筋肉大激突!マッスルテーマパーク!!!

筋肉大激突!

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今一度、筋肉を見つめなおしてください。マッスルパワー!

筋肉

筋肉(きんにく、英: muscle)は、動物の持つ組織のひとつで、収縮することにより力を発生させるものである。動物の運動は、筋肉によってもたらされる。ただし、細部に於ける繊毛や鞭毛による運動等、若干の例外はある。

また、人間の食用に供する食肉は主に筋肉であり、肉と言えば一般に筋肉を意味する。

中医学では肌肉とも言われる。

筋肉の分類

骨格を持つ動物の筋肉は、その配置から大別すると骨格に付随して身体を構成し、姿勢制御に貢献する骨格筋と、骨格に直接付属せず、身体構成・姿勢制御に直接関わらない内臓筋に分けることができる。しかしこの分類方法は便宜的な分類であり、もっとも良く用いられる分類方法である組織学的分類によれば、横紋筋、平滑筋、心筋に分けることができる。また、意識して動かすことができるかという点で随意筋(骨格筋のみ)と不随意筋(心筋・平滑筋)に分けられる。

  • 筋肉
    • 骨格筋 - すべて横紋筋かつ随意筋
    • 内臓筋
      • 横紋筋
        • 随意筋 - 舌・咽頭など
        • 不随意筋 - 横隔膜・食道の一部など
      • 平滑筋 - すべて不随意筋、食道の一部を除く消化管・血管など
      • 心筋 - すべて不随意筋、心臓

筋肉の構造

筋肉の解剖学的構造

骨格筋の解剖学的構造

骨格筋 (skeletal muscle) は、両端が骨格に接続している筋肉である。関節を介して接続する異なった骨の間を繋ぐ形で配置されている。関節に関してその筋肉が収縮すると曲がるものを屈筋、伸ばすものを伸筋と言う。

個々の筋肉は中央部の筋腹と呼ばれる部位と、骨に接続する腱に分かれる。詳細は当該項目を参照。

平滑筋の解剖学的構造
心筋の解剖学的構造

心筋の特徴として、動作に必要な神経繊維が通常の神経繊維ではなく、特殊心筋と呼ばれる筋群によって興奮が伝達される。従って、肉眼的には神経繊維は存在しない。

筋肉の微細構造

筋肉の機能は、神経の制御を受けながら収縮する事と、その収縮度合いを測定しフィードバックすることである。ここでは主な構成要素を、骨格筋を例にして解説し、後に心筋と平滑筋の違いを述べる。

筋繊維(筋線維)

骨格筋を構成する細胞単位。筋芽細胞の融合によって生じる、巨大多核細胞。

筋原繊維(筋原線維)

筋線維中に存在する収縮性の構造。細胞内器官。

サルコメア(筋節)

筋原繊維の最小構成単位。これが縦につながったものが筋原繊維である。個々のサルコメアは、ATP存在下で収縮が起こる。骨格筋の縞は、このサルコメアのアクチンフィラメントとミオシンフィラメントが並行に一部分が重なっている配列に由来する。筋小胞体から放出されたカルシウムイオンによりアクチンフィラメントがミオシンフィラメントな間に滑り込み筋肉が収縮する。したがって、そのときにはサルコメア全体の長さはアクチンフィラメントが滑り込んだ分だけ小さくなる。

エネルギー

筋繊維はアデノシン三リン酸 (ATP) を消費し、フィラメント同士がお互い重なり合うように引き付け合い収縮する。

筋肉の制御

筋肉は、神経からの刺激で収縮を行っている。神経と筋肉は、神経筋接合部というシナプスの一種を介して刺激の伝達を行っている。神経末端からは、アセチルコリンが放出され、筋肉の側にあるアセチルコリン受容体に結合し、筋線維の細胞膜を脱分極させる。これがT管系を伝わって筋全体に広がり、T管系に接する筋小胞体からカルシウムが放出される。このカルシウムをシグナルとして、アクチン繊維とミオシン繊維の間の滑り運動が起こるのである。

その他

筋繊維は本来積極的に伸展する能力は無く、弛緩したときに伸展するのは、骨格筋の場合、対立筋の働きによる外的な作用による。運動後の筋肉の疲労は、解糖系の最終生成物である乳酸によってもたらされるとの説があるが、医学的根拠は無い。

心筋の微細構造

心筋は、普通心筋と特殊心筋に分類される、特殊心筋としては、洞結節、房結節、ヒス束等が挙げられる。特殊心筋の働きは、心筋の統合された収縮を目的とした、興奮の伝達である。普通心筋は、骨格筋と同じように横紋があるが、骨格筋ほど整然と並んでは居ない。

