アミノ酸&タンパク質代謝のダイナミズム
アミノ酸とは、窒素を含んだ超優秀な物質である。
体の構成物であるタンパク質はアミノ酸の集まりであり、DNAなど多種多様な窒素を必要とする物質を作る際にはアミノ酸を変形し利用可能な窒素を手に入れる。
つまり、アミノ酸が無ければ生物が始まらない。そのためアミノ酸は「生命の源」と呼ばれリスペクトされている。
小惑星「りゅうぐう」の砂からアミノ酸が見つかったときに世間が湧いたのも、アミノ酸の存在が生命を予感させるからだ。
天然には500種類ほどのアミノ酸が確認されているが、私たちにとって大事なのはそのうちの20種類であり、これらのアミノ酸を加工する術（酵素）を我々は保持している。
今回の記事ではこのアミノ酸とタンパク質について、筋肉の新陳代謝（分解と合成）という側面にスポットを当て皆さんに役立ててもらえそうな内容を展開していこう。
是非、読み進めてみてほしい。
話題の中心：アミノ酸&タンパク質
タンパク質はアミノ酸がたくさんつながったものであることをご存知だろう。おおよそ50個以上のアミノ酸が集まると、タンパク質というようだ。
そして酵素やホルモン、骨や筋肉に至る体の様々な構成要素としてアミノ酸が活躍している。
記事冒頭でご紹介したように、私たちが必要としているアミノ酸はたったの20種類である。
この20種類のアミノ酸の繋がり方のバリエーションで人が形作られていると思うと何とも不思議なものだ。
その多芸さ故にタンパク質やアミノ酸の働き（機能）にまで話を広げると一つの記事としての方向性を見失ってしまう。そのため今回の記事では「タンパク質やアミノ酸の新陳代謝」という点について深堀りしていこう。
「タンパク質とアミノ酸」と書くと長いので、以降は「タンパク質」や「タンパク質（アミノ酸）」のように表記しているところもあるが、アミノ酸の話をしていると思ってもらって問題ない。
摂取目安量の不思議
早速ではあるが、タンパク質の1日の摂取目安量からお伝えしていきたい。
普通の生活（激しい運動をしない）の場合に必要な摂取量は、
体重1kgあたり0.65-0.83g
という数値内にほとんどの人がおさまる。（参考13）
一方でアスリートについては、
持久系アスリート：1.2-1.4g/kg
筋力（瞬発）系アスリート：1.4-1.8g/kg
ボディビルダー：1.5-2.0g/kg
が一般的に言われている目安である。（参考14、16）
ちなみにツールドフランスをシュミレートした研究では、1.5-1.8g/kgのタンパク質摂取が必要であるという結果となっている。（参考15）
このような結果を踏まえると、アスリートに比べトレーニング強度、時間ともに低い私たち一般人は0.8-1.2g/kgの範囲に適正値があり、その量で充分であろう。
ここで少し私の昔話に付き合っていただきたい。
私は大学時代、アメリカンフットボールという日本ではマイナーな、アメリカではビッグなスポーツに励んでいた。ヘルメットや鎧をまとったイカツいスポーツだ。
日夜プロフットボーラーのようなイカツい体を目指し、筋トレとプロテイン摂取が日常であった。当然のように、タンパク質や糖質をどれくらい摂取しないといけないのかに興味を抱いていた。
調べた結果、出てきた数値が以下のものである。（体重80kg想定）
タンパク質：120g（1.5g/kg想定）
糖質：800g（10g/kg想定）
私は体育学部に所属しており、体の20%前後がタンパク質で出来ているといった知識も学びつつあった。当時の私の体重に換算するとタンパク質は少なく見積もっても15kgはある。
それなのに、1日に120g??。糖質でさえ800gも必要なんだ、少なすぎるだろ。。と感じたことを今でも覚えている。
その後スポーツ栄養学で体の新陳代謝（タンパク質の分解と合成）について学んでいく中で納得したのだが、続くトピックがその新陳代謝である。
新陳代謝（タンパク質分解&合成）
新陳代謝とは平たく言えば分解と合成のサイクルが常時稼働しているような状態を指す。
筋肉においてももちろん新陳代謝が行われており、日々分解と合成のサイクルが回り続けている。
筋線維は1日に全体のうち1.2%ほどのタンパク質がアミノ酸へと分解され、その量に釣り合う程度合成が行われることで分解と合成の収支バランスが保たれている。（参考10）
たとえば骨格筋の重量が25kg（日本人男性の平均、タンパク質や水分など全ての重量）とすると、そのうち300gのタンパク質が毎日入れ替わっている計算だ。
