アスリートのための食事③～タンパク質～

※当記事は自分用のメモ的役割を意図して，気になった論文を簡単にまとめたものです
※サプリメントとしてのプロテインに関する情報はほとんどありません(ホエイ・カゼイン・ソイの違いなど)

第1回→アスリートのための食事①～カロリー収支・カロリーバランスについて～
第2回→アスリートのための食事②～五大栄養素・炭水化物～

1．タンパク質とは

タンパク質=細胞の主な構成要素，ホルモンや酵素の材料にもなる
⇒生命の維持に最も重要

以下の計20種類のアミノ酸の組み合わせによって作られる

必須アミノ酸(サプリメントにおいてはEAAとも呼ばれる)は，体内で生成できないために食餌による摂取が必要なアミノ酸を指す
(よくある勘違いだが，非必須アミノ酸が「必須でない」わけではない)

タンパク質の異化による代謝は，人体がトレーニングでの筋繊維の損傷などによって侵襲状態になると，骨格筋を分解して代謝を亢進しようとする
(もちろん平時にも異化／同化作用は生じているが，スポーツという分野でこれを考えるときはこの状態に対する知識が特に重要になるのでこちらを強調している)

運動時は，グリコーゲンとして貯蔵されるグルコース分ではどうしてもエネルギーとして不足するので，骨格筋の分解による糖新生というメカニズムが発生する
⇒中～長時間の運動時に糖質摂取をすることは，これを防ぐという意味でも重要になる
また，アスリートにおいてタンパク質の必要量が一般の人に比べて多くなる(後述)のは，どうしても運動時には骨格筋の分解が生じ，それを補うためにはより多くのタンパク質の吸収が必要になるため

2．タンパク質の種類～動物性と植物性～

食事性タンパク質には大きく分けて動物性タンパク質と植物性タンパク質の2種類がある

動物性→牛肉・鶏肉・豚肉など(乳製品もこっちに入る)
植物性→豆類(大豆など)・種実類(アーモンドなど)など

動物性と植物性における筋タンパク質合成の刺激の違いに関しては研究がなされている
一般的には，アミノ酸スコアなどの関係から筋タンパク質の合成という観点からは動物性タンパク質のほうが優れている，といったように解釈されている

たとえばJoyら(2013)は，8週間のレジスタンストレーニングとホエイ／ライスタンパク質摂取介入を行い，以下のような結果を示した*1

それぞれのタンパク質におけるロイシンの含有量(mg/gタンパク質)は，ホエイで115，米タンパクで80だった

全ての項目において，条件間での差は認められなかった
⇒これらの結果を踏まえると，少なくとも米タンパク質とホエイタンパク質においては筋タンパク質の合成に対する効果の差はないのではないか？といえる
(当然のことだが，この結果から植物性タンパク質が必ずしも動物性タンパク質と同等の効果を発揮するというわけではない)

この研究では，筋タンパク質合成刺激をもたらすロイシンの閾値は1.7-3.5gの間であり，どちらのタンパク質もおよそ24g以上でこの閾値に入ると示している(下図は*1の論文より引用)

米タンパク質は，ホエイタンパク質に比べてアミノ酸の血中最高濃度への到達が早かったとの報告もあり(Purpuraら，2014)*2，これはJoyらの研究結果をサポートするひとつの根拠であるかもしれない

食品のタンパク質の質を考慮したPDCAASやDIAASのスコアとしては，一般的に動物性タンパク質の方が高い(=動物性タンパク質の方が質的にはよい)

上図は*3の論文より引用
※PDCAAS: Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score(タンパク質消化吸収率補正アミノ酸スコア)，アミノ酸価の評価に消化吸収率という観点を加味したもの

DIAASのスコアの表は以下より引用した
⇒https://www.mondoscience.com/blog/2017/10/25/100-amino-acid-score

※DIAAS: Digestible Indispensable Amino Acid Score，PDCAASによるタンパク質評価におけるいくつかの限界を修正するために，2013年にFAO(国際連合食糧農業機関)によって提唱された新たな評価指標
PDCAASが1.0または100が天井であるのに対してDIAASはそれ以上までスコアを示すため，PDCAASで最高値だったタンパク質をより正確に評価・比較できる

ただし，一般的に植物性タンパク質は(調理法も加味して)低脂質な食品が多いので，その点では有効かもしれない(脂質を抑えたいときなど)

