体力科学 第62巻 第 1号 95-103（2013）

原　著

ベンチステップ運動でのトレーニングが閉経女性の骨密度，骨塩量と骨代謝に及ぼす影響

松原 建史1,2，酒井 由美子1,3，柳川 真美1,2，肘井 千賀1,3，沼田 信1,3，江上 薫1,3，山口 靖子1,2，峰 祐子1,3，前田 龍2，田中 宏暁4，進藤 宗洋4，小池 城司1,3,5,6

The effect of bench-stepping exercise training on BMD,BMC and bone metabolism in menopausal women

Takeshi Matsubara1,2, Yumiko Sakai1,3, Mami Yanagawa1,2, Chiga Hijii1,3, Makoto Numata1,3, Kaoru Egami1,3,Yasuko Yamaguchi1,2, Yuko Mine1,3, Toru Maeda2, Hiroaki Tanaka4, Munehiro Shindo4 and George Koike1,3,5,6

Received: July 18, 2012 / Accepted: November 12, 2012

Abstract　Since the effect of the submaximal aerobic exercise on bone had been contro-versial, the aim of this study was to elucidate the effect of the bench step (BS), that seemed to deliver higher mechanical load on bone than any other aerobic exercises, on the total bone mineral content (BMC) and the bone metabolism of menopausal women. Sixteen menopausal women (65 ± 9 years old) as the exercise group (ExG) and 28 pre-menopausal women (43 ± 3 years old) as the control group (CG) were studied. ExG carried out BS training with the ex-ercise intensity at lactate threshold (LT) for 21 weeks. In ExG, BMC was measured by dual energy X-ray absorptiometry (DXA) at one year before the intervention (A year before), pre-intervention (Pre) and post-intervention (Post). Serum osteocalcin (OC) as the marker of bone formation and serum type I collagen cross-linked N-telopeptide (NTx) as the marker of bone absorption at Pre, 11th week of the intervention and Post. In CG, BMC was measured annually without the intervention. In ExG, OC was not changed, but NTx was significantly decreased by intervention (p<0.05). The decreased amount of annual change in BMC between a year before and Pre (T1) was significantly higher compared to that between Pre and Post (T2) (p<0.01) and CG (p<0.001). There was no significant difference between T2 and CG. In conclusion, BS with LT could prevent decreasing BMC in menopausal women, and maintain the same level of BMC in pre-menopausal women by suppressing the bone absorption.

Jpn J Phys Fitness Sports Med, 62(1): 95-103 (2013)Keywords : bench-stepping exercise, bone mineral density, bone mineral content, bone metabo-

lism, menopausal women

1福岡市健康づくりセンター，〒810-0073 福岡市中央区舞鶴2-5-1 (Fukuoka Health Promotion Center, 2-5-1 Maizuru, Chuo-ku, Fukuoka 810-0073, Japan)

2株式会社健康科学研究所，〒810-0001 福岡市中央区天神3-11-20-6F (Laboratory of Physical Science Inc., 3-11-20-6F Ten-jin, Chuo-ku, Fukuoka 810-0001, Japan)

3財団法人福岡市健康づくり財団，〒810-0073 福岡市中央区舞鶴2-5-1 (Fukuoka Health Promotion Foundation, 2-5-1 Mai-zuru, Chuo-ku, Fukuoka 810-0073, Japan)

4福岡大学スポーツ科学部運動生理学研究室，〒814-0180 福岡市城南区七隈8-19-1 (Fukuoka University Faculty of Sport and Health Science, Laboratory of Exercise Physiology, 8-19-1 Nanakuma, Jonan-ku, Fukuoka 814-0180, Japan)

5九州大学大学院医学研究院循環器内科学，〒812-8582 福岡市東区馬出3-1-1 (Kyushu University Graduate School of Medi-cal Sciences, Department of Cardiovascular Medicine, 3-1-1 Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582, Japan)

6福岡市医師会成人病センター，〒814-8522 福岡市早良区祖原15-7 (Fukuoka City Medical Association Hospital, 15-7 So-hara, Sawara-ku, Fukuoka 814-8522, Japan)

