最大酸素摂取量(VO2max)強度でのトレーニング意義と狙いを徹底解説

　ランニングや水泳、自転車競技に取り組んでいて、最大酸素摂取量(VO2max)を上げたいと考えている競技者の方も多いのではないでしょうか。

　私自身も、VO2maxを高めるためのトレーニング方法について考え、実践を継続しているランナーのうちの一人です。ここではVO2maxを決める生理学的要因を解説し、VO2maxを上げるトレーニング方法を徹底考察します。

　本記事を読めば、VO2maxがどのように決まり、どんな能力を高めればVO2maxを上げることができるかを理解することができます。

　具体的なVO2max向上のためのトレーニングが知りたい方は次の記事を参考にしてください。

最大酸素摂取量(VO2max)とは？

　最大酸素摂取量(以下、VO2maxと表記)とは「1分間に体重1kgあたり取り込むことができる酸素の量(ml/kg/分)」を表します。

　基本的に、VO2maxが高いほど長距離走・マラソンのレースタイムが良いことが知られています。VO2maxは持久性パフォーマンスを評価するうえで重要な指標です。

　VO2maxはいくつかの要因で決まります。簡単にまとめた模式図を以下に示します。

　VO2maxを決める要因などについては、次の記事で詳しく解説しています。

VO2maxを上げるための基本的な考え方

　以下では、最大酸素摂取量(VO2max)を向上させるための基本的な考え方を述べます。

VO2maxは低強度運動でも向上する

　毛細血管密度やミトコンドリア容量・機能がVO2maxを決める要因の一部です。これらは低強度トレーニングでも高めることが可能です。

　ランニングを始めたばかりの初心者であれば、軽いジョギングでもVO2maxが向上します。

　しかし、トレーニングに適応するのはトレーニングで使った筋繊維のみとなります。また、ミトコンドリアの機能はトレーニング強度に依存して適応が進みます。

　低強度トレーニングでは、自分が持っている筋肉の一部しか動員されません。また、強度が低くてもミトコンドリアの量やサイズは増えていきますが、ミトコンドリアの機能は高い強度でのみ適応が進むことが知られています。

　したがって、ランニングパフォーマンスを向上させていくためには低強度なトレーニングだけでなく、VO2maxに近い高い強度でのトレーニングも適度に取り入れていく必要があると言えます。

VO2maxに近い強度での運動時間をいかに稼げるか

　VO2maxを上げるためのトレーニングで重要なポイントは次の通りです。

　最も効率が良いトレーニングは「VO2max付近の強度で可能な限り運動を継続すること」ですが、そのような高い強度でトレーニングを継続的に行うことは非現実的です。

　ここで言う「継続的に」という言葉が意味するのは、例えばVO2maxに近い強度で数十分運動を続ける、といったことです。強度が高い運動はかなりきつさを感じるため、練習においてVO2maxに近い強度の運動を継続することは難しいです。

　そのため、VO2maxを上げるためのトレーニングとして一般的なのがインターバルトレーニングです。きつい時間を分割することで、きつさを分散させつつ最大酸素摂取量に近い強度で運動する時間を稼ぐことができます。

　インターバルトレーニングにおいて、VO2maxに近い速度で走り始めると約2分後に酸素摂取量上限に到達します。

　インターバルトレーニングでは、疾走とレストを繰り返しますが、本数を重ねるごと酸素摂取量が上限に到達するまでの時間が短くなり、2本目以降は2分よりも早い段階で酸素摂取量の上限に到達します。

　繰り返し疾走を繰り返すことで、合計での疾走時間を稼ぐことができます。

　最大酸素摂取量にできるだけ近い強度で、できるだけ長く運動(＝繰り返し本数の合計時間)することで、最大酸素摂取量の向上が達成されます。

VO2maxを上げるトレーニングの組み立て方

　VO2maxを向上させるためのトレーニングとして最も知られているのがインターバルトレーニングです。ここでは、VO2max向上のためのインターバルトレーニングに必要な運動強度やレスト時間の考え方について解説します。

