Микробиом и спортивные результаты

Кишечные микробы играют большую роль в легкой атлетике, и на микробиом могут положительно повлиять изменения в поведении и пищевые добавки. Давайте погрузимся в скучную науку.

Мы никогда не проверяли наши микробиомы, чувствуя, что наука немного неопределенна. Но в последние несколько лет эта область стремительно развивается, и сейчас самое время взглянуть на новые исследования, связывающие кишечные микробы и спортивные результаты.

Это перевод текста Дэвида Роша [1] в Trailrunner. Повествование будет вестись от первого лица.

Функция микробиома

Обзорная статья 2020 года в Journal of the International Society of Sports Nutrition дала отличное представление о сложности микробиоты кишечника у спортсменов. Микробиом состоит из тысяч групп бактерий, миллионов генов, а также небактериальных клеток и вирусов. Они действуют вместе, как футбольный клуб «Нью-Ингленд Пэтриотс»: состав игроков со временем меняется, но они остаются полными го💩на [2]. Помимо дефекации, микробиом необходим для «поглощения питательных веществ, синтеза витаминов, синтеза энергии (или энергетических субстратов), модуляции воспаления и иммунного ответа хозяина». Есть исследования, в которых мышей приучали к ограниченному микробиому, что приводило к ужасным проблемам со здоровьем, но их спасали только тогда, когда микробиом восстанавливался [3].

На постоянно развивающийся микробиом влияют генетика, окружающая среда и поведение, включая занятия спортом. Влияние спорта на кишечник привлекает исследователей из-за экстремальных требований, предъявляемых к метаболическим процессам. Только представьте себе нагрузку на микробиом во время ультрамарафона, когда спортсмен в условиях сильного стресса потребляет тысячи калорий. Поговорим о скороварке, которая вызывает постоянную адаптацию, особенно в клетках и бактериях, которые быстро обновляются!

И дело не только в прямой метаболической адаптации. Другие исследования показывают, что микробиом может влиять на все: от иммунной системы до аэробной системы, эндокринной системы, нервной системы и т. д.

Соедините эти элементы вместе, и вы получите настоящий шторм научных возможностей. Тысячи переменных с огромными межпопуляционными различиями; новое понимание взаимосвязанных физиологических функций этих переменных; и агрегирование показателей здоровья, которые можно коррелировать с индивидуальными различиями — это чрезвычайно увлекательно, но в то же время сложно.

Существует вероятность поразительного количества статистического шума, но с учетом последних достижений в определении последовательности и анализе также существует потенциал для научных прорывов. Может ли это изменить наше представление о спортивных достижениях?

Пока неясно, но можно поспорить, что через 20 лет мы все будем проверять микробиом нашего кишечника. Так что, инвестируйте в ватные палочки (Q-Tips).

Вариация микробиома

Текущие исследования движутся к общему пониманию того, как микробиом варьируется в разных субпопуляциях. В исследовании, проведенном в 2017 году в журнале PLoSOne, выявлено меньшее разнообразие микробиоты у малоподвижных женщин в пременопаузе, что в большинстве случаев является негативной адаптацией. В исследовании журнала BMJOpenв 2019 году установлено гораздо большее разнообразие у профессиональных игроков в регби, чем у населения в целом. Многие микробы были связаны с метаболизмом аминокислот и углеводов.

В исследовании 2016 года показано, что только максимальное потребление кислорода (VO2 max) объясняет 20% вариаций количества видов в микробиоме, что, вероятно, демонстрирует некоторую связь между состоянием сердечно-сосудистой системы и биотой кишечника. Тренируя свое тело, мы, возможно, тренируем и наши бактерии. У спортсменов вид спорта может влиять на микробиом: в исследовании 2017 года указано, что бодибилдеры и бегуны на выносливость существенно различаются, что, возможно, связано с разными стратегиями питания.

Помимо разнообразия биоты, исследования обнаруживают некоторые организмы-индикаторы, которые могут быть особенно важны для достижения максимальных спортивных результатов. В исследовании, опубликованном в журнале Microbiome в 2017 году, были изучены элитные велосипедисты и велосипедисты-любители и не было выявлено существенной разницы в разнообразии, но обнаружена большая численность рода грамотрицательных бактерий Prevotella. Эта бактерия звучит на бренд изысканного сыра, но на самом деле этот микроорганизм, обычно встречающийся у незападных народов. Одна из его ролей: метаболизм углеводов и аминокислот, который может напрямую влиять на работоспособность и адаптацию. Каждый год новые организмы выделяются как полезные или вредные для здоровья и работоспособности.

