Wstęp
Mikrobiota, to ogół mikroorganizmów występujących w danym obszarze (np. w jelitach). Zasiedlające nas mikroorganizmy żyją w związku symbiotycznym z naszym organizmem. Oznacza to, że oba ustroje, zarówno ludzie, jak i bakterie, czerpią korzyści ze specyficznej między nimi relacji.
Rezydujące w nas drobnoustroje biorą udział w wielu procesach metabolicznych, takich jak fermentacja niestrawionych węglowodanów do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), metabolizm lipidów, czy synteza witamin. Mikrobiota jelitowa stymuluje także dojrzewanie komórek układu odpornościowego i chroni przed potencjalnie patogennymi drobnoustrojami. Ponadto mikrobiota może odgrywać rolę w zdolnościach poznawczych i tolerancji na stres. Z kolei nasz organizm oferuje im m.in. miejsce zamieszkania oraz pożywienie. [1]
Zastanówmy się jak mikrobiota jelitowa funkcjonuje u osób poddanych notorycznemu obciążeniu fizycznemu, czyli sportowców.
Mikrobiota jelitowa u sportowców
Niektóre z badań obserwacyjnych wskazują na większą różnorodność drobnoustrojów w kale oraz korzystniejsze ich rodzaje u osób uprawiających sport w porównaniu z osobami prowadzącymi siedzący tryb życia. [1]
Clark i wsp. w roku 2014 opublikowali wyniki swoich badań przeprowadzonych na irlandzkich graczach rugby. Zauważyli oni, że zawodnicy mieli większą różnorodność drobnoustrojów jelitowych niż grupa kontrolna. Rugbyści oraz osoby o niskim BMI z grupy kontrolnej posiadali większe ilości bakterii z rodzaju Akkermansia, które związane są z korzystnym profilem metabolicznym. Dodatkowo, analiza metagenomiczna oraz fenotypowanie metaboliczne wykazało, że graczy rugby charakteryzowały korzystne szlaki metaboliczne związane z metabolizmem aminokwasów oraz węglowodanów. Zaobserwowano też znacznie wyższe ilości wydzielanych krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (maślan, propionian, octan) w porównaniu z grupą kontrolną. Co ciekawe, różnorodność mkrobioty jelitowej pozytywnie korelowała ze spożyciem białka i poziomem kinazy kreatynowej (CK) w osoczu (biomarkerem uszkodzeń mięśni wywołanych wysiłkiem fizycznym). [2,3]
Jak ważne są SCFA ?
Otóż warto wiedzieć, że dostarczany z pożywieniem błonnik metabolizowany jest przez bytujące w jelitach mikroby do mono i oligosacharydów, a następnie właśnie do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Jedne z nich, maślany, stanowią ważne źródło energii dla jelitowego nabłonka. Octany i propiany z kolei są wykorzystywane w wątrobie do glukoneogenezy i lipogenezy. [2]
Maślan sodu – wsparcie pracy przewodu pokarmowego oraz pożywka dla mikrobioty jelitowej
Czy aktywność działa korzystnie na mikrobiotę u wszystkich?
Bardzo ciekawa praca ukazała się na łamach American Journal of Clinical Nutrition w 2021 roku. Analizowano w niej jak interwencja odchudzająca, która przebiegała z pomocą diety śródziemnomorskiej wraz z zaleceniami dotyczącymi aktywności wpłynie na mikrobiotę jelitową. Grupa kontrolna nie miała żadnych ograniczeń kalorycznych oraz zaleceń związanych z wysiłkiem, ale mieli za to przestrzegać zasad diety śródziemnomorskiej. [4]
W grupie z restrykcją energetyczną odnotowano średnio 4 kg większy spadek masy ciała, a ponadto zmniejszenie stężenia glukozy na czczo, hemoglobiny glikowanej, trójglicerydów oraz wzrost lipoproteiny HDL. Co ciekawe, w obu grupach zaobserwowano wzrost niektórych rodzajów bakterii produkujących SCFA, co może wskazywać na ogólny, korzystny wpływ diety śródziemnomorskiej.
Jednak, co najciekawsze w grupie interwencyjnej zaobserwowano spadek liczby członków Firmicutes, zwłaszcza należących do Lachnospiraceae, oraz większy wzrost liczby producentów SCFA aniżeli w grupie kontrolnej. Świadczyć to może o pewnych dodatkowych korzyściach wynikających z podejmowanej regularnej aktywności oraz deficytu energetycznego.
Wieloszczepowy probiotyk zawierający bifidobakterie
Interesująca praca ukazała się także w roku 2018, opublikowana przez Allena i wsp. Analizowano w niej jak przez okres 6 tygodni podejmowany wysiłek fizyczny (60-75 % HRmax, 3 razy w tygodniu, 30-60 minut)) wpłynie na mikrobiotę jelitową u osób szczupłych oraz otyłych. Po okresie 6 tygodni następował 6 tygodniowy odpoczynek, aby sprawdzić czy zmiany podczas okresu treningowego się zachowały. [5]
Okazało się, że wpływ interwencji treningowej zwiększył stężenie octanu, maślanu i propionianu, aczkolwiek efekt ten wydawał się zależny od BMI, ponieważ istotne statystycznie wyniki notowano głównie u osób szczupłych. Dodatkowo, po skończonym okresie treningowym, zmiany się nie zachowały i wróciły do wartości sprzed badania.
