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精英运动员从特殊肠道微生物中获得性能提升

哈佛医学院的研究人员发现,像马拉松选手这样的精英运动员体内有一种肠道微生物“韦荣球菌”(Veillonella),这种微生物可以提高他们的耐力。他们正致力于将其开发成一种益生菌,以便我们这些行动迟缓的人也能从中受益。

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图片来源:lzf/Shutterstock

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越来越多的研究表明,肠道微生物可能导致我们生病。科学家们已将这些至关重要的微生物与从精神分裂症自闭症过敏肥胖的一切疾病联系起来。那么,在像马拉松选手这样的超级健康人群的肠道里,这些微生物是什么样的呢?

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来自哈佛医学院的Joslin糖尿病中心和Wyss研究所的研究团队,在波士顿马拉松赛前一周和赛后一周,采集了跑者的肠道细菌样本。该团队由微生物学家Alex Kostic等人领导,并将这些样本与一些非精英运动员(实验室的科学家)的样本进行了比较。研究结果于周一发表在《自然医学》杂志上。

研究团队发现,大多数马拉松选手体内韦荣球菌(Veillonella)的含量更高。这类细菌以乳酸为食。还记得你上次运动或进行其他剧烈活动时肌肉“燃烧”的感觉吗?那就是你肌肉中的乳酸。

马拉松赛后,这些肠道中消耗乳酸的细菌数量激增,用细菌的术语来说就是“爆发”。现在,研究人员已经弄清楚了这些细菌可能如何给精英运动员带来提升——以及它们如何能够与其他人分享这种提升。

马拉松选手的微生物

研究人员给一些实验小鼠喂食了马拉松选手身上的韦荣球菌(可以称之为“啮齿动物益生菌”),并测试了它们跑步的耐力。与没有服用韦荣球菌的小鼠相比,服用韦荣球菌的小鼠在感到疲惫之前,跑步时间延长了13%。

随后,他们研究了更多耐力运动员(包括超级马拉松选手和奥运会选拔赛赛艇选手)的微生物组,发现韦荣球菌在这些运动员运动后也会大量繁殖。更重要的是,他们发现了这些微生物中被激活的基因,并弄清楚了它们是如何将乳酸分解成另一种化合物——丙酸盐。

这一切似乎都说得通,直到你想到为什么肌肉中积聚的乳酸会进入运动员的结肠。研究人员早已知道,大多数乳酸的分解发生在肝脏。因此,研究人员决定追踪一些乳酸在体内的去向,看看是否有任何乳酸进入肠道。他们用一种同位素(一种重元素的碳)标记了一些乳酸,然后将其注射到实验啮齿动物体内,等待几分钟,然后杀死它们并解剖肠道寻找这种物质。研究团队发现,一些乳酸确实进入了小鼠的结肠。

至此,科学家们认为一切都解释得通了。如果韦荣球菌消耗乳酸,那么也许这些运动员不会感到那么多的“燃烧”感,从而能够在高强度耐力项目中表现出色。但是,研究人员发现,事情比这更复杂。当他们比较运动后体内有和没有韦荣球菌的小鼠时,发现这些动物的乳酸水平并没有太大差异。

相反,他们更仔细地研究了肠道细菌由乳酸产生的丙酸盐。他们给小鼠(体内没有韦荣球菌)进行了丙酸盐灌肠,以观察这种化合物对肠道的影响。

灌注丙酸盐后,它们的跑步机耐力得到了提升,就像服用韦荣球菌一样。这种耐力的增加不是因为精英运动员的乳酸水平较低,而是因为他们体内的丙酸盐含量更高。

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微生物与健身?

丙酸盐的确切作用尚未完全确定,但这种化合物已知在体内具有多种功能。它具有抗炎作用,并且可以作为肠道细胞的能量来源。它还可能增强某些神经系统功能。

但在你跑去进行丙酸盐灌肠之前(请不要这样做——Kostic说这“非常不推荐”),也许有更好的解决方案。

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Jonathan Scheiman,这项研究的另一位主要作者,在Wyss研究所工作期间就开始了这项研究。但此后他离开那里,创办了一家名为FitBiomics的生物技术初创公司。

Scheiman表示:“(在Wyss)有一种非常强烈的愿望和推动力,希望不将实验室的发现束之高阁,而是找到将其转化为现实世界的方法。”

FitBiomics正在研究如何将韦荣球菌开发成一种可以非处方购买的益生菌。这可以为普通运动员带来一些提升,但更重要的是,它可以增强久坐不动人群的运动能力。

Kostic问道:“引入一种可能在他们微生物组中缺失的细菌——韦荣球菌——是否可能有助于改变这一点?从健康的角度来看,我认为这是最有潜力的成果。”

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Scheiman说,他进行这项研究的动力源于他过去的大学运动员经历。“当我没能进入NBA时,我攻读了微生物学博士学位作为后备。”

Scheiman说:“我真的对与世界上最健康、最强壮的人打交道,并试图理解他们为何如此独特、表现达到最佳水平的想法感到兴奋。我们能否将这些信息转化为消费者健康应用?”

Scheiman说:“作为一名运动员,现在又作为一名科学家,我认为最让我兴奋的是能够将不同社群联合起来,创造出一些完全独特的东西。”

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