Charakterystyka sygnatury mikrobioty jelitowej w zależności od sprawności fizycznej i jej implikacje dla zdrowia jelit. (MICROPEPS)

Mikrobiota jelitowa obejmuje wszystkie mikroorganizmy – bakterie, wirusy i grzyby – które zamieszkują przewód pokarmowy. Kolonizacja rozpoczyna się przy urodzeniu i ewoluuje przez całe życie pod wpływem licznych czynników, takich jak dieta, stosowanie antybiotyków, sen, stres, aktywność fizyczna, narażenie na czynniki środowiskowe, a także wiek, płeć oraz pochodzenie etniczne lub migracyjne (Hou i in., 2022).

Ten ekosystem drobnoustrojów pełni kilka niezbędnych funkcji dla swojego gospodarza, w tym trawienie i wchłanianie składników odżywczych, regulację odporności oraz ochronę przed patogenami (Estaki i in., 2016). Dzięki fermentacji złożonych węglowodanów, szczególnie błonnika pokarmowego niestrawnego przez ludzkie enzymy, niektóre bakterie wytwarzają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), głównie maślan, propionian i octan. Te metabolity odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu integralności bariery jelitowej oraz w metabolizmie energetycznym kolonocytów (Estaki i in., 2016).

Gdy skład lub funkcja drobnoustrojów ulegają zmianie, czy to pod względem różnorodności, proporcji względnych lub szlaków metabolicznych, dochodzi do stanu dysbiozy. Ta nierównowaga jest często obserwowana w różnych stanach patologicznych i została powiązana z rozwojem chorób takich jak cukrzyca, niektóre nowotwory, miażdżyca, astma, choroby zapalne jelit (IBD), a nawet depresja (Hou i in., 2022).

IBD obejmuje chorobę Leśniowskiego-Crohna (CD) i wrzodziejące zapalenie jelita grubego (UC). Podczas gdy CD charakteryzuje się nieciągłymi zmianami w całym przewodzie pokarmowym, UC obejmuje ciągłe i powierzchowne zapalenie jelita grubego. Te patologie dotykają 0,3–0,5% światowej populacji (Ng i in., 2017). Liczne badania wykazały znaczące różnice w składzie mikrobioty między pacjentami z IBD a zdrowymi osobami (Oligschlaeger i in., 2019), prowadząc do upośledzenia funkcji bariery jelitowej (Qiu i in., 2022).

Równolegle, rosnąca liczba dowodów sugeruje, że mikrobiota jelitowa osób aktywnych fizycznie różni się od mikrobioty osób prowadzących siedzący tryb życia (Estaki i in., 2016; Clarke i in., 2014; Barton i in., 2017; Mohr i in., 2020).

Bardziej niedawno nasze laboratorium scharakteryzowało mikrobiotę jelitową 50 ochotników, od osób nieaktywnych po sportowców elitarnych o wysokiej (elitarni piłkarze) i bardzo wysokiej (elitarni kolarze) zdolności do wysiłku (EXOMIC, NCT05220657). Nasze dane ujawniły, że zdolność do wysiłku wpływa na ekologię drobnoustrojów jelitowych i poziomy SCFA w kale, niezależnie od diety. Co ciekawe, osoby o bardzo wysokiej zdolności do wysiłku wykazywały zmniejszoną różnorodność mikrobiologiczną, gęstość i obfitość szlaków funkcjonalnych, co rodzi pytania, czy takie ekosystemy drobnoustrojów są korzystne dla metabolizmu energetycznego gospodarza i wydolności fizycznej. Stosując FMT od ludzkich dawców w naszej kohorcie u myszy leczonych antybiotykami, dalej wykazaliśmy, że mikrobiota dawcy, powiązana ze zdolnością do wysiłku, wpływa na wrażliwość na insulinę i magazynowanie glikogenu w mięśniach u myszy biorców, podkreślając kluczową rolę mikrobioty jelitowej związanej z wysiłkiem w kształtowaniu odpowiedzi metabolicznych gospodarza (Martin i in., 2025).

W tym kontekście, to badanie kliniczne ma na celu scharakteryzowanie bakteryjnego metagenomu mikrobioty jelitowej w kontinuum od osób prowadzących siedzący tryb życia do sportowców elitarnych o wysokim lub bardzo wysokim zapotrzebowaniu energetycznym oraz określenie, czy specyficzny skład i profile funkcjonalne mikrobioty jelitowej są powiązane z różnymi poziomami zdolności do wysiłku. Ostatecznym celem tego projektu jest stworzenie biobanku mikrobioty kałowej dla przyszłych badań nad zdrowiem jelit.

Protokół kliniczny MICROPEPS jest prospektywnym, jednoośrodkowym, porównawczym i minimalnie interwencyjnym badaniem. Żaden lek, wyroby medyczne ani produkty nie będą testowane w ramach tego protokołu. Badanie będzie prowadzone na platformie Exermove (Laboratorium M2S) w celu oceny zdolności do wysiłku i sygnatury metagenomicznej mikrobioty jelitowej u aktywnych, wytrenowanych i wysoko wytrenowanych mężczyzn uprawiających sporty wytrzymałościowe. Uczestnicy wezmą udział w trzech wizytach laboratoryjnych:

1. Wizyta włączenia: pomiary antropometryczne, ankiety dotyczące diety i aktywności fizycznej. Uczestnicy następnie otrzymają zestaw do pobierania kału w celu zebrania i przesłania próbki stolca w ciągu siedmiu dni.
2. Druga wizyta: przyrostowy test na rowerze w celu określenia VO₂max.
3. Trzecia wizyta: oceny metaboliczne w warunkach na czczo, w spoczynku i podczas wysiłku submaksymalnego.

Parametry metaboliczne mierzone podczas tych testów (np. VO₂max, moc na progu tlenowym i beztlenowym, maksymalne utlenianie węglowodanów i lipidów) będą skorelowane z danymi metagenomicznymi shotgun uzyskanymi z próbek kału.

Dodatkowo, badanie utworzy biobank mikrobioty kałowej dawców stratyfikowanych według zdolności do wysiłku. Stosując model mysi przeszczepu mikrobioty kałowej w połączeniu z zapaleniem jelita grubego indukowanym przez DSS, ostatecznym celem jest określenie, jak zdolność do wysiłku dawcy i ekosystemy drobnoustrojów jelitowych wpływają na odpowiedzi zapalne i przepuszczalność jelit.