消化吸収の速いタンパク質と遅いタンパク質の長期の比較(ホエイ相当vsカゼイン)

(1) Effects of Post-Exercise Protein Intake on Muscle Mass and Strength During Resistance Training: is There an Optimal Ratio Between Fast and Slow Proteins?
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28422532

https://www.researchgate.net/profile/Julien_Louis/publication/316266159_Effects_of_Post-Exercise_Protein_Intake_on_Muscle_Mass_and_Strength_During_Resistance_Training_is_There_an_Optimal_Ratio_Between_Fast_and_Slow_Proteins/links/590af1840f7e9b1d082491b4/Effects-of-Post-Exercise-Protein-Intake-on-Muscle-Mass-and-Strength-During-Resistance-Training-is-There-an-Optimal-Ratio-Between-Fast-and-Slow-Proteins.pdf

タンパク質の消化吸収速度と、血液中のアミノ酸濃度(特にロイシン濃度)の上昇の違いが、長期的な筋肥大およびストレングスの向上に影響を与えるのか。

タンパク質を摂取してから数時間程度の血液中のアミノ酸濃度と筋合成の度合いを調べた短期(acute)の研究だと、消化吸収が速くてロイシン含有率が高いホエイの優位性を示す研究が多い。これらの短期の研究を根拠としてサプリメーカーがホエイプロテインパウダーやロイシンに特化したサプリメントなどを売り込んでいるのだけど、以前も書いたように、これらの短期の研究だとトレーニング無しでもタンパク質摂取後に筋合成が起こっていて、トレーニング無しなら長期的には筋肥大も起きないだろうから、空腹時に筋分解が高まるなどしてどこかで帳尻を合わせている可能性がある。従って、短期の研究がホエイ優位を示しても、長期でも同じ結果になるのかは不明だった。

今回の研究は、レジスタンストレーニングに合わせて、消化吸収の速い水溶性のミルクタンパク質と、消化吸収の遅いカゼインを摂取し、長期的な筋肥大とストレングスの変化を比較している。長期でホエイ相当のタンパク質とカゼインの比較をしたまともな研究は恐らく初めてだと思う。



★実験方法
・被験者：レジスタンストレーニング歴のある若い男性。前年にプロテインパウダー摂取していない人のみ。だいたいの平均は身長180cm、体重76kg、体脂肪率17%、ベンチプレス1RMが90kg前後、スクワット3RMが95kg前後。


・プロテインドリンク
ミルクから精製された2種類のタンパク質を、割合を変えて混ぜ合わせて使用。
a) 水溶性ミルクタンパク質：消化吸収が速くアミノ酸組成がホエイに似ている。ホエイよりも精製されていない。
b) カゼイン：消化吸収が遅い。

この2種類のタンパク質の組み合わせを三つ作り、被験者3グループに割当。
FP(100) 水溶性ミルクタンパク質100%
FP(50) 水溶性ミルクタンパク質50% ＋ カゼイン50%
FP(20) 水溶性ミルクタンパク質20% ＋ カゼイン80%

プロテインドリンクに含まれるタンパク質の量は3種類とも20g。炭水化物も20g含まれている。これをレジスタンストレーニング終了後15分以内に摂取。


・レジスタンストレーニング
慣れるための準備期間が3週間、その後に本番9週間。トレーニング頻度は週に4回。3週間ごとにレップ数を減らし強度を上げるリニアピリオダイゼーション。


・食事
1日のトータルのタンパク質摂取量が体重1kgあたり1.5-2.0gになるよう食事指導。結果として平均で1.9g/kg程度摂取したのでタンパク質の摂取量は十分だと考えられる。


・体組成測定
DXA


・ストレングス測定
ベンチプレス1RM、スクワット3RM、アイソメトリックでの肘と膝の伸展・屈曲の力



★実験結果
プロテインドリンク摂取直後の血漿ロイシン濃度のピーク値、およびAUC(area under the curve：曝露量)に違いがあった。カゼイン80%のプロテインドリンクを摂取したグループ(FP20)は、水溶性ミルクタンパク質の割合が高いプロテインドリンクを摂取したグループ(FP100、FP50)に比べて、ロイシン濃度のピーク値とAUCが低くなった。