Судя по всему, у спортсменов имеется полезная адаптация к метаболизму сложных углеводов (обзор 2012), а также, вероятно, других питательных веществ. Это означает, что у спортсменов в большей степени обнаруживаются десятки специфических организмов, от нашего сырного друга Prevotella до бактерии Akkermansia muciniphilia, отсутствие которых коррелирует с увеличением ожирения у мышей и может быть связано с воспалением кишечника. Но это подчеркивает сложность данного исследования: когда существуют тысячи переменных, которые работают вместе и по отдельности, выделение причины и следствия может быть чрезвычайно сложной задачей.

Добавьте к этому еще одну проблему: биота может сильно различаться, как в этом исследовании 2014 года в журнале Genome Biology, в котором были обнаружены различия до и после полумарафона, или в статье 2021 года в журнале Frontiers of Nutrition, в которой рассматривалось, как интенсивные физические упражнения могут повредить стенку кишечника в некоторых случаях.

Микробиомные вмешательства

Большой вопрос: как знание микробиома может повлиять на индивидуальные вмешательства? Лично у меня в жизни 99 проблем, и моя паршивая система желудочно-кишечного тракта связана с 98 из них, так что мне не помешало бы несколько советов.

Пока еще не существует согласованного протокола измерений и вмешательства. Исследование, проведенное в журнале Nature в 2019 году, выявило всплеск заболеваемости Veillonella после марафона, которая, как известно, метаболизирует лактат. Выделив бактерию Veillonella у спотрсмена, исследователи привили ее мышам, и эти мыши смогли пробежать на 13% дальше на своих очаровательных беговых дорожках для мышей. Ведущий автор этого исследования основал компанию Fitbiomics (см. статью в журнале Nature), целью которой является выявить то, что делает лучших спортсменов мира уникальными, а затем применить эту информацию для разработки мер по питанию для всех. Капитализм!

В обзоре 2019 года, опубликованный в Journal of the International Society of Sports Nutrition, рассмотрено текущее состояние науки о пробиотиках и обнаружена некоторая потенциальная польза, но доказательства ограничены. Это подтверждается обзором пробиотиков и спортивных результатов, опубликованным в журнале Nutrients в 2020 году, который выявил потенциальную пользу, но предупредил, что необходимы дополнительные исследования.

Таблетка (или инъекция), которая решит наши проблемы с желудочно-кишечным трактом и одновременно улучшит наши спортивные результаты, иммунную функцию и общее состояние здоровья (или, согласно исследованию 2020 года, возможно, даже сексуальную функцию!), может появиться в какой-то момент, но произойдет ли это через 5 лет или 50 - неясно. Лично я обнаружил некоторую пользу от пробиотика с самым высоким рейтингом, хотя это крайне анекдотично, и я также начинал с «ужасно ужасного», так что я, вероятно, мог бы проглотить мыло для рук и увидеть некоторое улучшение.

Следующие шаги

В будущем вполне вероятно, что научное сообщество разовьет детальное понимание того, как функционирует микробиом, подобно тому, как геном человека был раскрыт с помощью технологии определения последовательности ДНК. Мы сможем увидеть не только уровень каждого типа бактерий, но и то, как он связан с функцией, и как мы можем добиться долгосрочных изменений с помощью модификаций поведения (и, если необходимо, с помощью лекарств). Если бы мне пришлось начать все сначала в качестве исследователя, думаю, я бы занялся этой областью — такой большой потенциал, столько жизней, которые можно изменить, столько поводов неудачно пошутить.

Однако на данный момент мы знаем, что микробиом действительно очень важен, и что занятия спортом, похоже, помогают разнообразию и функционированию микробиоты. Питайтесь хорошо, в идеале цельными продуктами. Достаточно занимайтесь спортом, но не переусердствуйте настолько, чтобы отправить анализы в стартап по микробиому. Подумайте о пробиотике, но только по рекомендации врача или специалиста по питанию, и убедитесь, что он хорошо изучен.

И самое главное, следите за обновлениями. Наше понимание микробиома расширяется с каждым днем, и я буду ждать новых исследований (сидя на горшке).

[1] Дэвид Рош сотрудничает с бегунами любого уровня подготовки посредством своей тренерской службы Some Work, All Play. Вместе с Меган Рош, доктором медицинских наук, он ведет подкаст Some Work, All Play о беге (и других вещах), автор книги «The Happy Runner».

[2] Нью-Ингленд Пэтриотс (New England Patriots) – профессиональный клуб по американскому футболу из Бостона, штата Массачусетс. В 2000-х и начале 2010-х команда считалась лучшей в НФЛ. Похоже автор просто недолюбливает эту команду.

[3] скорее всего речь о гнотобиотических мышах, у которых вовсе нет кишечных бактерий.

Источник: The Microbiome and Athletic Performance