酸素消費量と有酸素能力

酸素消費量（VO2）は、身体が酸素を取り込み利用する速度であり、運動中は活動筋のエネルギー需要に比例して増加します。個人が達成できる最高速度である最大酸素摂取量（VO2max）は、有酸素能力の主要な指標であり、肺、心臓、血液、筋肉の統合された機能を反映しています。

Definition

酸素消費量は全身の酸素摂取速度であり、有酸素能力（最大酸素摂取量、VO2max）は、運動中に達成可能な酸素摂取の最高速度であり、活動筋への酸素供給とそこでの酸素抽出の統合された能力によって決定されます。

Scope

このトピックでは、有酸素エネルギー代謝のマーカーとしての酸素消費量、最大酸素摂取量の決定要因、フィックの原理によって表現される酸素輸送および利用連鎖、ならびに有酸素能力を特徴づけるためのガス交換の使用について扱います。これは参照情報であり、個別化されたフィットネス検査やトレーニング処方を提供するものではありません。

Core questions

• 運動強度に応じて酸素消費量が増加するのはなぜですか？
• 最大酸素摂取量を決定する要因は何ですか、またそれは主に供給によって制限されますか、それとも抽出によって制限されますか？
• 酸素輸送連鎖はフィックの原理によってどのように要約されますか？

Key concepts

• 酸素消費量（VO2）
• 最大酸素摂取量（VO2max）
• フィックの原理（心拍出量×動静脈酸素較差）
• 中心的な酸素供給と末梢での抽出
• 心拍出量と酸素運搬能力
• 有酸素能力のガス交換測定

Mechanisms

運動中に酸素消費量が増加するのは、持続的な作業のためのATPの主要な供給源である筋肉ミトコンドリアでの酸化的リン酸化が、エネルギー需要に比例して酸素を消費するためです。酸素摂取速度は、心拍出量と動静脈酸素較差の積としてフィックの原理によって表現でき、酸素供給と抽出を結びつけます。最大酸素摂取量は、このシステムの限界を表します。証拠の重みは、それが主に酸素供給、すなわち最大心拍出量と動脈血酸素含有量の積によって制限され、筋肉の酸素抽出能力によってではないことを示しています（Bassett, 2000）。炭水化物と脂肪の酸化は両方とも酸素を消費するため、酸素摂取量は関連トピックで説明されている燃料利用を統合します（Romijn, 1993）。漸増運動中のガス交換測定は、酸素摂取量を定量化し、反応における閾値を特定します（Beaver, 1986; McArdle, 2015）。

Clinical relevance

酸素摂取量とその最大値は、心肺運動負荷試験および健康と疾患における有酸素能力を記述する上で中心的な測定値です。この項目は、参照背景として基礎となる生理学を説明するものであり、個別の診断、フィットネス処方、または治療決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

記述は、臨床ガイドラインではなく、最大酸素摂取量の決定要因に関する生理学的レビューと一次ガス交換方法論に基づいています。測定アプローチは、制御された実験室試験から導き出されています（Bassett, 2000; Beaver, 1986）。

History

最大酸素摂取量の概念は、A. V. Hillとその同僚による20世紀初頭の研究に遡ります。その後の数十年で、その測定法と、中心的な酸素供給と末梢での抽出のどちらがその限界を設定するかについての長年の議論が洗練され、ほとんどの状況で供給が主要な制限因子として浮上しました（Bassett, 2000; McArdle, 2015）。

Debates

VO2maxは酸素供給によって制限されますか、それとも筋肉抽出によって制限されますか？

最大酸素摂取量が主に中心的な酸素供給（最大心拍出量と酸素運搬能力）によって設定されるのか、それとも活動筋の酸素抽出能力によって設定されるのかについては数十年にわたって議論されてきましたが、ほとんどの状況で酸素供給を支持する証拠のバランスが優勢です。

Key figures

• David R. Bassett
• Edward T. Howley
• Karlman Wasserman
• A. V. Hill

Seminal works

• bassett-2000
• beaver-1986

Frequently asked questions

VO2maxとは何ですか？

VO2maxは、運動中に身体が酸素を取り込み利用できる最大速度であり、肺、心臓、血液、筋肉の複合的な機能を反映する有酸素能力の主要な指標です。

最大酸素摂取量を主に制限するものは何ですか？

証拠の重みは、それが主に筋肉への酸素供給、すなわち最大心拍出量と動脈血の酸素含有量の積によって制限され、筋肉の酸素抽出能力によってではないことを示しています。