しかし長期的には3グループとも体組成とストレングスの変化に有意差なし。

★コメント
トレーニング後に摂取するプロテインドリンクの消化吸収が速くても遅くても、長期的な筋トレ効果は変わらないという結果になった。

今回の研究から得られる教訓は、

・摂取して数時間の血中のアミノ酸濃度や筋合成速度を測定した短期の研究は、そのまま長期の結果を保証するものではないだろう。
・ある一定のロイシン閾値を超えることが筋合成のトリガーになるといった、短期間の、そして複数ある筋合成ルートの一つでしか無いメカニズムが長期的な筋肥大を決めるわけではないだろう。
・運動後の「ゴールデンタイム」に、消化吸収の速いプロテインドリンクを慌てて飲む必要はなさそう。
・消化吸収が速いタンパク質と遅いタンパク質を組み合わせれば、筋合成促進と筋分解抑制の両面から効果を発揮でき筋肥大を最大化できる・・・という説もあまり意味がなさそう。

今後、この研究結果を覆す研究が出てくるかもしれないけど、現時点ではタンパク質の消化吸収の速度に神経質になる必要はないと思う。ただ胃腸が強くない人は消化吸収が速いプロテインパウダーを積極的に利用することで、胃腸のキャパシティがボトルネックにならず、十分な栄養を取ることが出来てより良い結果を得られるかもしれない。

基本は1日のトータルのタンパク質摂取量を確保し、一日に3，4回の食事、トレーニング前後の食事間隔があまり空かないように栄養供給するといった感じで良いだろう。

関連記事：ゴールデンタイムはあるのか？

健康面も考えるならリスク分散のためにタンパク質源は分散させた方が良いだろう。筋肉の餌としてのタンパク質のクオリティを考えた場合、必須アミノ酸、特にBCAAの含有率が高い方が良いのだろうけど、1日に体重1kgあたり2g程度のタンパク質を動物性食品中心に摂取すれば、アミノ酸組成の差は消えるのではないだろうか。食事でのタンパク質摂取量が足りない場合は、追加で摂取するプロテインパウダーのアミノ酸組成の差が筋肥大に影響するかもしれない(この記事にあるミルクとソイの比較はこのケースかも)。

維持・増量時にタンパク質摂取量を確保するためにプロテインパウダーを利用する場合は、価格や飲みやすさなどの総合面からホエイプロテインパウダーが優れていると思う。減量時やintermittent fastingなどで食事間隔が大きく空き、肝グリコーゲンの枯渇によりタンパク質が分解されやすくなる状況では、カゼインなど消化吸収の遅いタンパク質を積極的に摂取したほうが良いだろう。

関連記事：プロテインパウダーの選択

関連記事：タンパク質摂取量の目安



★類似した過去の研究
2つあるけどどちらもいまいち。

(2)The effect of whey isolate and resistance training on strength, body composition, and plasma glutamine.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17240782

Whey vs Casein. Who will win?
https://evidencebasedfitness.net/whey-vs-casein-who-will-win/
この研究の中身の紹介と批評の記事

被験者数が少ないのも問題だけど、それ以外にもサプリメーカーがスポンサーなのが胡散臭くて、ホエイを摂取したグループのみ、やたらと良い数字が出ているのも胡散臭い。趣味でボディビルをやっている被験者が通常の食事に加えて一日に体重1kgあたり1.5gのプロテインパウダー(スポンサー提供)を摂取したら、加水分解ホエイ群のみが10週間で除脂肪体重が5kgも増えて体脂肪は1.4kg減って、カゼイン群は有意差なし。加水分解ホエイ群はスクワット1RMが80kgから156kgに上昇。トレーニング歴のある人が10週間でこの結果を得るのはちょっと考えにくい。体重1kgあたり1.5gという多量のプロテインパウダーを摂取するのも、実践面から参考にならない。


(3)Effects of soluble milk protein or casein supplementation on muscle fatigue following resistance training program: a randomized, double-blind, and placebo-controlled study
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4107592/
水溶性ミルクタンパク質群とカゼイン群の間でストレングスと筋肥大に有意差なかっただけでなく、プラシーボ群とも有意差なし。プロテインドリンクのタンパク質含有量が一回あたり10g(トレーニング日は3回、休息日は2回摂取)と少なかったためなのか、それとも一日のトータルのタンパク質摂取量がプラシーボ群でも十分だったのか。

カルシウム・乳製品が体組成変化に与える影響

Role of calcium and dairy products in energy partitioning and weight management1,2,3
http://ajcn.nutrition.org/content/79/5/907S.long