緒　　言

　高齢社会が進み，悪性新生物や動脈硬化性疾患と同様に骨粗鬆症も主要な健康問題の一つとなっている．骨粗鬆症は骨折の原因となり，仮に，高齢者が大腿骨や股関

節を骨折した場合は，寝たきりに直結し，生活の質を著しく低下させる1）．特に，閉経後はエストロゲンの分泌が低下することで，骨密度（以下，BMD：bone mineral density）や骨塩量（以下，BMC：bone mineral content）の減少速度が急激に速まるため，女性にとって骨粗鬆症

96 松原，酒井，柳川，肘井，沼田，江上，山口，峰，前田，田中，進藤，小池

の予防対策はとりわけ大きな問題である2）．　そして，骨粗鬆症予防・治療には運動を習慣化することが有効な方法の一つとされている．これまでに様々な運動様式による介入研究が実施されてきた中で3-10），レジスタンス運動3,4）やジャンプ運動5,6）などの無酸素性運動のトレーニングがBMDやBMCの維持・増加に効果的であるとされているのに対して，ウォーキングに代表される有酸素性運動のトレーニング効果は一致した結果が得られていない7-11）．運動様式や運動強度の違いで，BMDやBMCにおけるトレーニング効果に差が生じる要因として，運動中の骨への力学的負荷（以下，メカニカルストレス）の違いが挙げられる12）．骨にはメカニカルストレスを歪みとして感知するセンサーが存在し，運動などにより骨の歪みがある閾値を超えると骨量の増加が引き起こされることが明らかにされている13）．これをメカノスタット理論というが，レジスタンス運動やジャンプ運動では一様にメカニカルストレスが大きく，ウォーキングでは種々の条件で異なってくるため，骨に対するトレーニング効果に差が生じると推察される．ただし，レジスタンス運動やジャンプ運動は関節や循環器系への身体的負荷が大きいため，運動の実施にあたり安全性の確保が困難で，また，手軽にできる運動ではないため，中高齢者における継続性も決して高くないと考えられる．このため，これらに代わり習慣化しやすく，かつ骨粗鬆症の予防・改善に有効な運動プログラムが確立されれば，これまで以上に効率的な骨粗鬆症の予防・改善に繋がることが期待できる．　最近，健康づくりや介護予防におけるベンチステップ運動のトレーニング効果がいくつか報告された14-17）．有酸素性運動であるベンチステップ運動は，特殊な機器を必要とせず，自宅内で比較的簡単に実施できるという利点を有している．また，先行研究において，20cmの高さの台でベンチステップ運動を行ったときの筋放電量は，下肢筋群の筋力を高めるのに十分なレベルにまで達していることや18），運動機能が低下した高齢者にベンチステップ運動，ウォーキングのいずれかでトレーニングを実施させたところ，ベンチステップ運動のみ脚伸展パワーに有意な向上を認めたことが報告されている14）．これらのことから，同じ有酸素性運動であっても骨へのメカニカルストレスはウォーキングよりもベンチステップ運動の方が高いと推察され，閉経後女性のBMDやBMCの減少速度を抑制できる可能性は高いと考えた．　以上のことから，本研究はベンチステップ運動による有酸素性運動のトレーニングが閉経女性のBMD，BMCと骨代謝マーカーに及ぼす影響について，介入研究により検討することを目的とした．トレーニングの運動強度は高血圧症，高脂血症や糖尿病の予防・改善効果が認められている乳酸閾値（以下，LT：lactate threshold）強

