不同运动模式对肠道菌群多样性及功能的影响:MICT、HIIT与HIFT的比较研究

【字体: 时间:2025年07月03日 来源:Cell Regeneration 4

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  本研究通过16S rRNA测序比较了中等强度持续训练(MICT)、高强度间歇训练(HIIT)和高强度功能训练(HIFT)对肠道菌群的影响,发现HIFT显著提升α多样性并富集乳酸杆菌(Lactobacillus)等有益菌,同时激活支链氨基酸降解(ko00280)等肌肉功能相关通路,为优化运动方案以改善肠道健康提供了新依据。

  

现代生活方式中,运动与健康的关联日益受到关注,而肠道菌群作为“第二大脑”与运动效益的相互作用机制尚不明确。尽管已有研究证实运动可调节菌群组成,但不同运动模式(如传统有氧、高强度间歇或功能性训练)对微生物生态系统的影响差异仍是未解之谜。这一问题对个性化运动方案的制定至关重要——究竟哪种训练能更有效地塑造“健康菌群”?

针对这一科学缺口,首都医科大学联合首都体育学院的研究团队开展了一项开创性研究,通过16S rRNA基因测序技术,首次系统比较了中等强度持续训练(MICT)、高强度间歇训练(HIIT)和高强度功能训练(HIFT)对肠道菌群结构和功能的影响。论文发表于《Cell Regeneration》,揭示了HIFT在促进菌群多样性和功能优化方面的独特优势。

关键技术方法
研究招募31名健康大学生,随机分为MICT组(7人)、HIIT组(12人)和HIFT组(12人),进行8周标准化训练。采用Illumina平台进行16S rRNA测序,通过QIIME2分析菌群组成,PICRUSt2预测功能通路。体成分、自主神经功能等临床参数同步监测,通过LEfSe分析鉴定组间差异菌群,并构建菌群-功能-表型关联网络。

研究结果

1. 微生物群落特征
α多样性分析显示,HIFT组Shannon指数和Pielou均匀度显著高于MICT组(P=0.023),呈现“MICT<HIIT<HIFT”的梯度升高趋势。菌群组成上,HIFT组表现出独特的Faecalibacterium优势型(占比50% vs MICT组14.3%),且Firmicutes/Bacteroidetes比值显著降低——该比值与肥胖呈正相关。

2. 差异菌群鉴定
LEfSe分析发现,HIFT组特异性富集乳酸杆菌(Lactobacillus)、黏液乳杆菌(Limosilactobacillus)和Eisenbergiella(均与肌肉功能正相关),而放线菌(Actinomyces)和Anaeromassilibacillus(与体脂率正相关)显著减少。这些菌群变化与HIFT组更优的体成分(腰臀比下降)和心肺适能(峰值摄氧量提升)显著相关。

3. 功能通路解析
KEGG分析揭示HIFT组显著激活三条关键通路:

  • 缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸降解(ko00280):支持运动后肌肉修复
  • 糖胺聚糖降解(ko00531):促进结缔组织代谢
  • 生物素代谢(ko00780):参与能量转化
    其中,丙氨酸氨基肽酶(EC:3.4.11.14)的丰度与峰值摄氧量呈正相关(r=0.62),提示其可能介导运动-菌群-肌肉的调控轴。

结论与意义
该研究首次阐明HIFT通过塑造“乳酸杆菌-支链氨基酸降解”微生态模式,产生优于传统训练的健康效益。其创新性体现在:

  1. 实践指导:为健身爱好者提供菌群优化视角的运动选择依据——多关节参与的功能性训练可能带来“一举多得”的效益;
  2. 机制突破:发现EC:3.4.11.14等酶可能作为运动-菌群互作的新靶点;
  3. 研究范式:建立“运动参数-菌群特征-生理指标”多维评价体系,为后续研究提供模板。

局限性如单中心设计和小样本量可通过多中心验证解决,未来采用宏基因组测序将更深入解析菌群功能机制。这项研究为“运动处方”精准化开辟了新维度,也为代谢性疾病防治提供了菌群干预新思路。

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