない、という結論が出ました。

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