肠道微生物组如何影响运动能力,所谓的“精英肠道微生物组”真的存在吗?

肠道微生物组如何影响运动能力,所谓的“精英肠道微生物组”真的存在吗?

本文由谷禾健康整理编译自:VIOME TEAM, 2020 Gut Microbiome Health and Cellular Health are the Keys to Optimizing Physical Performance AND How Athletic Performance is affected by your Gut Microbiome, Cellular, and Mitochondrial Health.

想象一下如果有一天,您可以模仿最优秀的运动员的微生物组和细胞健康状况,从而可以跑得更快,跳得更高,也就是说可以提高自己的运动能力。是不是感觉很神奇?

每个人身上都充满了微生物,而运动员身上的微生物可以为他们的比赛提供优势。

这要从肠道微生物组开始说起。我们都知道,每个人都有数万亿种细菌,病毒和真菌,它们生活在人体的多个微生物生态系统中,称为微生物组。

对于运动员来说,肠道微生物在他们的表现和恢复速度方面起着更加重要的作用。

肠道微生物负责帮助我们的身体分解碳水化合物,纤维,蛋白质,调节能量[1]。这些微生物影响身体的炎症反应,压力适应力,神经功能,甚至影响精神力量,所有这些对于运动都很重要[2]。

设想如果你的细胞健康状况不佳或不佳,这可能意味着您的细胞功能无法有效发挥,能量产生低下或细胞由于氧化应激,炎症或环境毒素而处于应激状态。

基因组和转录组测序技术的发展以及人工智能处理围绕能量调节和运动恢复的大量数据的能力使研究人员探索了以下问题:

“微生物组分析可以帮助我们预测下一位伟大的运动员吗?”

“将来,我们能否从精英运动员身上收获微生物,并将高性能的微生物能力传递给其他人?”

“食物和营养会通过在细胞乃至线粒体水平上积极影响他们的身体,从而影响运动员的恢复能力,增强免疫力以帮助他们训练和比赛吗?”

“基于性能的益生菌和益生菌会被广泛使用吗?”

尽管没有人能预测未来,但探索这些问题的过程会带来许多可能性。

哈佛大学的研究人员发现“精英肠道菌群”

运动表现,恢复能力,甚至运动员从事的运动类型都与特定的微生物有关。现在,这些发现促使研究人员寻找增加肠道中有益细菌的多样性和丰富度的方法,以获得更好的运动能力和更快的恢复能力。

在一项研究中,哈佛大学的研究人员从波士顿马拉松比赛训练的运动员的肠道微生物样本中取样。研究人员在马拉松比赛后再次对参与者进行了测试,发现人体分解乳酸所需的一种细菌数量激增。这些科学家认为,这种特定细菌的增加是对体内乳酸水平升高的一种反应,因为它是它们的主要食物来源[3]。

他们的发现引出了一个问题:这种细菌将来是否可以用于降低体内乳酸水平并可能加快恢复时间?

在另一项研究中,哈佛大学的科学家将赛艇运动员的肠道微生物组与超级马拉松运动员进行了比较,发现其组成存在明显差异,这表明特定的运动可能会促进特定的微生物生态系统[2]。

这些研究的发现,不仅使公司寻求创造基于性能的益生菌和益生菌,更是促使一些科学家们相信,将来他们将能够挖掘精英运动员的微生物组来帮助他人。

微生物组影响运动表现的九种方式

看到这里,或许你会有这样的疑问,微生物组是如何准确地影响运动能力?以下是微生物组影响运动表现的九种方式:

01 减 少 炎 症

肠道微生物组在炎症中起着重要作用:升高或降低炎症水平。炎症会干扰运动表现,减慢恢复速度,并且是许多慢性疾病的根本原因。

肠道微生物组失衡或营养不良与炎性疾病相关(我们前面的文章有阐述过:炎症性肠病中宿主与微生物群的相互作用),因此保持健康的微生物组有助于减少全身炎症至关重要[6]。

此外,现在可以更容易地看到人体细胞的炎症水平,这可能是由肠道微生物群和环境因素(病原体、压力、运动等)共同触发的。

02 提 高 能 量 水 平

当肠道微生物组保持平衡和健康时,它可以帮助提高能量水平,并且线粒体可以调节和产生细胞能量,因此,对人体和微生物健康都至关重要。通过以下方式,可以转化为更好的性能:

通过更好的乳酸分解来减轻疲劳[7]

控制氧化还原功能,可以延迟疲劳症状[8]

增加ATP水平,你的分子能量[9]

调节新陈代谢[4]

向线粒体提供必需的代谢产物–细胞的动力源[9]

调节能量的收集,存储和消耗[4]

03 增 强 精 神 力 量

这个听起来有点不可思议,其实我们的肠道微生物会沿着迷走神经与大脑对话。肠道微生物在心理健康状况中起着重要作用。

肠道微生物失衡,则可能导致精神疾病。肠道失衡或营养不良甚至与焦虑和抑郁有关(我们前面的文章有阐述过:深度解读 | 肠道菌群和中枢神经系统的关系)。肠脑轴是塑造精神力量中看不见的手,对于那些承受不起压力的职业运动员来说,这是必不可少的。

04 塑 造 理 想 的 身 体 成 分

肠道微生物组有助于身体更有效地运转。平衡的肠道会影响以下方面,因此通常更容易健康:

身体成分

白色与棕色脂肪

膳食对血糖的反应

05 强 健 骨 骼

微生物组通过激素和免疫系统调节帮助建立骨骼质量和强度。均衡的肠道菌群也可以增加钙和镁的矿物质吸收。在运动相关的创伤中,功能正常的微生物组可以加速骨骼愈合[11]。


