2023.12.13

慢性閉塞性肺疾患におけるトレーニングが筋肉に及ぼす影響

慢性閉塞性肺疾患（COPD：chronic obstructive pulmonary disease）とは、従来、慢性気管支炎や肺気腫と呼ばれてきた病気の総称です。タバコ煙を主とする有害物質を長期に吸入曝露することで生じた肺の炎症性疾患であり、喫煙習慣を背景に中高年に発症する生活習慣病といえます。

歩行時や階段昇降など、身体を動かした時に息切れを感じる労作時呼吸困難や慢性のせきやたんが特徴的な症状です。一部の患者では、喘鳴や発作性呼吸困難などぜんそくの様な症状を合併する場合もあります。

トレーニングは、慢性閉塞性肺疾患に関するすべての国際的なガイドラインで推奨されており、これらの患者に対するエビデンスに基づいた中心的な治療手段です。

骨格筋量、筋力、機能障害は肺機能とは無関係に死亡率を予測することが示されています。しかし、末梢筋組織に対するトレーニングの効果は、まだ十分に研究されていないため、よく理解されていません。四肢の筋肉に対する運動反応の大きさは非常にばらつきがあり、ほとんどあるいは全く効果がない患者もいます。

実際、COPDにおける筋機能障害の主な特徴のひとつは、個体間の不均一性であり、この事実がCOPDにおける四肢筋機能障害の表現型という概念につながっています。さらに、筋量の減少、骨格筋の疲労、繊維型分布の変化、ミトコンドリア機能障害、酸化能の低下などの特徴的な構造的・代謝的変化が報告されています。

また、慢性的な細胞低酸素症が四肢筋の（機能）異常に影響を及ぼす可能性があるにもかかわらず、COPD患者の末梢筋の適応に対する運動中の酸素療法の効果についてはほとんど知られていません。

したがって今回は、トレーニングと酸素補給が末梢筋の機能的・構造的適応に及ぼす影響を調査することを目的とした研究の紹介です。

結論からいうと、トレーニング後、患者は機能的能力、有酸素性能力、運動耐容能、大腿四頭筋筋力、両側CSAの有意な増加を示しました。

目的：運動トレーニングは慢性閉塞性肺疾患の治療の要であるが、骨格筋の機能障害と適応における個人差はまだ十分に理解されていない。我々は、トレーニングと酸素補給が末梢筋の機能的・構造的適応に及ぼす影響を調査することを目的とした。

方法：この前向き無作為化対照二重盲検試験において、非低酸素性慢性閉塞性肺疾患患者28名（強制呼気1秒量45.92％±9.06％）が、週3回、補助酸素または医療用空気を吸入しながら、持久力と筋力を組み合わせたトレーニングを6週間行った。運動能力、筋力、大腿四頭筋断面積（CSA）への影響は、それぞれ最大心肺運動負荷試験、膝関節伸展の10回反復最大筋力試験、MRIにより評価した。

結果：トレーニング後、患者は機能的能力、有酸素性能力、運動耐容能、大腿四頭筋筋力、両側CSAの有意な増加を示した。酸素補給は、医療用空気と比較して、ピーク仕事率に対するトレーニングの影響に有意な影響を与えた；CSAの有意な増加は、酸素を使用したトレーニング群でのみ観察された。酸素補給と運動誘発性末梢脱飽和は、この運動トレーニング介入中の筋肉増加の有意な相反する決定因子として同定され、それぞれのサブグループ間でCSAの異なる適応をもたらした。

結論：筋の機能的および構造的な適応は、補助酸素と運動誘発性低酸素によって決定されるようである。実際、補助酸素は、特に四肢の筋機能障害における筋トレーニング適応を促進し、それによって最大有酸素運動能力および機能的能力に関するトレーニング反応の増強に寄与している可能性がある。

まとめ

この研究では、COPD（慢性閉塞性肺疾患）患者が運動する際に、補助酸素を使うことの効果について調査しました。その結果、補助酸素を使うことで、ピークワーク率が大幅に向上し、大腿四頭筋（太ももの筋肉）の成長も促進されました。これによって、トレーニング効果が最大限に高められたことがわかりました。

研究結果から、運動中の低酸素状態が筋肉のトレーニング効果に制限をかけており、COPD患者の症状の差異の一部を説明している可能性が示唆されています。

補助酸素は筋肉の成長を助け、最終的にはCOPD患者の運動能力を改善する重要な役割を果たすことが示されました。今後の研究では、補助酸素の必要性についての議論ではなく、いつ使うか、どう使うか、どの患者に適しているかといった細かい点に焦点を当てるべきです。現時点では、非低酸素状態のCOPD患者における補助酸素の利用に関する証拠は少ないですが、将来の研究でその効果的な利用法を探ることが、COPD治療のために有益な戦略を見つける手助けとなるでしょう。

参考文献

The Impact of Exercise Training and Supplemental Oxygen on Peripheral Muscles in Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Randomized Controlled Trial

日本呼吸器学会：慢性閉塞性肺疾患（COPD）