Zkoumání vztahu mezi střevním mikrobiomem, úrovní fyzické zdatnosti a metabolickými reakcemi na cvičení (EXOMIC)

Střevní mikrobiota jsou všechny mikroorganismy včetně bakterií, archaea a mikroskopických eukaryot, které žijí v trávicím traktu lidí nebo savců. Všechny tyto mikroorganismy žijí v homeostáze v gastrointestinálním traktu a poskytují řadu výhod pro imunitní systém hostitele a energetický metabolismus ve stavu zvaném eubióza. Naopak stav dysbiózy nastává při snížení diverzity komenzálních bakterií zejména u některých chronických onemocnění včetně obezity, rakoviny nebo gastrointestinálních onemocnění. Během posledního desetiletí rozsáhlé studie zdůraznily, že existuje souvislost mezi složením střevní mikroflóry a sportovním výkonem. Výzkumný tým identifikoval zejména přímou souvislost mezi střevní mikrobiotou a kosterním svalstvem, klíčovým orgánem pro sportovní výkon (Nay et al. 2019). Pomocí modelů hlodavců pozorovali, že 1) vytrvalostní výkon byl snížen u myší, u kterých byl experimentálně zničen střevní mikrobiom (Nay et al. 2019), a 2) snížení vytrvalostního výkonu bylo způsobeno nižšími hladinami svalového glykogenu, a klíčový energetický substrát pro svalovou vytrvalost.

Byly provedeny doplňkové výzkumy na lidech s cílem charakterizovat dopad fyzické aktivity na složení a funkci střevní mikroflóry. Studie provedená na velké americké kohortě 1500 jedinců tak zdůraznila, že diverzita střevní mikroflóry byla mnohem důležitější u jedinců vykonávajících pravidelnou fyzickou aktivitu (3-5krát týdně nebo více) ve srovnání s fyzicky neaktivními lidmi. Několik studií provedených u vrcholových sportovců je v souladu s těmito výsledky. Bylo skutečně prokázáno, že mezinárodní irští hráči rugby vykazovali zřetelně vyšší mikrobiální diverzitu než neaktivní a sedavé populace spojené s vyšší produkcí mastných kyselin s krátkým řetězcem (SCFA), některých klíčových energetických substrátů produkovaných komenzálními bakteriemi (Clarke et al. 2014 Barton a kol. 2018). Naopak, když jsou lidé zcela fyzicky zbaveni kondice, jako jsou astronauti v mikrogravitaci nebo pacienti upoutaní na lůžko, dochází k jasné změně složení střevní mikroflóry v gastrointestinálním traktu (Voorhies a kol. 2019). Takové rozdíly mezi vrcholovými sportovci, neaktivními nebo extrémně neaktivními jedinci nelze vysvětlit pouze životním stylem, zejména stravou. Dlouhodobé studie jasně ukázaly, že několikatýdenní tréninkové období může zvýšit diverzitu střevních mikroorganismů u lidí, což naznačuje zvýšenou schopnost střevní mikroflóry získávat energii z potravy, zejména z vlákniny (Allen et al. 2018). Celkově tato data podporují, že střevní mikroflóra se může přizpůsobit energetickým potřebám těla, skutečně vyšším u vrcholových sportovců nebo podstatně nižším u extrémně neaktivních jedinců (např. astronauti nebo pacienti upoutaní na lůžko). Tyto údaje také naznačují, že střevní mikroflóra by mohla přesně informovat o metabolickém stavu těla jedince.

V této souvislosti si tato klinická studie klade za cíl charakterizovat bakteriální metagenom střevní mikroflóry z populací nacházejících se v kontinuu od sedavých lidí až po vrcholové sportovce s vysokou (tj. fotbalisté), i velmi vysoké energetické potřeby (tj. cyklisté). Finalitou tohoto projektu je tedy zjistit, zda existuje nějaký bakteriální profil umožňující charakterizovat, dokonce předvídat, energetický metabolismus sportovce, a tedy pravděpodobnost výkonu v soutěži.

Za tímto účelem budeme hodnotit metabolické reakce na cvičení od různých atletických populací (tj. elitní cyklisté a fotbalisté) a neaktivní středně aktivní populace. Všichni dobrovolníci (n=50) provedou 3 návštěvy v laboratoři M2S: 1) inkluzní návštěvu včetně antropometrických opatření, průzkumů stravy a fyzické aktivity, po které dobrovolník opustí laboratoř se sadou Nahibu, která nám umožní zaslat vzorek stolice v následujících 7 dnech, 2) druhá návštěva za účelem provedení inkrementálního cyklického testu, 3) poslední návštěva za účelem provedení metabolických měření nalačno při bazálních a submaximálních cvičeních. Metabolické parametry měřené během těchto testů (např. VO2max, síla v aerobním a anaerobním prahu, maximální oxidace sacharidů a lipidů) pak budou vztaženy k metagenomickým brokovnicím získaným ve vzorcích stolice.