カルシウム・乳製品の摂取が体組成変化に与える影響についての論文。2004年の論文だけど総括的に書かれていて良いです。以下抄訳。


★カルシウム・乳製品を十分に摂取すると
オーバーカロリー時： 体脂肪の増加を抑える。
アンダーカロリー時： 脂肪分解の増加と代謝の維持に寄与する。

★想定メカニズム（効果が発揮される経路は他にもあると思われる）
細胞間のカルシウムイオンが、脂肪細胞の脂質代謝に関わる。細胞間カルシウムイオンの増加は脂肪合成を促進し脂肪分解を抑制する。低カルシウムの食事に反応して増加したカルシトリオールは、脂肪細胞のカルシウムイオンの増加を刺激し、脂肪蓄積を促進する。

★マウス実験
乳製品によるカルシウム摂取は、サプリメントによるカルシウム摂取よりも、体脂肪増加抑制と体脂肪減少の効果が高い。

★ヒト対象の疫学調査
老若男女問わずカルシウム・乳製品の摂取量と肥満度合いが逆相関することが多数報告されている。つまりカルシウム・乳製品を多く摂取する人ほど、肥満しない傾向がある。

★ヒト対象の介入研究
- 肥満の大人が対象の介入研究では、減量の際にサプリメントのカルシウムを摂取することで減量効果が高まった。乳製品を摂取した場合だとさらに減量効果が高まった。
- 乳製品の摂取量は3サービングで、一日トータルのカルシウム摂取量は1100-1300mg程度（サービングの量がよくわからないけど、食品成分表で各食品のカルシウム含有量を調べて摂取量を考えれば良いと思う）。
- カルシウム・乳製品摂取グループは、胴体部分の体脂肪減少の割合が高かった。
- 除脂肪体重は乳製品摂取が多いほうが維持された。
- 維持カロリーでの実験では体重変動なしでの体脂肪減少（体脂肪量-5.4%）という結果が出た。

★サプリメントと乳製品の効果の違い
カルシウムサプリメントよりも乳製品でのカルシウム摂取の方が減量効果が高いのは、おそらくアンジオテンシン変換酵素阻害剤といった生物活性化合物やホエイに含まれる豊富なBCAAが、カルシウムと相乗効果を発揮するためであろう。

★カルシウム・乳製品摂取が肥満対策になる理由
何かを厳しく制限する食生活は長期間続けにくい。現状にプラスアルファする食生活の方が続けやすく成功しやすい。例えばすでにある事例として、高血圧への対処としてナトリウムを制限する食生活は続けにくいが、フルーツや野菜や乳製品を積極的に摂取する食生活は続けやすく成功しやすいことがわかっている。これと同様に肥満対策では、カロリーを制限するダイエットは続けにくいが、カルシウムを積極的に摂取するダイエットが肥満問題への対策となるのならそれはとても有用な方法となるだろう。



☆コメント☆
成人は1日1000-1300mg程度のカルシウム摂取を目指せば良いのではないでしょうか。海外のRDAだとカルシウムの摂取量はそれくらいだし、介入研究でもそのくらいの摂取量で効果が出ている。たぶん必要量が満たされたら、それ以上摂取しても効果がさらに高まるわけではないだろうから、過剰摂取は良くないと思う。

介入研究の結果を見ると乳製品摂取はボディメイクにとって良いことだらけに見える。ただ、研究対象は肥満者なのが気になる。しかもアメリカの肥満者なので、日本人の感覚からすると尋常じゃないレベルの肥満だろう。従ってそれほど太って無い人が減量する時にどれだけ効果があるのかは不明です。

乳製品はカロリーがそれなりにあるので減量時には扱いが難しい。カッテージチーズはタンパク質量とカロリー面では優秀なのだけど、カルシウム含有量が少ない。

プロテインパウダーのカルシウム含有量はどうかというと、手元のオプティマム製品の成分表では、1スクープで1日の必要量を摂取できる割合がホエイが10%（100mgくらい？）、ミセラーカゼインが40%（400mgくらい？）と書いてある。

その時点で許容できるカロリーを考えて、牛乳、ヨーグルト、低脂肪乳、チーズ、プロテインパウダーなどを適宜組み合わせ、カルシウムを十分摂取できるよう調整すれば良いと思う。加工度が低い方が生物活性化合物の点では優れているだろう。

運動とミルクの摂取の効果

運動とミルクの摂取に関する研究はあまり多くは無いが、これまでの研究によるとミルクはレジスタンストレーニング後の筋合成にも、持久運動後の回復にも向いているドリンクだと思われる。


