(1)Is an Energy Surplus Required to Maximize Skeletal Muscle Hypertrophy Associated With Resistance Training
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6710320/
筋肥大のペースを最大化するためには、栄養をどのように摂取していけば良いかを調べた2019年の論文です。何か実験をおこなっているわけではなく、既存の研究を調べて、増量を効率的にやるには栄養をどう調整すれば良いのかを考察してます。想定ターゲットは運動量の多いアスリートと思われます。
Eric Helmsが関わっていることもあり内容は良いのですが、議論をそのまま出している感じの論文で、あまりまとまっていないです。今の時点ではわからないことが多いので、現状の整理と今後の研究の指針がメインになっています。
論文中のエネルギーの単位がKJであまり馴染みがないので、本記事ではkcal表記にしています(4.2KJ＝1kcalで計算)。
★前提
体脂肪率の高い初心者や、トレーニングを休んでいたアスリートがトレーニングを再開する場合は、摂取カロリーを増やさなくても体脂肪を減らしながら同時に筋肉量を増やすこともできます。しかし、トレーニングを継続的におこなっていて、体脂肪率が高くない人の場合は、カロリー収支をプラスにして体重を増やしていくほうが効率的に筋肉を増やせます。
ただ、現状ではカロリー超過の条件下での筋トレの研究が乏しいです。この論文での栄養摂取の調整方法については、かなりの部分が推測にもとづいたものになります。
★どのくらいのカロリー超過が良いのか
筋肉を増やすのに必要なカロリーを、コスト積み上げ方式で考えていきます。
＜骨格筋に含まれるエネルギー＞
骨格筋の構成割合を「タンパク質20%、筋肉中の脂質(IMTG)やグリコーゲンなど5%、水分75%」とします。この数値で計算すると、骨格筋1kgは約1200kcalのエネルギーを持つことになります。これは言わば骨格筋の材料費で、骨格筋1kgを増やすのに最低限はこれだけのエネルギーが必要です。
＜骨格筋を作り上げるのに必要なエネルギー＞
材料だけ揃えても筋肉は作れません。骨格筋を作り上げるのにもエネルギーが要ります。
トレーニング無しでカロリー超過にし、除脂肪体重と体脂肪がどのくらい増えたかを調べた研究があります。2つの研究で、タンパク質1gあたりの増加に必要な推定カロリーの数値が出ています。これは材料費込みのカロリーです。
タンパク質1gあたりの増加に必要な推定カロリー
(a)8.6kcal
(b)7.0kcal
その数字を使って、骨格筋の20%がタンパク質、75%が水分で、骨格筋1kgを増やすのに必要なカロリーを計算すると以下の数字が出てきます。これはグリコーゲンやIMTGを除いた数字です。
骨格筋1kgを増やすのに必要なカロリー(材料費込み、グリコーゲンやIMTGは除く)
(a)1770kcal
(b)1440kcal
タンパク質200gの材料費800kcalを除くと、骨格筋1kgを作るのに必要なカロリーは、
(a)970kcal
(b)640kcal
＜そのほか筋肉を増やすのに必要なエネルギー＞
・筋トレ後はタンパク質の合成と分解が高まるので、それに使われるエネルギー。
・筋トレをするためのエネルギー(インターバルでのNEATを含む)
筋トレの消費カロリーを求める場合は、マシン中心の筋トレならこの研究(2)で出されている以下の式が良いと思います。これは筋トレ中に消費したカロリーから、その時間中の安静時代謝を引いた数字です。
筋トレでの消費カロリーkcal = 0.874 (身長cm) - 0.596 (年齢) - 1.016 (体脂肪量kg) + 1.638 (除脂肪体重kg) + 2.461 (総ボリュームt) - 110.742
総ボリュームは、全ての種目の重量×レップ数×セット数の合計をtで表した数字です。100kg×10レップだったら1t。
フリーウェイトやスミスマシン中心なら私の記事の推定カロリーのほうが良いかもしません。これは筋トレ時間中のすべての消費カロリーです。
関連記事：筋トレの消費カロリー
・食事誘発性熱産生の増加
例えば500kcalのカロリー超過にすると、10%程度が食事誘発性熱産生で消えるので正味450kcal程度の超過になります。
・安静時代謝とNEATの増加
摂取カロリーを増やすと安静時代謝とNEATが増えて、ある程度はカロリー超過を打ち消します。これは個人差が大きいです。
