Die Wirkung von Probiotika und Vitamin-D-Supplementierung auf die sportliche Leistung von MMA-Athleten.

Die Studie ist als randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte klinische Studie mit einer 4-wöchigen Probiotika- und Vitamin-D-Interventionsphase konzipiert. Die Studie wird zwischen Dezember 2020 und März 2021 an der Medizinischen Universität Danzig, Abteilung für Bioenergetik und Bewegungsphysiologie (Danzig, Polen) durchgeführt. Die Forscher werden 25 trainierte, männliche Mixed-Martial-Arts-Athleten einschreiben. Eingeschriebene Athleten werden nach dem Zufallsprinzip Probiotika (PRO) oder passenden Placebos (PL) im Verhältnis 1:1 unter Verwendung eines Excel-Zufallszahlengenerators gemäß der Zufalls- und Blindheitsregel zugeteilt.

Das Studienprodukt ist eine Mischung aus Vitamin D „Juvit d3“ und Probiotika „Sanprobi Active & Sport“, die 2,5 x 109 KBE/g pro Kapsel (≥500 Millionen KBE in einer Kapsel) von fünf Stämmen von Milchsäurebakterien enthält (Bifidobacterium lactis W51, Lactobacillus brevis W63, Lactobacillus acidophilus W22, Bifidobacterium bifidum W23 und Lactococcus lactis W5); Maisstärke, Maltodextrin, Pflanzenproteine ​​und Tablettenüberzug aus Hydroxypropylethylcellulose. Für das Kartell werden identisch aussehende Placebo-Kapseln mit 40 mg Maltodextrin und Pflanzenproteinen verwendet. Jede Packung Probiotikum oder Placebo enthält 40 Kapseln. Alle Athleten erhalten beim Baseline-Besuch eine Flasche Juvit d3 sowie je nach zufälliger Zuteilung drei identisch aussehende Packungen Probiotika oder Placebo. Die Teilnehmer werden darüber informiert, täglich 4 Kapseln zu den Mahlzeiten und 3500 IE Vitamin D einzunehmen.

Beim Baseline-Besuch erhalten alle Probanden das Studienprodukt sowie ein Tagebuch mit Nahrungsergänzungsmitteln und Nahrungsaufnahme sowie ein Trainingstagebuch. Sowohl der PRE- als auch der POST-Besuch werden auf zwei Tage aufgeteilt, um eine zuverlässige und angemessene Durchführung aller Verfahren zu gewährleisten. Das Zeitfenster zwischen diesen geteilten Besuchen beträgt 3-5 Tage. Die Teilnehmer melden sich zu Beginn (PRE) und am Ende (POST) des 4-wöchigen Interventionszeitraums bei der Medizinischen Universität Danzig. Während beider Besuche werden die Athleten eine Bewertung der Körperzusammensetzung, einen Ernährungsfrequenzfragebogen (FFQ) und eine Bewertung der kardiorespiratorischen Fitness ausfüllen und Kotproben abgeben. Darüber hinaus werden die Blutproben vor und nach Sporttests entnommen, um ausgewählte Marker für Entzündungs- sowie Muskelschädigungszustand und Laktatverwertungsniveau zu bewerten. Die letzte Blutentnahme wird nach 24 Stunden anaerober Sporttest durchgeführt. Der Teilnehmer wird angewiesen, sein Trainingsprogramm fortzusetzen. Die Athleten werden verpflichtet, mindestens 5 Ausdauereinheiten pro Woche zu absolvieren, um den Wettbewerbscharakter der Studie zu erhalten.

Die Analyse der Körperzusammensetzung wird ausgewertet, um mögliche Veränderungen der Körperfettmasse und der fettfreien Masse zu erkennen. Der Gehalt jedes Gewebes wird mit dem Darmbakteriengehalt verglichen. Die Forscher werden versuchen zu erklären, ob die Zusammensetzung des Darmmikrobioms die Körperzusammensetzung beeinflussen kann und welche Bakterienstämme für diese möglichen Veränderungen verantwortlich sind. Dieses Ziel wird durch multifrequente bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) erreicht.

