はじめに
子どものころ、部活や運動トレーニングのあと乳酸を溜めないようにクールダウンしようなどと言われることがよくあったかと思います。まぁなんだかよくわからないものの、言われるがままに軽くジョギングをして、チームメイトとだべる、なんてのは後から思い返すといい思い出だったりします。
しかしながら、大人になって思い返すと色々と疑問が浮かんできます。
そもそも乳酸ってなんだろうか。乳酸って悪ものなの？
結局クールダウンもせずなにもしていなかった人の方が怪我せずに、一生懸命身体を労っていた人の方が怪我をしたり何が正しくて何が間違っているのか。
本記事では乳酸という疲労物質と考えられている物質について改めて丁寧に解説させていただきます。
少し科学的な内容も出てきますが、ぜひゆっくり読み進めてみてください！
そもそも乳酸はどんな物質？
乳酸は化学的には以下の画像のような化学式で表されます。酸と名前がついている通り、酸性基がついていて、非常に単純な構造をしています。化学に明かるい方はこの構造式を見ただけで、なんとなくグルコースと近しい関係にある物質であることに気づきますね。
乳酸はいつ生成される？
乳酸は例えば有酸素運動によって糖からATPが生成される際に副次的に生成されます。
つまり、糖のエネルギー利用と乳酸の生成は表裏一体なのです。
無酸素運動と有酸素運動それぞれでエネルギーの得る方法が異なることも知られていますが、それは以下の記事で解説していますのでご覧ください。
生成された乳酸はどうなる？
筋肉で生成された乳酸はどのように生体内で処理されるのでしょうか。
乳酸の処理はコリ回路と呼ばれる回路で処理されることが知られています。一言で言うとコリ回路は骨格筋と肝臓の間で乳酸を使い回す回路です。骨格筋で利用された糖はピルビン酸からATPが生成され、そのとき乳酸が発生します。
発生した乳酸は肝臓でピルビン酸へと戻され、そこからさらにグルコースに戻されます。
肝臓で生成されたグルコースは骨格筋へと再度運ばれ、骨格筋でエネルギー源として利用されていきます。
乳酸が悪いかどうかどう調べる？
生体内全体で見たとき、乳酸は一見悪い物質でありながら、再利用とはいえエネルギーとしての利用用途もあって、一概に悪い物質とは言えない気がします。
仮に乳酸が大量に生成されたとしてもその分肝臓にしっかり乳酸を届ければむしろ身体にとってプラスになっていきそうなものです。
それでは、世の科学者たちはどうやって乳酸自体の役割にアプローチしたのでしょうか。
乳酸を細胞にふりかけてみる
細胞生物学的な研究の中で一般的な研究手法に、細胞培養というものがあります。細胞培養とはその名の通り、細胞を育てて何か薬品や遺伝子の変化の影響を観察・分析することに用いられる実験手法です。
乳酸の役割の解明においては、乳酸を細胞にふりかけることによって乳酸の生体内での役割を予想するのです。例えば以下の論文を見てみましょう。
C2C12と呼ばれる骨格筋の培養細胞に乳酸をふりかけた結果、骨格筋細胞が太くなったと報告されています。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/apha.13042
つまり、この論文の結果だけを考えると乳酸はむしろ骨格筋を太くする働きがあるのです。
C2C12は骨格筋のマウス由来の培養細胞モデルで骨格筋の研究を細胞レベルで行っている研究室であればどの研究室でも保有しているほどポピュラーなものです。培養も容易で誰でも簡単に行うことができるので骨格筋細胞への影響を知りたい場合、実験系としてファーストチョイスになることが多いです。しかしながら、ヒト由来の細胞では無い点や骨格筋組織に本来存在するマクロファージやサテライト細胞といった他の細胞郡や血管組織も存在しないことから実際の生体内の骨格筋の働きをどこまで模しているか疑問を呈されてもいます。執筆者の主観としては、拡大解釈せずに「こういう研究もある」程度に捉えておくのがよいと思われます。
乳酸を実験動物に食べさせてみる
次に、別の方法としては実験動物を用いた検証もあります。例えば以下の論文ではマウスにカロリー制限下において乳酸を摂取させると筋萎縮を抑制することができると報告しています。
実験動物を用いた研究内容をそのまま人間に当てはめていいかどうかはまた別で議論する必要があります。しかしながら、乳酸を悪とする説に対してはこういった反論もあることは無視できず、むしろ近年においては乳酸単体は少なくとも骨格筋にとってはポジティブなものであるというデータの方が多い印象です。
マウスやラットといった実験動物を用いた研究は万能であるように思われがちですが、倫理審査が厳しいことや実験系の制限が意外と多いことからそこまで実態を表していないことも多いです。運動トレーニングの実験系においてはとりわけ無酸素運動、レジスタンストレーニングにおける実験系で実施しやすいものがないことが私が研究に関わっていた当時は課題の一つでした。マウスやラットにダンベルを持ち上げてもらうわけにはいかないからです。細胞よりは生体に近い情報が取れるものの、実験動物を用いた研究も万能ではないことは理解しておくべき重要な要素です。
疲労物質は結局どこのどいつだ
実は乳酸が疲労物質ではないという主張は少なくとも2000年代前半から海外の学者発で主張されています。G. A. Brooks博士の言説によると、カリウムイオンや水素イオンによる酸性化が筋疲労の原因となっている可能性があると記載されています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2278833/pdf/tjp0536-0001.pdf
また、無機リン酸塩が筋疲労の主要因ではと主張する言説もあるようです。
https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/physiologyonline.2002.17.1.17
結局乳酸は原因ではなく結果である可能性が高く、乳酸を溜めないようにクールダウンをするという古くからの主張はあまり科学的な根拠がなさそうと言えます。
※筋肉痛の要因について、以下の記事で解説しているのでよかったら読んでみてください。
運動の科学は難しいからおもしろい
なんだか玉虫色の結論で、結局何が正しくて何が間違っているのかよくわからないと思われた方。
その通りです。
とりわけ運動トレーニングは動的で、細胞実験や動物実験で何らかの結果が出たとしてもそれがそのまま人の結果に当てはまるかなんとも言えないことが多いです。
病気の場合、ある遺伝的な要因が原因であったり、生理学的的に明確に通常の状態から逸脱したなにかが引き起こされていて、「病気が治る」ことが明確に定義されていることが多いです。それゆえ、特に効果がある領域で研究結果が増えて、知見が蓄積していきます。
しかしながら、運動トレーニングはそもそも生理学的に通常状態の範囲内であり、筋疲労一つとっても本人の主観による意識の方が強くアスリート以外だと改善したとしても明確にインパクトを与える機会が少ないです。
結果、運動トレーニングは研究業界の中で主要トレンドから外れており、科学的に確からしいことが検証されないまま現代まで至っていることが多くあると考えます。2010年代あたりから日本でもスポーツ科学の研究が活発になってきましたが、それでも医学界や他の基礎科学の領域と比べたらまだまだで、今後の発展が望まれるといったところでしょう。
乳酸からは少し話がそれてしまいましたが、いずれにしても乳酸悪玉説を唱えている人はほぼいないことは事実と思います。
今回この記事では、軽く論文からピックアップして触りだけの解説とさせていただきましたが、今後少しずつよりサイエンス領域にも足を突っ込んだ紹介をさせていただけたらと思っています。
引き続きどうぞよろしくお願いいたします。
