結論から言うと——有酸素トレーニングへの適応で最も大切なのは、最大心拍出量（心臓が1分間に送り出せる血液の最大量）の増加です。心臓が大きくなり、収縮力が高まり、血液量が増えることで、一回拍出量が大きくなります（Hellsten と Nyberg 2015）。筋肉ではミトコンドリアが増え、同じ強度の運動でもグリコーゲンの使い方がゆっくりになり、脂肪をより多く使い、乳酸が出にくくなります（Holloszy と Coyle 1984）。
| よくある誤解 | 正しい理解 |
|---|---|
| 持久力が伸びるのは肺が大きくなるから | 最も大きな適応は最大心拍出量の増加（Hellsten と Nyberg 2015） |
| 最大酸素摂取量はトレーニングではほとんど変わらない | インターバルトレーニングを含む6〜13週の研究で、平均0.51L/分増えた（Bacon ら 2013） |
| 筋肉の変化は筋トレでしか起こらない | 持久トレーニングで筋肉のミトコンドリアや毛細血管が増える（Holloszy と Coyle 1984、Hellsten と Nyberg 2015） |
有酸素トレーニングへの適応をたとえ話でつかむ
有酸素トレーニングへの適応は「物流網の強化」です。心臓というポンプ（配送センター）が大型化して一度に多くの荷物（酸素）を送り出し、道路（動脈）が広がり、店の前の細い路地（毛細血管）が増えます。店（筋肉）の中では、荷物を使って製品（ATP）を作る工場（ミトコンドリア）が増えます。
心臓と血管の適応
| 部位 | 適応（Hellsten と Nyberg 2015） | 効果 |
|---|---|---|
| 心臓 | 心臓が大きくなる、収縮力が高まる | 一回拍出量と最大心拍出量が増える |
| 血液 | 血液量が増える | 心臓に戻る血液が増え、一回拍出量が大きくなる |
| 動脈 | 太い動脈の直径が広がり、壁が薄くなる | 血液が流れやすくなり、血管がしなやかになる |
| 毛細血管 | 筋肉の中の毛細血管の網が増える | 酸素が筋肉に移る面積が広がり、距離が短くなり、赤血球が通る時間が長くなる |
心拍出量のくわしい説明は心拍出量の記事で解説しています。若い健康な人の5〜13週の持久トレーニングをまとめた分析では、最大酸素摂取量の伸びは最大心拍出量の伸びと関係していて、最大運動時の動静脈酸素較差（筋肉が酸素を取り出した量）ははっきりとは増えませんでした（Montero ら 2015）。
安静時心拍数の低下
持久トレーニングで安静時心拍数は下がり、運動しないグループと比べて、男女の分け方によって2.7〜5.8拍/分（4.5〜9.0%）低くなりました（Reimers ら 2018）。
筋肉の適応
持久トレーニングを続けると、筋線維のミトコンドリアの量と、酸素を使ってエネルギーを作る能力が高まります（Holloszy と Coyle 1984）。片脚だけを6週間鍛えた研究では、鍛えた脚のミトコンドリアのたんぱく質が鍛えていない脚より45%多くなりました（Skattebo ら 2020）。
| 同じ強度の運動で起こる変化（Holloszy と Coyle 1984） | 意味 |
|---|---|
| 筋グリコーゲンと血糖の使い方がゆっくりになる | 糖の貯えが長持ちする |
| 脂肪をより多く使う | 糖を節約できる |
| 乳酸が出にくくなる | 体の中の乱れが小さく、楽に感じる |
最大酸素摂取量はどれくらい伸びるか
座りがちな人やレクリエーションレベルの人334人（37の研究）を対象に、6〜13週のインターバルトレーニング（または持続トレーニングとの組み合わせ）をまとめた分析では、最大酸素摂取量は平均0.51L/分増えました（Bacon ら 2013）。長めのインターバルを使った9つの研究（72人）では、約0.8〜0.9L/分とさらに大きく増え、すべての参加者ではっきりと伸びていました。
最大酸素摂取量そのものについては最大酸素摂取量（VO₂max）の記事を参考にしてください。
有酸素トレーニングへの適応を生かす
- 心臓を鍛える意識で続ける：短期間での最大酸素摂取量の伸びは、主に最大心拍出量の伸びと関係していた（Montero ら 2015）
- インターバルも取り入れる：インターバルトレーニングを含むプログラムで最大酸素摂取量は平均0.51L/分伸び、長めのインターバルではさらに大きかった（Bacon ら 2013）
- 同じペースが楽になるのも適応のサイン：ミトコンドリアが増えると、同じ強度でも乳酸が出にくくなる（Holloszy と Coyle 1984）
有酸素トレーニングへの適応の試験に出るポイント
- 最も大切な適応は最大心拍出量の増加（心臓の拡大、収縮力の向上、血液量の増加→一回拍出量の増加）（Hellsten と Nyberg 2015）
- 毛細血管が増え、筋肉が酸素を取り出す能力が高まる（Hellsten と Nyberg 2015）
- 筋肉のミトコンドリアが増え、同じ強度で糖の利用が減り、脂肪の利用が増え、乳酸が減る（Holloszy と Coyle 1984）
- 5〜13週の持久トレーニングでの最大酸素摂取量の伸びは最大心拍出量の伸びと関係（Montero ら 2015）
- 持久トレーニングで安静時心拍数が下がる（Reimers ら 2018）
有酸素トレーニングへの適応のよくある質問
- Q有酸素トレーニングの効果は何週間で出ますか？
- A
この記事で紹介した分析では、5〜13週の持久トレーニングで最大心拍出量と最大酸素摂取量が増え（Montero ら 2015）、6〜13週のインターバルトレーニングを含むプログラムで最大酸素摂取量が平均0.51L/分増えました（Bacon ら 2013）。
- Qやめるとどうなりますか？
- A
トレーニングをやめると、得られた適応は少しずつ失われていきます。くわしくはディトレーニングの記事で解説しています。
