ハーフタイム中の手と前腕の冷水浸漬は、暑熱下での間欠的運動パフォーマンスを改善する（クロスオーバ試験; Front Physiol. 2023）

猛暑環境（33°C、相対湿度 50%） におけるクーリングは有効なのか？

温暖な環境と比較して、高温環境では体幹温度（Tc）と平均皮膚温度（Tsk）の上昇が速く、その結果、心血管系、代謝系、および熱知覚負荷が増加し、持久力と断続的な運動パフォーマンスが低下することが知られています。

前腕を10～15分間水に浸すと（クーリングすると）、体幹温度と平均皮膚温度が大幅に低下することが報告されていますが、高温環境における効果については充分に検証されていません。

そこで今回は、ハーフタイム（HT）中に手と前腕を冷水に浸すことが、間欠運動パフォーマンスと体温調節に及ぼす影響について、暑熱下での間欠運動競技を模して調べることを目的に実施したランダム化クロスオーバーデザイン研究の結果をご紹介します。

本研究では、11名の身体活動的な男性を対象に、前半（1ブロック目と2ブロック目）と後半（3ブロック目と4ブロック目）の間欠的サイクリング運動プロトコルで実施されました。このプロトコルは、暑熱下（33℃、相対湿度50％）において、1分ごとに5秒間の最大パワーペダリング（体重×0.075kp）を行い、25秒間の無負荷ペダリングと休息（30秒）で区切ったものです。

2つのハーフタイム（HT）は、15分間の休息時間によって区切られ、HTの間、参加者はCON（静止安静）またはCOOL（手と前腕を15～17℃の冷水に浸す）の条件に割り当てられました。

試験結果から明らかになったことは？

結果の概要

後半の平均出力は、CON条件よりもCOOL条件の方が有意に大きいことが示されました（第3、4ブロック：p＜0.05）。さらに、ハーフタイム（HT）中のCOOL条件の直腸温（0.54±0.17℃、p＜0.001）および平均皮膚温（1.86±0.34℃、p＜0.05）の有意な低下がみられました。

心拍数（16±7bpm、p＜0.05）と皮膚血流量（40.2±10.5％、p＜0.001）は、COOL条件ではHT終了時に減少しました。後半では、COOL条件の方が温熱感覚は快適であることが示されました（p<0.001）。

パフォーマンス

前半の平均パワー出力の被験者内変動係数は1.02±1.2％でした。

平均パワー出力と最大パワー出力は、条件×時間の交互作用（いずれもp=0.005）を示しました。

（平均出力 vs. 第一ブロック）	CON群	COOL群
第3ブロック	p=0.019、d=1.46	p=0.003、d=1.41
第4ブロック	p=0.001、d=1.95	p=0.037、d=1.06

CON（第3ブロック：p=0.019、d=1.46、第4ブロック：p=0.001、d=1.95）とCOOL（第3ブロック：p=0.003、d=1.41、第4ブロック：p=0.037、d=1.06）の両条件において、第3ブロックと第4ブロックの平均出力は、第1ブロックに比べて有意に低下しました。

（平均出力）	CON群	COOL群
第3ブロック	574±22W	592±22W p＝0.020、d＝0.8
第4ブロック	561±22W	596±27W p＝0.003、d＝1.38

しかし、第3および第4ブロックの平均出力は、COOL条件（第3ブロック：592±22W、第4ブロック：596±27W）の方がCON条件（第3ブロック：574±22W、第4ブロック：561±22W）よりも有意に大きいことが示されました（第3ブロック：p＝0.020、d＝0.8、第4ブロック：p＝0.003、d＝1.38）。

（最大出力）	CON条件	COOL条件
第4ブロック	715±27W	741±46W p＝0.049、d＝0.71

第3および第4ブロックの最大出力は、CON条件では第1ブロックと比較して有意に低下しましたが（第3ブロック：p＜0.001、d＝1.27；第4ブロック：p＜0.001、d＝1.91）、COOL条件では低下しませんでした（第3ブロック：p＝0.074、d＝0.68；第4ブロック：p＝0.285、d＝0.64）。さらに、第4ブロックの最大出力は、COOL条件（741±46W）の方がCON条件（715±27W）よりも有意に大きいことが示されました（p＝0.049、d＝0.71）。

体温

直腸温（T_re）と平均皮膚温（T_sk）は条件×時間の交互作用を示しました（いずれもp<0.001）。T_reとT_skには、前半の前後で条件間に有意差は認められませんでした。

T_reは、CON条件と比較して、COOL条件ではHT中に0.54±0.17℃有意に低下しました（p＜0.001、d＝2.15）。さらに、T_reは第3および第4ブロックにおいて、COOL条件下でCON条件下より有意に低下し、その低下は運動終了まで持続しました（p＜0.05）。T_skは、HT中および第3ブロックの大部分において、COOL条件下でCON条件下より有意に低いことが示されました（p<0.05）。

心拍数と皮膚血流

心拍数（HR）と前腕の皮膚血流量（SkBF）は条件×時間の交互作用を示しました（いずれもp<0.001）。

前半の前後でHRに条件間の有意差は観察されませんでした。HRは、HT中および第3ブロックにおいて、COOL条件の方がCON条件よりも有意に低いことが示されました（p＜0.05）。SkBFもまた、COOL条件ではCON条件よりもHT中に有意に低いことが示されました（p<0.05）。

