運動トレーニングがメンタルヘルスおよび動脈スティフネスに及ぼす影響

第 30 回若手研究者のための健康科学研究助成成果報告書
（6）
2013 年度 pp.6∼10（2015.4）
運動トレーニングがメンタルヘルスおよび動脈スティフネスに
及ぼす影響 ―生化学的アプローチによる検討―
赤澤暢彦＊
及川哲志＊＊
熊谷仁＊＊
前田清司＊
EFFECTS OF EXERCISE TRAINING ON MENTAL HEALTH AND ARTERIAL
STIFFNESS - INSIGHT FROM BIOCHEMICAL APPROACH Nobuhiko Akazawa, Satoshi Oikawa, Hiroshi Kumagai,
and Seiji Maeda
Key words: aerobic exercise training, arterial compliance, general health questionnaire, stress, corticosteroid.
改善させることが明らかになっている1,6）。すなわ
緒　言
ち、 1 度増大した動脈スティフネスでも運動に
我が国において、ストレスに起因する精神疾患
よって低下することが示されている。更に、運動
は急増しており、がん、脳卒中、心臓病、糖尿病
は不安や抑うつなどの精神的なストレスにも有効
とならぶ「 5 大疾病」として位置付けられている。
である可能性が数多く報告されている5）。これら
特に、中高齢者における精神病床入院患者は増え
のことから運動トレーニングはメンタルヘルスを
続けており深刻な問題となっている。更に、精神
改善させることで動脈スティフネスを低下させて
的なストレスは動脈スティフネスを増大させるこ
いる可能性が考えられる。しかし、健康な中高齢
とが報告されている。動脈スティフネスの増大
者において、有酸素性運動トレーニングが動脈ス
は、収縮期血圧の上昇、脈圧の開大、左心室の後
ティフネスと精神的なストレスに与える影響を同
負荷増大、
圧反射受容器の低下などを引き起こし、
時に検討した研究は見当たらない。そこで本研究
心疾患の独立した危険因子となる。これらのこ
では、健康な中高齢者を対象に有酸素性運動ト
とから、精神疾患に罹患する前から中高齢者の精
レーニングがメンタルヘルスおよび動脈スティフ
神的なストレスを軽減させるなどメンタルヘルス
ネスに及ぼす影響を検討することを目的とした。
7）
4）
を管理することによって、動脈スティフネスの増
研究方法
大を抑制することが非常に重要であると考えられ
る。
Ａ．対象者
動脈スティフネスは精神的なストレスだけでな
50歳以上の健康な中高齢者（61
く加齢によっても増大するが、中高齢者における
を対象とした。被験者は任意に運動トレーニング
有酸素性運動トレーニングは動脈スティフネスを
群（n = 14）とコントロール群（n = 13）の 2 群
＊
＊＊
筑波大学体育系
Faculty of Health and Sport Sciences, University of Tsukuba, Ibaraki, Japan.
筑波大学大学院人間総合科学研究科 Graduate School of Comprehensive Human Sciences, University of Tsukuba, Ibaraki, Japan.
