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赤血球に含まれるヘモグロビンは血液のO2運搬能力に関与するために40~50%低下した場合、酸素摂取量が減少し有酸素性能力が低下する

2015.07.03 | Category: トレーニング

血液の酸素運搬能力

血液の酸素運搬能力

ヘモグロビンと酸素運搬能

赤血球に含まれるヘモグロビン(Hb)は酸素(O2)と結合するので、血液のO2運搬能力はHb量に依存します。

 

したがって、Hb量が減少すれば血液のO2運搬能力が低下し酸素摂取量(mVO2)が減少します(例:貧血)。

※Hb濃度の40~50%の減少によって、走行時間(運動能力)が半減します。

 

また、鉄欠乏性の貧血ラットに鉄を投与し、VO2や持久力、ミトコンドリア酵素活性などの回復過程を検証した研究では、ヘマトクリット(血液中の血球の体積)の回復にしたがって、VO2maxは改善するものの、持久力やミトコンドリアの酵素活性はヘマトクリットに追従しません。

※VO2maxの回復とヘマトクリットの関係はVO2に対するHb濃度の影響の大きさを示唆しています。

 

長距離走のパフォーマンス向上のポイント(筋の面積当たりの毛細血管数とミトコンドリア密度を上げ酸素の拡散と利用を促し、1回拍出量と心拍出量を最大限に多くすること)

ヘモグロビン

赤血球の中に存在するHbは分子量約65,450のヘムタンパクになります。

 

ヘムタンパクはヘムが含まれ、ヘムには鉄(Fe)が含まれており、FeにO2が結合します。

※Hbは4量体(ヘムが4つ)なので最大4つのO2と結合できます。

 

Hbが肺胞レベルでO2と結合する時にHb中の4つのうちどれか1つのヘムがO2と結合すると、ヘム間の相互作用によりHb分子の全体構造が変化し、他のヘムとO2との結合が促進されます(アロステリック効果)。

※アロステリック効果:タンパク質の機能が他の化合物(制御物質、エフェクター)によって調節されること

 

このようなHbの協調的な結合によりO2解離はS字を示し、この特性によりHbは肺胞で最大限にO2を結合し末梢組織レベルにおいては最大限にO2を放出することが可能になります。

 

長距離ランナーのための有酸素性能力(VO2maxを向上させるには最大強度付近でのインターバルトレーニングが有効{58mL/kg/minを超える})

 

酸素輸送とヘモグロビン

O2輸送の働きの他にも、Hbは組織から肺へとCO2及びプロトン(H+)を輸送し、組織の極端な酸性化を防ぐという血液の緩衝役としても働いています。

 

特に脱酸化したHbはH+と強く結合します

 

そのため、代謝過程から生成されたH+によって組織が酸性に傾いた時には、O2解離曲線が右肩シフトし、緩衝作用が強まります(ボーア効果)。

 

たとえば、PHが0.8低下しただけでも、P50(飽和度50%の時のO2分圧)が約26mmHbから約40mmHbへシフトし、O2が解離しやすい状態になります。

 

高地トレーニングによる最大酸素摂取量向上の生理学的メカニズム(低圧・低酸素環境下によりヘモグロビン濃度を上げる)

 

アイシング(Ice therary)の生理学的作用(血行、反射、新陳代謝、ヘモグロビン解離)

 

同じ有酸素性運動をしても男性より女性が息切れするのはなぜか?(女性のほうが男性よりも、横隔膜の電気的活性化が大きくなる)

引用・索引 スポーツ・運動生理学概説


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