★低脂肪乳の成分の特徴（低脂肪乳を使った研究が多いので）
・タンパク質： カゼインとホエイで、比率は4:1～3:1。カゼインは消化吸収が遅く、長時間に渡って身体にアミノ酸を供給できる。ホエイは消化吸収が速く、BCAA含有率が約25%と高い。
・炭水化物： 乳糖。乳糖不耐症の人の摂取には向いていない。
・電解質： 豊富に含まれる。運動で失われた電解質の補給に有効。


★レジスタンストレーニング
レジスタンストレーニング後にミルクを摂取した場合の効果についての研究をいくつか。

・マクロ栄養素のバランスを等しくした無脂肪乳とソイプロテインドリンクをレジスタンストレーニング後に摂取し、その後数時間の筋合成を調べた研究では、無脂肪乳の方がより多く筋合成されたという結果に。

・期間10週間の研究。低脂肪チョコレートミルクと、市販のスポーツドリンク（カーボのみ含有）。それぞれ等カロリーをレジスタンストレーニング後に摂取。10週間後の筋力や体組成は同じくらいだった。ただ、低脂肪チョコレートミルクの方が除脂肪軟部組織（腱、靭帯、筋膜、皮膚、血管、横紋筋など）が増加した。

・期間12週間の研究。マクロ栄養素のバランスを等しくした無脂肪乳とソイプロテインドリンク。12週間後の測定では、無脂肪乳グループの方が筋量増加、脂肪減少という結果になった。脂肪減少はカルシウムの摂取が関係しているのではないかと推測される。


★持久運動
・持久運動における栄養摂取のタイミングとその目的
- 運動前： 運動に必要なエネルギーを補充する。ただし運動の邪魔にはならないように
- 運動中： エネルギーを補充し、体内のエネルギー枯渇を遅らせる。
- 運動後： 回復及び運動への身体の適応反応をサポート（ミトコンドリア増加などの持久能力の向上にも材料が必要）

・ミルクはやや腹が膨れる感覚があるが、運動能力には影響は無さそう。

・運動中に摂取したケース。運動持続が限界に達するまでの時間は、スポーツドリンク的な飲料（電解質＋カーボ）、低脂肪乳、水では、この順にタイムが伸びる傾向はあったが統計的に有意な差は出なかった。

・運動後の回復は主に、グリコーゲン再合成と身体の水分回復。
- グリコーゲン再合成を直接調べた研究は無いが、激しい運動→休憩＆ドリンク摂取→再び激しい運動をしてそのパフォーマンスを測定した研究では、チョコレートミルクは市販のスポーツドリンクと同程度の効果を発揮した。回復効果は高いと思われる。（この研究ではカーボドリンクの効果が劣ってたから、電解質と水分回復の影響かもしれない）
- 暑い環境で運動して脱水気味になった後に各種ドリンクを摂取した研究では、低脂肪乳の方がスポーツドリンクよりも身体の水分回復が早かった。電解質が多く含まれるのと、他のドリンクに比べて吸収が遅めなのが要因と思われる。


★結論
ミルクは運動後に飲むのに適したドリンクだと言えるだろう。ビタミンなどの微量栄養素の面ではスポーツドリンクよりも優れている。コンビニでも安く買える。カロリーが気になる場合は低脂肪乳を選択。最近ではスポーツ用と称した牛乳も売られている（明治のスポーツミルクという商品）。


ここまで書いておいてなんだけど・・・個人的にはミルクはほとんど飲まない。匂いが苦手なのと、レジスタンストレーニング後の栄養摂取目的だと量が多くてお腹がちゃぽちゃぽするので。ホエイプロテインパウダーをドロドロに溶いたものをカッテージチーズ（ほぼカゼイン）にかけたものをよく摂取する。


参考：
Milk: the new sports drink? A Review
http://www.jissn.com/content/5/1/15

関連記事： タンパク質の消化吸収速度の違いによる筋肥大への影響
http://changebodycomposition.blogspot.jp/2014/05/blog-post_15.html

タンパク質の消化吸収速度の違いによる筋肥大への影響

タンパク質（プロテイン）の種類によって消化吸収の速度に差が出るというのは広く知られるようになってきていて、サプリメントメーカーもホエイとカゼインを混ぜたファストとスローの両面アプローチを謳う製品を出したりしている。（余談だけど、日本のメーカーのカゼインプロテインパウダーは多くがカゼイネートを使っている。カゼインプロテインの消化吸収の遅さを示す研究で使われるのはミセラーカゼイン。カゼイネートの消化吸収速度はどのくらいだろう？　あとで調べた→カゼイネートとミセラーカゼインの消化吸収速度）