1 歳）27名
（7）
に分かれた。心血管疾患に関連した既往歴がある
∼ 2 cm 近位の血管径を解析した。また、血管画
者、心血管疾患に関連した薬を服用している者、
像とは反対側の頸動脈における圧波形を記録し、
喫煙習慣のある者は対象より除外した。また、女
上腕血圧で補正することで頸動脈圧を解析した。
性では、閉経より 2 年以上経っている者を対象に
頸動脈コンプライアンスは以下の式から算出した。
した。実験に先立ち、すべての被験者に対して、
実験の目的と内容について説明し、実験に参加す
頸動脈コンプライアンス＝
πD0］
［（D1− D0）／D0］
［
／ 2（P1− P0）
る同意書を得た。なお、本研究は筑波大学体育系
D1：心収縮期最大頸動脈径
の承認を得て実施した（承認番号：体25-127）。
D0：心拡張期最小頸動脈径
Ｂ．運動トレーニング
運動トレーニング群は自転車運動およびウォー
P1：心収縮期頸動脈血圧
P0：心拡張期頸動脈血圧
キングを中心とした有酸素性運動を12週間実施し
2 ．心拍数および血圧
た。週 2 回は監督下で自転車運動を行い、それ以
安静仰臥位における心拍数および上腕血圧をオ
外は自宅でウォーキングを行った。トレーニング
シロメトリック法にて自動的に測定した（Form
1 週目は運動に慣れるため、比較的低強度（60%
PWV/ABI）。
HRmax）で30分間の有酸素性運動を行った。トレー
3 ．血液生化学データ
ニング 2 週目以降は、運動強度を65∼80% HRmax、
上腕静脈より採血した血液から、LDL コレス
運動時間を30∼60分、運動頻度を週当たり 3 ∼ 6
テロール値、HDL コレステロール値、デヒドロ
日に設定してトレーニングを行った。運動介入を
エピアンドロステロン（DHEA-S）、コルチゾー
行わないコントロール群の被験者には介入期間中
ルを測定した。
の身体活動を変えないように指示した。
4 ．精神健康調査票
Ｃ．測定項目
GHQ60を用いて精神的なストレス状態を評価
すべての測定は室温を調節した静かな部屋で行
した。GHQ は Goldberg により開発された質問紙
われた（24∼26℃）
。被験者には、測定開始前12
法で精神障害の疫学調査に使用されている。本研
時間以内のアルコールまたはカフェインを含む飲
究では中川ら3）によって作成された日本語版を使
食および24時間以内の激しい運動を控えさせた。
用した。
20分以上の安静後に、仰臥位にて動脈スティフネ
5 ．最高酸素摂取量
スの指標として頸動脈コンプライアンスを評価
VO2peak は自転車エルゴメータを用いた最大運
し、座位にて採血を行った。その後、精神健康
動負荷試験にて測定した。被験者は20 W で 2 分
調査票（The General Health Questionnaire 60;
間のウォーミングアップの後、 1 分ごとに10 W
GHQ60）をメンタルヘルスの指標として行った。
ずつ漸増する負荷で疲労困憊になるまで自転車運
また、別の日に最大運動負荷試験による最高酸素
動を続けた。
摂取量（VO2peak）を測定した。これらの測定は12
●
●
Ｄ．統計処理
週間の介入前後に行った。
本研究におけるデータを平均値
1 ．頸動脈コンプライアンス
示した。運動トレーニング群とコントロール群そ
超音波診断装置（En Vsior, Koninklijke Philips
れぞれにおける各項目の介入の効果を検討するた
Electronics, Netherland）およびトノメトリセンサー
めに対応のある t 検定を行い、両群の群間差を検
（Form PWV/ABI, Colin Medical Technology, Japan）
討するために対応のない t 検定を行った。また、
を用いて得られた頸動脈血管画像と頸動脈血圧か
介入前の値を共変量とした共分散分析を用いて各
ら総頸動脈のコンプライアンスを動脈スティフネ
群における平均値の差を比較した。本研究におけ
スの指標として測定した。総頸動脈血管画像は超
る統計的有意水準を 5 ％に設定した。
音波診断装置にリニア型で7.5 MHz のプローブを
装着し、B モード法で記録した。頸動脈洞から 1
標準誤差で
（8）
コンプライアンスの変化率はコントロール群の変
結　果
化率より有意に高値を示した（P < 0.05）。また、
12週間の運動トレーニング介入前後の身体的特
運動トレーニング群の GHQ60の変化率はコント
性の変化を表 1 に示す。12週間の有酸素性運動ト
ロール群の変化率より有意に低値を示した（図 2 ，
レーニングにより、体重が低下し、VO2peak は増
P < 0.05）。なお、介入前の値を共変量とした共分
加した（P < 0.05）。コレステロール、血圧、
散分析を用いて介入前後の変化を比較したとこ
DHEA-S およびコルチゾールの血中濃度に有意な
ろ、頸動脈コンプライアンスおよび GHQ60とも
変化は認められなかった。なお、コントロール群
に有意な差が認められた（P < 0.05）。
●
ではいずれの項目も有意な変化はなかった。
考　察
介入前後における頸動脈コンプライアンスの変
化率を図 1 に示す。運動トレーニング群の頸動脈
本研究において、中高齢者における12週間の有
表 1 ．被験者の身体的特性
Table 1．Selected subject characteristics.
