Suoliston mikrobiomin, fyysisen kuntotason ja liikunnan aineenvaihduntareaktioiden välisen suhteen tutkiminen (EXOMIC)

Suoliston mikrobiota ovat kaikki mikro-organismit, mukaan lukien bakteerit, arkeat ja mikroskooppiset eukaryootit, jotka elävät ihmisten tai nisäkkäiden ruoansulatuskanavassa. Kaikki nämä mikro-organismit elävät homeostaasissa ruoansulatuskanavassa ja tarjoavat erilaisia ​​etuja isännän immuunijärjestelmälle ja energia-aineenvaihdunnalle tilassa, jota kutsutaan eubioosiksi. Päinvastoin, dysbioositila syntyy, kun kommensaalibakteerien monimuotoisuus vähenee erityisesti joissakin kroonisissa sairauksissa, mukaan lukien liikalihavuus, syöpä tai maha-suolikanavan sairaudet. Viime vuosikymmenen aikana tehdyt laajat tutkimukset korostivat, että suoliston mikrobiotan koostumuksen ja urheilusuorituksen välillä on yhteys. Tutkimusryhmä havaitsi erityisesti suoran yhteyden suoliston mikrobiotan ja luurankolihasten välillä, joka on keskeinen elin urheilusuorituksessa (Nay et al. 2019). Jyrsijämalleja käyttäen he havaitsivat, että 1) kestävyyssuorituskyky heikkeni hiirillä, joiden suoliston mikrobiomi oli kokeellisesti tuhottu (Nay et al. 2019), ja 2) kestävyyssuorituskyvyn heikkeneminen johtui alhaisemmista lihasten glykogeenitasoista, avainenergian substraatti lihaskestävyydelle.

Ihmisillä on suoritettu täydentäviä tutkimuksia fyysisen aktiivisuuden vaikutuksista suoliston mikrobiotan koostumukseen ja toimintaan. Suuressa amerikkalaisessa 1500 yksilön kohortissa tehty tutkimus on siten korostanut, että suoliston mikrobiotan monimuotoisuus oli paljon tärkeämpää säännöllistä liikuntaa (3-5 kertaa viikossa tai enemmän) harjoittavilla henkilöillä kuin fyysisesti passiivisilla ihmisillä. Harvat huippu-urheilijoilla tehdyt tutkimukset ovat näiden tulosten mukaisia. On todellakin osoitettu, että kansainvälisillä irlantilaisilla rugbypelaajilla oli selvästi suurempi mikrobien monimuotoisuus kuin inaktiivisilla ja istuvat populaatioilla, jotka liittyvät lyhyen ketjun rasvahappojen (SCFA) korkeampaan tuotantoon, jotka ovat eräitä keskeisiä kommensaalibakteerien tuottamia energiasubstraatteja (Clarke et al. 2014). Barton ym. 2018). Sitä vastoin kun ihmiset ovat täysin fyysisesti epäkuntoisia, kuten astronautit mikropainovoiman alaisena tai vuodepotilaat, suolen mikrobiotan koostumuksessa tapahtuu selvä muutos ruoansulatuskanavassa (Voorhies ja muut 2019). Tällaisia ​​eroja huippu-urheilijoiden, inaktiivisten tai äärimmäisen passiivisten yksilöiden välillä ei voida selittää pelkästään elämäntavoilla, varsinkaan ruokavaliolla. Itse asiassa pitkittäistutkimukset ovat osoittaneet selvästi, että useiden viikkojen harjoitusjakso voi lisätä suoliston mikrobien monimuotoisuutta ihmisillä, mikä viittaa suoliston mikrobiotan lisääntyneeseen kykyyn ottaa energiaa ruoasta, erityisesti ravintokuiduista (Allen ym. 2018). Kaiken kaikkiaan nämä tiedot tukevat sitä, että suoliston mikrobiota voisi mukautua kehon energiatarpeisiin, todella korkeampiin huippu-urheilijoilla tai huomattavasti alhaisemmalla äärimmäisen inaktiivisilla yksilöillä (esim. astronautit tai vuodepotilaat). Nämä tiedot viittaavat myös siihen, että suoliston mikrobiota voisi ilmoittaa täsmällisesti yksilön kehon metabolisesta tilasta.

Tässä yhteydessä tämän kliinisen tutkimuksen tavoitteena on karakterisoida suoliston mikrobiotan bakteeri-metagenomia populaatioista, jotka sijaitsevat jatkumona istuvista ihmisistä huippu-urheilijoihin, joilla on korkea (ts. jalkapalloilijat), jopa erittäin suuret energiantarpeet (esim. pyöräilijät). Tämän projektin lopullinen tarkoitus on siis selvittää, onko sillä olemassa bakteeriprofiilia, jonka avulla voidaan karakterisoida, jopa ennustaa, urheilijan energia-aineenvaihduntaa ja siten todennäköisyyttä menestyä kilpailussa.

Tätä tarkoitusta varten arvioimme aineenvaihdunnan vasteita liikuntaan eri urheilijoilta (esim. eliittipyöräilijät ja jalkapalloilijat) ja ei-aktiiviset tai kohtalaisen aktiiviset väestöt. Kaikki vapaaehtoiset (n=50) tekevät 3 käyntiä M2S-laboratoriossa: 1) inkluusiokäynti, joka sisältää antropometrisiä mittauksia, ruokavalion ja fyysisen aktiivisuuden tutkimuksia, ja sen jälkeen vapaaehtoinen lähtee laboratoriosta Nahibu-pakkauksen kanssa, jonka avulla voimme lähettää meille ulostenäyte seuraavien 7 päivän aikana, 2) toinen käynti inkrementaalisen pyöräilytestin suorittamiseksi, 3) viimeinen käynti aineenvaihdunnan mittaamiseksi paastotilassa perus- ja submaksimaalisten harjoitusten aikana. Näiden testien aikana mitatut aineenvaihduntaparametrit (esim. VO2max, teho aerobisissa ja anaerobisissa kynnyksissä, maksimaalinen hiilihydraattien ja lipidien hapettuminen) suhteutetaan sitten ulostenäytteistä saatuihin metagenomiin haulikkotietoihin.