平滑筋の微細構造

筋収縮や弛緩のメカニズム

詳細は「神経筋接合部」および「興奮収縮連関」を参照

大脳に発する運動指令は、小脳において修飾されたのち、遠心性の運動神経を介して、活動電位として伝えられ、運動神経と筋肉の連接部である神経筋接合部に至る。

運動神経の果てである神経終末(シナプス前末端)に活動電位が伝わると、ここに分布する電位依存性Caチャネルを開口させて、Ca電流を生じる。これによるCa濃度上昇はACh放出を惹起させ、ここで放出されたAChは、シナプス間隙を拡散して、筋肉側で神経終末と結合している終板に達する。終板にはAChのニコチン受容体があり、これにAChが結合することでNa、K、Caが流入して、いわゆる終板電位 (EPP)を発生させる。これは、筋鞘を介して筋線維全体に伝播されたのち、横行小管 (T管)を介して筋線維の中に入って筋小胞体へ至り、筋小胞体からCa2+の放出を引き起こす。これにより細胞内Ca2+濃度が増加し、トロポニンとCa2+が結合し、トロポニンにアロステリックな変化が生じる。この変化によりトロポミオシンが動き、ミオシンの作用部位が露出する。これによりミオシンとアクチンが反応して筋収縮が引き起こされる。一方、Ca2+は、筋小胞体膜上のCa-ATPaseによって回収され、これによってCa濃度が正常値まで低下するとトロポニンとCa2+の結合が解除され、連鎖的に筋収縮は終了する。

筋トレには多くのタンパク質が必要

筋トレを行っている人のタンパク質の必要量の目安は、一般的に体重×2g。
筋肉をはじめ、人体の多くはタンパク質で出来ているからだ。一般的にはカルシウムというイメージが強い骨も、タンパク質も主原料になっていて大変重要な役割を果たしている。

低脂肪のタンパク質食品

タンパク質食品には脂肪も多く含まれる食品が多いので注意が必要。脂肪が少なく、安価なタンパク質食品は鶏肉、卵白、プロテインなどで様々なタンパク質を摂取しよう。

タンパク質を多く含む食品
納豆 牛乳 木綿豆腐
スキムミルク 牛ひき肉 貝類 豆乳
豚モモ肉 スライスチーズ アジ 厚揚げ

アミノ酸にも注目を

タンパク質を分解するとアミノ酸になるため、アミノ酸スコアにも注意。アミノ酸スコアとは、体内で合成できない必須アミノ酸がどれだけの割合で含まれているかというものです。筋肉をつけるにはアミノ酸スコア100のものが好ましいといえます。鶏肉、卵白、プロテインなどはアミノ酸スコア100の良質なタンパク質食品だ。

必須アミノ酸9種類

イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、バリン、ヒスチジン

プロテイン

プロテインサプリメントは日本でいう健康食品の一種である。これらは必須アミノ酸をバランス良く、あるいは極端に偏って配合してあり、不足が予測される栄養素を補助するために用いられる。その多くは粉ミルクに類似した外見を持つ乳白色の粉末であるが、風味を加えたものは様々な着色された製品も見られる(後述)。この粉末を水などの液体に溶いて流動食のようにして食べる(飲み下す)。

アスリートやボディビルダーはトレーニングの後に損傷した筋肉の修復の為タンパク質を必要とし、このとき摂取したタンパク質は、筋肉の修復に使用され、場合によっては筋肉が肥大し、筋力が上昇する可能性が出る。筋肉が肥大し筋力が上昇するか否かは、トレーニング内容と強度、栄養状態、その他たくさんの条件から決定される。いわゆるアナボリックな状態で、筋肉に危機感を与えるトレーニングをしなければ、筋肥大はしない。トレーニング期間が浅い場合は、ある程度体が発達しやすいが、特に筋肉の大きい上級者は、筋肉が刺激に慣れていることからさらなる発達は難しく、ハードなトレーニングと複雑な工夫が必要となる。タンパク質は卵・肉・魚といった動物や、穀物ないし豆といった植物などからも摂取できるが、それらからタンパク質を大量に採取しようとすると、往々にして動物からは脂肪分が、植物の場合には炭水化物を大量に摂取することに繋がり、その結果としてカロリー摂取過多となり余分な体脂肪をつける原因となる。さらに、筋力質な体型を維持するだけでも1日に体重×1.5〜2gのタンパク質が必要となる。このため炭水化物や脂肪分を除去し精製し、タンパク質含有率を高めたプロテインが必要となる。吸収効率の面から言っても普段の食品より、プロテインの方が優れている。従って現在ではアスリートにとってプロテインは必需品である。

原料は、特定の動植物から得られたものである場合もあれば、細菌など菌類を使って合成・抽出される場合もある。いずれの場合においても、不純物が混入しないよう、様々な化学的工程を経て精製されたものである。

プロテイン摂取の際でも、ミネラル類や各種ビタミン、その他の栄養素は通常の食事で摂取する必要がある。徹底してサプリメントを好む、あるいは栄養バランス調整を行っている者は、他の栄養素もサプリメントから得ようとする場合もみられる。この場合は栄養学的観点から必要摂取量を測っているなら問題は生じないが、生半可な知識で行うと栄養失調の恐れもある。

なお、プロテインサプリメントとしては様々な機能性食品(食物繊維など)としての機能を持つものがある。一般に行われるダイエットなどでは摂食制限から栄養失調に陥る危険性も指摘されているが、そのダイエット向けプロテインサプリメントでは、総合栄養食として不足しがちなビタミンやミネラルなどの栄養素を配合してある、所定のダイエット食品と一緒に食べることを前提とした製品も見られる。これらはその前提に沿う限りにおいて、カロリー制限されながらも必須栄養素をバランス良く含む食事が行えるようになっている。

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