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体脂肪燃焼と筋トレのメカニズムとは?効率的に痩せるための基礎知識

無駄な体脂肪は筋トレで燃焼できる!

筋トレによる脂肪燃焼を成功させるには、正しい知識が必要です。何も知らない状態で筋トレを開始しても、効果が感じられなかった時に、どこが間違っているのかを突き止めることが難しくなります。いかにして体脂肪は燃えるのか、筋肉をどう動かせば脂肪燃焼効果を高められるのかという仕組みを理解することで、正しく体を動かすことができ、効果をいち早く体感できるようにもなるのです。

ここではCALADA LAB.代表、パーソナルトレーナーの比嘉一雄さんが語る、最新の脂肪燃焼筋トレについて紹介します。

「カロリーを消費しなければ太る」の原則

摂取したカロリーが消費するカロリーよりも多い。これが、体脂肪がつく唯一の理由です。摂取カロリーが消費カロリーを下回れば痩せますし、イコールなら体型は維持できます。つまり、収支のバランスがとれていれば、じつは太ることはないのです。とはいっても、収支のバランスどりは難しく、少し食べすぎただけでも、体脂肪が増えてしまうので困ってしまいますね。

食事から摂取したタンパク質、糖質、脂質は、体を動かすためのエネルギーを生み出す燃料となる栄養素です。ただし、食べすぎるとカロリーオーバーになり、余剰分が発生します。これはすべて肝臓で中性脂肪に変換されて、体脂肪として体のさまざまな部位に蓄積されていくのです。

なかでも、とくにカロリー超過を招きやすい栄養素といえば、脂質です。糖質やタンパク質が1グラムあたり4キロカロリーなのに対し、脂質1グラムは約9キロカロリー。糖質やタンパク質と同じ量の脂質を摂取したら、倍以上動かないと消費できないということです。これは問題ですね。摂取したカロリーはすべて、体を動かして消費する以外に手はないのです。

一筋縄ではいかない体脂肪燃焼までの道

食事から摂取した脂質は、中性脂肪に変換されて体脂肪として貯蔵されます。しかし、中性脂肪はまず遊離脂肪酸という物質に分解されなくてはならないため、エネルギー源としてすぐには利用できないのです。これが体脂肪が減りにくい原因です。

体を動かすと交感神経が刺激されて、カテコールアミンというホルモンが分泌され、ホルモン感受性リパーゼという酵素を活性化します。その結果、中性脂肪は遊離脂肪酸とグリセロールに分解されます。遊離脂肪酸は血中に放出され、ミトコンドリアに運搬され、酸素や糖を基質としてATPというエネルギーのもとを産生するのです。

体脂肪燃焼までのプロセス

ちなみに、糖(グリコーゲン)は、分解の過程を踏む必要もなく、ミトコンドリア内でも酸素を必要としないため、脂肪よりも簡単にエネルギー化できます。そのため、体は使いやすい糖を優先して使用してしまうのです。体脂肪燃焼を促進させるには、分解→運搬→燃焼の行程をスムーズにすることが必須になるということです。

脂肪燃焼のカギは筋トレにあり

では、体脂肪の分解完了までにどのくらいの時間を要するのかというと、約20分といわれています。「体脂肪を燃やすには20分以上の有酸素運動が必要」といわれる理由は、このためですね。

そして、その約20分の無駄な時間を短縮する術として推奨されているのが、有酸素運動前の「筋トレ」。筋トレの刺激により、中性脂肪の分解→運搬のプロセスが促進されることがわかってきたからです。もちろん、筋トレは運搬促進までしか貢献しないわけではありません。筋収縮方法や稼働スピードなどを変えて筋トレにバリエーションをつけることで、有酸素運動と同等の体脂肪燃焼効果を得ることも可能とされています。

燃費の悪い筋肉を鍛えて、さらに燃焼を促進しよう

筋肉は燃費のいい遅筋と、燃費の悪い速筋に大別されます。筋トレで鍛えられるのは、おもに燃費の悪い速筋です。燃費の悪い筋肉……というと聞こえが悪いかもしれませんが、これこそが体脂肪を短時間で、かつ大量に燃やすのに重要なポイント。つまり、燃費のいい筋肉より燃費の悪い筋肉を成長させたほうが一気に多くのエネルギーを消費できるので、効率がいいのです。

