Effekterne af en 12-ugers kombineret træningsintervention på tarmmikrobiomet hos ældre voksne

Mave-tarmkanalen (GI) såvel som de mikrober, der lever og trives der, blev engang anset for kun at være en del af et organ, hvis eneste funktion var madfordøjelse. Men i løbet af det sidste årti viser stigende beviser, at de mikrober, der findes i mave-tarmkanalen, gør meget mere end blot at fordøje mad. De har evnen til at forme adskillige værtsfysiologiske systemer, såsom immunfunktion, og til at bidrage til en sund aldringsproces. Desuden kan de være involveret i patofysiologien af ​​adskillige sygdomme af både akut (f.eks. akut luftvejsinfektion, madforgiftning) og kronisk (f.eks. inflammatorisk tarmsygdom, astma, depression, stofskiftesygdom). Nøglen til denne indflydelse på værtens sundhed er sammensætningen og funktionelle aktivitet af tarmmikrobielle samfund. Begge disse egenskaber påvirkes af faktorer som alder, kost, stress og medicin. Således kan tarmmikrobiomet modificeres, med potentiale til at påvirke mange aspekter af sundhed og velvære, både gavnligt og skadeligt.

Tarmmikrobiota-diversitet og sammensætning ændrer sig gennem hele levetiden. Den indledende kolonisering starter ved fødslen og udvikler sig gennem hele værtens liv (Larrosa, 2016), når dens tidlige modningsstadie omkring 2-3 år gammel og forbliver derefter relativt stabil i voksenalderen. Når værten begynder at ældes, ændres tarmmikrobiotaens sammensætning og aktivitet (Kundu et al., 2017). En aldrende tarmmikrobiota er karakteriseret ved en reduceret diversitet, reduceret modstandsdygtighed (Claesson et al., 2012) og stor interindividuel variabilitet (Claesson et al., 2011, 2012; The Human Microbiome Project Consortium, 2012). Af specifik interesse for værtens sundhed er den reducerede forekomst af bifidobakterier (Biagi et al., 2010; Gueimonde et al., 2010; Hopkins, 2001; Salazar et al., 2013) og Lactobaccilli (Kim & Benayoun, 2020) og en øget overflod af patobionter. Disse ændringer resulterer i en ubalanceret tarmmikrobiotasammensætning - kaldet dysbiose - og er forbundet med usund aldring.

Der er flere faktorer, der kan bidrage til dysbiose i ældre alder, såsom ændringer i smagsfornemmelse (Doty et al., 1984), et fald i spytproduktion (Salazar et al., 2017) og svækket tyggestyrke (Choi & Lee, 2016; Newton et al., 1993), hvilket i det hele taget kan føre til indtagelse af en mere monoton kost (Rinninella et al., 2019). Dette, kombineret med nedsat appetit og dermed reduceret nærings- og energiindtag (fænomener kaldet "anorexia of age") (Landi et al., 2016), ændringer i tarmfysiologien (nedsat tarmmotilitet) (Lovat, 1996), tilstedeværelsen af antibiotikabehandlinger (Bartosch et al., 2004; Iizumi et al., 2017; Pérez-Cobas et al., 2013), indtagelse af NSAID'er (Mäkivuokko et al., 2010), polyfarmaci (Ticinesi et al., 2017), en svækket immunsystem (Nagpal et al., 2018) og levende arrangementer (Haran et al., 2018) vil i sidste ende føre til en ubalanceret mikrobiota, hvilket resulterer i dysbiose.

I en dysbiotisk tarm kan en række mikrobielle medierede ændringer påvirke værtens helbred. For eksempel kan patogene bakterier forstyrre tarmbarrieren, og deres underprodukter, såsom bakteriel lipopolysaccharid (LPS), kan trænge ind i det systemiske kredsløb og forårsage kronisk inflammation (Shimizu, 2018). Dette, kombineret med den vedvarende kroniske lavgradige inflammation, der opstår med alderen (kendt som 'inflammerende') og den immunosenescens, der opstår under ældningsprocessen, vil øge den inflammatoriske tilstand og kan bidrage til flere sygdomme/tilstande, såsom fedme (Ley). et al., 2006), diabetes type 1 (Wen et al., 2008), diabetes type 2 (Larsen et al., 2010), inflammatoriske tarmsygdomme (IBD) (Frank et al., 2007), skrøbelighed (Claesson et al. al., 2012), insulinresistens (Cani et al., 2007), kardiovaskulære sygdomme (CVD'er) (Wang et al., 2011; W. Zhu et al., 2016), astma (Arrieta et al., 2015), kolorektal cancer (Sobhani et al., 2011), stress-relaterede lidelser (Burokas et al., 2017), demens (Cattaneo et al., 2017), hypertension (Yan et al., 2017), Alzheimers sygdom (Vogt et al. ., 2017), Parkinsons sygdom (Santos et al., 2019) og reumatoid arthritis (Kishikawa et al., 2020). Ydermere vil forstyrrelser i dette stramt regulerede økosystem påvirke energimetabolisme, næringsstofabsorption, appetitregulering, immunsystemet og syntesen af ​​flere nøglemetabolitter, såsom kortkædede fedtsyrer (SCFA'er) og vitaminer. Derfor er indgreb for at ændre tarmmikrobiomet til en 'yngre', mindre dysbiotisk profil hos ældre voksne som en del af vellykket aldring.

