心血管フィットネス
体力の心臓関連の要素
縄跳びをする若い女性。この運動は有酸素運動の一種で、心血管の健康を高めます。

心血管フィットネスは身体フィットネスの一要素であり、心臓を含む働く筋肉に酸素を供給する能力を指します。心血管フィットネスは持続的な身体活動（持久力トレーニングも参照）によって向上し、心拍出量（心拍数×拍出量）、血管開存性、最大酸素消費量（VO 2 max）など、多くの生理学的パラメータの影響を受けます。 [1]

心血管フィットネスは、運動中に心臓と血管が筋肉へ酸素をどれだけ効率的に運搬できるかを測る指標です。これは全体的なフィットネスの重要な要素であり、心血管疾患リスクの低減、認知機能の向上、寿命の延長など、多くの健康効果と関連付けられています。American Journal of Epidemiologyに掲載された研究では、心血管フィットネスレベルが高いほど、心血管疾患やがんを含むあらゆる原因による死亡リスクが低下することが明らかになりました。[2]

この記事では、心血管系の健康とフィットネスの両方について取り上げます。なぜなら、この2つは相互に依存しているからです。しかし、「心血管系の健康とは、医療専門家が定義する正常で病気のない心臓の機能を指すことが多いです。健康の定義は依然として議論の的となっており、病気と対比して用いられることが多いのに対し、「心血管系のフィットネス」は、心臓と血液の正常な機能を超えた機能、つまり単に病気のない状態を指します。この記事では、心血管系のフィットネスに焦点を当て、このトピックを裏付ける健康と病気に関する参考文献を紹介します。心血管系の健康と病気に関する詳細は、「心血管疾患」をご覧ください。

循環器系の生理学

心血管系とは、心臓と血管（動脈、毛細血管、静脈）を総称して指します。心臓と血管は、酸素を豊富に含んだ血液を体の臓器系に送り出す役割を果たします。臓器系では酸素が細胞に拡散し、ATP（全身でエネルギー源として利用される分子）の生成を助けます。酸素が細胞に拡散すると、血液は「脱酸素化」されて心臓に戻り、肺に送り込まれて酸素を吸収します。その後、血液は「酸素化」され、肺から再び心臓へと送られ、全身に送り出されます。詳細については、循環器系を参照してください。

心血管系の「フィットネス」とは、心臓と血管が全身に酸素を含んだ血液を送り出す能力と定義されます。多くの疾患や病態は、主に以下の3つのメカニズムによって心血管系の健康状態を低下させる可能性があります。

  1. 心臓から血管を通る血液の流れを妨げるもの。例：冠動脈疾患、末梢動脈疾患、動脈硬化性疾患、狭窄、動脈瘤など。
  2. 心臓を通る血流を阻害する、例：弁膜疾患（狭窄、硬化、乳頭筋の虚血）、心筋虚血、収縮性心膜炎など。
  3. 「前負荷」と呼ばれる、心臓に戻る血液の減少。例：静脈不全、起立性低血圧、心嚢液貯留など。

これらの疾患は総称して「心血管疾患」（CVD）と呼ばれます。心血管機能の低下は最終的に心不全や虚血につながり、好気性エネルギー代謝が低下して細胞が死滅し、臓器が機能不全に陥ることがあります。したがって、これらの疾患の治療と予防は、心血管機能を維持・向上させ、全身の機能を最適化するための鍵となります。

心血管フィットネスの評価

心血管フィットネスは、運動中に利用できる最大酸素量である最大酸素摂取量（VO2max）など、様々な方法で評価できます。血中脂質、炎症、耐糖能、血液凝固などのバイオマーカーは、心血管フィットネスの発達過程をモニタリングするために用いられる場合があります。[1]

心血管の健康における運動の役割

定期的な運動は、心血管の健康状態を改善するために不可欠です。[1]アメリカ心臓協会は、心血管の健康状態を改善し、心血管疾患のリスクを軽減するために、週に少なくとも150分の中強度の有酸素運動、または75分の高強度の有酸素運動を推奨しています。[3]

有酸素運動による心血管系の変化

有酸素運動中は、心拍出量と酸素消費量（VO2）が増加し、フィックの式（VO2 = 心拍出量 × 動静脈酸素濃度差）に従います。心拍出量は、一回拍出量と心拍数（CO = HR × SV）から算出されます。年齢調整最大心拍数は、HRmax = 220 bpm - [被験者の年齢] で推定されます。一回拍出量は、前負荷と心筋収縮力の増強により増加しますが、過度に高い心拍数は左室充満時間を短縮することで心拍出量を減少させる可能性があります。[4]