体液バランス

実験前、参加者は十分な水分補給を行いました。

尿比重（CON：1.018±0.008、COOL：1.018±0.003）および脱水率（CON：2.54±0.94%、COOL：2.28±0.84%）は、条件間で差がありませんでした。

知覚指数

前半の前後で、熱感覚（TS）、温熱快適（TC）、知覚疲労度（RPE）に条件間の有意差は認められませんでした。

TSは、HTから第4ブロックまでCOOL条件で有意に低いことが示されました（p<0.05）。逆に、TCはHTから第4ブロックまでCOOL条件で有意に高いことが明らかとなりました（p<0.05）。後半では、RPEはCOOL条件の方がCON条件よりも有意に低いことが示されました（p＜0.05）。

コメント

前腕を10～15分間水に浸すと、体幹温度と平均皮膚温度が大幅に低下することが報告されています（1、2）。この温度低下のメカニズムとしては、熱伝達の潜在的面積が大きいことが考えられます。これは、手の高表面積対質量比と動静脈吻合 (AVA) が、肘までの浅静脈とともに、局所血流の大きな変化を可能にする特殊な熱交換器官を形成するためです（3）。その結果、冷却された血液は浅静脈を通って体幹に戻り、体幹温度（Tc）の低下に役立ちます（4）。最近の研究では、運動誘発性高体温において手と前腕を15分間冷水に浸すと、冷却を行わない場合と比較して、Tcと平均皮膚温度（Tsk）が減少し、その後の運動で疲労するまでの時間が延長しました（5）。この以前の研究では、手と前腕を短時間冷水に浸すことによる効果を調べましたが、採用された運動プロトコルは実際の運動パフォーマンスに似ていませんでした。したがって、実際の競技に近い運動プロトコル（反復スプリントを含む場合あり）で手と前腕を冷水に浸すことの効果を調査する必要があります。

また、運動間の短い休憩に焦点を当てて、身体の冷却が高強度運動パフォーマンスと生理的および知覚的反応に及ぼす影響を調べた研究はほとんどありません。

さて、ランダム化クロスオーバー試験の結果、ハーフタイム中の手と前腕の冷水浸漬は、生理的ストレスを改善し、自覚的な熱ストレスを減少させました。さらに、後半の間欠的運動パフォーマンスの低下を防ぐことも示されました。

ただし、本研究はサッカーを想定したサイクリング運動であり、ランニング時の効果については不明です。また、実際のハーフタイム中に手と前腕を15分間クーリングする時間が取れるかは不明です。さらに、対象となったのは男性11名であり、女性に対する効果、今回の研究結果をより一般化するためのデータとしては不充分です。

とはいえ、クーリングにより心拍数の持続的な低下（HT〜第3ブロック：16±7bpm、p＜0.05）、皮膚血流量の低下（40.2±10.5％、p＜0.001）、皮膚体温の低下（1.86±0.34℃、p＜0.05）、直腸温の最大の低下（0.54±0.17℃、p＜0.001）が示されています。

続報に期待。

試験結果から明らかになったことは？

背景：本研究では、ハーフタイム（HT）中に手と前腕を冷水に浸すことが、間欠運動パフォーマンスと体温調節に及ぼす影響を、暑熱下での間欠運動競技を模して調べることを目的とした。

方法：ランダム化クロスオーバーデザインにおいて、11名の身体活動的な男性が、前半（1ブロック目と2ブロック目）と後半（3ブロック目と4ブロック目）の間欠的サイクリング運動プロトコルを実施した。このプロトコルは、暑熱下（33℃、相対湿度50％）において、1分ごとに5秒間の最大パワーペダリング（体重×0.075kp）を行い、25秒間の無負荷ペダリングと休息（30秒）で区切ったものである。2つのハーフタイムは、15分間の休息時間によって区切られた。HTの間、参加者はCON（静止安静）またはCOOL（手と前腕を15～17℃の冷水に浸す）の条件に割り当てられた。

結果：後半の平均出力は、CON条件よりもCOOL条件の方が有意に大きかった（第3、4ブロック：p＜0.05）。さらに、HT中のCOOL条件の直腸温（0.54±0.17℃、p＜0.001）および平均皮膚温（1.86±0.34℃、p＜0.05）の有意な低下がみられた。さらに、心拍数（16±7bpm、p＜0.05）と皮膚血流量（40.2±10.5％、p＜0.001）は、COOL条件ではHT終了時に減少した。後半では、COOL条件の方が温熱感覚は快適であった（p<0.001）。

結論：HT中の手と前腕の冷水浸漬は、生理的ストレスを改善し、自覚的な熱ストレスを減少させた。さらに、後半の間欠的運動パフォーマンスの低下を防ぐことができた。

キーワード：身体冷却、コア温度、高温環境、間欠的運動パフォーマンス、反復スプリントパフォーマンス、熱感覚。

引用文献

Cold water immersion of the hand and forearm during half-time improves intermittent exercise performance in the heat
Manami Iwahashi et al. PMID: 37362443 PMCID: PMC10285063 DOI: 10.3389/fphys.2023.1143447
Front Physiol. 2023 Jun 8:14:1143447. doi: 10.3389/fphys.2023.1143447. eCollection 2023.
ー 続きを読む https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37362443/