3．タンパク質の必要量～1日どれくらい摂るか～

タンパク質をどれくらい摂るかということは，アスリートやボディメイクをする一般人に強く意識されている

日常生活で激しい運動を行わない一般人レベルであれば，およそ0.8-1.0g/kg(BW)で良いとされている

まず，Mortonら(2018)のメタ分析では，タンパク質の量が1.62g/kg/日で，除脂肪体重の増加に対する効果が頭打ちになることを示した*4(下図もこちらより引用)

しかし，このメタ分析に含まれる研究は半数以上がUntrained(日常的にトレーニングしていない人)におけるレジスタンストレーニングとタンパク質の摂取について調べたものであり，より高い強度で活動するアスリートにおいてこの目安量が必ずしも適用できるとは言いがたい可能性がある
(1.62g/kg/日はアスリートにとっての最低ライン，と考えるのが良いかもしれない)

Bernsteinら(2007)によれば，健康な人においてタンパク質の長期的な過剰摂取が腎機能に及ぼす影響は不明であるとされている*5
(しかし，慢性腎機能障害を持つ人であれば短期介入でも基礎疾患のリスクを高めるとされる)

また，Phillips(2012)によれば，タンパク質の追加摂取は骨量に対して正の影響を及ぼすというレビューがなされている*6

しかし，このレビューでも述べているように，タンパク質を多めに摂ることによるデメリットはあまりないが，PFCのバランスという観点からある程度の上限が定められるのではないかということがいえる
(極端にいえばPFCバランスでタンパク質70%にすると，必然的にそれ以外のマクロ栄養素の量が少なくなり，これは糖質に依存するアスリートにおいてはかえってリスクになる可能性がある)

現場で用いる際にある程度目安を定めるとしたらISSN(国際スポーツ栄養学会)によるポジションステートメントを参考にすると良いかもしれない*7

【ISSNによるタンパク質摂取に関するポジションステートメント】
・レジスタンストレーニングをはじめとした運動による筋刺激とタンパク質の摂取は，筋タンパク質合成を刺激する

・筋肉量の増加・維持のためには運動を行うほとんどの人において1.4~2.0g/kg/日が必要である可能性がある

・低カロリー期(減量中など)にレジスタンストレーニングを行う際に除脂肪体重を維持するためには，より多量のタンパク質摂取(2.3~3.1g/kg LBM/日)が必要になる可能性がある(基準がLBM(除脂肪体重)である点に注意)

・3.0g/kg/日以上の摂取は，脂肪量の減少という体組成の変化をもたらす可能性がある

・筋タンパク質合成を刺激するのに最も重要な要素は，タンパク質の質と摂取の方法(1日における摂取の間隔やトレーニング前後の摂取)である

・タンパク質(特にプロテインについて)の摂取は，3～4時間ごとに均等に配分されるべきである

・レジスタンストレーニング直後にタンパク質を摂取する場合，相対量で0.22~0.55g/kg，絶対量であれば20~40gをなるべく早く摂取する必要がある
(トレーニング後の同化作用は24時間持続するが，その作用は時間の経過とともに減少する可能性がある)

・上の時，さらにタンパク質の種類に関して必須アミノ酸がバランス良く含まれており(=PDCAASやDIAASで高スコア)，さらにそれに加えてロイシンが700~3000mg含まれている必要がある
必須アミノ酸(EAA)とロイシンが十分に含まれているタンパク質を摂取することが，最も筋タンパク質合成を刺激するのに最も有効

・タンパク質の種類が異なると，摂取後のアミノ酸のバイオアベイラビリティに影響を及ぼす可能性がある(はっきりとはまだわかっていない)

4．タンパク質の摂り方あれこれ～組み合わせとタイミング～

この項目では，以下のことを検討する

◇タンパク質+糖質の組み合わせは筋肥大を促進するのか？
◇タンパク質(プロテイン)は，筋トレの前中後いつ摂るのがベストか？
◇寝る前のタンパク質は必要か？

・トレーニング直後のタンパク質+糖質の組み合わせについて

タンパク質(プロテイン)の摂取に関して，よく言われるのが「糖質と一緒に摂取する」というもの

これを行う理由は(当然だが)以下の2つの効果が考慮されていると考えられる
・タンパク質+糖質で糖質による回復効果が増強する
・タンパク質+糖質でタンパク質による筋タンパク質合成効果が増強する

