Как наш кишечник влияет на спортивные результаты?

Ученые выясняют, может ли кишечная микрофлора сделать вас быстрее, выше и сильнее

Фото: Unsplash.com

Любой, кто стремится поддерживать физическую активность – не говоря о профессиональных спортсменах и увлеченных любителях, – хотя бы время от времени задумывается о том, как можно улучшить свои спортивные результаты. Мы покупаем специальную обувь, пьем пищевые добавки, клеим кинезиотейпы и делаем многое другое. Теперь исследователи говорят об еще одной составляющей успеха – наших кишечных бактериях.

Авторы новой публикации, вышедшей в журнале Nature Medicine 24 июня, обнаружили, что у марафонцев после забега кишечные бактерии определенных видов становятся более многочисленными, чем другие. Также они утверждают, что если такие микроорганизмы поселить в микробиом мышей, у животных вырастут «спортивные» показатели. Вероятно, предполагают ученые, эти бактерии участвуют в переработке лактата – производной молочной кислоты, которая накапливается в уставших мышцах. «Мы показали, что микробиом может быть критически важным компонентом физической активности», – заявляют авторы работы.

Что выяснили?

Чтобы изучить бактерий, живущих в кишечнике спортсменов, ученые собрали образцы стула 15 выдающихся марафонцев за 5 дней до и через 5 дней после того, как они пробежали Бостонский марафон 2015 года. Состав бактерий они сравнили с образцами, полученными у 10 людей, не занимающихся бегом. Оказалось, что, хотя в целом микробиомы двух групп отличались не значительно, после забега в кишечнике спортсменов выросло количество бактерий рода Veillonella. Эти же микроорганизмы в изобилии присутствовали в стуле 87 обследованных учеными ультрамарафонцев и гребцов олимпийского уровня после тренировок. Бактерии Veillonella известны своими способностями к ферментации лактата.

Главный ⁠вопрос, ⁠к которому подводят эти результаты: связан ли спортивный успех с бактериями, или ⁠они – просто маркер интенсивной нагрузки? Чтобы ⁠получить ответ на него, исследователи обратились к мышам. Шестнадцать грызунов-везунчиков ⁠получили бактерии Veillonella из организма топовых ⁠атлетов, еще 16 – микроорганизмы, не занимающиеся расщеплением лактата. ⁠Через несколько часов после имплантации грызунов отправили тренироваться в беговое колесо и заставили бегать до усталости. Во второй части эксперимента группам мышей поменяли кишечных бактерий, чтобы убедиться, что на результаты не влияют другие особенности конкретного животного.

Не все грызуны одинаково отреагировали на введение бактерий, но в среднем те, кто получил Veillonella, бегали на 13% дольше, чем животные из контрольной группы. По мнению Джеффри Вудса, физиолога из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, это должно означать, что даже одна тренировка может менять микробиом. Впрочем, он оговаривается, что «тренировка» мышей не имеет ничего общего с марафоном, ее результаты сложно переносить на людей.

Авторы исследования, в том числе знаменитый генетик из Медицинской школы Гарвардского университета Джордж Чёрч, не вполне согласны. С их точки зрения, микробы вполне способны улучшить результаты в спорте. Veillonella кормится лактатом, чтобы получить углерод, необходимый ей для роста. В процессе эта бактерия производит пропионат – производную пропионовой кислоты. Это соединение увеличивает частоту сердцебиения и потребность кислорода у мышей, и, возможно, разгоняет метаболизм у человека. Предыдущие эксперименты показали, что, если мышам ввести лактат, это действительно простимулирует живущих в них бактерий Veillonella.

Критика

До сих пор неясно, вырастут ли колонии этих бактерий у обычного человека, сходившего на тренировку, а не у элитного атлета. Кроме того, очевидно, что к результатам эксперимента следует относиться с осторожностью не только из-за разницы между человеком и мышью, но и из-за разницы между самими людьми.

По словам Дэвида Рельмана, микробиолога из Стэнфордского университета, исследование его гарвардских коллег интересно тем, что пытается установить связь между спортивными показателями и работой кишечных бактерий, однако говорить о том, что первое зависит от последнего, преждевременно. Ученые не проводили эксперимент с контрольной группой, да и выборка в размере 15 марафонцев чересчур мала. С точки зрения Патрика Шлосса, профессора исследований микробиома в Мичиганском университете, «чтобы показать, что бактерии улучшают достижения, нужно куда больше» – хотя бы более длительный эксперимент с регулярными замерами до и после тренировок и соревнований.

