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横浜みなとみらいパーソナルジム 記事まとめpart69

2019/05/10
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○熱生産の仕組み、その1

全体のエネルギー生産に占める力学的なパワーの割合が一番大きなところは「筋肉のエネルギー効率がよい」といえる。



筋肉のエネルギー消費量のうち半分以上が熱になります。



筋肉の力学的な特性から少し離れ「熱」をテーマに話を進めていきたいと思います。



筋肉が収縮すると、力学的なエネルギーだけでなく熱も出る、そして負荷が軽くなってスピードが上がるほどたくさんの熱が出ます。



では、全体のエネルギー消費量のうち、何割が力学的エネルギーになり、何割が熱になるのでしょうか?(アイソメトリック)等尺性収縮をしているときは力学的なパワーはゼロなので、筋肉は熱し「維持熱か出していない」ということになりますが、熱の生産も最も少なくなっています。

収縮する速度が速くなるとともに力学的なパワーも熱も増えていき、力学的なパワーは等尺性軽ければ熱はそこからさらに上がっていき、最大筋力の30~35 %ほどでピークになります。



軽いほど熱の発生が増えていきます。

一方,全体のエネルギー生産に占める力学的なパワーの割合が一番大きなところはエネルギー効率がよいといえます。



自動車でいうと一番燃費がよい状態。



それについては、1938年からカエルやカメなどの筋肉でさまざまな研究結果が報告されています。



(収縮速度でいうと、カエルの筋肉のエネルギー効率は、等尺性最大張力の約半分のカのところ、最大速度の20 %ほどのところ)で最大になり、その値は50 %ほどになります。



カメの場合はもう少し効率がよく、60 %前後という結果が出ています。



カメの筋肉はカエルの筋肉より収縮速度が遅いのですが、遅い筋肉のほうがミオシン分子が力を発揮する時間が長いため、エネルギー効率はよくなると考えられます。



人間の場合は、倫理上、生きた筋肉を取り出して実験することはできないので、現在の技術で正確な効率を出すことはできません。



そこで同じ哺乳類であるネズミで実験が行われ、そのデータが集まってきているというのが現状です。



それによると、速筋線維の多い長趾伸筋で調べると30 %前後、遅筋線維の多いヒラメ筋で見ると40~50 %。哺乳類の筋肉は、両生類などと比べるとスピードが速い筋肉である分、エネルギー効率が少し悪くなるようです。



最も効率がよくて30 %もしくは40 %ということは、筋肉を働かせると残念ながら60~70 %は熱になってしまうということになります。



人工の原動機のエネルギー効率は20~30 %なので、機械よりややよいといえるでしょう。



○熱を作り出す褐色脂肪

ここで見方を変えてみると、筋肉を動かせるということは、力を出したり運動をしたりするだけが目的ではないといえます。



熱き出すということも筋肉の重要な役割なのです。特に哺乳類がきるためには熱を出し続ける必要があるため、もともとそういう動きが筋肉に備わっているのでしょう。



その働きがどのような現象として起こっているかというと、例えば「震え.(シバリング)があります。



寒いところに行くと身体が勝手にブルブルと震えるのは、筋肉の収縮に伴って生産される熱を利用して体温 を維持しようとしているわけです。



これを「震え熱生産」といいます。



それに対して、「非震え熱生産」と呼ばれる現象もあります。



体内には、震えるような運動をしなくても熱き作る仕組みがあります。



非震え熱生産の熱源としては、まず「褐色脂肪組織」という組織が重要な役割を担っています。



これは熱を作ることが専門の脂肪組織で、脂肪をエネルギー源として燃やすことで熱を生産しています。



ほとんどの細胞中には、エネルギーを生産するミトコンドリアという小器官が存在しています。



褐色脂肪細胞には、このミトコンドリアが多く含まれています。



ミトコンドリアは赤っぽい色をしているため、褐色脂肪も全体として褐色に見えます。



一方、普通の脂肪細胞はミトコンドリアが少なく白っぽく見えるために、白色脂肪と呼ばれます。



これらの動物は秋の間に色脂肪は、身体が十分に脂肪を蓄え、クマやリスのような冬眠をする動物に多く見られます。



その脂肪を少しずつ使いながら体温を維持して寒い冬き乗り越えます。



そのときに活躍しているのが褐色脂肪だと考えられます。



本日もご観覧頂きありがとうございました。