すると1日の摂取量（60g：一般男性目安量）では筋肉の分解量（300g）を補おうとしても到底足りていない。大学時代の私なら、摂取量目安にまだ納得できていないだろう。
続く内容が解決の鍵になる。
この分解された300gには摩耗した筋原線維（収縮ユニット）や種々の酵素などの構成物が含まれるが、分解された中のまだ使えるアミノ酸は筋肉内に備蓄としてプールされる。（下図）
そして分解され備蓄されたアミノ酸は、リサイクル可能なのだ。合成の際の素材として再利用されている。
つまり筋肉は分解された量と同等量の合成を血中から供給されたアミノ酸（食事由来）と、自身で備蓄していたアミノ酸の両方で実現している。（下図）
気になるのは、食事由来と筋肉自身の備蓄がどの程度合成に使われているかだ。
はっきりと食事由来分と備蓄分がどの程度の割合で利用されているのかは分からないが、食事から摂取すべきタンパク質量の少なさを考えると明らかに備蓄（リサイクル）分で多くの割合がまかなわれているはずである。
実際、タンパク質を摂取せずとも糖質を摂っていれば体のタンパク質の新陳代謝は大赤字（分解量が大幅に上回る）にはならない（若干の赤は出る）。※参考11
つまり合成に使われるアミノ酸の多くが備蓄によってまかなわれている。
ということでここまでの内容をまとめると、食事によって供給されるアミノ酸は合成のためのメインの材料ではなく、体自身の備蓄分では足りない分をサポートするためのものと捉えられるのではないだろうか。
サポートであるが故に、食事で摂取する必要のあるタンパク質はそれほど大きなものではない、と考えられる。
ここまできてようやく大学生当時の私は、少なく感じていたタンパク質摂取目安量に納得できるだろう。
一点付言しておくと、タンパク質を摂取しなくても良いと申し上げている訳では全くない。
筋肉をはじめとする体の組織は自らの自転車操業では常に分解が合成を上回ってしまい、どんどんと体は消耗されていく。
食事からタンパク質（アミノ酸）のサポートを受けることで、それこそ摂取目安量を達成することではじめて分解と合成の収支バランスが±0に落ち着く。
このトピックでお伝えしたかったことは筋肉自身の備蓄で足りない分を食事から摂取するイメージであり、そのイメージが過剰もしくは過小なタンパク質摂取という問題をカバーできる視点だと考えている。
備蓄を補うために必要な摂取量を、再度以下にまとめておこう。
＜1日に必要なタンパク質目安量＞
◆一般の方：0.6-0.8g/kg
◆一般サイクリスト：0.8-1.2g/kg
◆持久系アスリート：1.2-1.4g/kg
◆ツールドフランス：1.5-1.8g/kg
◆筋力（瞬発）系アスリート：1.4-1.8g/kg
◆ボディビルダー：1.5-2.0g/kg
BCAA三兄弟
続いてアミノ酸の話に移ろう。
一口にアミノ酸と言っても、冒頭で申し上げたように私たちが使えるアミノ酸は20種類ほどもある。
もちろんこの20種類、全てが大事な訳であるがその使い勝手は様々だ。
その中でも異彩を放っているのがバリン、ロイシン、イソロイシン、いわゆるBCAA（分岐鎖アミノ酸）である。
この三兄弟、他のアミノ酸からは作れない（必須アミノ酸という）ものの、使い勝手が大変によろしい。血中にたくさんあって、他のアミノ酸へ変形でき、そしてエネルギー源としても重宝されている。筋肉の構成要素でもある。
BCAA三兄弟はこの万能さ故に、非常に利用率が高い。
体中にプールされているアラニンやグルタミンなどの非必須アミノ酸の回転率（半分の量が新しいものに入れ替わる速度）が200分である一方で、BCAAの回転率は45分ほどだそうだ。（参考2）
それくらいに使いまわされている。それなのに、他のアミノ酸をBCAAへは変形できない。
こういった理由もありBCAA三兄弟は運動時、他のアミノ酸に比べると収支バランスが赤に転じやすい。（参考11）
下の図は、6時間にもわたるトライアスロン（サイクリング、ランニング）を模した実験時のアミノ酸の収支バランスである。青が糖質のみを、緑とオレンジは糖質＋プロテインを摂取し続けた場合の推移である。
かなり過酷な運動時においても、その他のアミノ酸の代表であるフェニルアラニンは、プロテインの摂取により終始プラスを保っている（図緑点線）。
一方で運動中、BCAAはプロテインを摂取し続けていても若干赤が出るようだ（図オレンジ点線）。
ちなみに糖質摂取のみではほとんどのアミノ酸の収支バランスがマイナスである（青）。