筋肉の種類を知ろう

【速筋Ⅱ】
白筋とも呼ばれ、糖をおもなエネルギーとして使用します。瞬間的に強い力を発揮するのに長け、肥大しやすいのも特徴。

【中間筋Ⅱa】
速筋・遅筋の特性をあわせもつハイブリッド筋で、ピンク筋とも呼ばれます。筋トレを行うと速筋に遅筋のような持久力が備わります。

【遅筋Ⅰ】
赤筋とも呼ばれ、持久性に長ける筋肉です。ランニングのような低負荷×長時間の運動で鍛えられやすいといわれています。

また、速筋は糖を大量に消費する特性をもつことから、無駄な糖を体内に滞留させることを防ぎ、高血糖を防止できます。これは、体脂肪の蓄積抑制にも非常に有効で、筋トレで速筋を鍛えることの有効性が理解できるでしょう。

体脂肪の正体とは?内臓脂肪だけが敵じゃない

太る仕組みはじつに単純です。脂肪細胞が大きくなれば太り、小さくなれば痩せるというものです。脂肪細胞とは、脂肪が詰まっているタンクのような器官で、必要に応じて脂肪細胞から脂肪が取り出されて使用されます。脂肪細胞のサイズは、成人健常男性で平均直径60~90マイクロメートル(1マイクロメートル=0.001ミリメートル)程度、肥大しても140~150マイクロメートルくらいといわれています。

また、総数250~300憶個ともいわれる脂肪細胞の油滴が大きくなることも太る原因です。ただし、脂肪細胞が3倍以上の体積になることはありません。膨らみすぎると、毛細血管が圧迫され機能が落ちることがその理由です。

通常、脂肪細胞の数は子どものころに決まり、それ以上は増えないとされています。しかし、重度の肥満になると、脂肪細胞の増殖を制御するPPARγというタンパクが活性を失い、脂肪細胞の増殖を促します。その結果、脂肪細胞の数が増えてしまうのです。そして、一度増殖した脂肪細胞は10年ほどそのまま残りますので、一度脂肪細胞が増えてしまった場合、少なくとも10年間は「太るポテンシャル」に苦しめられ続けることになります。

脂肪細胞の肥大は生活習慣病に直結!

脂肪細胞のサイズが大きくなりすぎる弊害は、肥満だけではありません。脂肪細胞が低酸素状態になり、活性酸素が発生し、TNF-αやIL-6などの炎症性のサイトカイン(免疫系細胞から分泌されるタンパク質)の分泌量が増大してしまいます。これらの悪玉サイトカインは、生活習慣病の原因となる高血糖や高血圧を引き起こします。

いっぽう、血糖値や血圧をコントロールする、アディポネクチンなどの抗炎症系のサイトカインの分泌量は減少します。アディポネクチンをはじめとした善玉サイトカインの分泌量が減ると、血糖値がコントロールできなくなります。さらに、脂肪細胞から放出される食欲を抑制し、エネルギー消費量を高める働きをもつホルモンの一種である「レプチン」の分泌量が減るため、脂肪がさらにたまりやすくなるという悪循環が生じます。

最恐の敵「第三の脂肪」とは

体脂肪はエネルギー源である以外にも、生命維持に欠かせない存在です。前述の善玉サイトカインやレプチンを分泌する器官であるだけでなく、臓器を正常な位置に保つ、体温を一定に保つなど、重要な役割を担っています。一概に悪者、不必要とはいえないことがわかりますが、やはりつきすぎは百害あって一利なしです。

体脂肪は、一般的に皮下脂肪と内臓脂肪に分類されますが、その違いは蓄えられている位置だけで、いずれも中性脂肪です。皮下脂肪は皮膚の下に、内臓脂肪は重要臓器の周囲などに位置しています。内臓脂肪の健康被害を耳にする機会は多いでしょう。その原因は、皮下脂肪と比較して、悪玉サイトカインをはじめとした、動脈硬化や糖尿病といった生活習慣病を誘発する悪玉物質の分泌量が多いためです。

「皮下脂肪」と「内臓脂肪」

皮下脂肪とは(左)
皮膚下部の皮下組織につく脂肪で、女性につきやすい。下腹部、太ももや尻など下半身につきやすいため、皮下脂肪型肥満は「洋ナシ型肥満」とも呼ばれています。体重増加による運動器の障害、睡眠時無呼吸症候群のほか、女性ホルモンに影響し、月経異常や不妊になりやすい。

内臓脂肪とは(右)
内臓まわりにつく脂肪で、男性につきやすい。腹まわり全体がぽっこりと出っ張ったようになるため、内臓脂肪型肥満は「リンゴ型肥満」とも呼ばれています。「メタボリックシンドローム(内臓脂肪症候群)」はこのタイプの肥満で、生活習慣病を引き起こしやすい危険な脂肪です。