この両方は，理論的にはインスリンの分泌増大によって引き起こされると考えられている

前者の糖質の効果に関しては，前回のページにて示した研究を参照されたい(詳しくはこちら)

後者のタンパク質の効果に関しては，多くのフィットネス関連の情報サイトで掲載されているが，一見したところあまり研究がなされていないように思われる(無いわけではないが，PubMedなどでざっと調べてみると，多くは前者で示した「糖質の効果」に関する研究のように感じられる)

Millerら(2003)は，フェニルアラニンの正味の取り込み量を用いて筋タンパク質合成における糖質単独と糖質+タンパク質複合の効果の差を調べた*8
(フェニルアラニンの取り込み量が筋タンパク質合成の指標になるのは，筋肉内ではPheはタンパク質合成に使われて取り込まれるかタンパク質分解の際に放出されるかの経路しか存在しないため)

これを考えると，糖質+タンパク質はそれぞれが単体で引き起こす筋タンパク質合成効果の合算にしかならず，相乗効果としてより強い筋タンパク質合成を起こすわけではない可能性がある，といえる

この結果を裏付けるような研究として，Hulmiら(2015)による，糖質+タンパク質の複合摂取による体組成への変化を，それぞれ単体で摂取した場合と比較した研究があげられる*9

この研究では対照群が設定されておらず，そのためいくつかの点では考察の限界があるものの，論者はこれを踏まえて運動後のタンパク質摂取に糖質を追加しても，レジスタンストレーニングの筋的適応に影響を与えない可能性があると結論づけた

これまでの結果を考えると，この複合摂取に関して，「筋グリコーゲンの再合成を促進する効果はあるが，筋肥大という点では相乗効果を引き起こさない」と考えるのがよいといえる

※ただし，結局レジスタンストレーニング後には筋グリコーゲン貯蔵量を回復させる必要があり，その意味ではタンパク質に糖質を加えて同時摂取することは大いに意義がある

・タンパク質(プロテイン)の摂取は運動前？運動中？運動後？

タンパク質(特にパウダー式のプロテインとする)を，運動(特にレジスタンストレーニング，いわゆる筋トレ)のために摂取する場合，いつ摂るかというのも議論の焦点となる

まず運動後のタンパク質摂取については，運動後の短期間が特に適応に大きな影響を及ぼす可能性があるということもあって多く研究されてきており，上に示したとおり筋タンパク質合成を促進する十分なエビデンスがある(実際，レジスタンストレーニングとタンパク質摂取の関連性について調べた研究の多くは，タンパク質摂取のタイミングにトレーニング後を含んでいる)

運動前と運動後，どちらにタンパク質を摂取するのが良いのかという点に関しては，Schoenfeldら(2017)が研究を行っているが*10，ここではこの研究で用いた指標全てにおいて，タンパク質を摂取するタイミングは有意な差をもたらさなかったことを示した(つまり，運動前でも運動後でも筋肥大や体組成の変化は同程度起こる)
※用いた指標…四肢の筋の横断面積・脂肪量・除脂肪体重・スクワットとベンチプレスの1RMなど

この結果を踏まえて，論者らは「プロテインの摂取タイミングに関して，運動前でも運動後でもトレーニーの好きなように選ぶことができる」と結論づけている

最後に運動中のタンパク質摂取に関しては，一般的には推奨されない
というのも，単純な消化管の問題というのもあるかもしれないが，何よりもタンパク質摂取のタイミングを考慮したときに運動後の摂取が遅れてしまうという問題がある

上の図は3時間ごとの摂取が1日を通してのMPS(筋タンパク質の合成)の刺激に最も有効であるというAretaら(2013)のエビデンスに依拠している*11

運動中にMPSがどの程度起こるのかという問題はあるが，何よりも運動直後の最もMPSが活性化しているタイミングで摂取できるというのは，適応に相当良い影響を与えると考えられる