度とした19-22）．

方　　法

対象者　対象者の条件を，F市健康づくりセンターで開催した骨粗鬆症予防教室の開始約 1 年前に健康度診断一日コースあるいは骨密度測定コースにおいてBMDを測定し，全身BMDが若年成人平均の70～90%であること，閉経後であること，ホルモン治療を行っていないこと，および定期的な運動を習慣化していないこととした上で，骨粗鬆症予防教室への参加案内をダイレクトメールで郵送した．そして，呼び掛けに応じた女性16名（平均年齢：65.1±8.6歳）を本研究の対象とした（Table 1）．骨粗鬆症の診断基準では，BMDが若年成人平均の80%未満であることとされているのに対して23），本研究では90%未満の者も対象に含めた．これは，本教室が骨粗鬆症の改善だけでなく予防も目的に開催したためであり，対象者の中には臨床医学的には骨レベルが正常な者も含まれている．　また，骨粗鬆症予防教室に参加した運動群のトレーニング効果と比較するために，有経女性におけるBMDとBMCの変化を調査した．対象者の条件を，過去にF市健康づくりセンターの健康度診断一日コースにおいて，およそ 1 年の間隔で自主的に 2 回のDXA測定を受けた40歳代の女性であること，ホルモン治療を受けていないこと，および定期的な高強度運動を習慣化していないこととし，これに該当する28名（平均年齢：43.3±2.6歳）をF市が管理しているデータベースから無作為に抽出し，有経群とした（Table 1）．　全ての対象者へは健康度診断一日コース，骨密度測定コース受診時ならびに教室参加時に，測定の方法と求められた測定値を研究目的で使用することを口頭で説明し，文書にて同意を得た．また，本研究は福岡市健康づくり研究委員会の承認を得て実施した．本研究委員会は指針に沿った倫理委員会ではないものの，大学等の健康づくりに関する専門家を中心に構成され，当センターで実施する研究・事業に関するプロトコルや倫理面について協議・審査を行う役割を担っている．

測定　運動群における測定は，教室の約 1 年前，教室直前，教室11週間後と教室21週間後に実施した．そのうち身長，体重，BMI，全身BMDと全身BMCの測定は，教室の約 1 年前，教室直前と教室21週間後の計 3 回，骨代謝マーカーの測定は，教室直前，教室11週間後と教室21週間後の計 3 回行った．有経群における測定値は，約 1年の間に健康度診断一日コースを 2 回受診した際の，身長，体重，BMI，全身BMDと全身BMCのデータを用いた．　身長は身長計（NAVIS YS-OA，ASONE，大阪）を用いて0.1cm単位で，体重はデジタル体重計（BSC-101，

97骨に対するベンチステップ運動の効果

TANITA，東京）を用いて0.1kg単位で測定し，求めた体重（kg）を身長（m）の 2 乗で除することによりBMIを算出した．　全身BMDと全身BMCの測定には，二重エネルギー線吸収測定法（以下，DXA法：dual energy X-ray ab-sorptiometry）装置（DELPHI, HOLOGIC, U.S.A.）を用いた．測定方法は先の報告と同様とし，測定部位は全身とした24）．そして，日本骨代謝学会の骨粗鬆症の予防と治療ガイドライン（2006年版）23）を用いて，全身BMDが若年成人平均の70～90%に相当するか否かについて判定した．本研究で用いたDXA法装置DELPHIの測定精度については，先行研究において全身BMDの場合は0.8%，全身BMCの場合は1.1%であることが明らかにされている25）． 　骨代謝マーカーは，骨形成マーカーとして血清オステオカルシン（以下，血清OC：osteocalcin）を，骨吸収マーカーとして血清Ⅰ型コラーゲン架橋N-テロペプチド（以下，NTx：typeⅠcollagen cross-linked N-telopeptide）を測定した．採血は12時間絶食後の明朝空腹時に肘上静脈血から行い，血清OCはRIA法（Radioimmunoassay）を，血清NTxはELISA法（Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay）を用いて分析した．　LTの測定では，ベンチステップ運動による間欠的多段階式漸増運動負荷試験を実施した．ステップ台（Step-Well, COMBI- WELLNES, 東京）の高さを，個人ごとに昇降速度がおよそ70～120bpm（beats per minute）でLTが出現するように，年齢，身長と体重を考慮して15～25cmの幅で2.5cm間隔に設定した．そして，ステップ台の高さを固定した上で，昇降速度を最初40bpmから10bpmずつ漸増していった．各負荷 4 分間の運動終了直後に耳朶より採血を行い，直ちに簡易血中乳酸濃度分析器（Lactate Pro, ARKREY, 京都）を用いて血中乳酸濃度を分析した．運動負荷試験と並行して，独立変数に昇降速度を，従属変数に血中乳酸濃度をとったグラフ上に，分析した血中乳酸濃度の値をプロットしていった．そし

