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結論

運動前の水素吸入は一酸化窒素を維持し、炎症と酸化ストレスを抑制する。

研究の背景と目的

激しい運動を行うアスリートは、過度な酸化ストレスや炎症が生じることが多い。特に一酸化窒素(NO)は血流調節や運動時の細胞シグナルに重要だが、酸化ストレスによって消費されやすい問題がある。一般的な抗酸化剤は運動適応に必要なシグナルまでも抑えることがあるため、選択的に有害なフリーラジカルのみ除去できる水素が注目されている。本研究では、高強度トレーニング前に水素吸入を行うことで、運動後のNOレベル維持や酸化ストレス・炎症をどの程度抑えられるかを検証した。

研究方法

• 対象者
  • プロレベルの男性ラグビー選手24名を募集し、最終的に22名が試験を完了。平均年齢は23歳前後で、6年以上の専門的トレーニング経験を有する。
  • 大きな負傷や病気がないこと、サプリメントを含む他の抗酸化剤を摂取していないことなどを選定基準とした。
• 介入方法
  • ランダム化二重盲検クロスオーバー試験を3週間にわたって実施。
  • 被験者は2群に分かれ、1週間ずつ以下の介入を行う(間に1週間の休息・低強度トレーニング期間を設定)。
  • 水素吸入:
    • H₂:O₂ = 66.7%:33.3%の混合ガスを1日1回、トレーニング開始1時間前に20分間吸入。
    • 流量や吸入速度などの詳細は論文内に具体的な記載なし。
    • プラセボ(空気吸入):
      • 同様の装置を用いて20分間、通常空気を吸入。
  • 最初の週に水素吸入を行った群は3週目にプラセボを行い、逆の群は最初プラセボを行い3週目に水素吸入を行う形でクロスオーバー。
  • 対照群の設定
  • 同一被験者が水素吸入群・プラセボ群の両方を経験するクロスオーバー方式。
• 評価方法
  • 高強度トレーニング週の6日目(D6)の運動終了1時間後と、翌日の休息日(D7)に血液を採取。
  • 血中の一酸化窒素(NO)、テトラヒドロビオプテリン(BH4)、L-アルギニン(L-Arg)、炎症性サイトカイン(IL-1β、IL-6、IL-10)などを測定。
  • 酸化ストレス指標として8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OHdG)やマロンジアルデヒド(MDA)、総抗酸化能(TAC)などを測定。

研究結果

• 主要な結果（数値）
  • NO濃度は水素吸入群で、トレーニング後(D6)と翌日(D7)ともにプラセボ群を上回った(D6でp=0.041など)。
  • BH4やL-Argの値も水素吸入群が有意に高く(p<0.05)、NO合成に必要な要素が保たれていた。
  • 酸化ストレス指標である8-OHdGや炎症性サイトカインのIL-6は水素吸入群で有意に低下(p<0.01)。
  • 総抗酸化能(TAC)は水素吸入群でD7にプラセボ群より高い値を示し(p<0.05)、抗酸化状態の改善が示唆された。
• 主要な考察
  • 水素吸入は過剰なフリーラジカル、特にペルオキシ亜硝酸(ONOO⁻)のような強力な酸化因子を狙い撃ちすることでNOの消費を抑え、血中NOレベルを維持すると考えられる。
  • 炎症マーカーIL-6の抑制は回復を早める可能性があり、抗酸化能の維持によってトレーニング効果を妨げにくい特徴がある。
  • 被験者は男性のみであるため、女性アスリートへの一般化には追加検証が必要。
• 研究の限界
  • 対象者が男性ラグビー選手に限られるため、他の性別やスポーツ種目への適用性は未検証。
  • 水素吸入の最適量や流量など、詳細条件についてはさらなる研究が望まれる。

Appendix（用語解説）

• 一酸化窒素 (NO)：血管拡張や運動時の細胞シグナル調整に重要な気体分子。過度な酸化ストレスで消費されやすい。
• BH4 (テトラヒドロビオプテリン)：一酸化窒素合成酵素がNOを産生する際に必要な補因子。不足するとNOが十分に作られなくなる。
• L-アルギニン (L-Arg)：一酸化窒素を合成する際の原料となるアミノ酸の一種。
• 8-ヒドロキシデオキシグアノシン (8-OHdG)：DNAの損傷度を示す酸化ストレスマーカー。値が高いほど酸化的ダメージが大きいことを示す。
• IL-6：炎症や免疫応答に関わるサイトカイン。過度な運動やストレスで上昇しやすい。
• クロスオーバー試験：同じ被験者が複数の介入(ここでは水素吸入とプラセボ)を順番に受ける研究デザイン。個人差の影響を低減できる。

論文情報

タイトル

Hydrogen gas inhalation prior to high-intensity training reduces attenuation of nitric oxide bioavailability in male rugby players（高強度トレーニング前の水素吸入は、男性ラグビー選手の一酸化窒素の生物学的利用能の減衰を軽減する）

引用元

Zhao, Y., Li, C., Zhou, S., Xu, Z., Huang, X., & Wen, L. (2024). Hydrogen gas inhalation prior to high-intensity training reduces attenuation of nitric oxide bioavailability in male rugby players. PeerJ, 12, e18503. https://doi.org/10.7717/peerj.18503

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