・筋肉の増加による消費カロリーの増加
身体が大きくなると維持コストも増えます。ただ骨格筋の基礎代謝は13kcal/kg程度なので、おそらくこれについてはたいしたカロリーではないでしょう。
＜積み上げ式のコスト計算だけで良いのか？＞
筋肉を増やすのに必要なコストだけ摂取カロリーを増やせばいいのか、それともカロリー超過の環境が効率的な筋肥大に必要で、筋肉を増やすのに必要なコスト以上にカロリー超過にする必要があるのか。現状ではわかっていないです。
カロリー不足にすると、アナボリックホルモンのレベルは維持カロリーに比べると下がります。これは明確に結果が出ています。一方で、カロリー超過でアナボリックホルモンのレベルが上がるかどうかは、上がるとする研究もありますが数は少なく、レベルの上昇幅も小さいので、これが筋肥大促進の面で意味があるのかは微妙なところです。増量時のホルモンレベルの変動は筋肥大促進にほとんど影響が無いのでは・・・と、この論文では書かれています。
しかし、ある程度トレーニングを継続している人だと、維持カロリーからわずかに摂取カロリーを増やしても筋肉だけ増えていくことにはなりにくく、通常は体脂肪も増えるくらい摂取カロリーを増やす必要があります。従って、個人的な印象では、カロリー超過でなにかしら筋肥大を促進する環境になる感じがします。例えば、カロリー超過にして筋肉にグリコーゲンやIMTGを押し込むと筋肥大しやすくなったりするのかもしれません。AMPk関連のメカニズムを考えると何かある感じがしますが・・・
関連記事：AMPkについて
＜推奨のカロリー超過量＞
この論文での推奨は、「一日あたり360-480kcalのカロリー超過」です。これはなるべく体脂肪を増やさないことを目標とした数字です。この数字の根拠は以下です。
体重100kgの男性が6週間の筋トレで1.5kgの筋肉を増やすことを想定(これは現実的な数字なのかという疑問がありますが論文ではこのような設定になっています)。週4回筋トレ、筋トレ日だけ360kcalの超過。継続的にトレーニングをしている設定なので、筋トレで使うカロリーは追加では摂取していません。
6週間のトータルで10000kcalの超過になり、その内訳が以下の4項目です(週4回+360kcalを6週間だと8640kcalなので計算が合わないです。7週間だと計算が合う)
・カロリー超過による安静時代謝とNEATの上昇、体重増加による消費カロリーの増加：2560kcal
・食事誘発性熱産生で消える分を補う：2260kcal
・筋トレ後のタンパク質合成・分解の亢進によるエネルギー消費：4000kcal
・骨格筋1.5kg(タンパク質300g)の材料費：1190-1240kcal
内訳の数字も具体的に出していますが、1日あたり360-480kcalのカロリー超過というのは経験則からざっくり出した数字の印象です。筋肉を増やすための個別の要素から必要カロリーを求めようとしてもわからないことが多すぎるので、「えいや！」で出すしか無いのだと思います。この記事の最後に私の考えた状況別の推奨摂取カロリーを載せますが、これもある程度「えいや！」で出しています。
★増量時のマクロ栄養素
・タンパク質
タンパク質摂取量の目安は、1.6-2.2g/体重kg/dです。これ以上摂取してもおそらく体組成の面では意味がない、というのがこの論文のスタンスです。また、2.5–3.3g/kg/dayのタンパク質摂取を一年間続けても血中脂質、肝機能、腎機能に悪影響がなかったという研究(3)はありますが、それ以上のタンパク質摂取を続けた場合の健康への影響を調べた研究は無いので、それも含めて増量時はタンパク質を必要以上に摂取しないことを推奨しています。
タンパク質摂取量については、個人的には状況によってはもう少し多めでも構わないと考えています。よく引用されるタンパク質1.6g/kg/dで除脂肪体重の増加が頭打ちになるというメタアナリシス(4)のグラフはこれなのですが、
解析対象の研究の被験者のトレーニングレベルやトレーニング内容がばらばらで、結果もこれだけばらついているものを回帰分析して出てきた1.6g/kg/dという数字を、全ての人や全ての状況に当てはめて良いのか？という疑問があります。体組成変化(除脂肪体重増加・体脂肪減少)の面で高タンパク質グループのほうが良い傾向が出た研究(5)(6)もあります。タンパク質を多めに摂取するデメリットは小さいですし、また激しい運動を長時間続けるとタンパク質が消費されるので、運動量が多い人は増量時でも3g/kg/dayくらいまでは摂取しても良いのではと個人的には考えています。