これはあくまで推論で根拠にも乏しいが，Naderiら(2016)のレビューにおいても，運動中のタンパク質の摂取は推奨されていない*12

・寝る前のタンパク質(プロテイン)は筋肥大に有効か？

寝る前のタンパク質(プロテイン)の摂取が，複数の観点で良い影響をもたらす可能性があることを複数の文献が示唆している

たとえば寝る前のタンパク質摂取と長期のレジスタンストレーニングセッションの関係を調べた研究としてSnijdersら(2015)が挙げられる*13

これを考慮すれば，筋肥大という観点からは，就寝前のタンパク質摂取は有効である可能性がある
また，TypeⅡ線維の増大という点でもアスリートには特に重要

その他，就寝前の48gのカゼインタンパク質の摂取が，起床後のRMR(安静時代謝率)を向上させたことを示したMadzimaら(2018)の研究があり，就寝前のタンパク質な摂取は翌日に複数の正の影響をもたらす可能性があるといえる*14
(ちなみに，この研究ではホエイプロテインではRMRの向上という効果を起こせなかったとしているが，これはそれぞれのタンパク質の消化吸収の特性による違いだと推察できる)

就寝前のタンパク質摂取によって翌朝の食欲に良くない影響をもたらすのではないか，という懸念もあるが，これに関しても翌朝の食欲にはほとんど負の影響を及ぼさない，という研究結果がある(Madzimaら，2018)*15

これらはいずれもひとつの研究結果を示しているだけであり，再現可能かどうかという点は疑問ではあるが，「就寝前のタンパク質摂取」に関するポジティブな影響を示唆する可能性となるかもしれない

結．今回のまとめ

長くなったが，およそ以下の通りにまとめられる

基礎疾患を有さないアスリートにおいて，

・タンパク質の摂取で重要になる要素は，1日の量・1回あたりの量・摂取の間隔とタイミング・タンパク質の質

・1日に必要なタンパク質量は，PFCバランスを考慮しつつ1.6g~/kgが目安
(PFCバランスが崩れない限り，過剰摂取はあまり問題ない)

・タンパク質は1回あたり0.2~0.6g/kg，あるいは20～40gの摂取が基準
(1回の摂取で多量に摂ってもMPS刺激は増大しない)

・1日を通してのMPS刺激の観点から，タンパク質摂取は3時間に1回の間隔がベスト

・運動前後のタンパク質摂取は，前・後どちらのタイミングで摂っても同程度のMPS刺激の効果をもたらす
運動中のタンパク質摂取は推奨されない

・タンパク質の質は重要であり，ロイシンが骨格筋合成において重要になる
(目安は必須アミノ酸+ロイシン700～3000mg)

・運動(レジスタンストレーニング)後に糖質+タンパク質を摂取することは，糖質の摂取量が≦0.8g/kgである場合に限り，筋グリコーゲンの再合成という観点から有効になる

・就寝前のタンパク質(特にカゼインタンパク質)摂取は，翌日のRMRの向上や長期的な筋肥大へのポジティブな影響という観点から推奨される

【他ページへのリンク】

〈ストレングス系〉
◇スクワットについて
　・スタンス
　・バック／フロント，マシン／フリー
　・深さ
　・バーポジション

〈コンディショニング・スポーツメディカル系〉
◇リカバリー総論
◇リカバリーの方法①
◇熱中症
◇アメリカンフットボールと脳震盪

〈スポーツ栄養系〉
◇五大栄養素について
　・カロリー収支とバランス
　・炭水化物
　・タンパク質(本ページ)
　・脂質，ケトジェニックダイエット，栄養戦略
　・ビタミン，ミネラル

◇エルゴジェニックエイド
　・カフェイン

〈単発の論文レビュー〉
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【引用・参考】

〈参考になりそうな書籍〉
1.ストレングストレーニング&コンディショニング[第4版]

ストレングストレーニング&コンディショニング[第4版]

2.NSCAスポーツ栄養ガイド

NSCA スポーツ栄養ガイド (Science of Strength and Condit)

3.Essentials of Exercise & Sport Nutrition: Science to Practice (English Edition)

Essentials of Exercise & Sport Nutrition: Science to Practice (English Edition)

*注
1.Joy, J. M., Lowery, R. P., Wilson, J. M., Purpura, M., De Souza, E. O., Wilson, S. M., Kalman, D. S., Dudeck, J. E., & Jäger, R. (2013). The effects of 8 weeks of whey or rice protein supplementation on body composition and exercise performance. Nutrition journal, 12, 86. https://doi.org/10.1186/1475-2891-12-86

2.Purpura, M., Lowery, R. P., Joy, J. M., De Souza, E. O., Kalman, D., Jäger, R., & Wilson, J. (2014). A comparison of blood amino acid concentrations following ingestion of rice and whey protein isolate: a double-blind, crossover study. J Nutr Health Sci, 1(3), 306.

