Utforska förhållandet mellan tarmmikrobiomet, fysiska konditionsnivåer och metaboliska reaktioner på träning (EXOMIC)

Tarmmikrobiota är alla mikroorganismer inklusive bakterier, arkéer och mikroskopiska eukaryoter som lever i matsmältningsorganen hos människor eller däggdjur. Alla dessa mikroorganismer lever i homeostas i mag-tarmkanalen och ger en mängd olika fördelar för värdens immunsystem och energimetabolism i ett tillstånd som kallas eubios. Tvärtom uppstår ett tillstånd av dysbios när mångfalden av kommensala bakterier minskar, särskilt vid vissa kroniska sjukdomar inklusive fetma, cancer eller gastrointestinala sjukdomar. Under det senaste decenniet har omfattande studier visat att det finns en koppling mellan tarmmikrobiotans sammansättning och sportprestanda. Forskargruppen identifierade särskilt en direkt koppling mellan tarmmikrobiota och skelettmuskler, ett nyckelorgan i sportprestationer (Nay et al. 2019). Med hjälp av gnagarmodeller observerade de att 1) ​​uthållighetsprestanda minskade hos möss för vilka tarmmikrobiomet hade förstörts experimentellt (Nay et al. 2019), och 2) minskningen av uthållighetsprestanda berodde på lägre muskelglykogennivåer, en nyckelenergisubstrat för muskeluthållighet.

Kompletterande forskning har utförts på människor för att karakterisera effekten av fysisk aktivitet på tarmmikrobiotans sammansättning och funktion. En studie utförd i en stor amerikansk kohort på 1 500 individer har således visat att mångfalden av tarmmikrobiota var mycket viktigare hos individer som utför regelbunden fysisk aktivitet (3-5 gånger/vecka eller mer) jämfört med fysiskt inaktiva personer. De få studier som gjorts på toppidrottare är i överensstämmelse med dessa resultat. Det har faktiskt visat sig att internationella irländska rugbyspelare uppvisade en klart högre mikrobiell mångfald än inaktiva och stillasittande populationer förknippade med högre produktion av kortkedjiga fettsyror (SCFA), några viktiga energisubstrat producerade av kommensala bakterier (Clarke et al. 2014) ; Barton et al. 2018). Omvänt, när människor är helt fysiskt dekonditionerade såsom astronauter under mikrogravitation eller sängliggande patienter, sker en tydlig modifiering av tarmmikrobiotans sammansättning i mag-tarmkanalen (Voorhies och al. 2019). Sådana skillnader mellan toppidrottare, inaktiva eller extremt inaktiva individer kan inte bara förklaras med livsstilen, särskilt kosten. Longitudinella studier har faktiskt tydligt visat att en träningsperiod på flera veckor kan öka den mikrobiella mångfalden i tarmen hos människor, vilket tyder på en ökad kapacitet hos tarmmikrobiotan att extrahera energi från mat, särskilt från kostfibrer (Allen et al. 2018). Sammantaget stöder dessa data att tarmmikrobiotan kan anpassa sig till kroppens energibehov, verkligen högre hos toppidrottare eller betydligt lägre hos extremt inaktiva individer (t.ex. astronauter eller sängliggande patienter). Dessa data tyder också på att tarmmikrobiota kan punktligt informera om kroppens metaboliska tillstånd hos en individ.

I detta sammanhang syftar denna kliniska studie till att karakterisera det bakteriella metagenomet av tarmmikrobiota från populationer belägna i ett kontinuum från stillasittande personer till toppidrottare med hög (dvs. fotbollsspelare), även mycket höga energibehov (dvs. cyklister). Slutgiltigheten av detta projekt är alltså att avgöra om det finns någon bakterieprofil som gör det möjligt att karakterisera, till och med förutsäga, energimetabolismen hos en idrottare och därmed sannolikheten att prestera i tävlingar.

För detta ändamål kommer vi att bedöma de metaboliska svaren på träning från olika atletiska populationer (dvs. elitcyklister och fotbollsspelare) och icke-aktiva av måttligt aktiva befolkningsgrupper. Alla frivilliga (n=50) kommer att utföra 3 besök i M2S-labbet: 1) ett inkluderingsbesök inklusive antropometriska mätningar, kost- och fysisk aktivitetsundersökningar, och efter vilket volontären lämnar labbet med ett Nahibu-kit som gör det möjligt att skicka oss en fekalt prov under de kommande 7 dagarna, 2) ett andra besök för att utföra det inkrementella cykeltestet, 3) ett sista besök för att utföra metaboliska åtgärder i fastande tillstånd i basala och under submaximala övningar. De metaboliska parametrar som mäts under dessa tester (t.ex. VO2max, kraft i aeroba och anaeroba trösklar, maximal kolhydrater och lipidoxidation) kommer sedan att relateras till de metagenomiska hagelgevärsdata som erhålls i fekala prover.