酸素借と酸素負債とは？運動の始めと終わりの酸素の過不足

酸素借と酸素負債とは？運動の始めと終わりの酸素の過不足 運動科学

結論から言うと——酸素借は、運動を始めた直後に必要な酸素に対して取り込める酸素が足りない分で、その間のエネルギーはATP-PCr系と解糖系（無酸素性の供給）でまかなわれます。酸素負債は、運動が終わった後も安静時より多く酸素を取り込み続ける分です。酸素負債はかつて「乳酸を片づけるための酸素」と考えられていましたが、その説明は単純すぎたとされ、今ではEPOC（運動後過剰酸素消費）と呼ぶことがすすめられています（Gaesser & Brooks 1984）。

よくある誤解正しい理解
酸素負債は、酸素借をそのまま返しているだけ運動後の酸素消費の増加には、ホルモン・体温など多くの要因が関わる（Gaesser & Brooks 1984）
運動後に息が荒いのは乳酸を処理しているから乳酸が減る速さと運動後の酸素摂取の遅い成分は一致しないことが示されている（Gaesser & Brooks 1984）
酸素借は測れない最大酸素借は、無酸素性の能力の指標として測定されている（Medbø ら 1988）

酸素借と酸素負債をたとえ話でつかむ

酸素借と酸素負債は「急な出費とその後の支払い」にたとえられます。運動を始めると、すぐにお金（エネルギー）が必要になりますが、給料（酸素による供給）が届くまでには時間がかかります。そこで手元の貯金（ATPやクレアチンリン酸、糖）を使ってしのぐのが酸素借です。運動後には、使った貯金を戻したり、ほかの片づけをしたりするために、しばらく出費（酸素消費）が多いまま続きます。これが酸素負債（EPOC）です。

酸素借と酸素負債の違い

酸素借（酸素不足）酸素負債（EPOC）
いつ運動を始めた直後運動が終わった後
何が起きているか必要な酸素量に、取り込む量が追いつかない安静時より多い酸素の取り込みが続く
エネルギーの出どころ・役割ATP-PCr系と解糖系がまかなうクレアチンリン酸の回復、体温やホルモンの影響など
英語Oxygen deficitOxygen debt／EPOC

酸素借と酸素負債の仕組み

酸素借：酸素の供給が追いつくまで

運動を始めると、筋肉はすぐに多くのATPを必要とします。しかし、呼吸や心拍数が上がって酸素の供給が追いつくまでには時間がかかります。その間は、酸素を使わないATP-PCr系と解糖系がエネルギーを補います。3つの供給系の関係はエネルギー供給機構の3つで解説しています。

酸素負債からEPOCへ

1920年代にHillらは、運動後の酸素消費の増加を、運動中にできた乳酸の一部を酸化し、そのエネルギーで残りをグリコーゲンに戻すためのものと考え、「酸素負債」と名づけました。1933年にはMargariaらが、速い成分（クレアチンリン酸などの回復）と遅い成分（乳酸の処理）に分ける考え方を示しました（Gaesser & Brooks 1984 による整理）。

その後の研究で、乳酸が減る速さと酸素摂取の遅い成分は一致しないことがわかり、運動後の酸素消費の増加には、カテコールアミン（アドレナリンなど）、甲状腺ホルモン、脂肪酸、カルシウムイオン、体温などが関わると整理されました。中でも体温の上昇が最も重要な要因の一つとされています。そこで、原因を決めつけない「EPOC（運動後過剰酸素消費）」という呼び方がすすめられました（Gaesser & Brooks 1984）。EPOCの詳しい内容はEPOCの記事で解説しています。

最大酸素借：無酸素性の能力を測る

全力に近い運動で生じた酸素借の合計を「最大酸素借（最大累積酸素借）」といい、無酸素性の能力の指標として使われます。Medbø ら（1988）の研究では、酸素借は2分ほどまでの運動では運動時間とともに大きくなり、2分以上では頭打ちになりました。最大酸素借は人によって52〜90mL/kgの幅がありました。また、酸素の薄い空気を吸うと最大酸素摂取量は22%下がりましたが、最大酸素借は変わりませんでした。

酸素借と酸素負債をトレーニングに生かす

  • ウォーミングアップで酸素借を小さく：事前に体を温めておくと、本番の運動の立ち上がりに備えられる
  • 高強度のインターバルで無酸素性の能力を伸ばす：6週間のタバタ式トレーニングで最大酸素借は28%増えたが、中強度の持久系トレーニングでは増えなかった（Tabata ら 1996、HIIT）
  • セット間の休息を目的で決める：運動後しばらくは回復のための酸素消費が続くので、高強度の運動のくり返しには十分な休息を入れる

