Физическата активност, независимо от диетата, променя състава на бактериите в червата, стимулира изследователите да търсят видове, които биха могли да осигурят ползи, подобни на разработката.

Ашли Йейгър
15 август 2019 г.

НАД НАД: УЧЕНИЯТ ПЕРСОНАЛ

чревните

Когато Сара Кембъл за първи път въведе „упражнение и микробиом“ в PubMed през 2010 г. и натисна Enter, „търсенето буквално каза нула“, казва тя на The Scientist. Кембъл тъкмо започва асистентска професия по наука за упражненията в университета Рутгерс. Като самата спортистка и след като е изучавала метаболизма на холестерола и упражненията и диетата по време на докторантурата и докторантурата си, тя започва да се чуди дали упражненията могат да повлияят на микробите в червата.

„Знаем, че упражненията правят всички тези невероятни неща“, казва Кембъл, като например задържане на възпалението и повишаване на антиоксидантната защита. И така тя си помисли, „добре, ако има симбиоза и взаимност, които се случват между гостоприемника и микробите, трябва да се случи нещо. . . нещо се променя в микробите ”по време на тренировка. Когато търсенето й в PubMed излезе празно, тя реши: „Трябва да проуча това.“

Обединявайки се с микробиолози и токсиколози от Rutgers и патолог от Оклахома Сити, Campbell създава експеримент за анализ на фекални проби от мъжки мишки, хранени с нормална или богата на мазнини диета в продължение на 12 седмици. На някои от мишките от всяка група беше позволено да се упражняват, докато останалите останаха в седнало положение. Резултатите показаха, че физическата активност генерира уникален микробиом в червата на мишките, независимо от диетата на животните: по-специално, мишките, които упражняваха домакин на Faecalibacterium, Clostridium и Allobaculum, докато заседналите мишки не. Диетата с високо съдържание на мазнини също причинява възпаление в червата на заседналите мишки, което не се наблюдава при мишките, които ядат мазна диета и тренират.

Една от водещите идеи в областта на влиянието на упражненията върху микробиома е, че тренировката повишава нивата на чревните микроби, които произвеждат бутират.

Публикувани през март 2016 г., резултатите подкрепиха констатациите, излезли няколко години преди да покажат, че физическите упражнения предотвратяват напълняването и променят чревните микроби при мишки, които са затлъстели, хранещи се с високо съдържание на мазнини Те също така се подравниха добре с надлъжно проучване при хора, публикувано през 2018 г., което установи, че слабите, заседнали хора, които тренират в продължение на шест седмици, също развиват по-високи нива на Clostridiales, Lachnospira, Roseburia и Faecalibacterium в червата си, но тези микроби се връщат към изходните нива, когато хората престанаха да спортуват. Затлъстелите индивиди, които са започнали да тренират, са имали промени и в чревните си микроби, но тези промени са различни от това, което се наблюдава при слаби индивиди.

Въпреки че причините за разликата в промените между слабите и затлъстелите лица все още не са разбрани, резултатите ясно показват, че упражненията, независимо от диетата или състава на тялото, променят чревната микробиота на хората, казва Джефри Уудс, изследовател от университета на Илинойс, Урбана-Шампайн и съавтор на хартията за 2018 г.

„Това е доста нова област като цяло и определено нова област на науката за упражненията“, казва той, обяснявайки, че макар да е установена връзката между упражненията и промените в чревните микроби, „как упражненията променят микробите, ние не знаем.“ Все още не е ясно дали промените са полезни за здравето, но има улики, че те могат да бъдат.

Указания за връзката между упражненията и червата

Една от водещите идеи в областта на влиянието на упражненията върху микробиома е, че тренировките повишават нивата на чревните микроби, които произвеждат бутират - мастна киселина с къса верига, която има цял набор от ползи за здравето при хората, от производството на хормони на ситостта, които ограничават глад да играе роля в подкрепа на оцеляването на съществуващите неврони и насърчаване на растежа на нови.