　次の記事では、ランニングにおける具体的なVO2maxインターバルトレーニングメニュー作成方法等を紹介しています。

　VO2maxに十分な刺激を入れるために必要な強度は、90〜95%HRmax（最大心拍数の90〜95%）以上です。%VO2maxで表すとおよそ80〜88%VO2maxに相当します。つまり、「最大心拍数の9割以上」を目安に考えるとわかりやすいです。※1※2

　また、5000m以下のレースに向けてトレーニングを行う場合は、95~100%VO2max前後の強度でトレーニングを行う必要があると考えています。

VO2max向上に必要な運動強度(ダニエルズ理論)

　ダニエルズのランニングフォーミュラでは、VO2maxトレーニングでの運動強度が下記のように提唱されています。

　しかし、高校駅伝名門校である京都洛南高校では、普段のインターバルトレーニングはもっと低い強度で行っているようです。ダニエルズ理論で紹介されているよりも、低い運動強度でVO2maxが向上することが示された論文を1つ紹介します。

論文紹介：インターバルの強度により得られる効果の違い

「Adaptations to aerobic interval training: Interactive effects of exercise intensity and total work duration」※3

　本論文では、被験者をトレーニング条件毎に4グループ(A~D)に分け、VO2max向上・LT値改善の効果に差があるかを実験しました。

　トレーニング前後での、VO2max値の改善結果を下表に示しています。

トレーニング 条件	A：低強度	B：16分×4	C：8分×4	D：4分×4
頻度(回/週)	4.8±1.2	4.9±1.2	4.6±1.2	4.7±1.2
回数(回/週)	ー	1.8±0.1	1.9±0.1	1.8±0.1
時間(時間/週)	8.5±1.5	7.6±1.9	5.7±1.5	5.7±2.0
心拍数 (%HRmax)	ー	88±2	90±2	94±2
血中乳酸値 (mmol/L)	ー	4.9±1.5	9.6±2.9	13.2±2.0

※心拍数は、インターバルにおける4セット目の最大心拍数を平均した値
※血中乳酸値は、2,4,6週目に、インターバルセッションの3,4セット目に測定した値の平均値

	A：低強度		B：16分×4		C：8分×4		D：4分×4
	前	後	前	後	前	後	前	後
Lactate Peak (mmol/L)	14.9	13.7	14.8	13.9	14.1	13.4	13.8	14.0
VO2max (ml kg/min)	52.7	54.5	51.1	54.4	52.8	58.3	50.4	53.2
VO2max 上昇率		+3.4%		+6.6%		+10.4%		+5.5%
Power 4mmol(W)	222	239	228	249	241	280	220	238

　結果としては、「8分×4」のインターバルトレーニングを行ったグループが、最もVO2max上昇効率が良かった、となりました。

グループBとグループCの比較

　1週間当たりのトレーニング量は、Bが7.6時間、Cが5.7時間と、トレーニング時間が短いのにもかかわらず、Cグループの方が最大酸素摂取量は大幅に向上しています。BとCでの大きな違いはトレーニング強度です。

　トレーニング中の最大心拍数がBでは88％HRmaxだったのに対し、Cでは90%HRmaxです。Cの方が最大心拍数に近い領域でトレーニングを行っています。

　88%HRmaxのトレーニングを16分間続けるよりも、90%HRmaxのトレーニングを8分間続けた方がVO2maxの上昇率が高いということが示されています。

グループCとグループDの比較

　一方、94%HRmaxのトレーニングを4分間続けたDグループと比較しても、Cグループの方がVO2maxが上昇しています。

　VO2maxを効率的に鍛えるには、心拍数が適度に「高い」状態を「長く」維持することが望ましいということが示されています。

　練習強度(=運動中心拍数)がある一定以上落ちると、著しく最大酸素摂取量向上の効率が落ちていき、運動強度が90％HRmax未満に下がってしまうと、最大酸素摂取量への刺激が極端に少なくなってしまうということがわかります。