Die aerobe Fitnesskapazität wird mit dem Fahrradergometer ER900 Jaeger unter Verwendung des Wasserman-Protokolls bewertet. Dem Test geht ein 5-minütiges Aufwärmen mit einer Belastung von 100 W voraus, gefolgt von einer 5-minütigen Pause. Der Test beginnt mit einer Belastung von 125 W und einer Frequenz von 60 ± 5 RPM / min, die Belastung wird alle 1 Minute um 25 W gesteigert. Der Test wird durchgeführt, bis die maximale individuelle Trainingsbelastung erreicht ist, d.h. die Unfähigkeit um die Übung fortzusetzen, während die angegebene Frequenz beibehalten wird, oder um die Sauerstoffaufnahme zu erhöhen. Während der Untersuchung überwachen die Ermittler die Sauerstoffaufnahme und das ausgeatmete Kohlendioxid, die Atemminutenvolumen sowie die Herzfrequenz. Der aerobe Test wird 3-5 Tage vor der anaeroben Bewertung im Rahmen der PRE- und POST-Besuche durchgeführt.

Die Bewertung der anaeroben Fitness erfolgt durch den Wingate Anaerobic Test (WAnT) mit dem Cycloergometer MCE_v_5.1. Vor der Untersuchung wird der Sattel individuell angepasst, anschließend führen die Athleten ein 5-minütiges Warm-up bei 50 W Belastung und einer Frequenz von 60 U/min durch, mit zwei 10-sekündigen Beschleunigungen in 3 und 4 Minuten. Nach dem Aufwärmen gibt es eine 3-minütige Pause. Die Belastung wird individuell angepasst und beträgt 7,5 % des Körpergewichts des Athleten. Beim Startbefehl führt der Athlet einen 30-Sekunden-Sprint in sitzender Position aus und versucht, so schnell wie möglich die Spitzenleistung zu erreichen und diese während der gesamten Dauer der Anstrengung aufrechtzuerhalten. Nach dem Test gibt es eine aktive 2-minütige Pause. Der Test wird 3 Mal durchgeführt. Der WAnT bewertet die maximale, minimale und durchschnittliche Leistung, die Zeit bis zum Erreichen der maximalen Leistung und den relativen Leistungsabfall.

Die Blutproben werden während der Wingate-Tests zu zwei Zeitpunkten entnommen: VOR und NACH dem Eingriff, unter den gleichen Bedingungen. Blutproben aus der Armvene werden von einer spezialisierten Pflegekraft in zwei geeignete standardisierte Röhrchen mit K2EDTA bzw. Gerinnungsaktivator gezogen. Es werden jeweils bis zu 4 ml Blut entnommen. Blutproben werden indirekt vor Beginn der Belastungstests, 30 Minuten nach Ende der Tests und 24 Stunden nach Ende der Tests entnommen. Das Blut wird dann bei 3000 x g zentrifugiert, um Serum und Plasma zu trennen. Das Material wird in separat beschriftete Mikrozentrifugenröhrchen gegeben und für spätere Bestimmungen bei -80 °C gelagert. Alle Analysen werden am Ende des Studiums an der Medizinischen Universität in Danzig durchgeführt.

Die gesammelten venösen Blutproben werden an der Medizinischen Universität Danzig analysiert. Die Forscher werden den Gehalt an entzündungsfördernden Zytokinen (IL-6 und TNF-α) sowie entzündungshemmenden Zytokinen (L-2 und IL-15) im Serum unter Verwendung eines im Handel erhältlichen ELISA-Kits (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) bewerten. Um den Plasmaspiegel von Muskelschäden zu bewerten, bestimmen die Forscher die Aktivität der Kreatinkinase (CK) durch kinetische Verfahren unter Verwendung des im Handel erhältlichen Kits.

