健康運動指導士「運動生理学」一問一答(全26問)

正解：b. 持久的トレーニングによって増加し、有酸素能力の代表的指標である

VO2maxは単位時間あたりに体内に取り込める酸素の最大量で、全身持久力(有酸素能力)を最もよく表す指標である。持久的トレーニングにより心拍出量や末梢の酸素利用能が高まり増加する。加齢で低下し、性差もある。

正解：b. 安静時心拍数が低下し、1回拍出量が増加する

持久的トレーニングでは心室容積の増大などにより1回拍出量が増加し、同じ心拍出量を少ない心拍数で得られるため安静時心拍数(徐脈傾向)が低下する。最大心拍数は主に加齢で決まりトレーニングではほとんど変わらない。

正解：b. ATP-CP系(非乳酸性機構)

数秒程度の最大努力の運動では、筋内のATPとクレアチンリン酸(CP)を用いるATP-CP系が主に働く。これは酸素を必要とせず最も速くATPを供給できるが、貯蔵量が少なく持続時間は短い。

正解：a. 活動筋への血流配分が増加し、内臓への血流配分は減少する

運動時には交感神経活動と局所の血管拡張により、活動筋への血流が大きく増加する一方、消化器など内臓や非活動部位への血流配分は相対的に減少する(血流再配分)。これにより酸素や基質を活動筋へ優先的に供給する。

正解：b. 運動強度の増加に伴い血中乳酸濃度が急増し始める点である

乳酸性作業閾値は、漸増運動で血中乳酸が安静レベルから急激に増え始める運動強度を指す。これより上では乳酸の産生が除去を上回る。持久的トレーニングによりLTはより高い強度側へ移動し、持久力向上の指標となる。

正解：a. 低〜中強度では主に1回換気量の増加で、高強度ではさらに呼吸数の増加が加わる

運動による分時換気量の増加は、低〜中強度ではおもに1回換気量の増大によるが、強度が高まると1回換気量だけでは追いつかず呼吸数の増加が加わる。両者の積である分時換気量は運動強度に応じて増大する。

正解：b. 神経系の適応(動員運動単位や発火頻度の増加)

筋力トレーニング開始後の数週間における筋力向上は、筋肥大よりも先に運動単位の動員増加や発火頻度の上昇など神経系の適応によって生じることが多い。筋横断面積の増大(肥大)はその後より顕著になる。

正解：b. 発汗による蒸発

運動で産生された熱を放散するため、暑熱環境では汗の蒸発が最も重要な放熱機構となる。皮膚血管拡張による熱の体表への運搬と発汗の蒸発で体温上昇を抑える。脱水は発汗機能と体温調節を妨げるため水分補給が重要である。

正解：a. 運動強度が低〜中等度で長時間になるほど脂質の利用割合が高まる

相対的に低〜中等度の強度で長時間運動するほど、エネルギー基質として脂質(脂肪酸)の利用割合が高まる。一方、運動強度が高いほど糖質(グリコーゲン)依存が高まる。基質の利用は強度と時間によって変化する。

正解：a. 心拍出量=1回拍出量×心拍数

心拍出量(1分間に心臓が送り出す血液量)は、1回拍出量と心拍数の積で表される。運動時にはこの両者が増加することで心拍出量が高まり、活動筋への酸素供給が増える。

正解：a. ミトコンドリアの量・酸化系酵素活性および毛細血管密度が増加する

持久的トレーニングにより骨格筋ではミトコンドリアの数・大きさ、酸化系酵素活性、毛細血管密度が増加する。これにより酸素の取り込み・利用能(動静脈酸素較差)が高まり、有酸素能力が向上する。

正解：a. 酸素摂取量は心拍出量と動静脈酸素較差の積で決まる

フィックの原理により、酸素摂取量(VO2)=心拍出量×動静脈酸素較差で表される。すなわち中枢(心臓のポンプ機能)と末梢(組織での酸素利用)の両方がVO2を規定し、VO2maxの向上にはこの両者の適応が関与する。

正解：a. 局所代謝産物(アデノシン、CO2、K+など)の蓄積

活動筋では代謝亢進によりアデノシン、二酸化炭素、水素イオン、カリウムイオンなどの局所代謝産物が蓄積し、これらが細動脈を拡張させて血流を増やす局所性調節(機能的充血)が働く。運動時は交感神経活動が高まり非活動部位は収縮するが、活動筋では局所因子が優位となり血流が再配分される。

正解：b. アドレナリン(エピネフリン)

運動強度が高まると交感神経-副腎髄質系が活性化し、副腎髄質からアドレナリン・ノルアドレナリンの分泌が増加して心拍出量増大や肝グリコーゲン分解を促す。一方インスリンは運動中に分泌が低下し、グルコース取り込みは筋収縮による非インスリン依存的経路で維持される。

