Два проведенных исследования – одно на мышах, а другое на людях – дают первое убедительное доказательство того, что только одни физические упражнения могут изменить состав микробиома в кишечнике. Исследования были разработаны так, чтобы изолировать изменения, вызванные физической нагрузкой, от других факторов, таких как питание или использование антибиотиков, пробиотиков, которые могут изменить кишечную микрофлору.
В первом исследовании ученые трансплантировали фекальный материал от 1) тренированных и 2) малоподвижных мышей в толстую кишку мышей без микроогранизмов, которые были выращены в стерильных условиях и не имели собственной микробиоты.
Во втором исследовании команда отслеживала изменения в составе кишечной микробиоты у людей, когда они переходили от сидячего образа жизни к более активному – и обратно.
«Это первые исследования, которые показывают, что физические упражнения могут влиять на ваш кишечник независимо от питания или других факторов», – сказал Джеффри Вудс, профессор кинезиологии и здравоохранения в университете штата Иллинойс, который руководил исследованием, вместе с Джейкобом Алленом. В настоящее время он работает доктором в Национальной детской больнице в Колумбусе, штат Огайо. Работа с мышами проводилась в США и с учеными из клиники Майо в Рочестере, штат Миннесота, которые занимаются разработкой и содержанием мышей без микробиома. Работа на людях проводилась в Иллинойсе.
В исследовании на мышах изменения в микробиоте реципиентных мышей отражали изменения в микробиоте у мышей-доноров, с четкими различиями между теми, кто получал микробиом от тренированных, а кто от сидячих мышей.
«Это доказало нам, что трансплантация сработала», – сказал Вудс.
У реципиентов микробиоты от тренированных мышей была более высокая доля бактерий, которые продуцируют бутират, короткоцепочечную жирную кислоту, которая способствует росту здоровых клеток кишечника, уменьшает воспаление и генерирует энергию для хозяина. Они также оказались более устойчивыми к экспериментальному язвенному колиту, воспалительному заболеванию кишечника.
«Мы обнаружили, что стерильные животные, получившие микробиоту от тренированных мышей, имели не такую сильную реакцию на химическое вещество, вызывающее колит», – сказал Аллен. «Произошло уменьшение воспаления и увеличение регенеративных молекул, которые способствуют более быстрому выздоровлению».
В исследовании, проведенном на людях, команда набрала 18 худощавых и 14 сидячих взрослых, страдающих ожирением, взяла пробы у их кишечных микробиомов и начала тренировать их по программе, во время которой они выполняли контролируемые кардио упражнения по 30–60 минут три раза в неделю в течение шести недель. Исследователи снова взяли образцы кишечных бактерий участников в конце программы упражнений и еще раз после шести недель сидячего образа жизни. Участники соблюдали свой обычный рацион на протяжении всего исследования.
Концентрация фекалий короткоцепочных жирных кислот, в частности бутирата, увеличилась в кишечнике человека в результате упражнений. Эти уровни снова снизились после того, как участники вернулись к сидячему образу жизни. Генетические тесты микробиоты подтвердили, что это соответствует изменениям доли микробов, которые продуцируют бутират и другие короткоцепочные жирные кислоты.
Наиболее резкое увеличение бутирата наблюдалось у худых участников, у которых вначале был значительно более низкий уровень бактерий, продуцирующих короткоцепочные жирные кислоты в кишечнике. У полных участников было умеренное увеличение доли бактерий, продуцирующих короткоцепочные жирные кислоты. Исследователи утверждают, что соотношения различных бактерий в кишечнике у разных пациентов, страдающих ожирением и без ожирения, различались на каждом этапе исследования.
«Существуют четкие различия между микробиомом человека с ожирением, и человека без ожирения, а также их реакцией на физические упражнения», – сказал Вудс. «У нас есть большие планы для исследовательской работы, чтобы определить, почему это так».