・炭水化物
高ボリュームの筋トレにはグリコーゲンが必要なので、炭水化物を十分に摂取します。目安は4-7g/体重kg/dayです。
・脂質
脂質は総摂取カロリーの20-35%が目安です。最低でも15-20%は摂取したいです。脂質を減らすと食べ物のカロリー密度が低くなり、食べないといけない量が増えるので、摂取カロリーが多い人は食べるのが大変になりやすいです。それと脂質を減らしすぎると脂溶性ビタミンの摂取に問題が出るかもしれません。また脂質を減らしすぎるとテストステロンレベルが下がる恐れもあります(これについては以前少し調べたのですが、テストステロンレベルの小さな変動が筋肥大に影響があるのかはわからないというのと、遊離テストステロンレベルが低下しているのかトータルのテストステロンレベルが低下しているのかで影響が異なる、摂取カロリーを減らしている研究では脂質が減ることでテストステロンレベルが低下したのか摂取カロリーが減ることでテストステロンレベルが低下したのわからない、といった問題点があって、極端な脂質制限食をしない限りは脂質とテストステロンについては気にしなくて良いのでは・・・という結論になりました)
脂質の種類は、多価不飽和脂肪酸と一価不飽和脂肪酸を優先的に摂取すると良さそうです。飽和脂肪酸もしくはオメガ6脂肪酸を多く摂取しカロリー超過にした研究(8)では、体重増加は両グループで同じでしたが、飽和脂肪酸グループのほうが肝臓の脂肪と内臓脂肪の増加が多く不健康な太り方になりました。またオメガ6脂肪酸グループは除脂肪体重の増加が多くなりました。他にはオメガ3脂肪酸の摂取で筋肉合成反応が高まるという研究(9)もあります。飽和脂肪酸を一価不飽和脂肪酸に置き換えると体脂肪量が減ったという研究(10)もあります(脂肪の種類が違っても含まれるカロリーは同じなので何か他の影響がありそうですが)。
★栄養摂取タイミング
・炭水化物の摂取タイミング
高ボリュームで長時間のトレーニングをする場合は、トレーニング前やトレーニング中の炭水化物摂取でパフォーマンスを上げられる可能性があります。
・タンパク質の摂取タイミング
万全を期すタイプの考え方だと、トレーニング前と後の食事の間隔は3-4時間にして、あとは起きている間は3-5時間ごとに0.3g/体重kg以上のタンパク質を含む食事をしていくというやり方が推奨されます。
ただ食事回数については、タンパク質摂取頻度が4回と6回とでは差がなかったという研究(7)があるので、一日5食、6食といった食べ方は、総摂取カロリーが非常に多い場合に、胃腸の消化能力の面で量を食べやすいという点以外ではあまり意味がないかもしれません。
この論文でのアスリートへの推奨は最低でも一日3食、あとは軽食で栄養を足していくというものです。
・その他タイミングの考え方
短期の研究にもとづいて考えると、なるべくカロリー摂取はトレーニングを実施するタイミングと合わせたほうが良いです。ただ運動前に食べすぎると高強度の運動がしにくかったりするので、生活スタイルと食事とトレーニングがうまくフィットするよう調整する必要があります。
トレーニングをしない日の摂取カロリーについては、筋肉の合成がトレーニング後24-48時間続くことを考えると、筋肥大を最優先する場合はトレーニング日以外の摂取カロリーも増やしたほうが良いと考えられます。
★満腹感を押さえて量を食べる
食べないといけない量が非常に多い場合に、量を食べやすくする方法がいくつか提案されています。
- 脂質を増やしてカロリー密度を高める。
- 固形物より飲み物のほうが多くカロリー摂取しやすいので、飲み物でカロリーを足していく(ただ糖分が多くなりますし、微量栄養素が乏しいので、飲み物に頼りすぎると健康には良くないです)
- タンパク質は満腹感を得やすいので、一食あたりのタンパク質摂取量を多くしすぎない。
★増量時の摂取カロリーについての個人的な推奨
増量時の摂取カロリーについては、自著「ボディメイクガイド」では以下のような推奨にしています。
参考にしている長期の研究や考え方は関連記事に書いています。カロリー超過の数字は、この記事と本では変わっています。本での数字が現時点での推奨です。
関連記事：増量に必要なカロリー
関連記事：増量の考え方