Control
Exercise training
Before
n（male/female）
After
Before
After
13（2/11）
14
（2/12）
Age（years）
61
2
63
1
Height（cm）
161
3
158
1
Weight
（kg）
58
4
58
4
60
2
59
2＊
HDL cholesterol
（mg/dl）
62
5
60
4
60
3
61
4
LDL cholesterol
（mg/dl）
138
6
140
6
134
8
132
10
Systolic blood pressure（mmHg）
121
5
120
4
122
4
122
4
74
Diastolic blood pressure
（mmHg）
74
3
72
2
3
74
2
DHEA-S（μg/dl）
111.4
13.5
103.7
12.5
96.6
17.8
101.4
10.3
Cortisol（μg/ml）
7.7
0.7
7.5
0.8
6.7
0.7
7.5
0.6
DHEA-S/cortisol ratio
15.5
2.0
14.9
1.9
15.3
2.7
13.7
1.2
（ml/kg/min）
VO2peak
23.1
0.9
22.7
0.9
21.7
0.7
24.5
0.8＊
●
Mean SE. HDL; High-density lipoprotein, LDL; Low-density lipoprotein, DHEA-S; Dehydroepiandrosterone salphate, VO2peak; Peak
oxygen uptake. ＊ P < 0.05 vs. Before intervention.
50
（％）
Control
Control
Exercise training
Exercise training
（％）
30
P < 0.05
40
30
20
10
0
図 1 ．介入前後における頸動脈コンプライアンスの変化率
Fig.1．Changes in carotid arterial compliance in response to
intervention.
P < 0.05
20
Changes in GHQ60
Changes in carotid arterial compliance
●
10
0
-10
-20
-30
図 2 ．介入前後における GHQ60 の変化率
Fig.2．Changes in GHQ60 in response to intervention.
GHQ; General health questionnaire.
（9）
酸素性運動トレーニングは GHQ60および頸動脈
腎皮質束状層よりコルチゾールなどの糖質コルチ
コンプライアンスを改善させることが示された。
コイドが分泌される。コルチゾールが慢性的に高
すなわち、継続的な有酸素性運動はメンタルヘル
濃度になると免疫機能の低下や海馬の細胞に障害
スを良好にし、動脈スティフネスを低下させるこ
が生じる2）。一方で、副腎皮質の網状層から分泌
とが示唆された。
される DHEA はコルチゾールを調節する働きが
これまでに多くの先行研究により、有酸素性運
あり、コルチゾールの過度な上昇を抑えている。
動トレーニングは動脈スティフネスを低下させる
先行研究では、コルチゾールの上昇と DHEA の
ことが明らかにされている
。著者らは閉経後女
低下やコルチゾールと DHEA の比は、うつ病な
性における 8 週間の有酸素性運動トレーニングに
どの精神障害と関連することが報告されてい
よって動脈スティフネスが低下することを報告し
る 8）。しかし、本研究ではコルチゾール、DHEA
ている1）。更に、Tanaka et al.6）も中高齢男性を対
およびコルチゾール／ DHEA 比いずれも介入前後
象に、12週間の有酸素性運動トレーニングが動脈
で有意な変化は認められなかった。これらのこと
スティフネスを低下させることを報告している。
から、精神状態の改善が動脈スティフネスを低下
本研究においても先行研究同様に、中高齢男性お
させるメカニズムには、これら視床下部−下垂体
よび中高齢女性における動脈スティフネスは12週
前葉−副腎皮質（HPA 系）に関するストレスホ
間の有酸素性運動トレーニングによって改善する
ルモン以外の因子が関与している可能性が考えら
ことが示された。加齢や精神的ストレスによる動
れる。したがって、これら以外のストレスマー
脈スティフネスの増大は心血管イベントのリスク
カーが動脈スティフネスに及ぼす影響についても
を高める。これらのことから、中高齢者の有酸素
検討することが今後の課題であると考えらえる。
1,6）
性運動トレーニングは心疾患のリスクを軽減させ
