運動を継続する仕組み２（エネルギー代謝） • 代謝の基礎 • スポーツとエネルギー代謝 • グルコースの調節消化管の構造 • 消化管からの静脈は門脈を介して，肝臓へ入る．ただし，直腸の一部を除く． • 食物は逆行しないが，嘔吐は例外．延髄からの指令で起こる．繰り返すと，胃酸のH+やK+が失われるので，アルカローシスや低カリウム血症にも注意．代謝：異化と同化 • 生体に必要なエネルギーを，炭水化物，タンパク質，脂肪をCO2と水まで酸化分解して得る（タンパク質は尿素を生じる） • 異化作用：生体に取り込まれた食物が代謝過程を経て酸化分解される反応． • 同化作用：将来エネルギーとして利用されやすい高エネルギーリン酸化合物などの形で合成保存する過程．エネルギー • 生体が消費する総エネルギーは以下の総和となる． • 基礎代謝生命維持に最低限必要なエネルギー – 電気的エネルギー神経での伝導のため – 運動エネルギー呼吸循環系・消化器系の運動保持のため – 熱エネルギー体温保持のため – 化学的エネルギー物質合成のため • 安静時代謝座位や食事摂取のみで安静にしているときのエネルギー．特異動的作用などにより基礎代謝よりも20％程度亢進している． • 活動時代謝身体活動に必要となるエネルギー運動を行うためのエネルギー ATP • 筋の収縮を直接引き起こすエネルギー源はアデノシン３リン酸（ATP)．分子量551． • １分子で約11kcalのエネルギーが遊離する． • 体重70kgで筋が約30kg．筋内には 600mmol程度のATPがある． 11 kcal/mol×0.6 =6.6kcalしかないので，直ぐに使い果たしてしまう．＝直ぐに供給する必要運動を行うためのエネルギークレアチンリン酸 • 筋のATP濃度が低下すると， CP＋ ADP⇒ATP＋クレアチンという働きでATP が再生される． • この時酸素は必要ない． • ＣＰの蓄積量は20mmol/kg程度．ATP産生速度は速い（4mol/分）が，計算上わずか 10秒程度で使い切ってしまう．運動時のATP,CPの変化運動を行うためのエネルギー解糖 • 主にグリコーゲンという形で筋に蓄えられているブドウ糖（筋１ｋｇ当たり 88mmol：ＣＰの４倍）をピルビン酸２分子まで分解する．この際２分子のATPが産生される． • 筋中のグリコーゲンを使い尽くすまでの時間は約３３秒． • ATP産生速度は2.5mol/分． • ピルビン酸が後述のTCAサイクルへ入れないと，乳酸に変換される． Wikipedia解糖系の項より引用運動を行うためのエネルギー有酸素代謝 • ピルビン酸とアセチル補酵素Aとが，ミトコンドリア内のクエン酸回路に入り，CO2と水に分解される． • サイクルを１回転する度にATP１分子と水素が４分子作られる．水素を水にする際に酸素が必要． • １分子のグルコース（実際には２分子のピルビン酸）から38分子のATPを産生する． • ATP産生速度は遅いが，脂肪（ベータ酸化された脂肪酸もこの回路に入れる）や糖の貯蔵量は多いため，長時間にわたってATPを産生できる． Wikipediaクエン酸回路の項より引用スポーツとエネルギー代謝 • CP – 直ちに筋収縮に用いることが可能． – 容量が小さく，パワーが大きいので，短時間で使い果たす • 解糖 – 酸素を用いず，比較的速くエネルギー産生 – 使い果たすのには数十秒を要する． • 有酸素代謝 – 糖と脂質の両者を水とCO2に完全に分解する． – ATPが得られるのに時間がかかる． – パワーは小さいが，理論的には無限に持続可能スポーツとエネルギー代謝血糖値の維持血糖値を調節するホルモンの働き体重の維持体重の維持メカニズム • 脂肪細胞からレプチンが産生される．脂肪が増えると濃度増加． • 視床下部は，レプチン濃度が高いと，食欲を低下させ，同時にエネルギー消費を増やす．寄生虫について • カイチュウ卵は糞便と共に体外へ排出される．成熟卵になり経口感染．卵殻が胃液で溶けると，子虫が外へ出て小腸に移動する．腸壁を食い破って体腔内へ出たり，血管に侵入して肝臓を経由して肺へ行くこともある．0.1cmくらいに成長すると，気管支を上がって口から飲み込まれて再び小腸へ戻り，成虫になる．子虫から成虫になるまでの期間は3ヶ月余りであり、寿命は2年から4年である。 • 1日に20万もの卵を産むので，検便で簡単に見つけられる．寄生虫 • アニサキス１～3cmの幼虫はサバやイカに寄生している． • ヒトの体内では成虫になれないが，消化管壁にもぐりこもうとする際に，激痛を生じる． O-157,O-111など • 腸管出血性大腸菌による感染は、タンパク質合成を阻害する毒素たんぱく質（べロ毒素）を産生する． • 菌の経口摂取によって起こる． • ヒトを発症させる菌数は50個程度と少なく，強毒性．二次感染が起きやすい． • この菌は強い酸抵抗性を示すので，胃酸でも生き残り，腸まで達する．運動を継続する仕組み３体温調節 • ヒトの体温は比較的一定に保たれている．この恒温性は核心温にのみ適用される．四肢や皮膚は環境温に影響される． • 核心温を一定にするために，熱の産生・吸収と熱の損失とのバランスを取り，体温調節を行う．