カラダを動かす「立役者」：筋肉の力を動きに変える「関節」と、力を伝える「腱」が、「理想の動き」を支える！

1．筋肉の力を動きに変える「関節」と、力を伝える「腱」

皆さんは、自分のカラダがどのように動いているかご存知でしょうか？私たちのカラダの動きに、筋肉が関わっていることは、イメージできると思います。

しかし、筋肉だけでは、私たちのカラダは動かすことができないのです。筋肉で作られた力が「腱」を通じて骨に伝わり、その力が「関節」により動きに変換されて、初めて私たちはカラダを「動かせる」のです。ここでは、「関節」や「腱」が、どのようなものなのか、くわしく見てみたいと思います。

骨と骨をつなぐ部位が「関節」、筋肉と骨をつなぐ部位が「腱」と呼ばれます（図1）。

図１

関節は、骨と骨のつなぎ目を指します。関節を中心に骨が動くことで、歩く、しゃがむ、物をつかむなどの動きが起こります。そのため、滑らかに動くためには、関節がスムーズに動く必要があります。そのため骨の先端は、クッションの役割をする軟骨で覆われています。軟骨は、コラーゲンが網目状に折り重なった構造をしており、その中にヒアルロン酸や水を蓄えることで、クッション性と、滑らかな表面を実現しています。そのおかげで、関節はスムーズに動くことができるのです。

一方、腱は、筋肉と骨のつなぎ目を指します（図1）。腱は、筋肉が骨を引っ張る力に耐えられるように、強靭な性質を持つコラーゲンといわれる線維状のタンパク質が束になり、均一に整列した構造をしています。代表的な腱の名前として、ふくらはぎの下部にあるアキレス腱がありますが、実は筋肉の多くは、腱によって、骨とつながっています。そのため、全身には多くの腱が存在しているのです。
関節や腱は、筋肉の力を骨に伝え、力を動きに変えることで、複雑な動きを可能にしている「立役者」なのです。

2．運動との関係は？「理想の動き」を実現するために重要な関節と腱

カラダを動かすのになくてはならない関節や腱は、スポーツのパフォーマンス発揮のためにも、とても重要です。
「アスリートは、体が柔らかくしなやか」と言われています。実際、柔軟性は、競技パフォーマンスの向上に限らず、ケガ予防において欠かせない要素です。柔軟性とは、関節の動く範囲（可動域）の程度を示しますが、柔軟性が高いことは、筋肉や腱が伸びやすいこと、筋肉がダイナミックに関節を動かせることを指します。関節の可動域が十分にあれば、より遠くのものに手が届いたり、大きな動作をすることが可能になり、競技パフォーマンスの向上にもつながります（図2）。ただ、関節が緩く、関節可動域が広すぎることは、ケガの発生にもつながるため、適切な関節可動域を維持することが重要です。

図２

また、関節の可動域を超えた動きをするとケガをしてしまいます。しかし、可動域が十分に広ければ、可動域の範囲で動けるので、ケガを防ぐことなどにつながります。また、年齢を重ねることで、関節の可動域が狭くなると、転倒やケガにつながるとされています。

図３

腱の機能は、あまり意識されていないかもしれませんが、運動パフォーマンスに重要な役割を果たしています。腱は、弾性、つまり、バネのように伸び縮みする性質を持っています。そのバネの伸び縮みする力を活用し、より効果的に力を生んでいます。例えば、代表的な腱である、アキレス腱を例にとって見てみましょう。アキレス腱は、着地した時に引き伸ばされ、そして、バネの様に、元に戻ろうとします。バネとしてのアキレス腱の性質を使うことで、より少ない力で走ることができるようになります（図4）。

さらに、腱の硬さ（科学的には、スティフネスという）があるほど、跳躍力が高いといわれています（図5）。このように腱は、運動時の強い力を骨に伝えたり、伸び縮みしたりすることで、運動パフォーマンスに影響を及ぼします。また、年齢を重ねることで、腱が伸びにくくなり、バランス力の低下にも関連すること^1）、また、腱がもろくなることも知られています^2）,3）。

1）G. Onambele et.al. J Appl Physiol 100: 2048–2056, 2006.
2） S. Arya, et. al. J Appl Physiol 108: 670-675, 2010.
3） 川上泰雄　臨床スポーツ医学：37: 590-599, 2020.

図４

図５

このように、関節や、腱は、筋肉で作られた力を運動パフォーマンスに発揮するために、必要不可欠な性質を有しているのです。

3．運動時の負荷が蓄積すると、関節・腱が悲鳴を上げる！？関節・腱の状態を良好に保つことが大切！

関節・腱が、運動パフォーマンスに重要な役割を果たすことを紹介しました。しかし、そのような重要な部位だからこそ、運動時には、関節・腱に、大きな負荷がかかります。その負荷が大きくなると、関節や腱に、違和感や痛みが起こってしまうことがあります。詳しく見てみましょう。

運動時に体にかかる負荷の一つとして、地面に着地した時の衝撃があげられます。ゆっくりとした歩行時には、体重より少し重いぐらいの衝撃がかかると言われていますが、ランニングの着地時には、体重の1.5～5倍、さらに、ジャンプの着地時には、体重の10～12倍程度の衝撃が脚にかかると言われています^4）。また、腱は、運動時に引き伸ばされることでも負荷がかかります。例えば、ランニング中にアキレス腱に加わる力は1 トンに達すると言われています^5）,6）。
また、腱は、それ以外にも、例えば、野球やハンドボールなどで見られる「投げる」という動きや、ゴルフやテニスなどで見られる「ひねる」動きの際に、腱が周囲の組織とこすれ、腱にストレスが生じる場合もあります。