W publikacji Bressa i wsp. sprawdzano profil mikrobioty jelitowej u kobiet aktywnych oraz prowadzących siedzący tryb życia. Dowiedziono, iż kobiety aktywne charakteryzowały się większą ilością prozdrowotnych gatunków bakterii. Badacze podkreślili również, że procent tkanki tłuszczowej i masa mięśniowa istotnie korelowały z kilkoma populacjami bakterii. Ciekawym fragmentem tej pracy jest odnotowanie przez naukowców silnej, odwrotnej zależności między parametrami siedzącego trybu życia, a bogactwem mikrobioty. Mówi nam to o tym, że nie sama dawka oraz rodzaj ćwiczeń, ale regularna, nawykowa, spontaniczna aktywność może odgrywać dużą rolę w utrzymaniu silnej i różnorodnej mikrobioty. [6]
Przegląd z roku 2021 opublikowany na łamach Frontiers wskazuje na jasną zależność między podejmowaną aktywnością fizyczną, a wzrostem różnorodności mikrobioty. Dodatkowo wraz ze wzrostem aktywności, dochodzi do spadku liczebności bakterii potencjalnie patogennych (tj. E. coli lub E. faecalis). Naukowcy podkreślają jednak, że to ćwiczenia o umiarkowanej intensywności (<70 % VO2max) przynoszą najlepsze korzyści. [7]
Paradoks elitarnych sportowców?
Pewną niewiadomą można określić elitarnych sportowców (>70% VO2max, długotrwałe wysiłki), u których faktycznie różnorodność bakterii produkujących SCFA jest wysoka, mimo występującego (często) przewlekłego ogólnoustrojowego zapalenia. Jednak wyniki badań są niejednoznaczne, mają istotne ograniczenia i jest ich niewiele. Są także pewne wyjątki od reguły i tak np. zawodowi gracze rugby wykazują niższe wartości niektórych z markerów stanów zapalnych.
Autorzy podkreślają również kolejną istotną rzecz. Chodzi mianowicie o sprawność, co możemy śmiało zamienić na regularność, adaptację, a więc wytrenowanie. W kontekście reakcji mikrobioty na wysiłek bardzo ważna wydaje się właśnie kondycja fizyczna. Potwierdza to wnioski z poprzednich badań, iż największe korzyści z aktywności fizycznej na mikrobiom notują osoby szczupłe, utrzymujące regularność. Oczywiście masa ciała nie zawsze musi wiązać się ze sprawnością, ale mimo wszystko najczęściej regularna aktywność fizyczna (w tym ćwiczenia o umiarkowanej/wysokiej intensywności) podejmowana jest przez osoby z prawidłową masą ciała. Z poprzednich badań wiemy także, iż efekty aktywności na mikrobiotę jelitową mogą szybko wrócić do stanu wyjściowego, jeśli zaprzestaniemy jej podejmowania.
Gwoli ścisłości: osoby z nadmierną masą ciała będą najprawdopodobniej również czerpały korzyści z aktywności na tle mikrobioty, jednakże pamiętać należy o regularności. Dodatkowo, czynnikiem wyjątkowo niekorzystnym na mikrobiom jest duża ilość tkanki tłuszczowej.
Podsumowując, wysiłek fizyczny jak najbardziej może wpływać na mikrobiotę. Efekty obserwuje się szczególnie u osób szczupłych i stosujących umiarkowaną aktywność fizyczną. Niemniej, elitarni sportowcy, oprócz występującego przewlekle ogólnoustrojowego stanu zapalnego, mają wyższą liczebność bakterii produkujących SCFA. Należy również podkreślić, iż na mikrobiotę wpływają także dieta, sen, rytm okołodobowy, czy też stres.
Literatura:
- Marttinen M, Ala-Jaakkola R, Laitila A, Lehtinen MJ. Gut Microbiota, Probiotics and Physical Performance in Athletes and Physically Active Individuals. Nutrients. 2020;12(10):2936. Published 2020 Sep 25. doi:10.3390/nu12102936
- Frączek Barbara, Krzywański Jarosław, Krysztofiak Hubert; Dietetyka sportowa PZWL 2019
- Clarke S.F., Murphy E.F., O’Sullivan O., Lucey A.J., Humphreys M., Hogan A., Hayes P., O’Reilly M., Jeffery I.B., Wood-Martin R., et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. 2014;63:1913–1920.
- Muralidharan J, Moreno-Indias I, Bulló M, et al. Effect on gut microbiota of a 1-y lifestyle intervention with Mediterranean diet compared with energy-reduced Mediterranean diet and physical activity promotion: PREDIMED-Plus Study. Am J Clin Nutr. 2021;114(3):1148-1158.
- Allen JM, Mailing LJ, Niemiro GM, Moore R, Cook MD, White BA, Holscher HD, Woods JA. Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans. Med Sci Sports Exerc. 2018 Apr;50(4):747-757. doi: 10.1249/MSS.0000000000001495. PMID: 29166320.
- Bressa C, Bailén-Andrino M, Pérez-Santiago J, et al. Differences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PLoS One. 2017;12(2):e0171352. Published 2017 Feb 10. doi:10.1371/journal.pone.0171352
- Clauss M, Gérard P, Mosca A, Leclerc M. Interplay Between Exercise and Gut Microbiome in the Context of Human Health and Performance. Front Nutr. 2021 Jun 10;8:637010. doi: 10.3389/fnut.2021.637010. PMID: 34179053; PMCID: PMC8222532.
