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Training for Longevity: The Reverse J-Curve for Exercise

Training for Longevity: The Reverse J-Curve for Exercise

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7431070/

エバン L. オキーフ、MD　チュレーン医療センター、ニューオーリンズ、ルイジアナ州
ノエル・トーレス-アコスタ、MD　カンザス大学医療センター、カンザスシティ、カンザス州
ジェームズ・H・オキーフ、MD　2003年よりMSMA会員、ミズーリ州カンザスシティの聖路加ミッドアメリカ心臓研究所、ミズーリ州カンザスシティのミズーリ大学カンザスシティ校に勤務。
カール J レイビー、MD　ルイジアナ州ニューオーリンズ、クイーンズランド大学医学部オックスナー臨床学校ジョン・オックスナー心臓血管研究所循環器疾患科

2020年7月-8月

要旨

豊富な科学的文献によると、生活の質、心血管（CV）の健康、長寿のために運動を行うことは、ユニークな治療効果があることが証明されている。そのため、多くの人は、より多くの運動をすれば常により良いものになると考えていた。

しかし、慢性的な過剰な持久力運動は、心血管の健康に悪影響を及ぼす可能性がある。超耐久レースでは、トロポニンや脳内ナトリウム利尿ペプチドの上昇から明らかなように、急性心筋障害を引き起こす可能性がある。さらに、突然の心停止は、マラソンやトライアスロンでは、短時間のレースよりも頻繁に起こる。

ベテランの持久系アスリートは、心筋線維症や冠動脈石灰化のリスクを高める異常な心臓リモデリングを示すことが多い。慢性的な過度の運動は、心房細動（AF）のリスクの増加と一貫して関連しており、長寿の利点をある程度減衰させている。

最適な運動量は不明であり、おそらく個人差がある。現在の研究では、週に2.5～5時間の中等度または高強度の身体活動を行うと最大の効果が得られることが示唆されているが、週に10時間を超えると健康効果が低下する可能性がある。

はじめに

運動不足と肥満は、死と障害の主要な原因の一つであり、特に心血管（心血管）系には無数の悪影響を及ぼしている。そのため、身体活動と運動トレーニングは、非伝染性疾患、特に心血管疾患の予防と治療のための最も強力な手段の一つとなっている2 。身体活動と心肺機能の向上は、冠動脈疾患（CAD）の発生と負担を軽減し、主要な心血管疾患有害事象（MACE）のリスクを減少させる。3 中年期に最も身体的に活動的なコホートの予測寿命は、座位型のコホートに比べて8年長くなっている。

運動は身体と脳のほぼすべての側面にプラスの影響を与え、身体的・精神的なウェルビーイングを向上させるユニークな能力を持つことから、一般の人々は、身体的に活動的であることが健康で長生きするための最良の方法の一つであると確信している。実際、心血管フィットネス（有酸素運動と筋力）を高いレベルで維持することは、他の治療法とは無関係に予後を改善し、運動やフィットネスが心血管疾患との戦いにおいて最も強力な医療治療であるという議論が成り立つ5。重要なことは、軽度または中等度の身体活動を1日15分/日行うだけでも有意な長寿効果が得られ、これは推奨される1日の最低運動量の約半分に相当する。

7 丈夫な健康と最適な長寿をもたらすための理想的な運動量については、科学的な文献で熱い議論が交わされている。本論文の目的は、累積データを中心にこの問題を明らかにすることである8-14。

運動の逆J字カーブ

健康効果を最大化するための最適な身体活動量は不明15 であり、2,500年前にもヒポクラテスは次のように説いている。”7 このことは、健康と平均寿命の向上に最適な身体活動の量の範囲があり、運動量がこの理想的な範囲を上回ったり下回ったりすると、その効果が薄れてしまうことを示唆している。実際、1986年にPaffenbargerは、運動（歩行、階段昇降、スポーツプレー）と全死因死亡率との間に逆J字型の関係があることを報告している。この前向き研究では、ハーバード大学卒業生の男性16,936人を16年間追跡調査し、身体活動に費やすエネルギーが500kcal/週未満から3,500kcal/週に増加するにつれて死亡率が逆に低下することがわかった16。しかし、3,500kcal/週を超える運動をしている男性の18%では、年齢調整による死亡リスクの低下が減衰しており、3,000～3,500kcal/週の運動をしている人の死亡率の低下が54%であったのに対し、38%の低下が見られた16。

その後、300万人以上の人を対象とした複数の大規模な観察研究で同様の結果が報告されており、運動の有益性には上限値がある可能性があることを示唆している。図1に示されているように、大規模な観察研究のほぼすべてがこの逆Jカーブを再現している。この関係では、心血管疾患と早期死亡のリスクは用量に依存して低下し、運動量の閾値を超えるまでは、その時点でその恩恵は極端な運動量ではない場合に比べて減衰する。多くの研究では、非常に高用量の運動で指摘されたリスク低下の低下は、極端な上位のコホートでは個人数が少ないため、統計学的な有意差には達しなかった。しかし、この逆Jパターンは繰り返し起こるテーマであり、非常に大規模な研究では、極端に高用量の運動を行った場合の健康上の有益性の減衰は統計的に有意であることが示されている8。

