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運動による酸化ストレスをメラトニン摂取で緩和できるか これまでのエビデンスを総括

「運動誘発性の酸化ストレスとメラトニン補充:現在のエビデンス」というタイトルのレビュー論文が日本生理学会発行の「The journal of physiological sciences(JPS)」に発表された。メラトニンの化学構造や代謝、生物活性、抗腫瘍効果などの詳細な解説とともに、スポーツパフォーマンスとの関連について考察した、ポーランドと英国の研究者の論文。パフォーマンスへの影響について述べている部分を中心に、一部分をピックアップして紹介する。

運動による酸化ストレスをメラトニン摂取で緩和できるか これまでのエビデンスを総括

メラトニンは、睡眠サイクルを調節することに加えて、抗酸化作用や抗炎症作用を有しており、アスリートの間では古くからサプリメントとして使用されてきている。また運動がメラトニンの分泌に影響を与える可能性もある。メラトニンに関して多くの研究結果が報告されてきたが、身体活動との関係についての包括的なレビューはまだ行われていない。

運動とメラトニン

適切な睡眠と回復は、アスリートのパフォーマンス向上に不可欠。アスリートの多くが睡眠サプリメントを使用していることが報告されている。メラトニンもその一つだが、メラトニンには睡眠改善に加え、抗酸化作用により筋肉を保護するように働く可能性がある。

高強度の急性運動は酸化ストレスを増大させ、筋肉の炎症と組織のダメージを引き起こす。また、持久系アスリートは高いトレーニング負荷のために、睡眠の質が低下することが多い。そのような激しいトレーニングもまた、メラトニン分泌レベルを低下させることが報告されている。

メラトニン分泌に対する運動の影響

メラトニンの合成・分泌は光刺激のない暗闇で増加し、それにより概日リズムが生じる。メラトニンレベルは午後9~10時に増加し、午前3~4時に最大値に到達。その後は低下する。

この分泌は、遺伝因子、性ホルモン、年齢、食事、光曝露、季節、低酸素、身体活動、疾患、薬物によって修飾され、分泌が促進または阻害される。このうち身体活動との関連については、運動の種類や性別に関係なく、日中の運動時間、光の強度、トレーニングレベル、運動量(強度と持続時間)に依存する。それらのすべてを考慮して分泌量を制御することは困難と言える。

メラトニン分泌に対する運動の影響のエビデンスを具体的に挙げると、例えば定期的に運動を行っている12名の健康な男性(20.7±0.62歳)に対し、75%VO2maxで30分のトレッドミル運動を、午前9時、午前4時に行う条件、および運動を行わない条件の計3条件を設定。午前中に運動すると、午後に運動する場合と比較して、メラトニン分泌が20%増加していたという。

また、10名のエリート女性ネットボールアスリート(23±6歳)を対象とする7日間にわたる研究では、トレーニング日はトレーニングの直前(午後7時15分)のメラトニンレベルは6.2pg/mL、トレーニング後(午後10時)は17.6pg/mLであるのに対して、休息日は同順に14.8pg/mL、24.3pg/mLであり、トレーニング期間中はメラトニン分泌が低下していた。

運動誘発性酸化ストレスに対するメラトニン摂取の影響

ヒトの運動誘発性酸化ストレスに対するメラトニン摂取の効果を検討した研究が複数報告されている。それらはメラトニン摂取のタイミングが異なる。エクササイズの前に摂取した研究が7件、就寝前の摂取が4件あり、その用量、運動の種類・強度・期間・実施時間・トレーニングレベルも異なる。

いくつかを具体的に挙げると、例えばアマチュアアスリート20名を対象にメラトニン(3mgを3日間で5錠)またはプラセボを摂取させ、高度640mから3,393mへの50kmの登山による尿8-OHdGを比較したところ、メラトニン群で酸化ストレスの上昇抑制と筋肉のダメージ抑制が観察されたという。

また、16名の若い男性サッカー選手に対し、その半数に運動30分前に6mgのメラトニンを摂取させ、135bpmの急性運動後、対照群に比較しマロンジアルデヒドに群間差が認められた。非活動的な20名の女性を、トレーニングのみを行う群とトレーニングに加えメラトニン3mg/日を摂取する群に分け、最大心拍数に対し60~80%の強度で15~45分のトレーニングを8週間続けた研究では、運動後のマロンジアルデヒドの上昇がメラトニン摂取を加えた群で抑制されていた。

一方で、10名の長距離自転車競技選手(25.0±4.0歳)に対し、トライアルの15分前に5mgのメラトニンまたはプラセボを摂取させ、32.2kmのタイムトライアルで比較した結果、パフォーマンスに有意差は認められなかったとする結果も存在した。

レビューの結論としては、「報告されている研究は全体的に運動プロトコルのバリエーションが大きく、またサンプルサイズが小さく、評価している酸化ストレスマーカーが異なる」といった解釈の限界点を挙げて、結果に一貫性が欠くことを述べている。そのうえで、「今後の研究では、さまざまなカテゴリーの競技にわたるより多くのアスリートを対象に、メラトニン摂取の安全な投与量・方法を検討する必要がある」とまとめられている。

以上、主に運動との関連について記されている箇所を部分的に紹介したが、本論文ではメラトニンの生理や、メラトニンと関連の深い神経伝達物質であるセロトニンについても詳述されていて、それらの理解に役立つ。

文献情報

原題のタイトルは、「Exercise-induced oxidative stress and melatonin supplementation: current evidence」。〔J Physiol Sci. 2021 Sep 1;71(1):27〕
原文はこちら(Springer Nature)

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