揭秘运动与肠道微生物组的奇妙关联:有氧、无氧运动下的差异化响应

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究不同运动方式(有氧 vs. 无氧)和训练背景对血液生物标志物及肠道微生物组的影响,研究人员对耐力运动员、力量运动员和非运动员进行相关测试。结果发现不同运动和训练背景下有独特响应,这为运动干预和健康管理提供依据。

  在运动与健康的研究领域,肠道微生物组近年来备受关注。它就像人体肠道内的一个神秘 “小宇宙”,包含着大量的微生物,这些微生物与人体相互作用,影响着各种生理功能。过往研究表明,运动员的肠道微生物组比非运动员更加多样和丰富,这与更好的代谢健康、免疫力及运动表现相关。然而,不同运动方式(如有氧和无氧运动)究竟如何与肠道微生物组相互影响,其中的具体机制仍如同迷雾一般,亟待揭开。
在此背景下,来自波兰格但斯克体育大学体育文化学院、意大利巴勒莫大学等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们理解运动、肠道微生物组和人体生理反应之间的关系带来了新的曙光。

研究人员开展了一项干预性、病例对照、重复测量的研究。他们招募了 52 名男性参与者,分为耐力运动员(n=15)、力量运动员(n=16)和对照组(n=21)。让这些参与者分别进行无氧的 Wingate 测试和有氧的 Bruce 跑步机测试,在测试前后不同时间点采集血液和粪便样本。通过对样本的分析,研究人员试图揭示不同运动方式和训练背景对血液生物标志物及肠道微生物组的影响。

研究中用到的主要关键技术方法包括:在样本采集方面,采集了血液和粪便样本,并在多个时间点进行,以获取全面的数据;在分析技术上,运用元基因组样本制备技术,从粪便样本中提取 DNA 进行测序分析,还使用 MAGPIX 荧光检测系统等检测多种血清标志物;在数据分析时,采用重复测量方差分析(ANOVA)及 Benjamini - Hochberg 校正等统计学方法,探究数据间的差异和相关性。

下面来看具体的研究结果:

  1. 多数生化变化与训练背景和运动方式无关:在 Wingate 测试和 Bruce 测试后,多数生化参数在各实验组中呈现相似趋势。例如,Oncostatin M(OSM)和 IL - 15 水平在运动后 24 小时显著下降,Follistatin - like 1(FSTL1)水平先升后降,Leptin 水平在 Wingate 测试后 24 小时显著下降,而 LIF、Resistin、IL - 6 和 Transferrin receptor(TfR)水平则保持稳定。这些结果表明,这些参数不受运动干预的显著影响,不是区分不同运动方式反应的关键指标。
  2. 核苷酸循环调节对不同训练的反应:SPARC 和 Adiponectin 是仅有的因干预而表现不同且在各实验组相似的生化参数。Wingate 测试后,SPARC 水平在对照组 24 小时显著升高,Adiponectin 在各实验组 6 - 24 小时显著下降;Bruce 测试后,SPARC 水平趋势下降,Adiponectin 保持稳定。研究还发现,这两个参数与嘧啶脱氧核苷回收和降解途径相关,反映出肠道微生物组通过核苷酸循环对运动的复杂反应。
  3. 训练背景塑造微生物组对运动的反应
    • Wingate 测试:力量组在 Wingate 测试后,微生物组特征丰度与多种血液标志物存在相关性,如 PWY - 5989 和 PWY0 - 1477 等途径与多个血液标志物正相关,还有多种微生物与炎症标志物相关。而对照组 IL - 10 在测试后 6 - 24 小时呈不显著上升趋势,与耐力组和力量组不同,且对照组该指标与微生物组无相关性。
    • Bruce 跑步机测试:耐力组在 Bruce 测试后,多数相关性与 TIMP1 及氨基酸、碳水化合物代谢和细菌生物合成相关。对照组则多与 LIF 相关,且有特定途径与多个血液标志物相关。力量组与其他组相比,连接较少,IL - 1α 和 TIMP1 趋势不同,可能表明其对有氧运动的应激和反应不同。

  4. 基线微生物组组成可指示对有氧干预的适应反应:通过分析发现,力量组对 Bruce 干预的抑制反应可能与基线微生物组组成有关。在干预前,Clostridium phoceensis 和 Catenibacterium spp. AM22 15 在力量组(非响应者)中富集,虽然其具体作用机制还需进一步研究,但这表明基线微生物组组成可能影响个体对不同运动的适应。

研究结论和讨论部分指出,该研究首次结合元基因组学和血浆标志物,揭示了不同运动方式和训练背景下复杂的生理和生化反应。不同运动方式引发的生化参数变化不同,如 Wingate 测试和 Bruce 测试对 Adiponectin 水平影响不同,且这些变化可能与肠道微生物组有关。耐力运动后,Eubacterium rectale 和 Blautia wexlerae 等细菌及相关代谢途径与肌肉恢复和铁代谢相关,提示存在肠道 - 肌肉轴。而力量组中特定细菌的富集与对有氧干预的抑制反应有关,表明初始微生物组组成可能影响运动适应。不过,该研究存在样本量小、未跟踪饮食等局限性。

这项研究的重要意义在于,虽然目前的发现还需要进一步验证,但它为未来的研究指明了方向。或许在不久的将来,人们可以根据个体的肠道微生物组特征,制定个性化的运动干预方案,从而更有效地提高运动表现、促进运动后的恢复,为运动医学和健康管理领域带来新的突破。

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