β-グルカンは免疫系の調節、腫瘍の予防、コレステロールや脂肪の吸収を抑える機能があることが多くの研究で報告されている。
水溶性食物繊維の代表であるβグルカンは、主にオーツ麦、大麦、海藻などの植物に由来する。
過去の研究では、βグルカンのような食物繊維の定期的な摂取は血糖値の低下、血中脂質の改善、腸内細菌叢への好影響、免疫機能の向上などの健康上の利点があることが示されている。
また、脳機能障害は代謝や他の生理機能に大きな影響を与える可能性があるが、βグルカンは食事誘発性肥満マウスにおいて腸脳軸を介した認知機能障害を減衰させる。
運動誘発性の筋損傷と炎症に対するβ-グルカン補給の効果についての研究では、βグルカン群では、ベースラインと比較して血清ミオグロビンに有意な増加が観察された。
また、ラットの筋機能に対するオート麦β-グルカンの効果の調査では、オート麦β-グルカンが肝臓と筋組織の細胞損傷を軽減することが示唆されている。
さらに、いくつかの研究ではβ-グルカンがラットの疲労回復時間を短縮し、エンデュランスパフォーマンスを向上させることが示されている。
また、β-グルカンの筋細胞代謝および抗繊維化作用についての解析では、β-グルカンで処理した筋管細胞は速筋繊維から遅筋繊維への移行傾向を示し、筋細胞の酸化的代謝が改善されることが明らかになった。
上記のように、既存の研究はβ-グルカンが包括的な健康効果を達成し、骨格筋機能を改善する可能性があることを示唆しているが、一方でβグルカンがどのように筋力や運動パフォーマンスを向上させるのか、そのメカニズムについては検討されていない。
リンクの研究は、アスリートを被験者として血漿メタボロミクスによりβグルカン補給が筋力に及ぼすメカニズムを探ったもの。
試験中、実験群にはβグルカンの補給（２g/d βグルカン）を４週間、対照群には同量のプラセボの補給（０g/d βグルカン）を行い、両群とも試験中は通常の食事と運動習慣を維持。
４週間のβグルカン補給後、アスリートの運動パフォーマンス、筋力、血漿メタボロームの変化を分析。
結果、実験群では４週間の介入後、介入前と比較して平均握力（kg）、右手握力（kg）、左上腕筋力（kg）、上肢筋量（kg）が有意に増加した。
介入後の両群の差を比較すると、平均握力（kg）、右手握力（kg）において、対照群と実験群の間に有意差があった。
実験群のアスリートは、１分間二重揺動ジャンプ（個）、VO2max（ml/kg-min）において有意な改善を示した。
βグルカンの摂取は、血漿中のクレアチン関連経路の代謝物を増加させた。
上記の結果から、βグルカンの４週間の補給はアスリートの筋力を向上させ、有酸素性持久力を高め、クレアチン関連経路に影響を与えることで免疫機能を高める可能性があることが示唆された。
Plasma Metabolomics Reveals β-Glucan Improves Muscle Strength and Exercise Capacity in Athletes
・多くの研究で、βグルカンの生体内での代謝吸収は主に大腸内の異なるバイオフローラの働きによって、酢酸、プロピオン酸、n-酪酸などのSCFAに分解され、体内に移行して役割を果たすと考えられてきた。
また、βグルカンはその特殊ならせん構造により、生体内の免疫細胞の受容体と直接結合することで免疫調節の役割を果たす可能性がある。
・オーツ麦βグルカンの介入前後で筋グリコーゲン量を測定したところ、βグルカン介入後のラットの筋グリコーゲンが有意に増加することが判明した。
・他の研究では、β-グルカンが健康な成人のミオグロビンを有意に増加させることが発見されている。筋グリコーゲンやミオグロビンは筋小胞体に分布するエネルギーや酸素の貯蔵サブスタンスで、その含有量の増加は筋収縮時のエネルギーや酸素供給を助けて筋力を向上させる。
また、βグルカンが筋細胞の代謝や抗繊維化に及ぼす影響に関する細胞実験では、βグルカンを投与した筋管細胞は速筋線維から遅筋線維への移行が見られ、遅筋線維関連マーカーの発現量が有意に増加することが明らかになった。遅筋線維の数を増やすことで、筋グリコーゲンの含有量を大幅に増やすことができ、筋力を向上させることが研究で明らかにされている。
・上記の結果から、βグルカンによる筋力向上は、筋グリコーゲン、ミオグロビン、筋繊維型の増加が関係している可能性が示唆された。
・一部の研究者はβグルカンの運動パフォーマンスに対する効果を探求した。
βグルカンが、疲労したラットの脳の細胞の増殖、分化、脱皮に関与する初期発生遺伝子であるc-fosとc-Junを抑制することによって疲労を緩和し、それによってラットの運動能力を向上させるというメカニズムによって説明できる可能性がある。
βグルカンの摂取により、ラットのオールアウト時間および肝グリコーゲン濃度が有意に増加することを見出し、βグルカンが肝グリコーゲンの貯蔵量を増加させることで運動持久力を高める可能性を示唆する研究もある。
・卓球選手の持久力の質を反映する１分間二重跳び縄跳びと、有酸素性持久力の古典的指標であるVO2maxの測定を行った結果、実験群の１分間両振り縄跳びおよびVO２maxは、介入前と比較して４週間後に有意に改善された。これにより、β-グルカンがヒトの有酸素運動能力を促進することが証明された。
・食事性βグルカンが血中尿素窒素、乳酸、クレアチンの濃度を変化させ、身体疲労を緩和することが明らかになった。レジスタンストレーニングの前、中、後にクレアチンを補給することは、筋力向上のための効果的な摂取方法であることが示唆された。
クレアチン補給に関連するいくつかのメタアナリシスやレビューでは、クレアチン補給は筋持久力と運動パフォーマンスに容易にかつポジティブに関連することが判明している。
クレアチンが筋小胞体によるカルシウムの再取込みを増加させ、筋収縮を繰り返す際のアクチン-ミオシンクロスブリッジサイクリングの高速化につながる可能性もある。
全体として、これらの結果は筋力と持久力の向上を示唆している。
・オーツ麦βグルカンを含む食品補給が、肥満被験者の糖質代謝と血圧に有益な効果をもたらすことが示され、注目されている。高血圧の被験者にβ-グルカンを補給すると、何らかの血圧降下作用があることが研究で示されている。
動物実験では、βグルカンが心機能障害を緩和する降圧剤となる可能性が確認されている。
また、慢性筋骨格痛患者では血圧に概日変動があること、血圧変動が筋機能に影響することが実証されており、βグルカンは費用対効果の高い治療薬となる可能性がある。