て，目視法により昇降速度の増加に伴い，血中乳酸濃度が急増し始める屈曲点のLTが出現したのを確認してから運動負荷試験を終了した．全ての運動負荷試験終了後に上述の昇降速度と血中乳酸濃度のグラフを用いて，改めて熟練者 3 名が目視法により屈曲点を同定し，その平均値を正式なLT強度として採用した．以上の工程を教室直前，教室11週間後と教室21週間後の計 3 回行った．また，採用したLT相当の昇降速度とステップ台の高さを用いて，アメリカスポーツ医学会が発表しているベンチステップ運動における代謝計算式：V

4

O2（ml/kg/分） = 0.2 x〈昇降速度（bpm）/4〉x 1.8 xステップ台の高さ

（m）+ 3.5 26）からLT相当V4

O2を算出し，LT相当METs（metabolic equivalents）へ変換した．

教室と運動トレーニング　教室の開催回数は21週間で計11回とし，最初の 2 週間は 1 週間隔，その後の10週間は 2 週間隔，最後の 9 週間は 3 週間隔とした． 1 回当たりの教室時間は120分で，教室では主にストレッチ体操とLT強度によるベンチステップ運動を実施した．教室でのベンチステップ運動ははじめ 1 回 3 分を 1 セットから徐々に 1 回当たりの時間とセット数を増やしていき，教室の 9 回目（教室15週間後）以降は，1 回10分を 3 セット行った．ステップ台の高さと昇降速度の組み合わせからなるトレーニング強度は，教室 1 週目から教室11週目までは， 1 回目（教室直前）の測定で求めたLT強度を，教室12週目から教室21週目までは， 2 回目（教室11週間後）の測定で求めたLT強度を用いた．そして，LT強度が 1 回目から 2 回目にかけて増加していた場合は，昇降速度が70～120bpmになるよう必要に応じてステップ台の高さを変更した．そして，教室でのベンチステップ運動は全て監視下で行うとともに，自宅でも定期的に実施できるようにステップ台を個々人に貸し出し，教室で行った時間と合わせて週140分実施するように指導した．自宅における実施時間は記録帳に記入するよう指示し，毎回の教室時に回収して，週ごとに実施時間の集計

Table 1. Characteristics of study subjects

The statistical analysis was carried out with use of un-paired t-test. Abbreviations: Ex.; exercise, PM; pre-menopausal, SD; standard deviation, Min.; minimum, Max.; maximum, BMI; body mass index

Age (years)

Height (cm)

Weight (kg)

BMI (kg/m2)

<0.001

<0.001

0.449

0.221

p valueMean

65.1

150.3

50.3

22.3

SD

8.6

5.2

6.5

2.8

Min.

51

143.7

40.5

19.6

Max.

79

161.1

63.4

29.3

Ex. group

Mean

43.1

157.5

52.4

21.1

SD

2.7

4.1

8.4

3.0

Min.

40

148.8

40.8

16.4

Max.

48

164.2

73.1

27.1

PM group

Table 1.　Characteristics of study subjects

The statistical analysis was carried out with use of un-paired t-test. Abbreviations: Ex.; exercise, PM; pre-menopausal, SD; standard deviation, Min.; minimum, Max.; maximum, BMI; body mass index

98 松原，酒井，柳川，肘井，沼田，江上，山口，峰，前田，田中，進藤，小池

を行った．　本教室では食事面の介入は一切行わなかった．ただし，教室開始前の食習慣を維持するように指導し，教室期間中も同様の内容を繰り返し伝えた．

1年当たりの全身BMD・BMC変化量　全身BMDと全身BMCの変化に関しては，各測定時の絶対値に加えて，1 年当たりの変化量を算出した．これは，運動群における 1 回目のDXA測定が教室の約 1 年前であるのに対して，教室前後の測定間隔は21週間と短いため，各測定における絶対値の比較ではベンチステップ運動のトレーニング効果を適正に評価できないことと，有経群の測定間隔も概ね 1 年であるものの個人差があるためである．算出は，各測定前後の全身BMDと全身BMCの変化量を各測定間隔の日数で除したものを 1 日当たりの変化量とし，次に 1 日当たり変化量に365日（ 1 年）を乗じた値を 1 年当たりの変化量とした．