しかし最近、もうひとつの体脂肪「異所性脂肪」に注目が集まっています。皮下脂肪や内臓脂肪で溜めきれなくなった脂肪が、肝臓や筋肉、心臓、すい臓など、いままで脂肪がつきづらいと考えられていた部位につくのです。そして、直接的にたまった臓器に害を与えてしまうのが異所性脂肪の怖いところ。脂肪細胞から放出された毒性のある脂肪酸が臓器や筋肉に作用し、炎症を起こすことで、糖尿病、肝硬変や肝臓がん、心臓疾患など、重篤な疾患を引き起こすことがわかってきました。

最恐の「異所性脂肪」

異所性脂肪とは
筋肉や肝臓、心臓ににじむように存在しているため、見た目での判別が内臓脂肪よりさらに難しい脂肪です。肝臓にたまると脂肪肝になり、肝機能が低下し、肝硬変や肝臓がんを起こす危険性も。筋肉に脂肪がたまると、筋肉が血液中のブドウ糖(血糖)を取り込めなくなり、血糖値が高くなります。

脂肪燃焼理論の要「ミトコンドリア」

中世脂肪が分解されて作られる遊離脂肪酸は、血中に放出されると、筋肉内のミトコンドリアにおいて、運動時のエネルギーとなるATP(アデノシン三リン酸)という物質を産生するために使われます。筋肉内の遊離脂肪酸の約80%は、運動中のエネルギー産生のために使用されるといわれています。そのため、脂肪燃焼効率を高めるには、筋肉内のミトコンドリアを増やして活性を高めることが重要です。

筋トレはミトコンドリアの活性化に非常に有効であることがわかっています。とくに、高負荷で筋肉を追い込むようなトレーニングを継続的に行うことで、ミトコンドリアは活性化されます。

なかでも、大きな筋肉には多くのミトコンドリアが含まれているため、その部位の筋トレは、ミトコンドリアの活性化にとても効果的。ちなみに、ミトコンドリアは加齢とともに減少し、不活性化することもわかっています。ゆえに、筋トレをすることで加齢による体脂肪の増加も食い止めることができると考えられているのです。また、不規則な生活、喫煙、過度の飲酒といった悪い生活習慣は、質の悪いミトコンドリアの増加を招くので注意しましょう。ミトコンドリアの量を増やして質を改善すれば、若々しい健康な体を維持できるはずです。

痩せるカギは「ミトコンドリア」にあった

ミトコンドリアは、食事から取り込んだ栄養と酸素を利用してATPを放出し、筋肉にエネルギーを送り出します。ミトコンドリアが活性化していれば、カロリーの余剰分が発生しにくくなるのです。

さらに「乳酸」が筋肉をパワーアップ

乳酸は、運動によってグリコーゲンが使われる時に生成される物質です。ひと昔前は筋疲労を起こす疲労物質といわれていましたが、近年では「乳酸は直接的な筋疲労物質ではない」ということが定説となっています。

それどころか、乳酸は成長ホルモンの分泌を促すことが明らかになっています。成長ホルモンとは、筋肉の生成や筋線維の修復に欠かせません。高負荷の筋トレほど乳酸の分泌量は多くなりますので、よりすみやかに筋肉を発達させるには、「これ以上は体を動かせない!」というほどの高い負荷をかける、いわゆる「オールアウト」という状態に筋肉を追い込むことが有効です。ただし、乳酸の蓄積量がある一定ラインを超えると、筋肉の動きが鈍くなることも事実。このラインを乳酸閾値(LT)と呼びます。このLTを超えないレベルの運動強度を維持できれば、パフォーマンスを維持できます。

そこで、活躍するのがミトコンドリア。ミトコンドリアは体脂肪を燃焼させるうえで必要不可欠であるのに加え、乳酸を再利用してエネルギー化する働きももっているのです。いわば「残飯処理工場」のような存在ですね。ミトコンドリアが活性化されていると、筋肉内の乳酸の滞留を防げるため、筋トレ時にしっかりと刺激を入れることができます。

「褐色脂肪細胞」が体脂肪をぐんぐん燃やす

脂肪には「白色脂肪細胞」と「褐色脂肪細胞」があり、褐色脂肪細胞内にはミトコンドリアが豊富に存在しています。そのため、脂肪細胞という名前がついているものの、じつは運動と関係なくエネルギーを消費する脂肪なのです。その単位量あたりのエネルギー消費量は筋肉の数十倍ともいわれていますが、新生児の時がもっとも多く、加齢とともに減少してしまいます。

