Onderzoek naar de relatie tussen het darmmicrobioom, fysieke fitheidsniveaus en metabolische reacties op lichaamsbeweging (EXOMIC)

Darmmicrobiota zijn alle micro-organismen, waaronder bacteriën, archaea en microscopische eukaryoten die in de spijsverteringskanalen van mensen of zoogdieren leven. Al deze micro-organismen leven in homeostase in het maagdarmkanaal en bieden verschillende voordelen voor het immuunsysteem van de gastheer en het energiemetabolisme in een toestand die eubiose wordt genoemd. Integendeel, een toestand van dysbiose treedt op wanneer de diversiteit van commensale bacteriën wordt verminderd, vooral bij sommige chronische ziekten, waaronder obesitas, kanker of gastro-intestinale aandoeningen. Gedurende het laatste decennium hebben substantiële onderzoeken aangetoond dat er een verband bestaat tussen de samenstelling van de darmmicrobiota en sportprestaties. Het onderzoeksteam identificeerde met name een direct verband tussen de darmmicrobiota en de skeletspieren, een belangrijk orgaan bij sportprestaties (Nay et al. 2019). Met behulp van knaagdiermodellen constateerden ze dat 1) het uithoudingsvermogen was verminderd bij muizen waarvan het darmmicrobioom experimenteel was vernietigd (Nay et al. 2019), en 2) de vermindering van het uithoudingsvermogen te wijten was aan lagere spierglycogeenniveaus, een belangrijk energiesubstraat voor spieruithoudingsvermogen.

Er zijn aanvullende onderzoeken bij mensen uitgevoerd om de impact van fysieke activiteit op de samenstelling en functie van de darmmicrobiota te karakteriseren. Een studie uitgevoerd in een groot Amerikaans cohort van 1500 personen heeft dus aangetoond dat de diversiteit van de darmmicrobiota veel belangrijker was bij personen die regelmatig aan lichaamsbeweging deden (3-5 keer/week of meer) in vergelijking met fysiek inactieve mensen. De weinige onderzoeken bij topsporters zijn in overeenstemming met deze resultaten. Het is inderdaad aangetoond dat internationale Ierse rugbyspelers een duidelijk hogere microbiële diversiteit vertoonden dan inactieve en sedentaire populaties, geassocieerd met een hogere productie van korteketenvetzuren (SCFA), enkele belangrijke energiesubstraten geproduceerd door commensale bacteriën (Clarke et al. 2014 ; Barton et al. 2018). Omgekeerd, wanneer mensen volledig fysiek gedeconditioneerd zijn, zoals astronauten onder microzwaartekracht of bedlegerige patiënten, vindt er een duidelijke wijziging van de samenstelling van de darmmicrobiota plaats in het maagdarmkanaal (Voorhies en al. 2019). Dergelijke verschillen tussen topsporters, inactieven of extreem inactieven zijn niet alleen te verklaren uit leefstijl, met name voeding. Longitudinaal onderzoek heeft inderdaad duidelijk aangetoond dat een trainingsperiode van enkele weken de microbiële diversiteit in de darmen bij mensen kan vergroten, wat wijst op een groter vermogen van de darmmicrobiota om energie uit voedsel te halen, vooral uit voedingsvezels (Allen et al. 2018). Al met al ondersteunen deze gegevens dat de darmmicrobiota zich zou kunnen aanpassen aan de energiebehoefte van het lichaam, veel hoger bij topsporters of aanzienlijk lager bij extreem inactieve personen (bijv. astronauten of bedlegerige patiënten). Deze gegevens suggereren ook dat de darmmicrobiota stipt informatie kan geven over de metabolische toestand van het lichaam van een individu.

In deze context heeft deze klinische studie tot doel het bacteriële metagenoom van de darmmicrobiota te karakteriseren van populaties in een continuüm van sedentaire mensen tot topsporters met hoge (d.w.z. voetballers), zelfs zeer hoge energiebehoeften (d.w.z. fietsers). De finaliteit van dit project is dus om te bepalen of er een bacterieel profiel bestaat dat het mogelijk maakt om het energiemetabolisme van een atleet te karakteriseren, zelfs te voorspellen, en dus de kans om te presteren in competitie.

Voor dit doel zullen we de metabole reacties op lichaamsbeweging beoordelen van verschillende atletische populaties (d.w.z. elite wielrenners en voetballers) en niet-actieve of matig actieve bevolkingsgroepen. Alle vrijwilligers (n=50) zullen 3 bezoeken afleggen in het M2S-lab: 1) een inclusiebezoek inclusief antropometrische metingen, voedings- en lichaamsbewegingsonderzoeken, waarna de vrijwilliger het lab verlaat met een Nahibu-kit waarmee hij ons een ontlastingsmonster in de komende 7 dagen, 2) een tweede bezoek om de incrementele fietstest uit te voeren, 3) een laatste bezoek om metabole metingen uit te voeren in nuchtere toestand in basale en tijdens submaximale oefeningen. De metabolische parameters die tijdens deze tests worden gemeten (bijv. VO2max, vermogen in aerobe en anaerobe drempels, maximale koolhydraten en lipidenoxidatie) zullen vervolgens worden gerelateerd aan de metagenomische shotgun-gegevens verkregen in fecale monsters.