図1

疫学研究からみた全原因死亡率と心血管疾患の偶発症。身体活動量と心血管健康アウトカムとの間の曲線的な用量反応関連の概要

Franklinら、Paffenbargerら、Stewartら15,16,52からの引用。

*アウトカムとして心血管疾患の併発を示している。

不整脈

17,18 持久系アスリートに見られる心房細動（心房細動）の発生率の増加は、心臓の不適応として最もよく記録されているものの一つであり、心臓過剰使用症候群の特徴の一つであると考えられている。1998年にKarajalainenらは、300人のベテラン耐久アスリートを対象に調査を行い、静坐している対照コホートと比較して、心房細動の発生率が5倍高かったことを報告した19。21,22 個々の研究では、慢性的な持久系スポーツへの参加は、心房細動のリスクを2～10倍に増加させることが報告されているが、最近のメタアナリシスでは、心房細動の全体的なリスクのオッズ比は5倍強と定量化されている23。

他の多くの健康アウトカムと同様に、適度な量の身体活動は心房細動の予防に有効であるが、運動量が少なくても多くても心房細動のリスクの増加と関連している。運動量が6MET未満の人は、健康な被験者と比較して、心房細動の発生率が高く、調整後には、1METの運動量の増加ごとに心房細動の発生リスクが7%低下した（ハザード比0.93,95%信頼区間0.92-0.94,P<0.001）。 24 週の運動量に関しては、週5MET/時間から始めるような少量の運動でも心房細動のリスクを低下させるようであるが、最大の効果は週20MET/時間で見られる(図2)。

図2　身体活動量と心房細動リスクとの間の用量反応関係

5～20MET/h/wkの身体活動を行っている人は心房細動のリスクが有意に減少しているが、それ以上の運動量では心房細動リスクは減少していないようである。

心房細動リスクの増加傾向は、55MET-h/wkを超えると報告した人で明らかである。心房細動=心房細動;MET-hrs/week=週の作業時間の代謝等価量。Franklin er al)。15より引用

メッツ / METs

「歩く・軽い筋トレをする・掃除機をかける・洗車する・子供と遊ぶ（中強度）などは3～3.5メッツ程度、やや速歩・ゴルフ（ラウンド）・通勤で自転車に乗る・階段をゆっくり上るなどは4～4.3メッツ程度、ゆっくりとしたジョギングなどは6メッツ、エアロビクスなどは7.3メッツ、ランニング・クロールで泳ぐ・重い荷物を運搬するなどは8～8.3メッツといったように、様々な活動の強度がすでに明らかになっています。」

www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/dictionary/exercise/ys-004.html

心房粗動および／または心房細動は、スイスの元プロサイクリストの有意なコホートで認められた26 。心房粗動の切除に成功した後、以前の持久力スポーツへの参加と高レベルの運動の継続は、心房細動の再発リスクを増加させた27 。26 複雑な心室性頻脈性不整脈は競技スポーツ選手に見られることがあり、「アスリート心臓症候群」の一つの症状として挙げられているが、これが良性心疾患なのか高リスク心疾患なのかは不明である28,29。30 その他、ベテランの持久系アスリートにおける不整脈の原因としては、過度の交感神経活動／カテコラミン過負荷、酸化ストレスの増加、心筋線維症、電解質異常などが考えられる。

心筋線維症

心筋線維化は、急性心筋梗塞（MI)心筋炎、制御されていない高血圧、弁膜機能障害などの様々な心臓損傷に対する非特異的な反応である。31 心筋線維化は、心臓磁気共鳴画像法（MRI）で最もよく可視化され、特に後期ガドリニウム増強（LGE）で示される。

慢性的な持久系スポーツのトレーニングやレースは、後期ガドリニウム増強を示すリスクを高めることが示されており、これは、そうでなければ健康で無症状の生涯にわたる持久系アスリートにおいても記録されている31-33。激しい運動時には、心拍出量が安静時の値の約5倍に増加し、5L/分から25L/分以上に上昇するため、心臓に不釣り合いに分布する負荷がかかり、右心室と左心室でそれぞれ125%対4%の壁応力が増加する35。

この結果として生じる心筋線維症の臨床的関連性に関するエビデンスは不足している。さらに、2年間の追跡調査では、心筋線維化のないベテランアスリートと比較して、心筋後期ガドリニウム増強を有する持久系アスリートの間で心血管疾患有害事象と冠動脈再灌流がより一般的に発生しており、この心筋損傷が予後を左右する役割を果たしている可能性が示唆されている。興味深いことに、超耐久レースの完走回数だけでなく、冠動脈石灰化（CAC）の重症度も独立して後期ガドリニウム増強の存在を予測していた34。心臓MRIの累積データは、ベテランの耐久アスリートにおける後期ガドリニウム増強の有病率を12%示しており、これは、世界保健機関（WHO）が推奨する最低量の1日の身体活動を行っていない人の対照群の有病率1.5%の8倍である（図3）15。