統計処理　データは平均値±標準偏差で示した．対応のある 2 群の差の検定については，対応のある t 検定を用いて，対応のない 2 群の差については，対応のない t 検定を用いた． 3 群以上の差の検定には，一元配置分散分析とボンフェローニ/ダン検定を用いた．また， 2 つの変数の関係については幾何平均回帰式で表し，その相関関係の分析にはピアソンの相関係数の検定を用いた．全ての統計処理はSPSS（15.0J）で行い，p値 5 %未満をもって統計学的に有意，p値10%未満をもって統計学的に傾向ありと判定した．

結　　果

　運動群がベンチステップ運動を行ったステップ台の

高さと昇降速度は，教室前半は17.7±2.0cm（幅は15～20cm）と88.9±12.9bpm（幅は70～110bpm），教室後半は19.5±3.1cm（幅は15～25cm）と102.1±7.1bpm（幅は80～120bpm）であった．週当たりベンチステップ運動実施時間は，教室 1 週目から徐々に増加し，教室 1 週目に比べて教室 7 週目以降で有意に高値を示した．そして，教室10週目以降は目標の140分/週に達していた．教室全期間中の平均は132.3±31.7分であった（Fig. 1）．　運動群の教室約 1 年前，教室直前と教室21週間後における身体特性と全身BMD，全身BMCの値は， 3 回の測定で有意差を認めなかった（Table 2）．続いて，運動群における教室直前と教室11週間後，教室21週間後の血清OC，血清NTxならびにベンチステップ運動のLT相当METsの値をFig. 2 に示した．血清OCには有意な変化を認めず，血清NTxは教室直前に比べて教室21週間後で有意に低下していた（p<0.05）．LT相当METsは教室直前，教室11週間後と教室21週間後それぞれの比較において有意差を認め（全て，p<0.001），教室が進むにつれて増加していた． 有経群における測定 1 回目と 2 回目の比較では，身長，体重，BMI，全身BMDと全身BMCの全てにおいて有意差を認めなかった（Table 3）．　DXAの測定間隔は，運動群の教室約 1 年前から教室直前が318±124日，幅は164～530日，有経群の 1 回目から 2 回目が378±58日，幅は254～491日であった．そして， 1 年間当たりの変化量は，運動群の教室約 1 年前から教室直前の全身BMD変化量（以下，介入前年間ΔBMD）は-0.016±0.028g/cm2/年，教室直前から21週間後の全身BMD変化量（以下，介入中年間ΔBMD）は0.001±0.038g/cm2/年，有経群の全身BMD変化量（以下，有経年間ΔBMD）は-0.001±0.019g/cm2/年であり， 3 群に有意差を認めなかったが，介入前年間ΔBMDと介入

Fig 1. The change of weekly times by bench-stepping exerciseThe statistical analysis was carried out with use of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn. vs. 1week *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001Abbreviations: ANOVA; analysis of variance

** *** **** * *

***

**

*** *** ****

* * **

0

70

140

210

280

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 weeks

exer

cise

tim

e (m

inut

es/w

eek)

Fig. 1　The change of weekly duration by bench-stepping exerciseThe statistical analysis was carried out with use of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn.vs. 1week *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001Abbreviations: ANOVA; analysis of variance

99骨に対するベンチステップ運動の効果

中年間ΔBMDとの間（p=0.087），ならびに介入前年間ΔBMDと有経年間ΔBMDとの間（p=0.085）に差の傾向を認めた（Fig. 3A）．続いて，介入前年間ΔBMCは-63.3±51.9g/年，介入中年間ΔBMCは-10.5±66.1g/年，有経年間ΔBMCは-1.3±35.5g/年であり，介入前年間ΔBMCに比べて，介入中年間ΔBMC（p<0.01）ならびに有経年間ΔBMC（p<0.001）の方が有意に低値を示し，介入中年間ΔBMCと有経年間ΔBMCとの間には有意差を認めなかった（Fig. 3B）．　介入中年間ΔBMDならびに介入中年間ΔBMCとトレーニングを行ったベンチステップ運動のステップ台の高さ，LT相当METsならびに週当たり実施時間の介入中における平均値と介入前後の変化量との関係性について検討したところ，全ての関係において有意な相関性を認めなかった（Table 4）．

