12주 복합 운동 중재가 노인의 장내 미생물군집에 미치는 영향

위장관과 그곳에서 살고 번성하는 미생물은 한때 음식 소화만 담당하는 기관의 일부로 여겨졌습니다. 그러나 지난 10년 동안 위장관에 서식하는 미생물이 단순히 음식을 소화하는 것 이상의 일을 한다는 증거가 늘어나고 있습니다. 그들은 면역 기능과 같은 수많은 숙주 생리 시스템을 형성하고 건강한 노화 과정에 기여하는 능력을 가지고 있습니다. 더욱이 이들은 급성(예: 급성 호흡기 감염, 식중독) 및 만성(예: 염증성 장 질환, 천식, 우울증, 대사 질환)의 여러 질병의 병태생리학에 관여할 수 있습니다. 숙주 건강에 대한 이러한 영향의 핵심은 장내 미생물 군집의 구성과 기능적 활동입니다. 이 두 가지 특성은 모두 나이, 식습관, 스트레스, 약물 치료 등의 요인에 의해 영향을 받습니다. 따라서 장내 미생물군집은 수정 가능하며 건강과 웰빙의 여러 측면에 유익하거나 해로운 영향을 미칠 가능성이 있습니다.

장내 미생물군은 수명 전반에 걸쳐 다양성과 구성이 변화합니다. 초기 군체 형성은 출생 시 시작되어 숙주의 일생 동안 진화하며(Larrosa, 2016) 약 2~3세에 초기 단계 성숙에 도달한 후 성체기 동안 상대적으로 안정적으로 유지됩니다. 숙주가 노화되기 시작하면 장내 미생물총 구성과 활동이 변합니다(Kundu et al., 2017). 노화된 장내 미생물군은 다양성 감소, 탄력성 감소(Claesson et al., 2012), 개인간 다양성 감소(Claesson et al., 2011, 2012; The Human Microbiome Project Consortium, 2012)를 특징으로 합니다. 숙주 건강에 특히 흥미로운 점은 비피도박테리아(Biagi et al., 2010; Gueimonde et al., 2010; Hopkins, 2001; Salazar et al., 2013)와 Laactobaccilli(Kim & Benayoun, 2020)의 양이 감소한 것입니다. Pathobiont의 풍부함이 증가합니다. 이러한 변화는 장내 미생물총 구성의 불균형(세균 불균형이라고 함)을 초래하며 건강에 해로운 노화와 관련이 있습니다.

노년기에 세균불균형을 유발할 수 있는 요인에는 미각 변화(Doty et al., 1984), 타액 생성 감소(Salazar et al., 2017), 씹는 힘 약화(Choi & Lee, 2016; Newton et al., 1993) 이는 전체적으로 더 단조로운 식단의 소비로 이어질 수 있습니다(Rinninella et al., 2019). 이는 식욕 감소와 그에 따른 영양분 및 에너지 섭취 감소("노화에 따른 거식증"이라고 불리는 현상)(Landi et al., 2016), 장 생리학의 변화(장 운동성 감소)(Lovat, 1996), 항생제 치료(Bartosch et al., 2004; Iizumi et al., 2017; Pérez-Cobas et al., 2013), NSAID 소비(Mäkivuokko et al., 2010), 다중약물요법(Ticinesi et al., 2017), 약화된 면역 체계(Nagpal et al., 2018)와 생활 방식(Haran et al., 2018)은 궁극적으로 미생물총의 불균형을 초래하여 미생물 불균형을 초래하게 됩니다.

생물불균형 장에서는 다양한 미생물 매개 변화가 숙주의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 병원성 박테리아는 장 장벽을 교란할 수 있으며 박테리아 지질다당류(LPS)와 같은 그 부산물은 전신 순환계로 들어가 만성 염증을 일으킬 수 있습니다(Shimizu, 2018). 이는 노화와 함께 발생하는 지속적인 만성 저등급 염증('염증'으로 알려짐) 및 노화 과정에서 발생하는 면역노화와 결합하여 염증 상태를 증가시키고 비만과 같은 여러 질병/상태에 기여할 수 있습니다(Ley et al., 2006), 1형 당뇨병(Wen et al., 2008), 2형 당뇨병(Larsen et al., 2010), 염증성 장질환(IBD)(Frank et al., 2007), 허약함(Claesson et al., 2010) al., 2012), 인슐린 저항성(Cani et al., 2007), 심혈관 질환(CVD)(Wang et al., 2011; W. Zhu et al., 2016), 천식(Arrieta et al., 2015), 대장암(Sobhani et al., 2011), 스트레스 관련 질환(Burokas et al., 2017), 치매(Cattaneo et al., 2017), 고혈압(Yan et al., 2017), 알츠하이머병(Vogt et al. ., 2017), 파킨슨병(Santos et al., 2019) 및 류마티스 관절염(Kishikawa et al., 2020). 더욱이, 엄격하게 규제되는 생태계의 교란은 에너지 대사, 영양 흡수, 식욕 조절, 면역체계 및 단쇄지방산(SCFA) 및 비타민과 같은 여러 주요 대사산물의 합성에 영향을 미칩니다. 따라서 성공적인 노화의 일환으로 장내 미생물군집을 '더 젊은', 덜 생물학적 프로필로 변경하는 개입이 노인에게 바람직합니다.