白色脂肪細胞とは

食品から摂取したエネルギーを貯蔵する役割をもちます。前章で解説した脂肪細胞はこの白色脂肪細胞です。使いきれなかった脂質は、中性脂肪に変換されて白色脂肪細胞内に貯蔵されます。白色脂肪細胞の中性脂肪の貯蔵量は無限大で、皮下に存在するものは皮下脂肪、内臓に存在するものは内臓脂肪に分類されます。白色脂肪細胞にはミトコンドリアは存在しません。

褐色脂肪細胞とは

白色脂肪細胞が見た目が白いのに対し、褐色のために褐色脂肪細胞と呼ばれています。これはミトコンドリアが存在しているためで、熱を産生する働きをもつ脂肪のため、エネルギーを消費します。褐色脂肪細胞が活性化されれば脂肪燃焼効率は高まりますが、その量はわずかで、首まわりやワキの下、肩甲骨まわり、腎臓や心臓まわりなどに限られた部位にのみ存在しています。

褐色脂肪細胞が多く、活発な人ほど体脂肪燃焼効率が高い体といえるでしょう。数を増やせないのは残念ですが、存在する部位を筋トレで刺激することで活性化することはできます。とくに上半身の筋トレは効果的です。また、38〜40℃のシャワーと20℃前後の冷たいシャワーを20秒ごとに肩甲骨まわりに当てるといった寒冷刺激や、カプサイシンや魚油(EPA/DHA)の摂取も、褐色脂肪細胞の活性化に有効といわれていますので覚えておきましょう。

仕組みを理解して脂肪燃焼効率を高めよう

脂肪燃焼筋トレの効果を高めるうえで知っておきたいことといえば、「どんな動きが筋肉により強い刺激を入れられるのか」ということです。

物を持ち上げる時と下ろす時、どちらの動きのほうが楽にできるでしょうか?きっと、下ろす時のほうが楽なはずです。これは私たちが物を下す時、筋肉は物を上げる時の1.2~1.8倍もの力を発揮できるからなのです。そのため、筋トレでも上げる時は必死に、下ろす時は楽に……という動きを繰り返してしまいがちなのですが、これでは筋トレの効果が半減してしまいます。

最初はツライですが、下ろす動きをゆっくり行うことを繰り返すと、体は過酷な条件に対応しようと、筋線維の発達を促すようになります。チューブは伸ばす時よりも、戻す時をゆっくりにする。ダンベルはゆっくり下ろす。スクワットもゆっくり腰を下ろす。とにかく、無意識に動きが速くなってしまう部分をゆっくりにすることが、脂肪燃焼筋トレの効果を上げるコツなのです。

エキセントリック収縮(ECC)で体脂肪を燃やす

筋肉には3種類の収縮タイプがあることを知っていますか? そして、それぞれ筋肉に対する負荷も異なります。下ろす動きは、エキセントリック収縮(ECC)と呼ばれています。この収縮は、筋肉が伸びながら力を発揮する収縮です。筋肉が引き伸ばされる時の動きにブレーキをかける動き、ともいえます。このエキセントリック収縮は、自分の意志で筋肉を収縮させるコンセントリック収縮(CON)よりも、1.2~1.8倍ほど力を発揮できます。

筋収縮の3つの種類

エキセントリック収縮(ECC)とは
筋肉の長さが長くなり(伸張し)ながら張力を発揮する伸張性筋収縮(Eccentric Contraction)。筋肉が引き伸ばされるのにブレーキをかけながら力を発揮している状態です。ネガティブ動作ともいわれます。

アイソメトリック収縮(ISO)とは
筋肉の長さが一定(等尺)のまま張力を発揮する等尺性収縮(Isometric Contraction)。動きは静止していますが、筋肉は力を発揮している状態です。両手と両手を押し合うような動きがアイソメトリックです。

コンセントリック収縮(CON)とは
筋肉の長さが短縮しながら張力を発揮する短縮性収縮(Concentric Contraction)。ウエイトを持ち上げるときの上腕二頭筋は、コンセントリック収縮をしている状態です。ポジティブ動作ともいわれます。

つい楽に戻してしまいがちな動きをゆっくりにしたり、変則的な動きにしたりすることで、筋線維1本1本への負荷が高められ、筋肉の代謝が上がり、体脂肪燃焼効率を上げることができるのです。

筋肉を成長させる2つのストレス

脂肪燃焼筋トレの効果を上げるために必要な知識がもう一つあります。それは筋肉を成長させる刺激の種類。じつは「メカニカルストレス(機械的刺激)」と「ケミカルストレス(化学的刺激)」という2つの刺激があります。