運動中はBCAAを新陳代謝分に加えエネルギー源としても活用するため、利用率が非常に高い。BCAA三兄弟の一人であるロイシンは特に高い。
このようにBCAAは運動中にマイナス収支になりやすい傾向があり、そのためBCAAをサプリメントとして特別に摂取することが行われている。
先ほどの実験（上図）と同じ研究者は、タンパク質摂取に加えてロイシン摂取を追加することで運動中のマイナス収支を緩和できるという結果も発表している。（参考17）
では、運動前や運動中にどれくらいBCAAを摂取すれば良いのだろうか？
残念ながら適正量についての記載は見つけることができなかった。
様々な研究が5000mg（5g）以上のBCAA摂取で行われているものの、適正量については今後更なる調査が必要であるとされている。（参考18）
ちなみに血中BCAA濃度を高めるだけなら500mgでも効果が見られるようだ。
参考にした大塚製薬のホームページのリンクを張っておく。
ここで注意点もお伝えしておこう。
BCAA、特にロイシンに関しては筋合成に強く関わる物質であることも分かっており、筋損傷や疲労物質の軽減などにも効果があるとする論文はある。
しかし一方でBCAAを特別に摂取することに対して疑問を抱いている研究者も少なくない。（参考2）
パフォーマンスへの影響に対する見方は、賛否でいえば否（効果はない）が多い印象である。
私としては、最低限BCAAを運動時（もしくは前）に摂ることは戦略として良いのかなと感じている。
その理由を以下に記載しておく。（興味のない方は飛ばしてもらって構わない）
先ほどご紹介した実験では前夜に食事をした後、当日の午前中の食事が糖質のみもしくは糖質＋プロテインでコントロールされ、正午あたりに運動が行われている。（もう一度図を示しておく）
見た感じではあるが、恐らくBCAA以外のアミノ酸はしっかり食事を摂っていれば不足が出ないだろう。（糖質＋タンパク質摂取で大幅にプラスである）
しかしながらBCAAはタンパク質を摂取していてさえも若干マイナス収支である。
よって運動中にBCAA収支の赤字を最低限にするためBCAAをサプリメントで補うことは良い戦略のように思える。
そういった見解から、私はハードなトレーニングの日にはBCAAを摂るようにしている。
ちなみに私の普段のタンパク質（アミノ酸）摂取戦略は以下のようなものである。
食事からタンパク質摂取：1.0g/kg（おおよそ70g）
ハードな運動前～運動中：BCAA 4000mg（アミノバリュー）
私は週に5-6時間ほどトレーニングを行い、そのうち3日はハードな強度にしている。これくらいの運動量であれば普段の食事からで十分タンパク質の収支バランスを保てるため、プロテインなどは食事がとれない時などに活用する程度だ。
もちろん運動の量や強度によって戦略を変える必要はある。二部練（午前と午後にトレーニング）を行ったり、連日ハードな試合が続くような食事だけでは必要量をまかなえない可能性のある状況では、積極的な摂取が必要であろう。
一つの目安として私の場合をお伝えした。
アミノ酸代謝Tips
以上がアミノ酸（タンパク質）代謝に関してお伝えしたかったメイントピックである。
いくつか理解をサポートするためのTips（小ネタ）を用意したので、併せて読んでみて欲しい。
◆エネルギー源としての役割
糖質と脂質に加え、アミノ酸は運動中のエネルギー源としても利用されている。
しかしアミノ酸のエネルギー源としての利用は糖質や脂質も含めた全体の中の1-6%ほどであり、グリコーゲン残量が少ないときほど割合が多くなる。（参考1）
たとえば私が先日行った1時間のインドアサイクルでのトレーニングでは800kcalほどを消費したので、24kcal（=6g）ほどをアミノ酸でまかなった計算になる（3%と想定）。
このようにアミノ酸はエネルギー源として使えるが、その利用は決して糖質や脂質のような積極的なものではない。
どちらかというと停電時に予備電源（バックアップ）があることで急場がしのげるように、アミノ酸は最重要な血糖値を維持するための予備電源のような存在である（ただし常時ある程度稼働している）。
ちなみに筋肉がエネルギー源として使えるアミノ酸は限られており、以下の6種類である。（参考2）
BCAA（バリン、ロイシン、イソロイシン）
アラニン
グルタミン酸
アスパラギン酸
最も利用されるのはアラニン、次いでロイシンである。
