發(fā)現(xiàn)人類(lèi)微生物組中的性能增強(qiáng)細(xì)菌

人體微生物組，大量的微生物集合在我們的許多器官和皮膚上的表面 - 是維持我們整體健康的關(guān)鍵支柱。在任何時(shí)候，我們都會(huì)棲息著500到1000種不同的細(xì)菌，它們共同含有比人類(lèi)基因組更多的基因。

研究人員也逐漸認(rèn)識(shí)到，沒(méi)有兩個(gè)人共享同一個(gè)微生物組，個(gè)體的微生物組成可以隨飲食，生活方式，抗生素和其他藥物治療以及其他因素而改變。盡管已發(fā)現(xiàn)個(gè)體微生物組與多種疾病(如肥胖，炎癥性腸病，關(guān)節(jié)炎，癌癥和孤獨(dú)癥)之間存在各種聯(lián)系，但仍然不知道微生物組是否也可能與積極增強(qiáng)健康和身體表現(xiàn)有關(guān)。

“在這個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)始，我們假設(shè)精英運(yùn)動(dòng)員的微生物組必須具有高度調(diào)整的細(xì)菌物種，這些物種可以幫助他們的表現(xiàn)和恢復(fù)，并且一旦確定，這些可以成為高度驗(yàn)證的性能增強(qiáng)的基礎(chǔ)益生菌，“聯(lián)合**作者喬納森·謝曼(Jonathan Scheiman)博士說(shuō)，他曾是博士后研究員，曾與喬治·丘奇博士一起創(chuàng)立該項(xiàng)目。哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所核心教員，哈佛醫(yī)學(xué)院教授(HMS)。Scheiman還是FitBiomics Inc.的首席執(zhí)行官，他本人也是前職業(yè)籃球運(yùn)動(dòng)員。

現(xiàn)在，由Wyss Institute和HMS的Scheiman和Church領(lǐng)導(dǎo)的高度協(xié)作的研究團(tuán)隊(duì)和波士頓Joslin糖尿病中心的Aleksandar Kostic指出了一組特定的細(xì)菌，稱(chēng)為Veillonella，他們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌富含波士頓的腸道微生物組完成26.2比賽后的馬拉松選手以及參加比賽后的87名精英和奧運(yùn)選手的獨(dú)立團(tuán)體。與對(duì)照細(xì)菌相比，從馬拉松運(yùn)動(dòng)員中分離并給予小鼠的Veillonella細(xì)菌使實(shí)驗(yàn)室跑步機(jī)測(cè)試中的動(dòng)物性能提高了13%。

“我們能夠證明，Veillonella驅(qū)動(dòng)的性能提升是由于細(xì)菌能夠分解乳酸，一種已知長(zhǎng)期劇烈運(yùn)動(dòng)積累的代謝物，以及產(chǎn)生丙酸鹽，一種短鏈脂肪酸(SCFA)，反過(guò)來(lái)增強(qiáng)了身體對(duì)運(yùn)動(dòng)壓力的適應(yīng)能力，“聯(lián)合通訊作者Kostic博士說(shuō)，他是喬斯林糖尿病中心微生物學(xué)助理教授，并致力于計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法，旨在更好地理解人類(lèi)微生物組之間的關(guān)系。和糖尿病等代謝疾病。

在他們對(duì)2015年波士頓馬拉松運(yùn)動(dòng)員的初步分析中，研究人員通過(guò)測(cè)定運(yùn)動(dòng)員糞便樣本中細(xì)菌的無(wú)處不在但高度物種特異性基因簇的DNA序列來(lái)分析跑步者的微生物組成?！霸谶\(yùn)行前一周和運(yùn)行后的一周內(nèi)每天收集樣品，并在Aleksandar的生物信息學(xué)管道的幫助下進(jìn)行分析，使我們能夠確定整個(gè)微生物組內(nèi)有意義的波動(dòng)，其中Veillonella屬的增加是最突出的， “謝曼說(shuō)。

Veillonella能夠消耗乳酸作為能量來(lái)源是眾所周知的，但該團(tuán)隊(duì)又向前邁進(jìn)了一步。他們證明了一種單一的Veillonella，即Veillonellaatypica，它們從運(yùn)動(dòng)員的微生物組中分離并添加到小鼠的腸道微生物組中，可以提高動(dòng)物在跑步機(jī)運(yùn)行測(cè)試中的表現(xiàn)。

主要生物信息學(xué)分析和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)由共同作者Jacob Luber和Theodore Chavkin共同完成，他們都是Kostic小組的研究生。

但是怎么樣?乳酸鹽在工作肌肉中產(chǎn)生，通過(guò)血管系統(tǒng)循環(huán)，被肝臟清除，另一方面細(xì)菌存在于腸腔中，沒(méi)有明顯的聯(lián)系。事實(shí)上，研究小組提供了**個(gè)證據(jù)，證明乳酸實(shí)際上可以從循環(huán)通過(guò)腸上皮壁進(jìn)入腸腔，在那里它可用于Veillonella和可能的其他細(xì)菌。有趣的是，細(xì)菌不會(huì)起到“乳酸鹽沉降”的作用，導(dǎo)致全身循環(huán)乳酸水平大幅下降。相反，它是細(xì)菌乳酸發(fā)酵產(chǎn)物，即短鏈脂肪酸丙酸酯，從腸腔回流到循環(huán)中以提高性能。

合作者確實(shí)表明，當(dāng)丙酸鹽滴入小鼠腸腔時(shí)，它可以復(fù)制許多Veillonella的效果，如跑步機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加，以及腸道中常見(jiàn)炎癥標(biāo)志物水平的降低。在極限運(yùn)動(dòng)表演和跑步機(jī)在小鼠模型中運(yùn)行期間和之后上升。“我們認(rèn)為丙酸可以通過(guò)反作用炎癥表現(xiàn)出其性能益處，作為身體的能量來(lái)源，以及其他尚未知的效果，”Kostic推測(cè)。“值得注意的是，較高的運(yùn)動(dòng)能力與糖尿病患者的輕度進(jìn)展和更長(zhǎng)的壽命密切相關(guān)，這可能使益生菌Veillonella接近治療?！?/span>