初心者はそれまでトレーニングをしていないという設定で、筋肉を増やすためのカロリーに加えて新たに始める筋トレでのカロリーを含んでいます。中級者と上級者は継続的にトレーニングをおこなっている前提で、筋肉を増やすためのカロリーのみです。中級者以上の増量は、ある程度は体脂肪も増やさざるをえない、つまり効率的な筋肥大には筋肉を作るコストだけではなく、カロリー超過の環境も必要だと個人的には考えているので、可能な筋肥大ペースに比べると少し多めのカロリーにしています。
＊＊＊自著からの引用＊＊＊
ここでは増量時の目安となる摂取カロリーを書いていきます。この数字は全身をコンパウンド種目中心にトレーニングする場合のものです。ベンチプレスとショルダープレスとアームカールのみといった場合は、摂取カロリーを減らさないと体脂肪がつきすぎると思います。
数字は男性基準で書いています。女性の体脂肪率の基準は男性に+8%程度、カロリー超過の数字は0.3倍程度で考えてください。
＜初心者＞
体脂肪率が低くない初心者の推奨摂取カロリーは、トレーニングに慣れながら筋肉を増やし、うまくいけば体脂肪も少しずつ減らしてくことを目標としています。最初から減量だと、新たに始めるトレーニングのストレスと、減量のストレスが重なるので結構つらいです。つらいとトレーニングに慣れる前に、トレーニングを続けるのが嫌になってしまう恐れがあります。また男性は重たい重量を挙げるのが好きな人が多く、ある程度のカロリーを摂取したほうが扱える重量が伸びやすいので、このようなカロリー設定にしています。
トレーニングに慣れてきたら、増量と減量を繰り返しながら体脂肪率のレンジを下げていき、男性なら体脂肪率10-15%、女性なら20-24%を目指していくと良いでしょう。例を書くと、減量で体脂肪率を5%減らし、増量で2%増やし、また減量で5%減らしというように、徐々に体脂肪率のレンジを下げていきます。
もし体脂肪率を低くすることを優先したい場合は、減量から始めても問題はありません。腹筋を割りたいといった目標がある場合は、体脂肪率を低くする必要があります。
・運動不足で体脂肪率が20-25%の男性
筋肉量が少なく体脂肪が多い人は、筋肉増加と体脂肪減少を同時に狙えます。運動不足で体脂肪率が20-25%の男性の場合は、摂取カロリーはトレーニング開始前と同じ程度か、やや多めにします。大雑把にやるなら、これまで通りの食事に高タンパク質の食品かプロテインを足すだけでも良いと思います。
・体脂肪率15-20%の男性
体脂肪率15-20%の普通体型の初心者の場合は、それまでの摂取カロリーから500kcal程度増やします。大雑把にやるなら、これまでの食事に高タンパク質の食品かプロテインを足し、茶碗一杯分のご飯を増やすと良いと思います。
・体脂肪率が10%台前半の痩せ型の男性
体脂肪率が10%台前半の痩せ型の初心者の場合は、カロリー摂取を1日あたり500-1000kcal程度増やす必要があるでしょう。体脂肪というエネルギーの貯蓄が少ないため、新たに開始するトレーニングで消費する分のカロリー、トレーニングから回復するためのカロリー、筋肉を増やすためのカロリーを全て食事から摂取する必要があります。そのため、かなりの摂取カロリーが必要になります。また痩せ型の人は食べすぎるとすぐに食欲が低下したり、NEATが増えて消費カロリーが増したりして、カロリー超過の状態にするのが大変なケースもあります。筋肉を増やすためには、体脂肪を減らすことは考えず、体重を増やせるよう頑張って食べていきましょう。
・体脂肪率が25%を超える男性
体脂肪率が25%を超えるような場合は、まずは減量したほうが良いです。慣れないトレーニングと並行して減量するのはつらいと思いますが、高い体脂肪率でのカロリーオーバーは健康を害するリスクが高いです。まずは減量で体脂肪率10%台後半を目指し、そこから徐々に体脂肪率のレンジを下げていくのが良いと思います。普段全く運動しない人は、最初の一ヵ月くらいは維持カロリーでトレーニングに慣れ、それから徐々に摂取カロリーを減らし減量していくと継続しやすいでしょう。
＜中級者＞
中級者の目安はトレーニングボリュームでの分け方と同じで、ベンチプレス1RMが男性は体重の1.0-1.2倍、女性は体重の0.8倍程度、スクワット1RMが男性は体重の1.2-1.5倍、女性は体重の1.0-1.2倍です。本当は、その人が増やせる最大の筋肉量に対しての達成率で考えるべきなのですが、それを算出するのは難しいので挙上重量で分けます。
中級者の人は、体重が変動しない維持カロリーに対して摂取カロリーを500kcal程度増やすと良いでしょう。
＜上級者＞
体重が変動しない維持カロリーに対して、摂取カロリーを200-300kcal程度増やすと良いでしょう。上級者になるほど筋肉の増加ペースが下がるので、カロリー超過も少なくする必要があります。