慢性的な有酸素運動は、左右心室機能の向上、心拍出量の増加、最大酸素消費量の増加といった適応を通じて心血管機能を改善します。また、動脈硬化の減少や内皮依存性血管拡張（一酸化窒素由来）の改善といった血管の変化も起こります。これらの適応は、加齢に伴う心機能の低下を軽減するのに役立ちます。心血管疾患（CVD）患者では構造的適応は比較的少ないものの、運動は依然として有益であり、心臓リハビリテーションにおけるその役割を強調しています。[4]

身体活動はCVDによる死亡率を低下させ、高いフィットネスレベルは肥満や高血圧などのCVDリスク因子の減少と関連しています。例えば、Barryらは、心肺フィットネスレベルが低い人はBMIに関係なく健康な人に比べて死亡リスクが2倍高いのに対し、心肺フィットネスレベルが高い人はBMIに関係なく同様の生存率を示すことを明らかにしました。[4] [5]

運動の処方：種類、投与量、副作用

CVD患者には中強度の持続的な運動が標準ですが、高強度インターバルトレーニング（HIIT）は心肺機能と心臓機能の改善に優れた効果をもたらす可能性があります。連邦身体活動ガイドライン（Physical Activity Federal Guidelines ）では、週150分の中強度有酸素運動または週75分の高強度有酸素運動を推奨していますが、成人の半数以上がこれらの目標を達成できていません。研究によると、低強度の運動（例えば、週6マイル未満のランニング）でも、全死亡リスクおよびCVD死亡リスクを大幅に低減できることが示されています。[4]

レジスタンストレーニングは、筋力を強化することで有酸素運動を補完し、心血管リスク因子の低減、インスリン感受性の改善、動脈硬化の抑制につながります。特に高齢者や心不全患者では、週2回、少なくとも15～20分間のレジスタンストレーニングを行うことが推奨されています。[4]

過度な持久力トレーニングは心機能に悪影響を及ぼし、心筋損傷マーカーの増加、心室拡張、右室機能の低下を引き起こす可能性があります。長期的には、有害なリモデリング、線維化、そして特に心房細動などの不整脈リスクの増大につながる可能性があります。最適な運動量は、週あたりランニングで30マイル、ウォーキングで46マイル未満です。それ以上の運動量は心血管系へのメリットを減弱させる可能性があります。[4]

過度な運動にはリスクがあるにもかかわらず、公衆衛生上の最大の懸念は依然として身体活動の不足である。[4]

参考文献

  1. ^ abc Lin X, Zhang X, Guo J, Roberts CK, McKenzie S, Wu WC, Liu S, Song Y (2015年6月). 「運動トレーニングによる心肺機能および心血管代謝健康のバイオマーカーへの影響：ランダム化比較試験の系統的レビューとメタアナリシス」. Journal of the American Heart Association . 4 (7) e002014. doi :10.1161/JAHA.115.002014. PMC  4608087. PMID  26116691 .
  2. ^ 児玉 悟 (2009-05-20). 「健康な男女における全死亡率および心血管イベントの定量的予測因子としての心肺機能」JAMA 301 ( 19 ) : 2024– 2035. doi :10.1001/jama.2009.681. ISSN  0098-7484. PMID  19454641.
  3. ^ Wang, Cuihua; Liu, Gang; Xing, Jun; Wang, Yahui; Zhao, Baoli; Zheng, Mingqi (2022). 「高強度インターバルトレーニングと中強度持続トレーニングが心不全および冠動脈疾患における運動耐容能と予後に及ぼす影響：系統的レビューとメタアナリシス」Cardiovascular Therapeutics . doi : 10.37766/inplasy2020.8.0112  . PMC 9203221. PMID 35801132. S2CID 225297610  . 
  4. ^ abcdefg Lavie, Carl J.; Arena, Ross; Swift, Damon L.; Johannsen, Neil M.; Sui, Xuemei; Lee, Duck-Chul; Earnest, Conrad P.; Church, Timothy S.; O'Keefe, James H.; Milani, Richard V.; Blair, Steven N. (2015-07-03). 「運動と心血管系：臨床科学と心血管アウトカム」. Circulation Research . 117 (2): 207– 219. doi :10.1161/CIRCRESAHA.117.305205​​. ISSN  1524-4571. PMC 4493772. PMID 26139859  . 
  5. ^ Barry, Vaughn W.; Baruth, Meghan; Beets, Michael W.; Durstine, J. Larry; Liu, Jihong; Blair, Steven N. (2014). 「フィットネスと肥満が全死亡率に与える影響：メタ分析」. Progress in Cardiovascular Diseases . 56 (4): 382– 390. doi :10.1016/j.pcad.2013.09.002. ISSN  1873-1740. PMID  24438729.
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