考　　察

　本研究結果として，LT強度でのベンチステップ運動を

習慣化することで，閉経女性における全身BMCの年間減少量を，40歳代の有経女性と同等レベルまで抑制できる可能性が示唆された．ベンチステップ運動は，レジスタンス運動やジャンプ運動よりも全身性の身体的負荷は小さく，自宅で比較的簡単に実施できることから，運動に対するコンプライアンスも高いと想定される．このため，中高齢女性の骨粗鬆症予防・改善に対する運動プログラムとして有効性と汎用性は高いと考えた．ただし，臨床的には全身BMCや全身BMDよりも，骨折をきたし易い腰椎骨や大腿骨近位部について検証している報告が多く，本研究では同様の部位を測定していないため，他の先行研究との比較については慎重な解釈が必要である．　これまで， BMDやBMCに及ぼす運動のトレーニング効果については多くの報告があるが3-11），ウォーキングに代表される有酸素性運動のトレーニング結果は一致していない7-11）．例えば，ウォーキングでも無酸素性閾値（以下，AT：anaerobic threshold）を境に90%ATと110%ATに相当する運動強度で実施した場合，脊柱BMD

Table 2. The comparison of body composition, total BMD and total BMC for exercise group

The statistical analysis was carried out with use of paired t-test. Abbreviations: BMI; body mass index, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content, Pre; pre-intervention, Post; post-intervention

Height (cm)

Weight (kg)

BMI (kg/m2)

Total BMD (g/cm2)

Total BMC (g)

ns

ns

ns

ns

ns

150.3 5.2

50.3 6.5

22.3 2.8

0.881 0.039

1366.0 132.8

149.9 5.2

49.6 6.7

23.0 3.4

0.881 0.036

1361.0 134.8

150.5 5.0

50.5 7.2

22.3 3.1

0.894 0.041

1416.9 142.2

p valueOne year ago Pre Post

Table 2.　The comparison of body composition, total BMD and total BMC for exercise group

Fig 2. The comparison of serum OC A , serum NTx B and LT-METs CThe statistical analysis was carried out with used of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn. *p<0.05, ***p<0.001Abbreviations: OC; osteocalcin, METs-LT; metabolic equivalents correspond tolactate threshold, wk: week, Pre; pre-intervention, Mid; middle-intervention, Post; post-intervention, ANOVA; analysis of variance

B

0

5

10

15

20

25

Pre Mid Post

(nmolBCE/ml)*

A

02468

101214

Pre Mid Post

(ng/ml)C

0

2

4

6

8

Pre Mid Post

(METs)***

******

Fig. 2　The comparison of serum OC〈A〉, serum NTx〈B〉and LT-METs〈C〉The statistical analysis was carried out with used of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn.*p<0.05, ***p<0.001Abbreviations: OC; osteocalcin, METs-LT; metabolic equivalents correspond tolactate threshold, wk: week, Pre; pre-intervention, Mid; middle-intervention, Post; post-intervention, ANOVA; analysis of variance

The statistical analysis was carried out with use of paired t-test. Abbreviations: BMI; body mass index, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content, Pre; pre-inter-vention, Post; post-intervention

100 松原，酒井，柳川，肘井，沼田，江上，山口，峰，前田，田中，進藤，小池

の減少が抑制されたのは，110%AT群のみだったことが報告されている9）．このような違いが生じた要因として，110%ATでは90%ATに比べて歩行速度が上がったことで骨へのメカニカルストレスが高まったことと，AT以上の運動強度で実施したことにより引き起こされた分泌ホルモンの影響が挙げられる．　まず，メカニカルストレスに関しては，骨へのメカニカルストレスの中でも外部や骨格筋の収縮により引き起こされる力学的負荷よりも，体重が影響した重力によって引き起こされる力学的負荷の方が大きい12）．ベンチステップ運動は，ステップ台から降りる際，床（地面）に着いた支持脚に全体重がかかるため，台の高さ（15～25cm）を考慮した場合，ウォーキング以上にメカニカルストレスが高まる可能性は高いと考えた．実際に，ベンチステップ運動の床反力を調べた研究では，ステップ台の高さが 6 ～10インチ（≒18～30cm）で，体重が平