正解：a. 激しい運動直後はリンパ球数が一過性に減少し、感染リスクが高まる時間帯(オープンウィンドウ)が生じうる

激しい高強度・長時間運動の直後はナチュラルキラー細胞やリンパ球が一過性に減少し、上気道感染症のリスクが高まる「オープンウィンドウ」が生じうるとされる。一方、中等度の運動の習慣化は免疫機能の維持・向上に寄与すると考えられている。

正解：b. 発汗が増加し、汗の蒸発によって熱を放散する

高温・運動時には体温上昇を防ぐため皮膚血管が拡張して対流・放射による熱放散を高め、発汗が増加して汗の蒸発による気化熱で体温を下げる。ふるえや皮膚血管収縮は寒冷環境での産熱・保温反応であり、暑熱下では逆方向の反応となる。

正解：a. 主に速筋(タイプII)線維が選択的に萎縮し、筋横断面積と筋力が低下する

加齢に伴うサルコペニアでは、運動単位の減少とともにとくに速筋(タイプII)線維が選択的に萎縮し、筋横断面積の減少と筋力・パワーの低下を招く。レジスタンス運動はこれらの低下を抑制・改善する手段として有効とされる。

正解：a. 運動強度の増加に対して換気量が直線的関係を超えて急増し始める点

換気性作業閾値(VT)は、漸増運動で代謝性アシドーシスの緩衝に伴い二酸化炭素排出が増え、換気量が酸素摂取量の増加に対して直線関係を超えて急増し始める変曲点を指す。乳酸性作業閾値とほぼ対応し、持久的運動処方の指標として用いられる。

正解：a. ミトコンドリア数・酸化系酵素活性および毛細血管密度が増加する

持久的トレーニングではミトコンドリアの数と酸化系酵素活性が高まり、毛細血管密度やミオグロビン量も増加して、同一強度での脂質利用が増し糖の節約が起こる。これにより有酸素的なエネルギー産生能力と持久力が向上する。

正解：d. 運動中に消費した筋グリコーゲンの即時完全再充填

EPOCは運動後にPCrの再合成、体温・心拍・換気の回復、上昇したホルモンの作用残存、乳酸処理などのため酸素消費が高いまま推移する現象である。筋グリコーゲンの再合成は数時間から日単位を要する遅い過程であり、運動直後に即時完全再充填されるわけではない。

正解：b. 二酸化炭素分圧上昇・pH低下・温度上昇

活動筋では代謝により二酸化炭素分圧が上昇し、pHが低下(ボーア効果)、温度が上昇し、さらに2,3-DPGが増加するため酸素解離曲線が右方移動する。これによりヘモグロビンの酸素親和性が下がり、組織への酸素放出が促進される。

正解：a. 1回拍出量の増加に伴い、安静時心拍数が低下する

持久的トレーニングでは心容積の拡大や心室充満の改善により1回拍出量が増加し、同じ心拍出量をより少ない心拍数で維持できるため安静時心拍数は低下(徐脈傾向)する。最大心拍数はほとんど変化しないが、最大1回拍出量・最大心拍出量は増加する。

正解：a. 衝撃や荷重を伴う運動(ジャンプ・ランニング等)は骨形成を促し骨量維持・増加に有効

骨は機械的負荷に適応する組織であり(ウォルフの法則)、衝撃や荷重を伴う運動は骨芽細胞の活動を刺激して骨形成を促し、骨量の維持・増加や骨粗鬆症予防に有効とされる。水泳など重力負荷の少ない運動は骨量増加効果が相対的に小さい。

正解：a. 抗利尿ホルモン(バソプレシン)とアルドステロンの分泌が増加し、水とナトリウムの再吸収を促す

発汗による脱水・血漿浸透圧上昇に対し、下垂体後葉から抗利尿ホルモン(バソプレシン)が分泌されて腎での水再吸収を高め、副腎皮質からのアルドステロンがナトリウム再吸収を促して体液量と電解質を保持する。これらは運動時の循環血液量維持に重要な内分泌応答である。

正解：a. 低〜中強度・長時間の運動では脂質の酸化利用の割合が相対的に高い

低〜中強度の長時間運動では脂肪酸の酸化が進み、エネルギー供給に占める脂質の割合が相対的に高くなる。運動強度が高まると速いエネルギー供給が必要となるため糖質(筋グリコーゲン・血糖)への依存が増す、いわゆるクロスオーバー現象が知られている。

正解：a. 神経系の適応(運動単位の動員増加・発火頻度上昇・協調性改善)

レジスタンストレーニング開始初期の数週間では、目に見える筋肥大が起こる前に、運動単位の動員増加や発火頻度の上昇、拮抗筋との協調改善といった神経系の適応によって筋力が向上する。明らかな筋肥大による筋力増加はその後、数週間以降に顕在化してくる。