運動時の熱と熱中症

筋肉運動は熱を発生させ、環境も高温である場合、身体は大量の熱負荷を放散させつつ、活動中の筋肉に血液を供給しなければならない。体温調節と運動という相反する要求は心血管系に負担をかけ、熱産生が熱放散を上回ると、深部体温が上昇し、熱中症を引き起こす範囲に達する。本項目では、暑熱下での運動生理学と、熱関連疾患のスペクトラムについて記述する。

Definition

熱中症は、熱痙攣や熱疲労から熱射病に至るまでの一連の障害を指し、運動と環境熱によって深部体温が身体の熱放散能力を超えて上昇したときに発生する。熱射病は、高深部体温と中枢神経機能障害によって定義される。

Scope

本項目では、運動中のヒトの熱平衡、皮膚と筋肉間の血流配分における心血管系の課題、発汗と脱水の影響、および耐性破綻としての労作性熱中症に至る熱中症の連続体について扱う。これは、メカニズムとエビデンスの生成方法に関する参照記述であり、応急処置、冷却、または治療の指示を提供するものではない。

Core questions

• 暑熱環境下での運動中に熱平衡はどのように維持されるか？
• 暑熱下での運動はなぜ心血管系に特別な負担をかけるのか？
• 脱水と血漿量減少はどのように熱耐性を悪化させるのか？
• 熱中症の連続体において、熱疲労と熱射病を区別するものは何か？

Key concepts

• ヒトの熱平衡と蒸発冷却
• 皮膚と筋肉の血流競合
• 心血管ドリフトと一回拍出量減少
• 発汗、脱水、血漿量
• 深部体温と高体温
• 熱疲労と労作性熱射病
• 熱順化

Mechanisms

暑熱下での運動中、蒸発による熱損失のために皮膚血流が増加する一方で、運動中の筋肉は依然として心拍出量の大部分を必要とする。この競合は、発汗による血漿量損失と相まって、静脈還流と一回拍出量を減少させ、心拍出量を維持するために心拍数を上昇させる（González-Alonso, Crandall & Johnson, 2008）。代謝熱産生と環境負荷が熱放散を上回ると、深部体温が上昇する。持続的な高体温は、しばしば脱水によって悪化し、全身性の炎症性および細胞毒性カスケードを引き起こし、中枢神経機能障害および多臓器損傷を伴う熱射病へと進行する可能性がある（Bouchama & Knochel, 2002; Epstein & Yanovich, 2019）。繰り返しの暑熱曝露は、順化（より早期かつ多量の発汗、血漿量増加、運動時心拍数および深部体温の低下）を誘発し、耐性を向上させる（Armstrong et al., 2007）。

Clinical relevance

熱中症は、高温条件下での運動や労働における認識された危険であり、労作性熱射病は生命を脅かす緊急事態である。本項目では生理学とエビデンスに基づいた情報を説明する。熱中症の認識、現場での冷却、および医学的管理は、現在の臨床およびスポーツ医学のガイドラインによって規定されており、この教育的参考文献の範囲外である。

Epidemiology

労作性熱中症は、アスリート、軍人、屋外労働者に影響を及ぼし、高い環境温度と湿度、高い運動強度、不十分な順化、脱水によってリスクが増大する。これは、若年アスリートにおける運動関連の虚脱および死亡の主要な原因の一つである（Armstrong et al., 2007; Epstein & Yanovich, 2019）。

Evidence & guidelines

生理学と臨床スペクトラムは主要なレビュー（Bouchama & Knochel, 2002; González-Alonso, Crandall & Johnson, 2008; Epstein & Yanovich, 2019）にまとめられており、スポーツ中の予防と認識は労作性熱中症に関するポジションステートメント（Armstrong et al., 2007）で扱われている。具体的な閾値と管理プロトコルは現在のガイドラインによって定められており、ここでは再現しない。

History

運動における熱中症への関心は、20世紀の軍事医学、産業医学、およびロードレースや運動経験から高まった。これらの経験は労作性熱射病を記録し、熱平衡、熱放散の心血管コスト、および保護的適応としての熱順化の体系的な研究を促した。

Debates

労作性熱射病の定義と現場診断

深部体温と精神状態の基準は現場での評価が困難であり、他の原因による運動関連虚脱と重複する可能性があるため、労作性熱射病の正確な定義と迅速な認識はスポーツ医学において議論の的となっている。

Key figures

• Lawrence E. Armstrong
• Abderrezak Bouchama
• José González-Alonso
• Yoram Epstein

Seminal works

• bouchama-knochel-2002
• gonzalezalonso-2008
• epstein-yanovich-2019
• armstrong-2007

Frequently asked questions

なぜ暑熱下での運動は、涼しい場所での運動よりも心臓に負担がかかるのか？

暑熱下では、身体は熱を放散するために大量の血液を皮膚に送るが、筋肉は依然として活動のために血液を必要とする。発汗による体液喪失と相まって、これにより心臓に戻る血液量が減少し、一回拍出量が低下するため、心拍出量を維持するために心拍数を上げる必要がある。

熱疲労と熱射病を分けるものは何か？

熱疲労は、深部体温は高いものの極端ではなく、精神状態が保たれている状態で運動を継続できない状態を指す。一方、熱射病は、高深部体温と中枢神経機能障害を伴うものと定義され、医学的緊急事態である。