均61.6kgだった場合，鉛直方向の床反力は791～891Nであり，体重の1.28～1.45倍に相当することが報告されている27）．これに対して，ウォーキングの床反力は，歩行速度が4.4km/時～6.4km/時で，体重が平均で71.4kgだった場合，鉛直方向の床反力は865～913Nであり，体重の1.21～1.28倍に相当することが報告されている28）．対象者や相対的な運動強度が異なるため，単純に比較することはできないものの，体重当たりの床反力はベンチステップ運動の方が高いことを示唆する結果であり，これが本研究で認めた骨に対するトレーニング効果を引き起こした一つの要因と考えた．　次に，分泌ホルモンの影響に関して，骨代謝に関与しているホルモンの一つに成長ホルモン（以下，GH：growth hormone）がある29）． GHの分泌は持久的運動により高まること30）， さらに，LT強度以上で分泌量が増大することが明らかにされている31）．先の90%ATと

Height (cm)

Weight (kg)

BMI (kg/m2)

Total BMD (g/cm2)

Total BMC (g)

p value

0.334

0.365

0.306

0.863

0.902

157.5 4.1

52.4 8.4

21.1 3.0

1.111 0.061

2008.5 190.3

First time

157.6 4.1

52.1 7.6

20.9 2.7

1.111 0.065

2007.2 192.4

Second time

Table 3. The comparison between first and second time measurement for pre-menopausal subjects

The statistical analysis was carried out with use of paired t-test. Abbreviations: BMI; body mass index, BMD; bone mineral density, BMC;bone mineral content

Table 3.　The comparison between first and second time measurement for pre-menopausal subjects

Fig 3. Amount of change of total BMD A and total BMC BThe statistical analysis was carried out with used of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn. **p<0.01, ***p<0.001Abbreviations: Ex.; exercise, PM; pre-menopausal, yr; year, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content, Pre; pre-intervention, During; during intervention, ANOVA; analysis of variance

Ex. group

A

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01Pre During

PMgroup

(g/cm2/yr)

*****

B

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20Pre During

PMgroup

(g/yr) Ex. group

The statistical analysis was carried out with use of paired t-test. Abbreviations: BMI; body mass index, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content

Fig. 3　Amount of change of total BMD〈A〉 and total BMC〈B〉The statistical analysis was carried out with used of one-factor ANOVA and Bonferroni/Dunn.**p<0.01, ***p<0.001Abbreviations: Ex.; exercise, PM; pre-menopausal, yr; year, BMD; bone mineral density, BMC; bone min-eral content, Pre; pre-intervention, During; during intervention, ANOVA; analysis of variance

101骨に対するベンチステップ運動の効果

110%ATのウォーキングの結果も9），メカニカルストレスの違いに加えて，GHの分泌が影響していると考えられ，本研究で用いた運動強度はLT強度であるため，これがGHの分泌量を高め， BMC減少速度の抑制に影響を及ぼしたと考えた．　さらに，本研究では運動強度として100%LTを用いて，全身BMCに対するトレーニング効果が認められた．これに対して，LTと生理学的負荷が同等である換気閾値

（以下，VT：ventilatory threshold）を基準に，102%VT相当のウォーキングを行った介入研究では骨に対するトレーニング効果は認められていない28）．このように，全身性の相対的運動強度は同等でも運動様式の違い，とりわけ局所性のメカニカルストレスの違いにより，トレーニング効果には差があることが明らかになり，骨粗鬆症の予防・改善に対する有酸素性運動としては，ウォーキングよりもベンチステップ運動の方が有効であることが示唆された．また，高血圧症や糖尿病等の生活習慣病の予防・改善には，有酸素性運動の習慣化が奨励されている32,33）ことや，ベンチステップ運動の効果として認知機能の改善が報告されていること17）などを踏まえると，ベンチステップ運動は，その他の生活習慣病等に対する効果も期待でき，骨粗鬆症の予防・改善効果が認められているレジスタンス運動やジャンプ運動よりも，包括的な運動プログラムになり得ると考えた．ただし，高齢者がベンチステップ運動を行う際は転倒の危険性も否めないため，手すりを持って行うなど十分な注意が必要である．この場合，手すりを持つことでメカニカルストレスが軽減すると予測されるため，骨に対するトレーニング効果については，今後の検討が必要と考える．　骨代謝回転は破骨細胞による骨吸収に続いて，骨芽細胞による骨形成が生じ，骨粗鬆症は骨形成よりも骨吸収が上回ることで引き起こされる34）．本研究では，骨形成マーカーとして血清OCを，骨吸収マーカーとして血清