ることが示唆された。
総　括
本研究では、介入前後における運動トレーニン
本研究は、中高齢者における12週間の有酸素性
グ群とコントロール群の GHQ60の変化率に有意
運動トレーニングがメンタルヘルスおよび動脈ス
な差が認められた。このことは、有酸素性運動ト
ティフネスに及ぼす影響を検討した。運動トレー
レーニングの実施は精神的ストレスを軽減させ
ニング群とコントロール群の GHQ60および頸動
て、メンタルヘルスを良好にする可能性を示唆し
脈コンプライアンスの変化率には有意な差が認め
ている。先行研究においても運動トレーニングは
られた。これらのことから、継続的な有酸素性運
精神的ストレスを軽減させることが報告されてい
動はメンタルヘルスを向上させることで動脈ス
る。一方、うつ病などの精神疾患は動脈スティ
ティフネスを低下させる可能性が示唆された。
5）
フネスを増大させることが報告されている。すな
わち、メンタルヘルスの悪化と動脈スティフネス
の増大は関係すると考えられている。本研究で
謝　辞
本研究を実施するにあたり、ご協力いただきました参
加者の皆様、共同研究の皆様、運動トレーニング教室の
は、介入前後における頸動脈コンプライアンスの
運営にご尽力いただきました筑波大学前田研究室の皆様
変化率にも両群間で有意な差が認められた。これ
に重ねて御礼申し上げます。更に本研究を遂行するにあ
らのことから、有酸素性運動トレーニングが精神
的なストレスを減らし、メンタルストレスを改善
させることで、動脈スティフネスを低下させてい
る可能性が考えられる。精神的ストレスの軽減が動脈スティフネスを低
下させるメカニズムについては、本研究からは明
らかにできない。ヒトはストレスを受けると、視
床下部から副腎皮質刺激ホルモンが分泌され、副
たり、多大なる助成を賜りました公益財団法人明治安田
厚生事業団に深く感謝申し上げます。
参考文献
1）Akazawa N, Choi Y, Miyaki A, Tanabe Y, Sugawara J,
Ajisaka R, Maeda S（2012）
: Curcumin ingestion and exercise training improve vascular endothelial function in postmenopausal women. Nutr Res, 32, 795-799.
2）McEwen BS（1998）
: Protective and damaging effects of
stress mediators. N Engl J Med, 338, 171-179.
（10）
3）中川泰彬，大坊郁男（2012）：日本版 GHQ 精神健康
DeSouza CA, Seals DR（2000）
: Aging, habitual exercise,
調査票手引（増補版）．増補版第 1 版，日本文化科学
and dynamic arterial compliance. Circulation, 102, 1270-
社，東京．
1276.
4）O Rourke M（1990）: Arterial stiffness, systolic blood pres-
7）Tiemeier H, Breteler MM, van Popele NM, Hofman A,
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Witteman JC（2003）
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（4）, 339-347.
tension, 15
with arterial stiffness: a population-based study. J Am
5）Reed J, Buck S（2009）: The effect of regular aerobic exercise on positive-activated affect: A meta-analysis. Psychol
Sport Exerc, 10, 581-594.
6）Tanaka H, Dinenno FA, Monahan KD, Clevenger CM,
Geriatr Soc, 51, 1105-1110.
8）Young AH, Gallagher P, Porter RJ（2002）: Elevation of
the cortisol-dehydroepiandrosterone ration in drug-free patients. Am J Psychiatry, 159, 1237-1239.

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