I det aktuelle projekt, som er en del af et ph.d.-forskningsprogram, er vi interesseret i, om motion/fysisk aktivitet (PA) kan have en positiv indflydelse på sammensætningen og den funktionelle aktivitet af tarmmikrobiomet hos ældre voksne. Selvom det er et relativt nyt forskningsområde, har flere undersøgelser vist, at PA og træning er forbundet med et ændret tarmmikrobiom både hvad angår mikrobiel sammensætning og funktionel aktivitet i yngre populationer. Barton et al., (2017) sammenlignede for eksempel tarmmikrobiotasammensætningen af ​​professionelle rugbyatleter med stillesiddende kontroller og verificerede, at deres mikrobiota var tydeligt anderledes. Atleter havde højere mikrobiel diversitet, højere SCFA-producerende bakterier og en øget overflod af sundhedsrelaterede veje sammenlignet med de stillesiddende kontroller. Den samme konklusion blev nået af Bressa et al., (2017), som fandt, at præmenopausale kvinder, der var aktive, havde en anden mikrobiotasammensætning sammenlignet med kvinder, der var stillesiddende. Mere specifikt havde raske kvinder en højere overflod af sundhedsfremmende bakteriearter, såsom Faecalibacterium prausnitzi, Roseburia hominis og Akkermansia muciniphila. Desuden fandt de også en omvendt sammenhæng mellem mikrobiel diversitet og stillesiddende adfærd og en sammenhæng mellem kropsfedt, alder, muskelmasse og fysisk aktivitet med flere bakteriepopulationer. Disse tidligere undersøgelser viser, at fysisk aktivitet er forbundet med en sundhedsassocieret tarmmikrobiota, men ingen af ​​dem kontrollerede for påvirkningen af ​​kosten som en forvirrende faktor. Faktisk er det muligt, at personer, der er fysisk aktive, har en tendens til at have en sundere kost sammenlignet med inaktive eller stillesiddende mennesker, og det kan påvirke resultaterne. Allen et al., (2018) viste imidlertid, at 6 ugers udholdenhedstræning var i stand til at inducere ændringer i tarmmikrobiotaen hos magre, men ikke hos overvægtige personer uafhængigt af kosten, hvilket tyder på, at træning/PA faktisk kan inducere ændringer i tarmmikrobiomsammensætningen i sig selv. I den tidligere undersøgelse var træning i stand til at øge koncentrationen af ​​SCFA'er og de bakterier, der producerer dem. Imidlertid vendte de træningsinducerede ændringer i tarmmikrobiotaen tilbage til baseline efter en 6-ugers udvaskningsperiode, hvor deltagerne vendte tilbage til deres stillesiddende livsstil. Disse resultater tyder på, at opretholdelse af træning kan være nødvendig for at opretholde eller forbedre de gavnlige ændringer, der opstår i tarmmikrobiotaen.

Med fokus nu på undersøgelser udført hos ældre voksne, vides der kun lidt om virkningerne af træning/PA eller stillesiddende adfærd på tarmmikrobiomet med kun 9 publikationer indtil videre, bestående af 3 interventionsundersøgelser, to udført i Asien (Taniguchi et al., 2018) ; F. Zhong et al., 2020) og et i USA (Erlandson et al., 2021) og 6 observationsstudier, udført i Sverige (Fart et al., 2020), USA (Langsetmo et al., 2019; Q Zhu et al., 2020), Israel (Magzal et al., 2022), Irland (X. Zhong et al., 2021) og Slovakiet (Šoltys et al., 2021). Interventionsundersøgelserne havde en varighed på 5 (Taniguchi et al., 2018), 8 (F. Zhong et al., 2020) og 24 uger (Erlandson et al., 2021). Udover det var der et ikke-randomiseret interventionsstudie, der havde en varighed på 12 uger (Morita et al., 2019). En nyligt offentliggjort systematisk gennemgang af virkningerne af træning og PA på tarmmikrobiomet hos ældre voksne produceret af vores forskningsgruppe (Ramos et al., 2022), som havde til formål at opsummere resultaterne af undersøgelser af mennesker udført i dette emne, fandt, at træning/ PA var i stand til at øge mængden af ​​sundhedsrelaterede bakterier og mindske mængden af ​​skadelige bakterier, og at ældre mennesker, der var mere aktive, havde en tendens til at have en bedre tarmmikrobiotasammensætning indeholdende flere sundhedsrelaterede bakterier end sammenlignet med deres inaktive modstykker. Men på grund af metodologiske forskelle mellem undersøgelser var det svært at finde en konsensus om, hvilke taxa der var mest lydhøre over for/associeret med PA/motion. Baseret på den indsamlede information om den systematiske gennemgang blev der givet nogle anbefalinger vedrørende fremtidige undersøgelser på området, såsom behovet for at udføre flere observationsstudier i vestlige befolkninger (da størstedelen af ​​publikationerne er i asiatiske befolkninger), behovet for at udføre høje kvalitetstræningsinterventionsstudier ved at kontrollere nogle vigtige forstyrrende faktorer (såsom kost og kropssammensætning) hos ældre voksne og ved at inkludere forskellige former for træning. En anden vej ville være at vurdere virkningerne af stillesiddende adfærd på tarmmikrobiomet hos ældre voksne, da det tidligere er blevet vist, at inaktive mennesker har en anden tarmmikrobiomsammensætning sammenlignet med deres aktive modparter.

Vores forskergruppe udfører i øjeblikket en observationsundersøgelse, som har til formål at sammenligne tarmmikrobiomets sammensætning af fysisk aktive vs fysisk inaktive samfundsboende ældre voksne. Vi ønsker at undersøge, om motion/PA har en gavnlig effekt på tarmmikrobiomet i en prøve på 100 britiske ældre voksne og vurdere, om der er nogen sammenhæng mellem kropssammensætning, kardiorespiratorisk kondition og fysisk funktion med visse bakterielle taxa.