図3

男性アスリートと対照群の間で後期ガドリニウム増強の有病率を比較した研究の概要

後期ガドリニウム増強 = Late gadolinium enhancement（後期ガドリニウム増強） Franklin er al)。15より引用

冠動脈石灰化

ベテランの持久系アスリートにおけるCACに関するエビデンスは複雑である。冠動脈のカルシウム量が心血管疾患有害事象のリスクの正確な予測因子であることは、大規模で一貫したデータが示している37。Merghaniらは、54±8歳のマスターズアスリートは健康な対照者に比べて動脈硬化性プラークを有する可能性が約2倍であり、これらの持久系アスリートはCACスコアが300以上（11.3%)腔内狭窄が50%以上（7.5%）である可能性が高いことを報告している。

www.hayamaheart.gr.jp/case-study/case02.php

図4

フィットネスレベルとCAC負担との関連。CAC = 冠動脈カルシウム;FAC = 機能的有酸素能力。Kermottら38からの引用。

一般的に、ベテランの持久系アスリートは、安静な対照者に比べて冠動脈石灰化が増加することが研究で確認されているが、石灰化と脂質が混在した形態の高リスクの揮発性プラークを有する可能性は低い傾向にある39-41。40 別の研究では、非常に激しい強度の運動はCACの最も強い予測因子であるが、混合プラークの有病率の低下にも関連していたと報告されている。

これらのデータをまとめると、これらのデータは、CACスコアの高いベテランアスリートであっても、非常に高負荷の激しい身体活動は冠動脈石灰化のリスクの増加と関連しているが、危険なプラーク組成や全死因死亡や心血管疾患死亡のリスクの増加とは関連していないことを示唆している。運動誘発性心筋線維症のエビデンスと同様に、CACやその他の心臓の不適応が完全に良性であると結論づけるのは難しい。しかし、現在のところ、このような所見の機能的関連性の意義は不明であり、この問題は、ベテランの持久力アスリートのより大きな患者集団を用いて、より多くの研究を必要とする。

活発な運動に伴う急性リスク

運動に関連した心臓突然死（SCD）の最大90%は競技スポーツ選手ではなくレクリエーションアスリートで発生しており、発生率は成人のレクリエーションアスリートでは1:22,000～1:69,000であるのに対し、若い競技スポーツ選手では1:50,000であると推定されている43,44。15 同様に、別の研究では、最も運動量の多いコホートでは、少なくとも中程度の運動量の人に比べて心臓突然死のリスクが 25 倍に増加していることが明らかになっている。

45. 長距離レースや身体的負荷の高いレースでは、心臓突然死のリスクが高くなるようである。約 1100 万人の長距離レース参加者のデータによると、ハーフマラソン（0.27/10 万人）に比べてマラソン（1.01/10 万人）では心臓突然死の発生率が高く、被害者のうち心停止を免れたのはわずか 29%であった46。このような性差は、心臓の使いすぎ症候群の多くの側面で見られ、女性は男性よりも慢性的な高負荷の持久力運動の心臓への悪影響の影響を受けにくいようである。

トライアスロン選手における心臓突然死の発生率は、マラソン競技よりも高いことが報告されている。トライアスロンの参加者 470 万人を対象とした症例シリーズでは、心臓突然死の発生率は 1.74/10 万人と推定されている。また、40歳以上の男性では、若い参加者と比較して3倍のリスクがあった48。

急性心筋梗塞は、激しい運動中または運動直後にも発生率が高くなる。いくつかの研究では、身体活動から1時間以内の心筋梗塞のリスクが2～10倍に増加することが示されている。15 マラソンやウルトラマラソンなどの持久系イベントは心臓バイオマーカーの異常と関連している。マラソンランナーでは、レース後のトロポニンの有意な上昇が運動強度と直接相関して検出されている49 。

生化学的変化に加えて、激しい運動の後には機能的変化も見られる。ある研究では、耐久レース（マラソン、耐久トライアスロン、アルペンサイクリング）に出場した40人のアスリートを対象にして、レース後の右心室（RV）駆出率（EF）が9%ポイント低下したが、左心室（LV）EFには変化がなかったことが明らかになっている。さらに、MRI上の後期ガドリニウム増強は、13%の持久系アスリートの13%でRVの心室間中隔への付着部位に見られ、これらの選手では肺高血圧症との関連でよく見られた。興味深いことに、競技歴が長いアスリート（20年 vs 8）では、安静時RVEFが有意に低かった。この効果を得るために必要な運動量の目安は、週に20時間以上、20年以上と推測されている。

結論

心血管イベントのリスクを減少させ、寿命を延ばすことを目標とするならば、適度な運動を定期的に行うことが適切である。激しい運動を大量に行うと、それほど極端ではない運動で得られる効果のいくつかが減衰してしまう可能性がある。

メンタルヘルスと長寿の改善に最適な運動は、テニス、ゴルフ、バドミントン、サッカー、バスケットボール、バレーボール、集団運動などの社交的なスポーツであるように思われる。

そうであっても、心血管疾患リスク低減の最大の効果は、より低く、より安全で、より中等度の運動量で得られることを強調すべきである。