3.Huang, S., Wang, L. M., Sivendiran, T., & Bohrer, B. M. (2018). Review: Amino acid concentration of high protein food products and an overview of the current methods used to determine protein quality. Critical reviews in food science and nutrition, 58(15), 2673–2678. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1396202

4.Morton, R. W., Murphy, K. T., McKellar, S. R., Schoenfeld, B. J., Henselmans, M., Helms, E., Aragon, A. A., Devries, M. C., Banfield, L., Krieger, J. W., & Phillips, S. M. (2018). A systematic review, meta-analysis and meta-regression of the effect of protein supplementation on resistance training-induced gains in muscle mass and strength in healthy adults. British journal of sports medicine, 52(6), 376–384. https://doi.org/10.1136/bjsports-2017-097608

5.Bernstein, A. M., Treyzon, L., & Li, Z. (2007). Are high-protein, vegetable-based diets safe for kidney function? A review of the literature. Journal of the American Dietetic Association, 107(4), 644–650. https://doi.org/10.1016/j.jada.2007.01.002

6.Phillips S. M. (2012). Dietary protein requirements and adaptive advantages in athletes. The British journal of nutrition, 108 Suppl 2, S158–S167. https://doi.org/10.1017/S0007114512002516

7.Kerksick, C. M., Wilborn, C. D., Roberts, M. D., Smith-Ryan, A., Kleiner, S. M., Jäger, R., ... & Greenwood, M. (2018). ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 15(1), 38.

8.Miller, S. L., Tipton, K. D., Chinkes, D. L., Wolf, S. E., & Wolfe, R. R. (2003). Independent and combined effects of amino acids and glucose after resistance exercise. Medicine and science in sports and exercise, 35(3), 449–455. https://doi.org/10.1249/01.MSS.0000053910.63105.45

9.Hulmi, J. J., Laakso, M., Mero, A. A., Häkkinen, K., Ahtiainen, J. P., & Peltonen, H. (2015). The effects of whey protein with or without carbohydrates on resistance training adaptations. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 12, 48. https://doi.org/10.1186/s12970-015-0109-4

10.Schoenfeld, B. J., Aragon, A., Wilborn, C., Urbina, S. L., Hayward, S. E., & Krieger, J. (2017). Pre- versus post-exercise protein intake has similar effects on muscular adaptations. PeerJ, 5, e2825. https://doi.org/10.7717/peerj.2825

11.Areta, J. L., Burke, L. M., Ross, M. L., Camera, D. M., West, D. W., Broad, E. M., Jeacocke, N. A., Moore, D. R., Stellingwerff, T., Phillips, S. M., Hawley, J. A., & Coffey, V. G. (2013). Timing and distribution of protein ingestion during prolonged recovery from resistance exercise alters myofibrillar protein synthesis. The Journal of physiology, 591(9), 2319–2331. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.244897

12.Naderi, A., de Oliveira, E. P., Ziegenfuss, T. N., & Willems, M. T. (2016). Timing, Optimal Dose and Intake Duration of Dietary Supplements with Evidence-Based Use in Sports Nutrition. Journal of exercise nutrition & biochemistry, 20(4), 1–12. https://doi.org/10.20463/jenb.2016.0031

13.Snijders, T., Res, P. T., Smeets, J. S., van Vliet, S., van Kranenburg, J., Maase, K., Kies, A. K., Verdijk, L. B., & van Loon, L. J. (2015). Protein Ingestion before Sleep Increases Muscle Mass and Strength Gains during Prolonged Resistance-Type Exercise Training in Healthy Young Men. The Journal of nutrition, 145(6), 1178–1184. https://doi.org/10.3945/jn.114.208371

14.Madzima, T. A., Melanson, J. T., Black, J. R., & Nepocatych, S. (2018). Pre-Sleep Consumption of Casein and Whey Protein: Effects on Morning Metabolism and Resistance Exercise Performance in Active Women. Nutrients, 10(9), 1273. https://doi.org/10.3390/nu10091273

15.Madzima, T. A., Black, J. R., Melanson, J. T., Nepocatych, S., & Hall, E. E. (2018). Influence of Resistance Exercise on Appetite and Affect Following Pre-Sleep Feeding. Sports (Basel, Switzerland), 6(4), 172. https://doi.org/10.3390/sports6040172