Table 4. The relation between training data and total BMD, total

The statistical analysis was carried out by Pearson’s correlation coefficient.Abbreviations: ; change of each index between pre- and post-intervention, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content, Ave. exercise times; average of weekly times by bench-stepping exercise during intervention, Ave. bench-stepping height; average of bench-stepping height at pre- and middle-intervention, Ave. METs-LT; average of metabolic equivalents correspond to lactate threshold at pre- and middle-intervention

Ave. exercise timesAve. bench-stepping heightAve. METs-LT

Ave. exercise times

0.212 0.4380.001 0.997

-0.412 0.1150.262 0.333

r p-valuetotal BMD

0.206 0.4500.239 0.3800.030 0.9130.166 0.547

r p-valuetotal BMC

Table 4.　The relation between training data and Δtotal BMD, Δtotal BMC

The statistical analysis was carried out by Pearson’s correlation coefficient.Abbreviations: Δ; change of each index between pre- and post-intervention, BMD; bone mineral density, BMC; bone mineral content, Ave. exercise times; average of weekly times by bench-stepping exercise during intervention, Ave. bench-stepping height; average of bench-stepping height at pre- and middle-intervention, Ave. METs-LT; average of metabolic equivalents correspond to lactate threshold at pre- and middle- intervention

NTxを測定した．先行研究ではリセドロン酸，カルシウムとビタミンD投与に加えてレジスタンス運動を実施したところNTxが16.7%減少したという報告35）がある一方，ウォーキングとジャンプ運動を組み合わせたトレーニングでは変化しなかったとの報告もある36）．運動トレーニング前後のOCの変化に関しても，様々な結果が報告されており，一致した結果は得られていない27,36,37）．本研究では，NTxのみ有意な減少を認めたことから，ベンチステップ運動により骨形成の増加よりも骨吸収の低下が惹起されたことで，全身BMCや全身BMDの年間減少量が抑制されたと考えた．　ベンチステップ運動が骨粗鬆症の予防に有効であることが示唆されたが，本研究にはいくつかの限界がある．まず，ランダム化比較試験を行っていない点が挙げられ，対照として40歳代の有経群を設定しているものの，介入群と同年齢層の閉経女性ではないこと，さらに両群とも対象人数が比較的少ないことを含め，適正評価にはなっていないことを否定することはできない．その他にも，BMDやBMCの減少速度は閉経直前から閉経直後に最も速いことが明らかにされているが38,39），本研究では閉経後経過年数の調査を行っていないため，介入前の骨レベルの変化が，この時期の特異的な自然変化をとらえてしまっている可能性を否定することもできない．加えて，本研究では21週間のBMDとBMCの変化量を 1 年に比例計算したが，骨レベルの改変が運動介入によって一定速度で生じる保証はなく，このため今回の結果は骨レベルの変化がまだ生じていない時期を捉えている可能性もある．また，骨代謝は食事，飲酒や喫煙の影響を受ける40）．この点に関しても調査ができていないため，研究結果に関しては慎重な解釈が必要と考える．さらに，運動群全体では全身BMCの年間減少量が抑制されていたが，トレーニング適応には個体差を認めた．そこで，全身BMDや全身BMCの年間減少量とトレーニングに用い

102 松原，酒井，柳川，肘井，沼田，江上，山口，峰，前田，田中，進藤，小池

文　　　献

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たステップ台の高さ，LT相当のMETsならびに週当たり実施時間との関係性について多変量解析を含めて検討したものの，全ての関係において有意な相関性を認めなかった．このことから，本研究からは，個体差を生む原因やステップ台の高さや運動時間をどの程度に設定することで，より効率的なトレーニング効果を引き起こせるかまでは明らかにできなかった．

結　　語

　本研究結果から，LT強度によるベンチステップ運動を習慣化することで，閉経女性における全身BMCの減少速度を有経女性と同等のレベルまで抑制できる可能性が示唆された．

103骨に対するベンチステップ運動の効果

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