この研究は、タンパク質の消化吸収速度の違いによって、体内でのタンパク質の利用のされかたがどう変わってくるかを調べている。

Hydrolyzed dietary casein as compared with the intact protein reduces postprandial peripheral, but not whole-body, uptake of nitrogen in humans
http://ajcn.nutrition.org/content/90/4/1011.full

比較したタンパク質は以下の2種類。

・IC（intact casein）： 未加工カゼインプロテイン（ミセラーカゼイン）
・HC（hydrolyzed casein）： 加水分解されたカゼインプロテイン。消化吸収が速い。

摂取の仕方は、カゼインプロテイン（IC/HC）＋カーボ（マルトデキストリンとスクロース）＋大豆油

上の一つ目の画像は摂取後の血清アミノ酸濃度の変化。加水分解されたカゼインプロテインは消化吸収が速いのでアミノ酸濃度がすぐ上がってすぐ下がる。

それで、今回の目玉が2つめの画像のデータ（TABLE 3）。

- Splanchnic retention ： 内臓部分に回されるタンパク質量。
- Peripheral uptake ： 周縁部分・・・つまり主に骨格筋に摂取されるタンパク質量。

未加工カゼインプロテインのほうが Peripheral uptake が多い。従って、骨格筋にタンパク質を送り込みたいなら、消化吸収が遅いタンパク質を摂取した方が有利。

この研究は食事直後の身体変化を調べたもの。それではレジスタンストレーニングをしながら長期間に渡って違う種類のタンパク質を摂取した場合は筋肥大に差が出るのだろうか。

これについては、ミルク（ホエイ2割＋カゼイン8割）とソイプロテイン（消化吸収が速い）の摂取を比較した研究があって、ミルクの方がより筋肥大したという結果になっている。

Consumption of fat-free fluid milk after resistance exercise promotes greater lean mass accretion than does consumption of soy or carbohydrate in young, novice, male weightlifters1,2,3
http://ajcn.nutrition.org/content/86/2/373.long

細かいことを言うと、ミルクとソイプロテインではミルクの方がアミノ酸組成が骨格筋の合成に有利な気がするので、吸収速度のみがファクターになっていないと思うけど、タンパク質摂取量とカロリーは等しくしてあるし、筋肥大に結構差が出てるから吸収速度の影響が大きいのだろう。

レジスタンストレーニング後のミルクとソイの摂取による筋合成反応の違いの研究（acute研究）もあって、アミノ酸供給が続いていた方が筋合成に有利だという結果になっている。

Consumption of fluid skim milk promotes greater muscle protein accretion after resistance exercise than does consumption of an isonitrogenous and isoenergetic soy-protein beverage1,2,3
http://ajcn.nutrition.org/content/85/4/1031.full


以上よりタンパク質の消化吸収速度の違いによる筋肥大への影響をまとめると、

・摂取量が同じなら、消化吸収速度が遅い方が骨格筋により多くのアミノ酸を届けられる。
・摂取量が同じなら、消化吸収速度が遅い方がより長い時間アミノ酸を身体に供給でき、筋合成を長く続けることができる。

消化吸収が速いタンパク質（ホエイやソイプロテインパウダー）のみを摂取する場合は、3時間おきくらいに多めに摂取するといった方法にすれば、レジスタンストレーニングによる筋肥大効果を十分に享受することが出来るだろう。食事回数を増やしたくない人は、固形物の食事かカゼインプロテインパウダーを摂取すると良い。

あと、骨格筋へのデリバリー効率を考えると、タンパク質単価（g/円）だけでは高たんぱく質食品やプロテインパウダーのコスパは決まらないなあと思った。


関連記事： タンパク質について

減量中のナトリウムと乳製品について

ナトリウム
- 身体の保水量増加は、低ナトリウムに慣れてから高ナトリウムに切り替えると起きる。相対的変化。常に高ナトリウムに慣れて、水分を抜きたい直前に低ナトリウムにすれば抜ける。
- 低ナトリウムのダイエットだと、食後にグレリンが大幅に増加し、代謝率の低下や脂肪貯蔵の増加につながる恐れ。
- 身体が脱水状態だと、脂肪分解が低下し、身体のタンパク質のロスが起きやすい。保水量十分だとその逆。

乳製品
- 減量中の体脂肪減少を増加させる。
- 低カルシウム状態での高タンパク食は骨を脆くする恐れ。乳製品はカルシウム豊富。


結論。減量中も、ナトリウムと乳製品はしっかり摂取しよう。

Contest Dieting Part 1
http://www.bodyrecomposition.com/fat-loss/contest-dieting-part-1.html