Kapillarblutproben werden jedes Mal entnommen, Wingate-Tests werden von einer spezialisierten Krankenschwester in einer Menge von 100 µl in eine sterile graduierte Mikrokapillare durchgeführt. Die Messungen werden an Kapillarblut aus der Fingerbeere durchgeführt. Anschließend wird das Blut in ein Mikrozentrifugenröhrchen mit 500 µl 0,6 mol Perchlorsäure überführt, zentrifugiert und bis zur Bestimmung bei -20 °C gelagert. Kapillarblut wird vor dem Belastungstest und 2-3, 15, 30 und 60 Minuten nach dem Test entnommen. Gesammelte Kapillarblutproben werden an der Medizinischen Universität Danzig analysiert. Der Zweck der Analyse besteht darin, den Laktatgehalt in den entnommenen Proben zu bestimmen. Die Bestimmung des Laktatspiegels erfolgt anhand der kolorimetrischen kinetischen Methode, basierend auf der Reaktionsgeschwindigkeit.

Die Probanden werden vor und nach dem Interventionszeitraum indirekt eine Kotprobe abgeben. Das Material wird von den Teilnehmern in einem speziellen standardisierten Behälter gesammelt. Eine Stuhlprobe wird zweimal genommen: vor dem Test und am Ende des Eingriffs. Stuhlproben werden sofort eingefroren und bei -80 Grad Celsius gelagert und dann unter den gleichen Bedingungen zur Beurteilung durch ein unabhängiges Labor transportiert. Gesammelte Stuhlproben werden mit Hilfe der Sequenzierungsmethode der neuen Generation einem quantitativen und qualitativen Inhalt der Darmmikrobiota unterzogen. Ausgewählte hypervariable Regionen des 16SrRNA-Gens werden analysiert. Die Zusammensetzung des Mikrobioms wird vor allem durch Alpha- und Beta-Diversität gekennzeichnet sein. Die Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften in einer Probe (Alpha) wird anhand mehrerer Indikatoren wie Chao1, ACE, Shannon und invertiertem Simpson gemessen. Alle Indikatoren werden auf Basis von NGS-Rohdaten berechnet (ohne jegliche Vorverarbeitung, z. Entfernung seltener Arten) und unter Verwendung eines statistischen Standardtests in Abhängigkeit von der Verteilung der Variablen zwischen der Test- und der Kontrollgruppe verglichen. Die Diversität mikrobieller Gemeinschaften zwischen Proben (Beta) wird mithilfe des Differenzindikators (Bray-Curtis) und Distanzmetriken (UniFrac-gewichtet – eine Phylogenese-basierte Metrik) gemessen. Für alle Stichprobenpaare werden Ähnlichkeitsindikatoren berechnet und in Unähnlichkeitsmatrizen gespeichert. Bray-Curtis wird eine multivariate Permutationsanalyse der Varianz (PERMANOVA) und gewichtete UniFrac-Differenzmatrizen durchführen, um die Unterschiede auf Gruppenebene zu bewerten. Der Beta-Diversity-Analyse geht eine überwachte und unbeaufsichtigte Vorverarbeitung der Daten voraus, z. B. die Entfernung seltener Arten und die Transformation von Zahlen unter Verwendung der mittleren Sequenzierungstiefe als Skalierungsfaktor. Gesammelte Stuhlproben werden im Zusammenhang mit Darmpermeabilitätsparametern wie Calprotectin, Zonulin und IFABP sowie bakteriellen Stoffwechselprodukten wie kurzkettigen Fettsäuren (SCFA) analysiert.

Alle gewonnenen Daten werden mit dem Statistikprogramm Statistica 13 ausgewertet. In die statistische Analyse werden nur vollständige Daten von Probanden einbezogen, die alle Interventionsperioden sowie alle Studienverfahren durchlaufen. Die Daten werden zuvor mit dem Shapiro-Wilk W-Test auf Normalität überprüft. Bei anormal verteilten Daten werden deren natürliche Logarithmen verwendet. Forscher verwenden übliche deskriptive Statistiken für Hintergrundinformationen sowie zur Untersuchung der Trends in den analysierten Parametern mit Mittelwerten mit einem Konfidenzintervall von 95 %. Abhängig von der Normalität der zugrunde liegenden Daten werden parametrische oder nicht-parametrische Tests durchgeführt. Die statistische Signifikanz wird auf p < 0,05 festgelegt.