自律性体温調節 • 暑い⇒ 発汗，皮膚血流増加 • 寒い⇒ 皮膚血流減少行動性体温調節 • 暑い⇒ クーラー，脱衣，扇風機 • 寒い⇒ ストーブ，布団，運動変温動物 • 自律性体温調節 × • 行動性体温調節 ○ • 持久力小恒温動物 ○ ○ 大 • 恒温動物は外部環境から独立しているため，高い持久力を保つことができる．熱産生の割合 • 安静時には熱産生の約６割が内臓． • 運動時には９割が筋由来となる．熱損失のメカニズム • 放射：皮膚の外の物体の温度が皮膚よりも冷たいと，体表面から熱が奪われる． • 伝導：身体に接触した冷気や冷たい物体に皮膚面から熱が伝わる．奪われる熱量は対流によって増大する． • 蒸発：汗が蒸発した際の気化熱によって熱が奪われる．水１Lで約 580kcal． • 環境温が36℃にもなると，熱損失は蒸発のみによって行われる．さらに高温では，放射，伝導，対流によって熱が身体に吸収されるため，より大きな熱量を蒸発させる必要がある．末梢の温度受容体汗腺 • エクリン腺はほぼ全身に分布し，体温調節性発汗に関与する． • アポクリン腺は腋下，外陰部に分布し，種種の分泌物を含むため，性行動と関係が深いと考えられる．汗腺の適応 • 汗腺全てが発汗できるわけではなく，一部の能動汗腺のみが発汗． • 能動汗腺の発達は３歳頃までに終わる．視床下部の役割 • 温度変化に応じて発火が増減する神経が視床下部内にある．視床下部での体温調節の統合熱中症 • かかりやすい環境 • 前日より急に温度があがった日（特に梅雨明け） • 温度が低くても多湿であれば起こりやすい（25℃で起こることもある） • 普段室内作業をしている人が、急に外に出て作業した場合 • 屋外作業の初日～数日間が発症しやすい（2週間程度で適応）かかりやすい個人 • 幼児 • 高齢者 • 肥満者（学校管理下での熱中症死亡事故の7割は肥満者） • 熱中症にかかったことがある人 • 脱水傾向にある人（下痢等） • 発熱のある人 • 睡眠不足の人熱中症1度 • 四肢や腹筋などに痛みをともなった痙攣（腹痛がみられることもある） ○多量の発汗の中、水(塩分などの電解質が入っていない)のみを補給した場合に、起こりやすいとされている。 ○全身の痙攣は(この段階では)みられない。失神（数秒間程度なもの） ○失神の他に、脈拍が速く弱い状態になる、呼吸回数の増加、顔色が悪くなる、唇がしびれる、めまい、などが見られることがある。 ○運動をやめた直後に起こることが多いとされている。 ○運動中にあった筋肉によるポンプ作用が運動を急に止めると止まってしまうことにより、一時的に脳への血流が減ること、また、長時間、あつい中での活動のため、末梢血管が広がり、相対的に全身への血液量が減少を起こすことによる。熱中症2度 • めまい感、疲労感、虚脱感、頭重感（頭痛）、失神、吐き気、嘔吐などのいくつかの症状が重なり合って起こる ○血圧の低下、頻脈(脈の速い状態)、皮膚の蒼白、多量の発汗などのショック症状が見られる。 ○脱水と塩分などの電解質が失われて、末梢の循環が悪くなり、極度の脱力状態となる。 ○放置あるいは誤った判断を行なえば重症化し、 Ⅲ度へ移行する危険性がある熱中症3度 • 意識障害、おかしな言動や行動、過呼吸、ショック症状などが、Ⅱ度の症状に重なり合って起こる ○自己温度調節機能の破錠による中枢神経系を含めた全身の多臓器障害。 ○重篤で、体内の血液が凝固し、脳、肺、肝臓、腎臓などの全身の臓器の障害を生じる多臓器不全となり、死亡に至る危険性が高い。熱中症の予防 • 運動前に消化管の負担にならない程度に出来るだけ多くの水分を取る．５００mL程度が望ましい． • 発汗によって失った水分と塩分の補給を頻繁に行う．1時間に500～1000ｍL．冷たい飲み物の方が，胃からの排出速度が速いため好ましい．逆に，糖分が高いと，この速度が遅くなる． • 水分のみ補給し続けていると体液のNa濃度が希釈され，ひどくなると水中毒状態になるため，注意を要する． • 十分に休憩を取りながら運動・作業する． • 日射を防ぎ，通風を確保する，冷剤を利用する，水の気化熱で体温を下げるなどを行う． • 環境に注意する（後述）熱中症予防のための運動指針 • WBGT（湿球黒球温度）の算出方法屋外：WBGT＝0.7×湿球温度＋0.2×黒球温度＋0.1×乾球温度屋内：WBGT＝0.7×湿球温度＋0.3×黒球温度熱中症の応急処置 • 水やスポーツドリンクを飲ませる．ただし，スポーツドリンクではナトリウム濃度が低いため，重度の脱水時にこれを与えると低ナトリウム血症を誘発する（特に乳幼児）．その場合，経口補水塩（水1Lに砂糖大さじ4，塩小さじ1/2）あるいは塩の投与が望ましい． • 霧吹きで全身に水を浴びせて，気化熱で体温を低下させる．口に水を含んで吹きかけても良い．同時に，冷たい缶ジュースや氷枕などを腋下，股などの動脈が集中する部位に当てる． • 涼しい場所で休ませる．木陰やクーラーの効いたところで衣服を緩める． • 病院などに連れて行く．躊躇せずに救急車を呼ぶ． • 脱水していれば，汗をかくことができないため，汗をかいていなくても，また体温が高くなくても熱中症の可能性はある． • 自覚症状で熱中症だと感じることはない．早めに対処する．