衛生管理者 労働生理 問50：消化・代謝

誤りはエです。「高強度の有酸素運動中は主に解糖系（嫌気性代謝）でエネルギーを産生し、有酸素代謝はほとんど機能しない」という部分が誤りです。有酸素運動（aerobic exercise）という名称の通り、酸化的リン酸化（有酸素代謝）が主要なエネルギー源です。無酸素的な解糖系が主体になるのは最大強度の短時間運動（100m走・短距離スプリント等）です。長時間の有酸素運動（マラソン・サイクリング等）では有酸素代謝が圧倒的に優位です。

その他の選択肢は正しい内容です。基礎代謝量の定義と影響因子（ア・正）。METs（代謝等価値）の概念と具体的な数値（イ・正）。作業代謝率（RMR）の計算式（ウ・正）。食事誘発性熱産生とタンパク質（オ・正）はいずれも正確です。

各選択肢の正誤と根拠:

• ア（正）: 基礎代謝量（BMR: Basal Metabolic Rate）の影響因子: ①体表面積（主要因: 大きいほど高い）②年齢（加齢で低下: 20代>40代>60代）③性別（男性>女性: 筋肉量差）④甲状腺ホルモン（促進）⑤体温（1℃上昇で約13%増加）⑥栄養状態（飢餓で低下）。日本人成人の基礎代謝基準値: 成人男性20〜29歳で23.7kcal/kg/日、成人女性20〜29歳で22.1kcal/kg/日。
• イ（正）: METs（Metabolic Equivalents of Task）は活動の絶対的な強度指標です。1MET=安静時のO₂消費量（3.5mL/kg/分）。参考値: 読書・デスクワーク≈1.3METs・ゆっくり歩行≈2METs・普通歩行（3.5km/h）≈3.5METs・自転車通勤≈4METs・ジョギング（8km/h）≈8METs。運動処方（心肺リハビリ等）でもMETsが使用されます。
• ウ（正）: 作業代謝率（RMR: Relative Metabolic Rate）= (作業時代謝量 - 安静時代謝量) ÷ 基礎代謝量。RMR0〜1が軽い作業（立位業務等）、2〜4が中等度、5以上が重労働に相当する（日本産業衛生学会の分類）。RMRが高いほど体への負担が大きく、休憩の頻度・時間の設計に活用されます。
• エ（誤）: 有酸素運動の定義は「主に有酸素代謝（酸化的リン酸化）によってエネルギーを供給する運動」です。ランニング・サイクリング・水泳等の有酸素運動では、ミトコンドリアでの脂肪酸β酸化＋グルコースのTCAサイクルが主なエネルギー源（1分子グルコース→36〜38 ATP）です。解糖系（1分子グルコース→2 ATP＋乳酸）が主体になるのは最大強度の短時間無酸素的運動（100〜400m走・重量挙げ等）です。
• オ（正）: 食事誘発性熱産生（DIT）の三大栄養素別比較: タンパク質のDITが最大（摂取エネルギーの約25〜30%）。糖質は約6〜8%、脂肪は約2〜4%。タンパク質のDITが高い理由: アミノ酸から生体内で合成や利用するための化学反応（脱アミノ・糖新生等）のエネルギーコストが大きいため。タンパク質を多く含む食事は「体を温める」感覚があるのはこのDITが高いためです。

【理論的背景】

エネルギー代謝は「ATP産生と消費のバランス」です。体はATPを直接大量に貯蔵できないため、活動強度に応じた速度でATPを産生し続ける必要があります。

エネルギー産生システムの概要（運動強度と対応する主要システム）:

| 強度 | 時間 | 主なエネルギー系 | エネルギー源 | 例 |

|---|---|---|---|---|

| 最大（100%） | 〜10秒 | PCr系（リン酸クレアチン系） | クレアチンリン酸 | 100m走 |

| 高強度（85%〜） | 10秒〜2分 | 解糖系（嫌気性） | グリコーゲン→乳酸 | 400m〜800m走 |

| 中〜高強度（60〜80%） | 2〜60分 | 有酸素系（解糖+TCA+酸化的リン酸化） | グリコーゲン | 5〜10km走 |

| 低〜中強度（〜60%） | 60分以上 | 有酸素系（主に脂肪酸β酸化） | 脂肪酸 | マラソン・ウォーキング |

有酸素代謝（酸化的リン酸化）の詳細:

1. 解糖: グルコース（C6）→ピルビン酸（C3）×2 + 2ATP（細胞質）

2. ピルビン酸→アセチルCoA（ミトコンドリアマトリックス・CO₂放出）

3. TCA（クエン酸）回路: アセチルCoA→CO₂・NADH・FADH₂産生

4. 電子伝達系（ミトコンドリア内膜）: NADH・FADH₂の電子がO₂に移動→H₂Oと34ATP産生

5. 総合: 1分子グルコース→36〜38 ATP・6CO₂・6H₂O

脂肪酸β酸化:

• 脂肪酸（例: パルミチン酸C16）→アセチルCoA×8→TCAサイクル経由→約129 ATP
• 脂肪は単位重量当たりのエネルギー（9kcal/g）が糖・タンパク質（4kcal/g）より多い

【実務・条文構造】

エネルギー代謝と職場の衛生管理:

重労働者の栄養管理（産業栄養学）:

• 高強度肉体作業者（建設・農業・重工業）: エネルギー消費量が高い（4,000〜6,000kcal/日）→十分な糖質（グリコーゲン補充）と タンパク質（筋肉修復）の摂取が重要
• 長時間の軽〜中等度作業（オフィス・精密作業）: エネルギー消費量は低め（2,000〜2,500kcal/日）→過食→肥満→メタボリックシンドロームのリスク

RMR（作業代謝率）を使った職場改善:

• 重作業（RMR>4）の連続作業時間を制限し、休憩を設ける
• エレベーター・機械化・コンベア導入でRMRを下げる（労働の合理化）
• 重作業後の適切な休憩時間の計算にRMRを使用

労働基準法の労働時間と疲労の関係:

• 8時間労働の上限は疲労蓄積と生産性のバランスから設定
• 休憩（6時間超で45分・8時間超で60分）はエネルギー補充・体温調節・筋肉疲労回復のための生理的必要性がある

特定健康診査（メタボ健診）とエネルギー代謝の関連:

• 内臓脂肪型肥満（腹囲男性85cm以上・女性90cm以上）はエネルギー過剰蓄積の結果
• 運動指導: METsを使った活動量目標の設定（例: 週23METs時間=週150分の中強度運動の目安）
• 歩数計・活動量計を使った行動変容支援

【試験での位置づけ】

エネルギー代謝の問題では「基礎代謝量（BMR）＝覚醒・安静・空腹時の最小消費量（体表面積・年齢・甲状腺ホルモンに影響）」「METs＝安静座位を1とする相対的強度（普通歩行≈3〜4METs）」「RMR（作業代謝率）の計算式」「有酸素運動＝有酸素代謝（ミトコンドリア）が主体（解糖系が主体になるのは無酸素的最大強度運動）」「タンパク質のDITが最も高い」が頻出です。エの誤りは「有酸素運動でも嫌気性代謝が主体」という「有酸素」の定義そのものを否定する典型的な引っかけです。

【各選択肢の発展補足】

• ア: 甲状腺ホルモンが基礎代謝を亢進させるメカニズム: T₃がミトコンドリアの酸素消費量と熱産生を直接増加させます（脱共役タンパク質UCPの調節）。甲状腺機能亢進症（バセドウ病）では基礎代謝が60〜80%以上増加し、大量の熱産生→発汗・体重減少が起きます。甲状腺機能低下では逆に基礎代謝が低下し、体重増加・寒がりが生じます。
• イ: METs は健康増進・運動処方・労働評価で幅広く使用されます。「健康づくりのための身体活動基準2013（厚生労働省）」では、18〜64歳に対して「3METs以上の身体活動を毎日60分以上（23METs時間/週）」「3METs以上の運動（活発な身体活動）を毎週60分以上（4METs時間/週）」を推奨しています。
• ウ: RMRの実測値と産業衛生学的分類: 日本産業衛生学会の「産業疲労研究会の疲労蓄積指数」でも、作業強度（RMR）と作業時間の組み合わせで疲労蓄積を評価します。重作業（RMR>4）は連続作業の上限が短く、軽作業（RMR<2）は比較的長時間の継続が可能という指針があります。
• オ: タンパク質のDIT（25〜30%）は実感としても理解できます。タンパク質豊富な食事後は「体がポカポカする・食後に温かくなる感覚」があります（食後高体温感）。ダイエット中に「タンパク質を多く摂れ」というのはDITが高い→同じカロリーでも実際に体に入るエネルギーが少ない、という代謝的根拠があります。

【根拠】医学的事実（確立した生理学・スポーツ科学）。有酸素運動が主に有酸素代謝（酸化的リン酸化）でエネルギーを供給すること・基礎代謝量の定義と影響因子・METs・RMR・DIT（タンパク質で最大）は確立した知識。

【補足】有酸素運動（aerobic exercise）は有酸素代謝（ミトコンドリアの酸化的リン酸化）が主体。解糖系（嫌気性）が主体になるのは最大強度の短時間無酸素的運動（スプリント等）。「高強度有酸素運動でも嫌気性が主体」は誤り。