またアラニン、グルタミン酸、アスパラギン酸は他のアミノ酸を変形して作れる非必須アミノ酸である。
◆過剰摂取の危険性
1990年代にはタンパク質摂取が3.0g/kgで筋合成が最も高まるという研究から、今では考えられないようなタンパク質量が摂取されていたこともあるようだ。（参考19）
しかしながら、その後の研究においては非常にハードに筋トレをするボディビルダーでさえタンパク質摂取は上限値2.0g/kg以内で収支バランスが取れていることが報告されている。（参考16）
「高タンパク質ダイエット」では5.0g/kgものタンパク質を摂取する場合があるようだが、肝臓による不要になった窒素を排出する働きはタンパク質量に換算しておおよそ3.0g/kgが上限値のようである。（参考14）
また糖質や脂質の摂取量との兼ね合いも重要になり、タンパク質が摂取エネルギーの35%以上にならないことが望ましい。（通常は10%代に落ち着く）参考14
タンパク質の摂取割合が過剰な状態が長期間続くと「ウサギ飢餓」といったタンパク質中毒の例もあるようではあるが、これはかなり珍しいパターンである。（以下にリンクを張っておく）
ひとまず常識的な範囲内であれば大きなリスクは無さそうではあるが、余ったタンパク質やアミノ酸はグリコーゲンに変換され、それでもなお余るようであれば脂肪の材料にもなる。
現代ではプロテインやサプリメントを用いれば、摂ろうと思えば必要の倍以上のタンパク質を摂取することも容易な環境であるが、健康や競技力の向上を目指す上では少なすぎず多すぎない、適量の摂取を目指そう。
◆筋の摩耗とは
筋肉は消耗品であり、時間が経てば劣化する。運動を行えばより消耗が加速するのはやむを得ないことである。
筋肉の消耗をイメージしてもらうため、一つ論文をご紹介しよう。
30分間、筋肉をペダリング時に発揮するほどの力で収縮することを繰り返し、その筋自身を顕微鏡で見た画像が以下のようなものである。
このような摩耗が筋全体に起こる訳ではなく、あくまで一部分ではある。しかし筋トレなどの高い負荷をかけなくても、筋は摩耗してしまうのである。
こういったミクロなダメージを修復するためにも、日々分解と合成が絶えることなく行われている。
おわりに
最後に、私個人のアミノ酸とタンパク質摂取に関する考えをお伝えしておこう。
今回ご説明した以外にも、運動時のアミノ酸摂取によって疲労感の軽減や筋損傷の緩和など機能的な利点が報告されている。しかし、その効果が大きいものかと言えばそうとも言えない。（参考20）
ただ一点、しっかりと目安量のタンパク質（アミノ酸）を摂取していても激しい運動時にはBCAAが足りなくなるであろうことが気になり、BCAA摂取を勧めている。
タンパク質の摂取タイミング（間食や寝る前）については、たしかにホルモン分泌などの兼ね合いから見ると筋が通っていると感じる。しかし食事で必要量をまかなえるのであれば、追加的に必ず行わなければいけないものでもないだろうとも思っている。
以上のような考えから、私は今までアスリートの皆さんには必ず最低ライン以上にタンパク質摂取をするよう念を押してきた（特に女性）が、必要を満たしているのであれば積極的なタンパク質摂取は勧めない。
今回の記事ではタンパク質（アミノ酸）の収支バランスに注目し話を進めさせてもらったのも、このような背景からであった。
以上、現在の私の個人的なスタンスである。もちろん今後考えが変わることは大いにあり得るし、他の方を非難するつもりも全くない。人それぞれに、何を重要視しているかは異なる。
この記事が皆さんの考えを深める素材になれば、大変光栄である。
最後に管理栄養士である母より大学時代にいただいた金言をお伝えして記事を終えることにしよう。
「タンパク質摂取は多くても少なくても体に良くないよ。」
当たり前に聞こえるかもしれないが、多くの方が実生活で抱える問題であるようだ。適切な摂取量ゾーンにおさめることは簡単ではない。
今一度、皆さんも普段の食事を振り返ってみてください。
今回も最後までお読みくださりありがとうございました。
また読みに来てください。
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参考文献
この記事は以下に記載した文献を読みながら作成した。
Tarnopolsky, M. (2004). Protein requirements for endurance athletes. Nutrition, 20, 662–668.