メカニカルストレスは、筋肉に大きな力を発揮させることで直接、筋線維に微細な損傷を発生させる刺激です。それを修復しようとして筋肉は成長するのです。筋肉に大きなメカニカルストレスをかけると、筋肉痛が発生します。つまり、筋肉が発達するには、筋肉痛が起こるような負荷の筋トレが必要ということです。このストレスは、エキセントリック収縮(ECC)によって引き起こされやすいといわれています。たとえば、ジャンプ動作からの着地や、筋肉によってブレーキをかけながらゆっくり物を下ろす動作で発生します。

ケミカルストレスとは、筋肉内で化学反応を発生させることで筋肉を成長させる刺激です。たとえ軽い負荷でも、筋肉の張力を維持していると、血流が制限されて、筋肉が酸欠状態になります。すると、筋肉内でさまざまな化学反応が起こり、乳酸が蓄積され始めるのです。それに伴い脳内から成長ホルモンが分泌され、それを機に筋肉の修復や成長を促します。「インスリン様成長因子1(IGF-1)」が分泌され、筋合成のスイッチが入り、筋肉が成長するという仕組みです。

「モーメントアーム長」で負荷を調整

エキセントリック収縮の効果を高める方法の一つが、モーメントアーム長を変えることです。モーメントアーム長とは、テコの原理における支点から作用点までの距離であり、チューブを上に引っ張った時(写真上)で考えると、肩からヒジまでの長さです。この時の力点は筋肉です。支点から作用点までの距離が長いほうが、力点への負荷は大きくなります。ヒジを真横に伸ばすとモーメントアーム長が伸び、力点への負荷が高まるということです。

効果を最大限にする脂肪燃焼筋トレとは

メカニカルストレスを高めるには、できるだけ速いスピードで筋肉を動かすことも効果的です。加速度を増した状態で筋肉にブレーキをかける動きを繰り返すことで、筋線維が傷つきます。

また、同じ動きでもゆっくり動かし続けると、筋肉の血流が制限されて酸欠状態になり、乳酸が溜まるなどの変化が起き、これが成長ホルモン分泌を促すというケミカルストレスが発生します。

より効果的な脂肪燃焼筋トレをしたい場合は、「速い」動きと「ゆっくり」な動きの両方を組み合わせることで、メカニカルストレスとケミカルストレスを最大限に高めていくのがいいでしょう。

知っているとトクする脂肪燃焼筋トレのQ&A

脂肪燃焼トレをしていると、さまざまな疑問や不安がわいてきます。ここでは、よくある疑問や不安について比嘉さんに教えてもらいました。

筋トレのベストタイミングってあるの?

絶対にこの時間で!というルールはありませんが、肉体的にもっとも適している時間帯は「午後4時ごろ」といわれています。なぜかというと、昼食後にとった栄養がちょうどエネルギー化され出したタイミングであり、筋温が適度に上がっている時間帯だからです。つまり、筋肉が筋力を発揮するのに一番適した状態になるのが午後4時頃ということ。ただし、その時間帯が無理な場合は、食後約2時間を目安にトレーニングを行うのがおすすめ。空腹時や満腹時はNGなので注意しましょう。

サウナやエステは脂肪燃焼トレの代用になる?

最初に解説したように、体脂肪燃焼は「分解→運搬→燃焼」のプロセスを経なくてはなりません。サウナやエステで「分解→運搬」まではクリアできる可能性はありますが、燃焼ができません。燃焼する手段は体を動かすことしかなく、もし脂肪が燃焼されなかった場合は再び体脂肪に戻ってしまいます。そのため、体を動すことがないサウナやエステでは、体脂肪を減らすことはできないといえます。

どのくらいで体は変化するの?

個人差はありますが、見た目の変化がわかるまでに最低2カ月ほどはかかると考えましょう。もちろん、2カ月の間に体内で大きな変化が起きていることは間違いありません。たとえば基礎代謝が上がり、筋トレ開始前と同じカロリーを摂取しても太りにくくなった、などのことは起こるかもしれません。見た目の変化だけでなく、体の内部を変えていくことをメインターゲットとして、脂肪燃焼筋トレを実践してほしいですね。

体脂肪が燃焼するメカニズムやポイントがわかると、筋トレのイメージやモチベーションが変わります。より効率的に、楽しみながら脂肪を燃やしていきましょう。

出典:『燃えトレ』(総合監修:比嘉一雄 栄養監修:高杉保美)
ライター:YOLO編集部(友廣)

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