06 帮 助 营 养 吸 收 和 使 用

平衡的微生物组对于更好地吸收和使用营养至关重要。如果您的肠道微生物组有炎症且不平衡,则微生物是为了努力存活下来,而不是提取必需的维生素,蛋白质和酶。

此外,肠道菌群还通过将消化道无法加工的食物转化为生存所需的营养来提供营养[12]。为了使运动员在巅峰时期表现出色,他们需要拥有蓬勃发展的肠道微生物群。

07 提 升 水 合 状 态

肠道微生物组与运动过程中适当的水分调节有关,这意味着人体可以更有效地利用水。另外,肠内膜的完整性是适当水合作用的关键因素,健康的肠道微生物组也有助于维持水分[13]。

08 改 善 睡 眠

肠道微生物组失衡(功能失调)与睡眠质量差和认知灵活性降低有关,因为肠道微生物组控制着各种激素(例如皮质醇,5-羟色胺和GABA)的水平,所有这些激素都会影响睡眠质量[14]。微生物群还影响褪黑素的产生,这对于适当的睡眠-觉醒周期是必不可少的[15]。

高质量的睡眠、良好的肠道健康、能量水平和表现都存在于一个强化循环中,这些循环既可以相互促进,也可以拖累你。运动员知道他们需要适当的睡眠才能表现良好。但是,许多人可能没有意识到,有一种促进睡眠神经递质的药是在自己的肠道内产生的。

09 抗 氧 化 防 御 系 统

人体内有一个强大的系统,称为抗氧化防御系统,即氧化还原信号,它使用抗氧化酶使您保持健康。运动员需要这套系统处于良好的工作状态,才能始终保持出色的表现并保持比赛的最高水准。

健康的氧化还原状态与均衡的肠道微生物组有关。这个肠道微生物组调节的抗氧化酶系统[8,16]:

防止运动引起的组织损伤

防止剧烈运动引起的氧化损伤

与运动员的身体状况有关

减轻身体疲劳

改善运动表现

通常,密集和持续的运动训练以及高水平的竞争会产生大量的自由基,这些自由基可能超过典型人体的能力。这使运动员容易受到氧化应激的影响,并更有可能累积有害的炎症。

肠道微生物组学和人类细胞科学的未来是性能科学的未来

健康饮食(多样性饮食)是一个很好的开始。你可以通过饮食把你的运动表现提升到一个新的水平,特别是支持属于你独特的微生物群和身体的饮食。

谷禾健康肠道菌群健康检测服务结合了高通量测序技术,大数据和人工智能,可以帮助您了解健康的独特需求以及独特的食物并补充建议。帮助您微调肠道微生物组的功能,以最大程度地减少有害代谢物的产生并最大化有益代谢物的产生。

参考文献

1. Blaser MJ. The microbiome revolution. J Clin Invest. 2014;124(10):4162-4165. doi:10.1172/JCI78366

2. Christopher Bergland Does Gut Microbiome Influence Mindset and Mental Toughness?Harvard researchers link specific gut microbiota with peak athletic performance. 2017

3. Torrice M. A Conversation with Jonathan Scheiman. ACS Cent Sci. 2017;3(10):1057-1058. doi:10.1021/acscentsci.7b00470

4. Monda V, Villano I, Messina A, et al. Exercise Modifies the Gut Microbiota with Positive Health Effects. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:3831972. doi:10.1155/2017/3831972

5. Endurance exercise and gut microbiota: A review.Author links open overlay panelNúriaMachabDolorsFuster-Botellaa June 2017, Pages 179-197

6. Clemente JC, Manasson J, Scher JU. The role of the gut microbiome in systemic inflammatory disease. 2018 BMJ ;360:j5145

7. Pessione E. Lactic acid bacteria contribution to gut microbiota complexity: lights and shadows. Front Cell Infect Microbiol. 2012;2:86. Published 2012 Jun 22. doi:10.3389/fcimb.2012.00086

8. Neish AS. Redox signaling mediated by the gut microbiota. Free Radic Res. 2013;47(11):950-957. doi:10.3109/10715762.2013.833331

9. Clark A, Mach N. The Crosstalk between the Gut Microbiota and Mitochondria during Exercise. Front Physiol. 2017;8:319. Published 2017 May 19. doi:10.3389/fphys.2017.00319

10. Davis CD. The Gut Microbiome and Its Role in Obesity. Nutr Today. 2016;51(4):167-174. doi:10.1097/NT.0000000000000167

11. Xu X, Jia X, Mo L, et al. Intestinal microbiota: a potential target for the treatment of postmenopausal osteoporosis. Bone Res. 2017;5:17046. Published 2017 Oct 4. doi:10.1038/boneres.2017.46

12. Krajmalnik-Brown R, Ilhan ZE, Kang DW, DiBaise JK. Effects of gut microbes on nutrient absorption and energy regulation. Nutr Clin Pract. 2012;27(2):201-214. doi:10.1177/0884533611436116

13. Colgan SP. Swimming through the gut: implications of fluid transport on the microbiome. Dig Dis Sci. 2013;58(3):602-603. doi:10.1007/s10620-013-2575-3

14. Galland L. The gut microbiome and the brain. J Med Food. 2014;17(12):1261-1272. doi:10.1089/jmf.2014.7000

15. Anderson JR, Carroll I, Azcarate-Peril MA, et al. A preliminary examination of gut microbiota, sleep, and cognitive flexibility in healthy older adults. Sleep Med. 2017;38:104-107. doi:10.1016/j.sleep.2017.07.018

16. Neish AS. Redox signaling mediated by the gut microbiota. Free Radic Res. 2013;47(11):950-957. doi:10.3109/10715762.2013.833331

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