Mero, A. (1999). Leucine Supplementation and intensive training. Sports Med, 27(6).
Blomstrand, E.. (1996). Influence of ingesting a solution of branched-chain amino acids on plasma and muscle concentrations of amino acids during prolonged submaximal exercise. Nutrition, 12(8), 485–490.
Mckenzie, S. (2000). Endurance exercise training attenuates leucine oxidation and BCOAD activation during exercise in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab, 278, E580–E587.
Gleeson, M. (2005). Interrelationship between physical activity and branched-chain amino acids. J. Nutr, 135, 1591S-1595S.
Nishimura, Y.(2021). Recent advances in measuring and understanding the regulation of exercise-mediated protein degradation in skeletal muscle. American Journal of Physiology, 321(2), C276–C287
Mackey,L. (2008). Evidence of skeletal muscle damage following electrically stimulated isometric muscle contractions in humans. J Appl Physiol, 105, 1620–1627.
Garlick, P. J. (2005). The role of leucine in the regulation of protein metabolism. Journal of Nutrition, 135(6).
Fouré, A.(2017). Is branched-chain amino acids supplementation an efficient nutritional strategy to alleviate skeletal muscle damage? A systematic review. Nutrients, 9(10).
Funabiki, K. (1995). 蛋白質代謝回転の意味. 化学と生物, 33(5), 334–340.
Koopman, R. (2004). Combined ingestion of protein and carbohydrate improves protein balance during ultra-endurance exercise. Am J Physiol Endo-Crinol Metab, 287, 712–720.
Rand, W. (2003). Meta-analysis of nitrogen balance studies for estimating protein requirements in healthy adults. Am J Clin Nutr, 77, 109–136.
Rand, W. (2003). Meta-analysis of nitrogen balance studies for estimating protein requirements in healthy adults. Am J Clin Nutr, 77, 109–136.
Bilsborough, S.(2006). A Review of Issues of Dietary Protein Intake in Humans. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 16.
Brounsm, F. (1989). Eating, drinking, and cycling. A controlled tour de France simulation study, part2. Int J Sports Med, 10, s41–s48.
Lemon, P. (1991). Protein and Amino Acid Needs of the Strength Athlete. International Journal of Sports Nutrition, 1, 127–145.
Koopman, R.(2005). Combined ingestion of protein and free leucine with carbohydrate increases postexercise muscle protein synthesis in vivo in male subjects. Am J Physiol Endocrinol Metab, 288, 645–653.
Shimomura, Y. (2004). Exercise promotes BCAA catabolism: Effects of BCAA supplementation on skeletal muscle during exercise. Journal of Nutrition, 134(6 SUPPL.).
Muramatsu, T. (1990). Nutrition and Whole-Body Protein Turnover in the Chicken in Relation to Mammalian Species. Nutrition Research Reviews, 3(1), 211–228.
Hormoznejad, R.(2019). Effect of BCAA supplementation on central fatigue, energy metabolism substrate and muscle damage to the exercise: a systematic review with meta-analysis. Sport Sciences for Health, 15(2), 265–279.