Чёрч и его коллеги планируют изучить вопрос глубже. Генетик считает, что у профессиональных спортсменов могут быть свои особенности микробиома, отличные от других, и в теории возможно, что среднему человеку в занятиях спортом действительно могут помочь пробиотики с нужным составом. У исследователя есть личный интерес: Джордж Чёрч и несколько его соавторов являются сооснователями и консультантами компании FitBiomics, занимающейся разработкой пробиотиков на основе научных данных. На это они указывают в соответствующем разделе своей публикации.

Другие исследования

Нынешняя работа – не первая, изучающая связь кишечных микробов и спортивного успеха. Она не первая даже для команды Чёрча. В 2016–2107 году его коллеги уже рассказывали об изменении состава бактерий у бостонских марафонцев, но еще не успели имплантировать флору спортсменов мышам. Параллельно научный сотрудник лаборатории Джорджа Чёрча в Гарварде, молекулярный биолог Джонатан Шейман проводил исследования, сравнивающие микробиом ультрамарафонцев – атлетов, бегающих дистанции свыше марафонских, – с гребцами. В этих видах спорта разный характер нагрузки: в первом случае нужна выносливость и способность бежать много часов подряд, во втором – максимальная работоспособность на относительно коротком отрезке. Биологи обнаружили, что у тех и у других спортсменов разный состав кишечных бактерий: у ультрамарафонцев присутствовали микроорганизмы, отвечающие за переработку углеводов и клетчатки, которых не было в организме гребцов.

Это только пара из многих исследований, которые в последние годы позволяют лучше понять, насколько велико влияние микробиома на организм в целом и на его физические способности в частности. Есть также указания на то, что кишечная микрофлора играет роль в том, как проходят воспалительные процессы в теле – усиливаются или успокаиваются. В частности, ее дисбаланс (дисбиоз) ассоциируют со многими воспалительными состояниями, а нормализация и разнообразие флоры, наоборот, приводит к их сокращению. Воспаление, безусловно, действует на спортивные результаты, время восстановления после травм и обычной работы, а также приводит к развитию хронических состояний, мешающих заниматься спортом, поэтому минимизация этого риска может быть важным плюсом.

Хорошо известно также, что микробиом связан с композицией тела – у худого человека его состав не такой, как у полного. Кишечные бактерии влияют на то, как организм потребляет, расходует и запасает энергию из пищи, и ученые видят корреляцию между состояние микроорганизмов и соотношением жира/мышц в теле, тем, какой жировой ткани (бурой или белой) больше, и тем, как меняется уровень глюкозы в крови после приема пищи.

Что не менее важно, сбалансированный микробиом имеет ключевое значение в вопросе о том, как организм усваивает питательные элементы, получаемые с едой. Если флора в плохом состоянии, у нее может не оказаться ресурсов на усвоение и использование витаминов и других веществ, важных для организма в целом и отдельных его частей, – бактерии сосредоточатся на потреблении того, что позволит им выжить. Для того, чтобы получить максимум от полезного питания, которое потребляет человек, необходимо иметь здоровую и разнообразную микрофлору кишечника.

Это еще не все. Состояние кишечных бактерий также связывают со степенью ломкости костей, эффективностью использования водыорганизмом, ясностью мышления, работой иммунитета и, наконец, качеством сна: микробиом может воздействовать на производство мелатонина, серотонина, кортизола и других гормонов, которые регулируют, как человек себя чувствует и на что способно его тело. Изучение того, как происходят все эти процессы, – все еще относительно новая область знаний, но чем больше исследований проводится, тем более очевидно становится, насколько мы зависим от наших бактерий.

Может ли геномика микробиома помочь предсказать, кто из начинающих спортсменов станет новым Майклом Джорданом или Усэйном Болтом? Можно ли скопировать кишечную флору выдающихся спортсменов и переселить ее другим людям, чтобы улучшить их спортивные показатели? Настанет ли день, когда мы сможем купить в аптеке пробиотики, разработанные специально для успеха в том или ином виде спорта? Или, даже если разница между микробиомом топового атлета и обычного человека существует, она не играет такой уж большой роли в спортивных результатах? Эти вопросы остаются без ответа. Вдохновленная идеей о «спортивных» бактериях, команда Джорджа Чёрча, получив первые данные после Бостонского марафона-2015 уже заявляла, что хочет разработать новый пробиотик к концу 2018 года. Пока этого не произошло.

Ира Соломонова