＜参考文献＞
(1)Is an Energy Surplus Required to Maximize Skeletal Muscle Hypertrophy Associated With Resistance Training
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6710320/
(2)Predicting Energy Expenditure of an Acute Resistance Exercise Bout in Men and Women
https://www.researchgate.net/publication/331134846_Predicting_Energy_Expenditure_of_an_Acute_Resistance_Exercise_Bout_in_Men_and_Women
(3)A High Protein Diet Has No Harmful Effects: A One-Year Crossover Study in Resistance-Trained Males
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5078648/
(4)A systematic review, meta-analysis and meta-regression of the effect of protein supplementation on resistance training-induced gains in muscle mass and strength in healthy adults
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5867436/
(5)A high protein diet (3.4 g/kg/d) combined with a heavy resistance training program improves body composition in healthy trained men and women – a follow-up investigation
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4617900/
(6)The effects of consuming a high protein diet (4.4 g/kg/d) on body composition in resistance-trained individuals
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4022420/
(7)Increasing Protein Distribution Has No Effect on Changes in Lean Mass During a Rugby Preseason
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26132746/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24550191/
(9)Omega-3 polyunsaturated fatty acids augment the muscle protein anabolic response to hyperinsulinaemia-hyperaminoacidaemia in healthy young and middle-aged men and women
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21501117/
(10)Substitution of saturated with monounsaturated fat in a 4-week diet affects body weight and composition of overweight and obese men
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13129479/
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