エネルギー需要の正確な評価：エリート自転車選手向けに最適化された、新たな安静時代謝率推定式

注目ポイント

本稿では、エリート自転車競技選手に特化して開発された安静時代謝率（Resting Metabolic Rate, RMR）の予測式を紹介する。既存の予測式は、持久系アスリート特有の生理学的特徴を十分に反映できないという限界があり、本式はそれを補うことを目的としている。身長、体重、性別に基づくRMR推定精度が向上し、個別化栄養計画および競技パフォーマンス最適化に資する可能性が示された。

主な注目点は以下のとおりである。1）本研究では、間接熱量測定法（indirect calorimetry）というエネルギー消費評価のゴールドスタンダードを用いて、78名のエリート自転車競技選手（男女）におけるRMRを測定した。2）身長、体重、性別を組み込んだ回帰式が構築され、これらの変数とRMRとの偏相関に基づくモデルとなった。3）leave-one-out cross-validation（LOOCV）による検証では、一般集団向けに設計された既存式と比べて、バイアスが小さく精度が高いことが示された。

研究背景

安静時代謝率（RMR）は、ヒトにおける1日当たりの総エネルギー消費の中で最も大きな割合を占め、個別化された必要エネルギー量を算出するうえで重要な基盤となる。プロ自転車競技選手のようなエリート持久系アスリートにとって、正確なRMR評価は、代謝健康の維持、回復の支援、ならびにレース当日のパフォーマンス最適化に向けた個別栄養戦略を立案するうえで不可欠である。しかし、Harris-Benedict式やMifflin-St Jeor式などの標準的なRMR推定式は、一般集団や座位中心の集団を対象に開発されており、高度にトレーニングされたアスリートに適用すると誤差を生じやすい。この不一致は、身体組成、特に除脂肪量の違い、ならびにエリートアスリート集団における日常的なエネルギー消費パターンの差異に起因する。

こうした限界を踏まえ、本研究は、UCI ProTeamまたはWorldTourレベルで競技するエリート自転車競技選手を対象に、男女を含めた安静時代謝率の予測式を開発・検証することを目的とした。目的は、基礎的なエネルギー必要量の推定精度を高め、最適な栄養介入を支援することであった。

研究デザイン

本横断研究には、競技レベルがプロ自転車ロードレースの最高位にあることを基準に適格とされたエリート自転車競技選手78名（男性48名、女性30名）が登録された。RMRは、安静時エネルギー消費評価のゴールドスタンダードとされる換気フードシステムを用いた間接熱量測定法で測定した。この手法は、酸素消費量と二酸化炭素産生量を定量化し、エネルギー消費量を正確に算出する。

研究チームは、実測RMRと、身長、体重、性別を含む身体計測変数との関連を評価した。予測式に組み込む有意な予測因子を同定するため、段階的前進回帰分析を適用した。偏相関係数により、これらの変数とRMRとの関連の強さを定量化した。得られた式の妥当性を検証するため、研究者らはleave-one-out cross-validation（LOOCV）を用い、コホート内で予測RMRと実測RMRを比較した。さらに、新規に開発した式の性能は、広く用いられている複数の既存RMR式と比較して評価された。

主な結果

回帰分析により、RMR（kcal/day）の最終予測モデルは以下のとおりとなった。

RMR = -288.98 + (5.77 × 身長[cm]) + (14.25 × 体重[kg]) + (180.79 × 性別［男性=1、女性=0］)

偏相関の結果、体重（partial r=0.41）および性別（partial r=0.42）は、身長（partial r=0.19）よりもRMRの強い予測因子であった。これは、除脂肪体重の代謝寄与および性差に関する生理学的相違と整合的である。

LOOCVによる検証では、新しい式のバイアスは最小であり、平均でRMRをわずか0.65 kcal/day過大推定するのみで、実測値との一致度は極めて高かった。二乗平均平方誤差の平方根（root mean squared error）は134.78 kcal/dayであり、コホート内での予測精度が高いことを示した。これに対し、Ten Haaf式では軽度の過小評価バイアス（10.24 kcal/day）が認められ、他の一般的な既存RMR式では、149.17〜212.85 kcal/dayの範囲でより大きな過小評価がみられた。

これらの結果は、高い競技力を有する持久系アスリートの特有な代謝特性を考慮していない従来式と比べ、本研究で導出された新しい式がエリート自転車競技選手集団により適していることを示している。

専門家のコメント

Coxらによる本研究は、スポーツ科学および栄養学における個別化エネルギー評価を大きく前進させるものである。綿密な検証手順と大規模なエリートアスリートサンプルは、この式の臨床的妥当性を高めている。プロ自転車競技では、精緻に調整されたエネルギー利用可能量がパフォーマンス、回復、受傷リスクに影響するため、RMRの正確な推定は極めて重要である。

一方で、本モデルは性別、身長、体重を考慮しているものの、除脂肪体重、脂肪量、あるいはトレーニング負荷やホルモン状態などの他の代謝修飾因子を明示的には組み込んでいない。これらを追加することで、個人予測の精度はさらに向上する可能性がある。今後は、異なる年齢層、民族、競技種目を含む多様な持久系アスリート集団で外部妥当性を検証することにより、一般化可能性が高まると考えられる。

結論

本研究は、現時点で報告されているエリート自転車競技選手に関するRMRデータとして最大規模であり、高精度かつ高特異性を備えた新規予測式を確立した。新たに開発された式は、エリート持久系アスリートのRMR予測において既存モデルを上回り、スポーツ栄養学における重要なギャップを補うものである。本ツールの導入により、より正確なエネルギー必要量の推定が可能となり、健康を支えつつ競技パフォーマンスを最適化する個別化栄養戦略の強化が期待される。

エリートアスリートにおけるエネルギーバランスの精密性が重要であることを考えると、このRMR式のような集団特異的ツールを適用することは、アスリートの潜在能力を最大化したいスポーツ医学専門家、管理栄養士、コーチにとって重要な一歩である。

資金提供およびClinicalTrials.gov

本論文には、資金提供元または臨床試験登録の詳細は記載されていない。

参考文献

1. Ten Haaf T, Weijs PJ. Resting energy expenditure prediction in recreational athletes of 18-35 years: validation of equations and development of a new one. Clin Nutr. 2014;33(3):515-521. doi:10.1016/j.clnu.2013.07.009
2. Cox M, Balamouti Z, van Leeuwen J, Sanders B, Sanders D, Rietjens G, Plasqui G, Van Hooren B. Development and Validation of a Resting Metabolic Rate Equation for Elite Cyclists. Med Sci Sports Exerc. 2026 Oct 8. PMID: 42849011.
3. Harris JA, Benedict FG. A biometric study of basal metabolism in man. Washington, DC: Carnegie Institution of Washington; 1919.
4. Mifflin MD, St Jeor ST, Hill LA, Scott BJ, Daugherty SA, Koh YO. A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am J Clin Nutr. 1990;51(2):241-247.