Вижте „Микробиомът и човешкото здраве“

Faecalibacterium, заедно с други бактерии, като Lachnospiraceae, които изглежда се увеличават в изобилие в червата след тренировка, обикновено произвеждат късоверижни мастни киселини в отговор на храносмилането на диетични фибри. В преглед на експерименти с животни и хора върху физическа активност и състав на микробиома на червата, публикуван в Exercise and Sport Science Reviews през април, Woods и колеги предполагат, че упражненията могат да променят генната експресия на имунните клетки в тъканите на червата, което води до производството на по-малко провъзпалителни клетъчно-сигнализиращи протеини и повече противовъзпалителни, както и антиоксидантни ензими. Имунните клетки се намират близо до микробните общности в червата и могат да произведат антимикробни съединения, които уталожават определени таксони, като същевременно подпомагат растежа на бактерии, произвеждащи бутират. Упражненията могат също да променят състава на слуз в червата, което би засегнало бактериалните видове, които живеят там, като Akkermansia muciniphila - бактерия с противовъзпалителни свойства, която изглежда се увеличава в изобилие в отговор на упражненията.

Вижте „Коменсалната бактерия намалява симптомите на ALS при мишки“

Упражнението също повишава основната температура на човека и намалява притока на кръв към червата, което може да доведе до по-директен контакт между чревните микроби и имунните клетки в слузта на червата - и има потенциал да измести микробния състав. Циркулацията на жлъчните киселини, които могат да променят микробната общност на червата, също се увеличава по време на тренировка, както и лактатът, който може да промени рН на червата, променяйки разнообразието на микробната общност. "Това са някои възможни механизми, които бихме могли да тестваме," казва Уудс, "но те не са лесни за тестване, защото е трудно да се изолира някой от тях."

Упражнявайте се, микробите и здравето на червата

Тези потенциални механизми помагат да се обяснят някои връзки, които учените са наблюдавали между микробиома и здравето на червата. Например, пациентите с колоректален рак имат намалено изобилие от продуциращи бутират бактерии като Roseburia и Lachnospiraceae. Бутиратът в здрави клетки стимулира епигенетични модификации, които водят до клетъчен обмен и клетъчна пролиферация, докато в раковите клетки на дебелото черво мастните киселини работят чрез епигенетика за потискане на клетъчната пролиферация и насърчаване на клетъчната смърт, което предполага полза за пациентите с рак на дебелото черво, които тренират.

За да измери ползата от упражненията срещу възпаление в червата, Уудс и колеги извършиха първото упражнение за трансплантация на фекален микробиом при мишки и публикуваха резултатите през 2017 г. Те взеха фекални вещества от мишки, които тренираха, и тези, които не го направиха и прехвърлиха материала в мишки без микроби. След това, след като микробиотата се утвърди в реципиентите, екипът даде лекарства на животните, предизвиквайки екстремно възпаление в дебелото черво. Мишките, които са получили чревни микроби от активни донори, губят по-малко телесно тегло и имат по-малко симптоми на възпалително заболяване в сравнение с мишки, които са получили микроби от заседнали животни. Дали подобен протокол може да помогне на хората, страдащи от синдром на раздразнените черва - белязан от персистиращо възпаление - предстои да бъде проверено.

Отделен екип от изследователи също използва трансплантация на фекален микробиом, за да тества ефекта му върху затлъстяването. В проучване, публикувано миналия октомври, те съобщават, че трансплантацията на фекални вещества от мишки, упражняващи се в затлъстели мишки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, е довела до загуба на тегло, намаляване на нивата на кръвната захар на гладно и по-ниски нива на противовъзпалителни цитокини в мишките, получаващи трансплантация. Резултатите, отбелязват изследователите, предполагат, че трансплантацията на фекален микробиом от донори с балансирана диета, редовно упражнение или, в най-добрия случай, комбинация от двете, може да помогне за облекчаване на вредните ефекти от затлъстяването при хората.

Майки с наднормено тегло и затлъстяване, които спортуват по време на бременност, също са прехвърлили микроби, полезни за здравето на червата, на своите бебета, установи скорошно проучване. И има предварителни доказателства, които предполагат предварителна връзка между физическата активност, чревните микроби и психичното здраве, отбелязва Кембъл. „Тези корелации са налице“, казва тя. „Механизмите. . . това ще започнем да разглеждаме. "