- Q筋トレと有酸素運動の両方をしても大丈夫ですか？
- A
この記事で扱った研究は持久トレーニングの効果を調べたもので、両方を組み合わせたときの影響は調べていません。組み合わせの効果は、別の研究で確かめる必要があります。
有酸素トレーニングへの適応の理解度チェック
- Q問題1：有酸素トレーニングで最も大切な適応とされるものはどれか。
A. 肺の容積の増加
B. 最大心拍出量の増加
C. 最大心拍数の増加
D. 筋肉の太さの増加 - A
正解：B。最大心拍出量の増加です（Hellsten と Nyberg 2015）。
- Q問題2：持久トレーニングで筋肉に起こる変化として正しいものはどれか。
A. ミトコンドリアが減る
B. 同じ強度で乳酸が出やすくなる
C. 同じ強度で脂肪をより多く使う
D. 同じ強度でグリコーゲンを早く使う - A
正解：C。脂肪の利用が増え、糖の利用はゆっくりになります（Holloszy と Coyle 1984）。
- Q問題3：Bacon ら（2013）で、最大酸素摂取量は平均どれくらい増えたか。
A. 約0.05L/分
B. 約0.51L/分
C. 約2.5L/分
D. 約5.0L/分 - A
正解：B。平均0.51L/分増えました。
有酸素トレーニングへの適応の覚え方
ポンプ（心臓）大きく → 一回拍出量↑ → 最大心拍出量↑
道路（動脈）広く ／ 路地（毛細血管）増える
工場（ミトコンドリア）増える
同じ強度で：糖↓ 脂肪↑ 乳酸↓ 安静時心拍数↓有酸素トレーニングへの適応のまとめ
- 有酸素トレーニングで、心臓・血液・血管・筋肉に適応が起こる
- 最も大切なのは最大心拍出量の増加で、最大酸素摂取量の伸びと関係している
- 筋肉ではミトコンドリアが増え、同じ強度の運動が楽になる
有酸素トレーニングへの適応の語源と必須用語
| 語 | 語源 | 意味 |
|---|---|---|
| Aerobic | ギリシャ語 aēr（空気）＋bios（生命） | 有酸素の |
| Adaptation | ラテン語 adaptare（合わせる） | 適応 |
| Capillary | ラテン語 capillus（髪の毛） | 毛細血管（髪の毛のように細い血管） |
| 用語 | 読み方 | 意味 |
|---|---|---|
| 最大心拍出量 | さいだいしんはくしゅつりょう | 心臓が1分間に送り出せる血液の最大量 |
| 一回拍出量 | いっかいはくしゅつりょう | 心臓が1回の拍動で送り出す血液の量 |
| 毛細血管 | もうさいけっかん | 筋肉などで酸素を受け渡す細い血管 |
| ミトコンドリア | みとこんどりあ | 酸素を使ってATPを作る細胞内の小器官 |
| インターバルトレーニング | いんたーばるとれーにんぐ | きつい運動と休みをくり返すトレーニング |
参考文献
- Hellsten Y, Nyberg M. (2015) Cardiovascular adaptations to exercise training. Comprehensive Physiology 6(1): 1–32. doi:10.1002/cphy.c140080
- Holloszy JO, Coyle EF. (1984) Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences. Journal of Applied Physiology 56(4): 831–838. doi:10.1152/jappl.1984.56.4.831
- Montero D, Diaz-Cañestro C, Lundby C. (2015) Endurance training and V̇O₂max: role of maximal cardiac output and oxygen extraction. Medicine & Science in Sports & Exercise 47(10): 2024–2033. doi:10.1249/MSS.0000000000000640
- Bacon AP, Carter RE, Ogle EA, Joyner MJ. (2013) VO2max trainability and high intensity interval training in humans: a meta-analysis. PLoS One 8(9): e73182. doi:10.1371/journal.pone.0073182
- Reimers AK, Knapp G, Reimers CD. (2018) Effects of exercise on the resting heart rate: a systematic review and meta-analysis of interventional studies. Journal of Clinical Medicine 7(12): 503. doi:10.3390/jcm7120503
- Skattebo Ø, Capelli C, Rud B, Auensen M, Calbet JAL, Hallén J. (2020) Increased oxygen extraction and mitochondrial protein expression after small muscle mass endurance training. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports 30(9): 1615–1631. doi:10.1111/sms.13707
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