酸素借と酸素負債の試験に出るポイント

  • 酸素借＝運動開始時に、酸素需要に酸素摂取が追いつかない分。ATP-PCr系と解糖系でまかなう
  • 酸素負債＝運動後、安静時を上回って続く酸素摂取。現在はEPOCと呼ぶ
  • Hillの乳酸説は単純すぎたとされ、EPOCには体温・ホルモンなど多くの要因が関わる（Gaesser & Brooks 1984）
  • 最大酸素借は無酸素性の能力の指標（Medbø ら 1988）
  • 高強度インターバルトレーニングで最大酸素借が増える（Tabata ら 1996）

酸素借と酸素負債のよくある質問

Q
酸素借と酸素負債は同じ量ですか？
A

同じとは限りません。運動後の酸素消費には、酸素借を補う分だけでなく、体温やホルモンの影響など多くの要因が関わるため、単純に「借りた分を返す」関係ではないとされています（Gaesser & Brooks 1984）。

Q
EPOCが大きいほど脂肪が燃えますか？
A

運動後の酸素消費の量は、運動の強さや長さによって変わります。脂肪の減り方は運動中と運動後を合わせた全体で考えるのが基本で、EPOCの詳しい内容はEPOCの記事で解説しています。

Q
運動の始めに息が苦しいのはなぜですか？
A

運動を始めた直後は、酸素の取り込みが必要量に追いついていない（酸素借の状態）ためです。しばらく続けると呼吸と心拍が上がり、楽に感じることがあります。

酸素借と酸素負債の理解度チェック

Q
問題1：酸素借の間にエネルギーを主にまかなうのはどれか。
A. 脂肪の酸化だけ
B. ATP-PCr系と解糖系
C. たんぱく質の分解
D. 何もまかなわれない
A

正解：B。酸素を使わない供給系が補います。

Q
問題2：Gaesser & Brooks（1984）がすすめた、酸素負債の代わりの呼び方はどれか。
A. VO₂max
B. EPOC
C. LT
D. RER
A

正解：B。EPOC（運動後過剰酸素消費）です。

Q
問題3：Medbø ら（1988）で、最大酸素借が頭打ちになったのは何分以上の運動か。
A. 15秒
B. 30秒
C. 2分
D. 10分
A

正解：C。2分以上の運動で頭打ちになりました。

酸素借と酸素負債の覚え方

借りて（始め）、あとで払う（終わり）

酸素借　＝ 始めの不足 → ATP-PCr系・解糖系で立て替え
酸素負債 ＝ 終わりの上乗せ → 今の呼び名はEPOC

EPOCの原因は乳酸だけじゃない（体温・ホルモンなど）

酸素借と酸素負債のまとめ

  • 酸素借は運動開始時の酸素の不足分で、無酸素性の供給系がまかなう
  • 酸素負債は運動後に続く酸素消費の増加で、現在はEPOCと呼ばれる
  • EPOCは乳酸の処理だけでは説明できず、体温やホルモンなどが関わる
  • 最大酸素借は無酸素性の能力の指標で、高強度のトレーニングで増える

酸素借と酸素負債の語源と必須用語

語語源意味
Deficitラテン語 deficere（不足する）不足・借り
Debtラテン語 debitum（借りているもの）負債
EPOCExcess Post-exercise Oxygen Consumption の頭文字運動後過剰酸素消費
用語読み方意味
酸素借さんそしゃく運動開始時の酸素の不足分
酸素負債さんそふさい運動後に安静時を上回って続く酸素摂取
EPOCいーぽっく運動後過剰酸素消費。酸素負債の現在の呼び名
最大酸素借さいださんそしゃく全力に近い運動で生じる酸素借の合計。無酸素性の能力の指標
無酸素性の供給系むさんそせいのきょうきゅうけい酸素を使わずにATPを作るしくみ（ATP-PCr系・解糖系）

参考文献

  • Gaesser GA, Brooks GA. (1984) Metabolic bases of excess post-exercise oxygen consumption: a review. Medicine & Science in Sports & Exercise 16(1): 29–43. PubMed 6369064
  • Medbø JI, Mohn AC, Tabata I, Bahr R, Vaage O, Sejersted OM. (1988) Anaerobic capacity determined by maximal accumulated O2 deficit. Journal of Applied Physiology 64(1): 50–60. doi:10.1152/jappl.1988.64.1.50
  • Tabata I, Nishimura K, Kouzaki M, et al. (1996) Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max. Medicine & Science in Sports & Exercise 28(10): 1327–1330. doi:10.1097/00005768-199610000-00018

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