Suoliston mikrobiston ominaisuuksien kuvaus suorituskyvyn mukaan ja sen vaikutukset suoliston terveyteen. (MICROPEPS)

Suoliston mikrobiota käsittää kaikki suolistossa asuvat mikro-organismit – bakteerit, virukset ja sienet. Kolonialisaatio alkaa syntymässä ja kehittyy elämän aikana lukuisien tekijöiden vaikutuksesta, kuten ruokavalion, antibioottien käytön, unen, stressin, fyysisen aktiivisuuden, ympäristötekijöille altistumisen sekä iän, sukupuolen ja etnisen tai maahanmuuttotaustan myötä (Hou et al., 2022).

Tämä mikrobiekosysteemi suorittaa useita olennaisia tehtäviä isännälleen, mukaan lukien ruoansulatuksen ja ravintoaineiden imeytymisen, immunologisen säätelyn ja suojan patogeeneja vastaan (Estaki et al., 2016). Monimutkaisten hiilihydraattien, erityisesti ihmisen entsyymien sulattamattomien ravintokuitujen, käymisen kautta tietyt bakteerit tuottavat lyhyitä rasvahappoketjuja (SCFA), pääasiassa butyraattia, propionaattia ja asetaattia. Näillä metaboliteilla on keskeinen rooli suoliston esteen eheyden ylläpidossa ja kolonosyyttien energiametaboliamassa (Estaki et al., 2016).

Kun mikrobikoostumus tai -toiminta muuttuu, olipa kyseessä monimuotoisuus, suhteelliset osuudet tai metaboliset reitit, ilmenee dysbioosin tila. Tämä epätasapaino havaitaan usein erilaisissa patologisissa tiloissa ja on liitetty sairauksien kehittymiseen, kuten diabetekseen, tiettyihin syöpiin, ateroskleroosiin, astmaan, tulehduksellisiin suolistosairauksiin (IBD) ja jopa masennukseen (Hou et al., 2022).

IBD kattaa Crohnin taudin (CD) ja haavaisen paksusuolen tulehduksen (UC). Kun CD:ta luonnehtivat epäjatkuvat vauriot koko ruoansulatuskanavassa, UC:hen liittyy jatkuva ja pinnallinen paksusuolen tulehdus. Nämä patologiat vaikuttavat 0,3–0,5 % maailman väestöstä (Ng et al., 2017). Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet merkittäviä eroja mikrobikoostumuksessa IBD-potilaiden ja terveiden yksilöiden välillä (Oligschlaeger et al., 2019), mikä johtaa heikentyneeseen suoliston estetoimintaan (Qiu et al., 2022).

Rinnakkain kasvava määrä todisteita viittaa siihen, että fyysisesti aktiivisten yksilöiden suoliston mikrobiota eroaa istumatyöläisten mikrobistosta (Estaki et al., 2016; Clarke et al., 2014; Barton et al., 2017; Mohr et al., 2020).

Viime aikoina laboratoriomme on luonnehtinut 50 vapaaehtoisen suoliston mikrobiota vaihdellen inaktiivisista yksilöistä huippu-urheilijoihin, joilla on korkea (huippujalkapalloilijat) ja erittäin korkea (huippupyöräilijät) liikuntakapasiteetti (EXOMIC, NCT05220657). Tietomme paljastivat, että liikuntakapasiteetti vaikuttaa suoliston mikrobiekologiaan ja ulosteiden SCFA-tasoihin riippumatta ruokavaliosta. Mielenkiintoista on, että erittäin korkean liikuntakapasiteetin omaavat yksilöt näyttivät alentuneen mikrobimonimuotoisuuden, tiheyden ja funktionaalisten reittien runsauden, herättäen kysymyksiä siitä, ovatko tällaiset mikrobiekosysteemit hyödyllisiä isännän energiametabolialle ja liikuntasuoritukselle. Käyttämällä ihmisluovuttajien FMT:ää kohortissamme antibiooteilla hoidetuille hiirille osoitimme edelleen, että liikuntakapasiteettiin liittyvä luovuttajan mikrobiota vaikuttaa vastaanottajahiirten insuliiniherkkyyteen ja lihasglykogeenivarastoon, korostaen liikuntaan liittyvän suoliston mikrobiston kriittistä roolia isännän metabolisten vastausten muovaamisessa (Martin et al., 2025).

Tässä yhteydessä tämä kliininen tutkimus pyrkii luonnehtimaan suoliston mikrobiston bakteerimetagenomia jatkumolla vaihdellen istumatyöläisistä huippu-urheilijoihin, joilla on korkea tai erittäin korkea energiantarve, ja määrittämään, liittyvätkö tietyt suoliston mikrobiston koostumus ja funktionaaliset profiilit eri liikuntakapasiteettitasoihin. Tämän projektin lopullinen tavoite on luoda ulosten mikrobistobiopankki tulevaa suoliston terveyttä koskevaa tutkimusta varten.

MICROPEPS-kliininen pöytäkirja on prospektiivinen, yksikeskuksinen, vertaileva ja minimaalisesti interventiivinen tutkimus. Tässä pöytäkirjassa ei testata lääkettä, lääkinnällistä laitetta tai tuotetta. Tutkimus suoritetaan Exermove-alustalla (M2S-laboratorio) arvioimaan liikuntakapasiteettia ja suoliston mikrobiston metagenomista allekirjoitusta aktiivisilla, koulutetuilla ja erittäin koulutetuilla kestävyysmiehillä. Osallistujat osallistuvat kolmeen laboratoriokäyntiin:

1. Osallistumiskäynti: antropometriset mittaukset, ruokavalion ja fyysisen aktiivisuuden kyselyt. Osallistujat saavat sitten ulostenkeräyspaketin kerätäkseen ja lähettääkseen ulostenäytteen seitsemän päivän kuluessa.
2. Toinen käynti: asteittainen pyöräilytesti VO₂max:n määrittämiseksi.
3. Kolmas käynti: metaboliset arviot paastoolosuhteissa, levossa ja submaksimaalisen liikunnan aikana.

Näiden testien aikana mitattuja metabolisia parametreja (esim. VO₂max, teho aerobisella ja anaerobisella kynnyksellä, maksimaalinen hiilihydraatti- ja lipidihapetus) korreloidaan ulostenäytteistä saatujen metagenomisten shotgun-tietojen kanssa.

Lisäksi tutkimus perustaa ulosten mikrobistobiopankin luovuttajille, jotka on kerrostettu liikuntakapasiteetin mukaan. Käyttämällä hiirimallia ulosten mikrobistonsiirrosta yhdistettynä DSS-indusoituun koliittiin lopullinen tavoite on määrittää, miten luovuttajan liikuntakapasiteetti ja suoliston mikrobiekosysteemit vaikuttavat tulehduksellisiin vastauksiin ja suoliston läpäisevyyteen.