Изучение взаимосвязи между микробиомом кишечника, уровнями физической подготовки и метаболическими реакциями на упражнения (EXOMIC)

Кишечная микробиота — это все микроорганизмы, включая бактерии, археи и микроскопические эукариоты, которые живут в пищеварительном тракте человека или млекопитающих. Все эти микроорганизмы живут в гомеостазе в желудочно-кишечном тракте и обеспечивают различные преимущества для иммунной системы хозяина и энергетического метаболизма в состоянии, называемом эубиозом. Напротив, состояние дисбиоза возникает, когда разнообразие комменсальных бактерий уменьшается, особенно при некоторых хронических заболеваниях, включая ожирение, рак или желудочно-кишечные заболевания. За последнее десятилетие обширные исследования показали, что существует связь между составом микробиоты кишечника и спортивными результатами. Исследовательская группа особенно выявила прямую связь между микробиотой кишечника и скелетными мышцами, ключевым органом для спортивных результатов (Nay et al. 2019). Используя модели грызунов, они обнаружили, что 1) показатели выносливости были снижены у мышей, у которых микробиом кишечника был экспериментально разрушен (Nay et al. 2019), и 2) снижение показателей выносливости было связано с более низкими уровнями мышечного гликогена, ключевой энергетический субстрат для мышечной выносливости.

Дополнительные исследования были проведены на людях, чтобы охарактеризовать влияние физической активности на состав и функцию микробиоты кишечника. Таким образом, исследование, проведенное в большой американской когорте из 1500 человек, показало, что разнообразие микробиоты кишечника было гораздо важнее у людей, регулярно занимающихся физической активностью (3-5 раз в неделю или более), по сравнению с физически неактивными людьми. Несколько исследований, проведенных на спортсменах высшего уровня, согласуются с этими результатами. Действительно, было продемонстрировано, что международные ирландские игроки в регби демонстрировали явно более высокое микробное разнообразие, чем неактивное и малоподвижное население, что связано с более высоким производством короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), некоторых ключевых энергетических субстратов, вырабатываемых комменсальными бактериями (Clarke et al. 2014). ; Бартон и др., 2018). И наоборот, когда люди полностью физически истощены, например, космонавты в условиях микрогравитации или прикованные к постели пациенты, в желудочно-кишечном тракте происходит явная модификация состава кишечной микробиоты (Voorhies and al. 2019). Такие различия между спортсменами высокого уровня, неактивными или крайне малоактивными людьми нельзя объяснить только образом жизни, особенно диетой. Действительно, лонгитюдные исследования ясно показали, что период тренировок в несколько недель может увеличить микробное разнообразие кишечника у людей, что свидетельствует о повышении способности микробиоты кишечника извлекать энергию из пищи, особенно из пищевых волокон (Allen et al. 2018). Все вместе эти данные подтверждают, что кишечная микробиота может адаптироваться к энергетическим потребностям организма, которые действительно выше у спортсменов высокого уровня или значительно ниже у крайне малоподвижных людей (например, космонавты или лежачие больные). Эти данные также предполагают, что микробиота кишечника может своевременно информировать о метаболическом состоянии организма человека.

В этом контексте это клиническое исследование направлено на то, чтобы охарактеризовать бактериальный метагеном кишечной микробиоты из популяций, расположенных в континууме от людей, ведущих малоподвижный образ жизни, до спортсменов высшего уровня с высоким (т.е. футболисты), даже очень высокие энергетические потребности (т.е. велосипедисты). Таким образом, завершение этого проекта заключается в том, чтобы определить, существует ли какой-либо бактериальный профиль, позволяющий охарактеризовать и даже предсказать энергетический метаболизм спортсмена и, следовательно, вероятность того, что он будет выступать на соревнованиях.

С этой целью мы оценим метаболические реакции на упражнения у разных спортсменов (т. элитные велосипедисты и футболисты) и неактивное или умеренно активное население. Все добровольцы (n=50) совершат 3 визита в лабораторию M2S: 1) инклюзивный визит, включающий антропометрические измерения, опросы о питании и физической активности, после чего волонтер покинет лабораторию с набором Nahibu, позволяющим отправить нам образец кала в течение следующих 7 дней, 2) второе посещение для выполнения пошагового циклического теста, 3) последнее посещение для выполнения метаболических измерений натощак в базальных и во время субмаксимальных упражнений. Метаболические параметры, измеренные во время этих тестов (например, VO2max, мощность при аэробных и анаэробных порогах, максимальное окисление углеводов и липидов) затем будут связаны с метагеномными данными дробовика, полученными в образцах фекалий.