박사 연구 프로그램의 일부를 구성하는 현재 프로젝트에서 우리는 운동/신체 활동(PA)이 노인의 장내 미생물군집의 구성과 기능적 활동에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는지 여부에 관심이 있습니다. 상대적으로 새로운 연구 분야이지만, 여러 연구에 따르면 PA와 운동은 젊은 인구의 미생물 구성 및 기능적 활동 측면에서 변경된 장내 미생물 군집과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어 Barton et al.(2017)은 프로 럭비 선수의 장내 미생물군 구성을 앉아서 생활하는 대조군과 비교하여 이들의 미생물군이 뚜렷하게 다르다는 것을 확인했습니다. 운동선수는 앉아서 생활하는 대조군과 비교했을 때 더 높은 미생물 다양성, 더 높은 SCFA 생성 박테리아 및 증가된 건강 관련 경로를 보였습니다. Bressa et al.(2017)도 동일한 결론에 도달했는데, 그는 활동적인 폐경 전 여성이 주로 활동하지 않는 여성과 비교했을 때 미생물군 구성이 다르다는 사실을 발견했습니다. 보다 구체적으로, 건강한 여성은 Faecalibacterium prausnitzi, Roseburia hominis 및 Akkermansia muciniphila와 같은 건강 증진 박테리아 종이 더 풍부했습니다. 더욱이, 그들은 또한 미생물 다양성과 앉아서 생활하는 행동 사이의 역의 연관성과 체지방, 나이, 근육량 및 신체 활동 사이의 여러 박테리아 개체군과의 상관관계를 발견했습니다. 이러한 이전 연구에서는 신체 활동이 건강 관련 장내 미생물군과 연관되어 있음을 보여 주었지만, 그 중 어느 것도 교란 요인인 식이 요법의 영향을 통제하지 못했습니다. 실제로, 신체적으로 활동적인 사람들은 활동적이지 않거나 앉아서 생활하는 사람들에 비해 더 건강한 식단을 섭취하는 경향이 있으며, 이는 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 Allen 등(2018)은 6주간의 지구력 운동 훈련이 마른 사람의 장내 미생물 변화를 유도할 수 있었지만 식이 요법과 관계없이 비만인 사람의 경우에는 변화를 유도할 수 없음을 입증했습니다. 장내 미생물군집 구성 그 자체. 이전 연구에서 운동은 SCFA와 이를 생산하는 박테리아의 농도를 증가시킬 수 있었습니다. 그러나 운동으로 인해 유발된 장내 미생물총의 변화는 참가자들이 앉아서 생활하는 생활 방식으로 돌아간 6주간의 휴약 기간 후에 기준선으로 돌아왔습니다. 이러한 발견은 장내 미생물군에서 발생하는 유익한 변화를 유지하거나 개선하기 위해서는 운동의 지속이 필요할 수 있음을 시사합니다.

현재 노인을 대상으로 수행된 연구에 초점을 맞추면, 운동/PA 또는 좌식 행동이 장내 미생물군집에 미치는 영향에 대해 알려진 바가 거의 없으며 지금까지 9개의 출판물이 있습니다. 이는 3개의 중재 연구로 구성되며 2개는 아시아에서 수행되었습니다(Taniguchi et al., 2018 F. Zhong et al., 2020), 미국에서 1건(Erlandson et al., 2021), 스웨덴(Fart et al., 2020), 미국(Langsetmo et al., 2019; Q)에서 수행된 6건의 관찰 연구 Zhu 외., 2020), 이스라엘(Magzal 외, 2022), 아일랜드(X. Zhong et al., 2021) 및 슬로바키아(Šoltys et al., 2021). 중재 연구의 기간은 5(Taniguchi et al., 2018), 8(F. Zhong et al., 2020) 및 24주(Erlandson et al., 2021). 그 외에도 12주 동안 진행된 비무작위 개입 연구가 있었습니다(Morita et al., 2019). 이 주제에 대해 수행된 인간 연구 결과를 요약하기 위한 목적으로 우리 연구 그룹(Ramos et al., 2022)이 생산한 노인의 장내 미생물군집에 대한 운동 및 PA의 효과에 대한 최근 발표된 체계적 검토에서는 운동/PA가 다음과 같은 사실을 발견했습니다. PA는 건강 관련 박테리아의 풍부함을 증가시키고 유해 박테리아의 풍부함을 감소시킬 수 있었으며, 더 활동적인 노인들은 비활성 사람들과 비교했을 때 더 많은 건강 관련 박테리아를 포함하는 더 나은 장내 미생물 구성을 갖는 경향이 있었습니다. 그러나 연구 간의 방법론적 차이로 인해 어떤 분류군이 PA/운동에 가장 반응하거나 연관되어 있는지에 대한 합의를 찾기가 어려웠습니다. 체계적 검토를 통해 수집된 정보를 바탕으로 해당 분야의 향후 연구와 관련하여 서구 인구를 대상으로 더 많은 관찰 연구를 수행할 필요성(대부분의 출판물이 아시아 인구를 대상으로 하기 때문에), 높은 수준의 연구 수행 필요성 등 몇 가지 권장 사항이 제시되었습니다. 노인의 몇 가지 중요한 교란 요인(예: 식이요법 및 신체 구성)을 제어하고 다양한 유형의 운동을 포함함으로써 양질의 운동 중재 연구를 수행합니다. 또 다른 방법은 앉아서 생활하는 행동이 노년층의 장내 미생물군집에 미치는 영향을 평가하는 것입니다. 이전에 활동적이지 않은 사람들은 활동적인 사람들과 비교했을 때 장내 미생물군집 구성이 다른 것으로 나타났기 때문입니다.

우리 연구 그룹은 현재 신체적으로 활동적인 지역 사회와 비활동적인 지역 사회에 거주하는 노인의 장내 미생물 구성을 비교하는 것을 목표로 하는 관찰 연구를 수행하고 있습니다. 우리는 운동/PA가 영국 노인 100명 샘플의 장내 미생물군집에 유익한 영향을 미치는지 조사하고 특정 박테리아 분류군과 신체 구성, 심폐 능력 및 신체 기능 사이에 연관성이 있는지 평가하고자 합니다.