運動強度を維持するための適切なレスト時間

　これまで述べてきた通り、VO2maxを上げるためには適切な一定の運動強度以上でトレーニングを行う必要があります。

　インターバルトレーニングにおけるレスト区間では、時間が短すぎたり強度が高すぎたりすると、疾走区間で必要な運動強度が得られなくなってしまうため、レストを適切に設定する必要があります。

　適切なレスト時間を調べるために行われた論文を紹介します。

　十分にトレーニングされたランナーを対象に、傾斜度5%のトレッドミルで4分×6本のインターバルをレスト1分・2分・4分の3条件で比較した研究があります。※4

　結果として、レスト時間を1〜4分の範囲で変えても疾走強度への影響は小さく、大きな差はありませんでした。自由にレスト時間を決めさせると、平均で約2分を選ぶことがわかりました。

　このことから、疾走4分に対してレスト約2分、つまり運動と回復の比が2：1が一つの目安と考えられます。

VO2max強度のトレーニングはあくまでも「最終調整」の位置づけ

　VO2max強度のトレーニングは、レースでパフォーマンスを発揮するための最終調整的な位置づけにあります。

　VO2max強度に近いトレーニングは体への負担が大きく、コストパフォーマンスは低いトレーニングだと言えます。「コスト」とは「疲労」を意味します。

　速筋繊維に刺激を与えミトコンドリアの機能を高めたいのであれば、わざわざ苦しいVO2maxインターバルトレーニングを行う必要はなく、200mの登坂走や400mのショートインターバルで着実にボリュームを稼ぐ方が、効率的と言えます。

　しかしそれでも、VO2max強度のトレーニングを導入する意味としては「レースに近い状況を作り出して反復し、レースペースに対してのエコノミーを高めていくこと」が主だと考えています。

　5000mレースに対して最もランニングエコノミーを高めることができるトレーニングは、5000mレースペースでのトレーニングになります。練習で5000mを一気に走り切ることは難しいため、インターバルに分割して取り組むことになります。

100%VO2maxに相当する強度でのVO2maxトレーニングが必要な理由(考察)

　私自身の結論として「100%VO2maxに相当する高い強度でのトレーニングは時と場合によっては必要」だと考えています。

　ただしそれは、「5000mよりも短い距離のレースに出場する予定がある場合」という条件付きです。

　また、400mのような短い距離に区切ったインターバルトレーニングでは、5000mレースペースよりもペースが速いインターバルトレーニングも、時と場合によっては導入する意味があると考えています。

　これまでで述べてきた通り、VO2max強度でのトレーニングはあくまでも「最終調整」的な位置づけであり、目標とするレースペースでのランニングエコノミーを高めることができることがメリットであると考えています。

　5000mレースペースはおよそ95%VO2maxに相当する強度ですが、それよりも短い3000mレースペースは、ほぼ100%VO2maxに近い強度に相当します。

　3000mレースで記録を出すことを狙う場合、3000mレースペースにおけるエコノミーを高めていく必要があるため、必然的に3000mレースペースでのトレーニングを導入していく必要がある、ということです。

　結果として、100%VO2max強度のトレーニングを取り入れることになります。

　したがって、「VO2maxを高めるために、100%VO2maxに近いトレーニングを行う」という発想ではなく、「100%VO2maxでのレースに出場する予定があるから、100%VO2maxに近いトレーニングを行う必要がある」という思考に切り替える必要があると考えています。

参考文献

※1 Helgerud J, Hoydal K, Wang E et al. (2007) “Aerobic high-intensity intervals improve VO2max more than moderate training” Medicine & Science in Sports & Exercise

※2 Swain DP, Abernathy KS, Smith CS, Lee SJ, Bunn SA (1994) “Target heart rates for the development of cardiorespiratory fitness” Medicine and Science in Sports and Exercise

※3 Seiler S, Jøranson K, Olesen BV, Hetlelid KJ (2013) “Adaptations to aerobic interval training: interactive effects of exercise intensity and total work duration” Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports

※4 Seiler S, Hetlelid KJ (2005) “The impact of rest duration on work intensity and RPE during interval training” Medicine & Science in Sports & Exercise