図６

このように運動時には、関節や腱に大きな負荷がかかるため、十分な時間を空けずに、次の運動をした場合などは、最悪の場合には、オーバーユース（使いすぎ）という、慢性的な不具合につながることがあります^4）。

例えば、アキレス腱炎や、足底腱膜炎、膝蓋軟骨軟化症といった症状は、特にランナーなどによくみられる関節・腱の症状で、ランナーの70％もの人が陥るという調査もあります^4）。

このように、関節や腱にかかる負荷の結果、最初は違和感程度の変化ですが、そのうち痛みを生じたり、思うように動かせなくなったりしてしまい、パフォーマンス低下や故障につながってしまうのです。例えば、関節の軟骨は、通常、表面がつるつるしているため、滑らかに関節が動き、スムーズに運動することができます（図7）。一方、関節軟骨に負荷が蓄積すると、関節の表面がザラザラになり、滑らかな動きができなくなってしまいます（図8）。

図７

図８

一方、腱についても、十分な間隔を開けずに運動が続いた場合、腱の周辺が炎症を起こし、痛みや不具合につながってしまいます。アキレス腱は、とても強い組織なので、実験的に通常の運動の範囲を超えた負荷をかけても、損傷は起こらない^6）,7）のですが、疲労や、アキレス腱のコンディショニング不足などによって、障害につながります^6）,8）。障害が起こると、その際に起こる炎症に伴い、腱の構造の均一性が失われ、腱の硬さも低下してしまうことが起こります。このように、運動の負荷が蓄積することで、腱の機能低下につながってしまうのです。

図９

図１０

このように、関節・腱は、運動によって負荷を受け、日々のトレーニングによって、その負荷が蓄積されますが、適度に運動の間隔を空けて、休息を取れば、痛みなどにはつながりません^4）。しかし、運動選手は、競技パフォーマンス向上を目指し、運動の負荷から十分に回復しないうちに、次のトレーニングに取り組んでしまうことがよくあると思います。

この状態で無理を続けると、故障につながってしまいます。故障をしてしまうと、治療のためにトレーニングができなくなるだけでなく、治療後もリハビリのために、本格的なトレーニングを再開するまでには長い時間がかかってしまいます。直った後も、故障の再発リスクもあります。そのため、関節や腱の異変を自覚する前から日々のケアを行うことがパフォーマンス発揮のためにも、故障のリスク低下のためにも大切なのです。

さらに、年を重ねるにつれ、関節では、軟骨が擦り減り、また、腱の性状が変化し、故障のリスクが高まってしまうため^1）、年齢に応じて、より一層のケアが必要となります。

以上のように、関節や腱を良好状態に維持することは、運動を行う上で非常に大切なポイントになるのです。

4） A. Hreljac et.al. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 36, No. 5, pp. 845–849, 2004.
5）P.V. Komi et. al. Clin Sports Med 11: 521-531, 1992
6）川上泰雄　臨床スポーツ医学：37: 590-599, 2020.
7）T.F. Huang et. al. Ann Biomed Eng 32: 336-341, 2004
8） H. Langevin et. al.: Imaging: Ultrasound. Fascia: The Tensional Network of the Human Body, Schleip R, et al, eds, Elsevier Health Sciences imprint Churchill Livingstone, London, 483-487, 2012

4．まとめ

私たちのカラダを動かすために重要な「関節」「腱」には、以下のような特徴を知っておくことが大切です。

• ・「関節」は、骨と骨をつなぎ、「腱」は、筋肉と骨をつなぐ。
• ・筋肉で生じた力は、腱によって骨に伝えられ、骨は関節を軸に回転することで、カラダは動く。
• ・関節の軟骨や腱は、コラーゲンというタンパク質を主成分としてできている。
• ・運動パフォーマンスの発揮（理想の動き）には、「関節」「腱」を良好に保つことが大事。
• ・運動時にかかる負荷の増加や、運動頻度の増加、コンディショニング不足により「関節」「腱」に不具合が発生する。
• ・「関節」「腱」が故障してしまうと、長期間の安静や、リハビリが必要になる。
• ・「関節」「腱」の故障に至らないように、日ごろからのケアが重要。

関節・腱は、「理想の動き」を発揮するのに、とても重要な部位ですが、その分負荷がかかり、蓄積しやすくもあります。そのために日々のケアがとても重要になるのです。

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＜監修者＞川上泰雄（かわかみ　やすお）

早稲田大学　スポーツ科学学術院 スポーツ科学部　教授。
学士（1981）、教育学修士（1983）、博士（教育学）（1995）（東京大学）。
東京大学助手・助教授、早稲田大学スポーツ科学部助教授を経て、2005年より現職。

人間の身体の形態と機能について、生体計測を中心とした研究を進めている。特に、骨格筋・腱組織の運動時のふるまいやトレーニング効果、成長・加齢変化等に関して、動作解析・組織画像解析・生体信号解析の手法を用いたアプローチを行っている。また、スポーツパフォーマンスの規定因子や向上方法について運動生理学（体力特性）およびバイオメカニクス（技術や道具の特性）の観点から研究している。学内外の研究者とともに、スポーツ選手の競技力向上のための科学的サポートと研究成果の一般社会への応用を目指したコンソーシアムであるヒューマンパフォーマンス研究所を主宰している。https://www.waseda.jp/inst/ori/other/2017/05/30/551/