Hogyan befolyásolja a bélflóra a sportteljesítményt?

A bennünk élő trilliónyi mikroorganizmus többsége az emésztőrendszerünkben található. Noha néhány fajta kórokozó lehet, a legtöbbjük kifejezetten hasznos, és a közösség egésze elengedhetetlen az emberi szervezet egészséges működése szempontjából. A szervezet-mikrobiom egyensúly felborulása közvetlenül kapcsolódik a gyomor-bélrendszeri megbetegedésekhez, például a gyulladásos bélbetegséghez, emellett szerepet játszik cukorbetegségben, daganatos betegségekben, szívbetegségekben, elhízásban, sőt, még mentális zavarok kialakulásában is. A bél mikrobiom összetételét számos tényező befolyásolja, többek között a születés módja (természetes vagy császármetszés), a szedett gyógyszerek (különösen az antibiotikumok), a dohányzás, az alkoholfogyasztás, a stressz, az életkor és - nyilvánvalóan - az étrend. Feltűnően keveset tudunk azonban arról, hogy a testmozgás miként befolyásolja a mikrobiomot, vagy fordítva. Annak ellenére, hogy a kutatások ezen a téren még gyerekcipőben járnak, a kutatók már elkezdték feltárni a kapcsolatot és a lehetséges mechanizmusokat.

Ma már többször alátámasztott kutatási evidencia, hogy az általános fittség nagyobb mikrobiális diverzitással (fajgazdagság) jár együtt. Egy 2016-os, 39 egészséges felnőttet vizsgáló tanulmányban megállapításra került, hogy a keringési- és légzőrendszeri funkciók korrelálnak a mikrobiális diverzitással. Ennek a tanulmánynak az eredményei alapján a kardiorespiratorikus fittség pontosabb előrejelzője a mikrobiom diverzitásának, mint a nem, az életkor, a testtömeg-index (BMI) vagy az étrend. A kutatócsoport ugyanakkor nem azonosított olyan specifikus mikrobiális nemzetségeket vagy családokat, amelyek egyértelműen társultak volna a fizikai kondícióhoz. Ugyanakkor adatbázis elemzéssel kikövetkeztethetővé váltak a mikroorganizmusoknak azon funkciói, melyek valószínűsíthetően szerepet játszanak a kardiorespiratorikus fittségben, mint például a mikrobiális mobilitás és a zsírsav szintézis. A bélbaktériumok egyik fontos szerepe az összetett szénhidrátok fermentációval történő lebontása, valamint melléktermékként rövid láncú zsírsavak (SCFA), például butirát, acetát és propionát termelése. Az SCFA-k a mikrobiom és a fizikai kondíció közötti kapcsolat fontos összetevői lehetnek. A leggyakoribb SCFA-k közül a propionátot és a butirátot csak bélbaktériumok képesek előállítani, melyekről a kutatók úgy vélik, hogy energiaforrásként szolgálhatnak az izmokban. A kutatócsoport azt is megállapította, hogy a kardiorespiratorikus fittség korrelál a székletében detektálható butirát szinttel.

Egy másik tanulmány az amatőr és profi kerékpárosok mikrobiom összetételét vizsgálta. A kutatók nem találtak általánosan jellemző különbséget az amatőrök és a profik között, de azt tapasztalták, hogy a testedzés időtartama összefüggésben állt a Prevotella baktérium nemzetség szintjével. A Prevotella nemzetség aránya szintén korrelál a emésztőrendszerben zajló bizonyos anyagcsere folyamatokkal, beleértve a szénhidrátok és az elágazó láncú aminosavak metabolizmusát. Mindezek alapján azonban az, hogy egy adott mikróba szintjének növelése egyúttal növelheti a sportteljesítményt, nem mondható ki egyértelműen. A mikrobiom komlexitásával szemben a tanulmányban felmért vizsgálati minta túl kicsi volt ahhoz, hogy ilyen határozott következtetéseket lehessen levonni. Ugyancsak probléma, hogy a mintavétel nem volt véletlenszerű: szerzők olyan közeli ismerősöket vontak be, akik valószínűsíthetően sok más dologban is egyeztek, például a földrajzi elhelyezkedés, a társadalmi interakciók vagy az étrend tekintetében, amelyek hasonlóságokat eredményezhettek mikrobiom összetételében. 
Az étrend pontos szerepének meghatározása azonban nehéz feladat. Egy professzionális rögbi játékosokat vizsgáló 2014-es tanulmányban a szerzők nagyobb bakteriális diverzitást írtak le a sportolók esetében, a nem sportoló populáció életkorának, nemének és BMI-jének átlagához képest.  Ugyanakkor azt is megjegyezték, hogy a két csoport között jelentős táplálkozásbeli különbségek voltak. Különösen igaz ez a fehérjebevitelre, amely szintén hatással van a mikrobiális diverzitásra. A kutatók azonban nem tudták teljesen elkülöníteni a testmozgás és az étrendi különbségek specifikus szerepét, illetve, hogy melyiknek volt a nagyobb hatása a mikrobiom összetételére.

Bár az ilyen jellegű, megfigyeléses keresztmetszeti vizsgálatok összefüggéseket mutattak a fizikai kondíció és a bél mikrobiom állapota között, ok-okozati következtetések egyértelműen még nem vonhatóak le. Ezért valóban szükség van a kísérletes, hosszú időn át tartó nyomonkövetéses vizsgálatokra. Ilyen jellegű tanulmány született abból a vizsgálatból, melyben maratonfutókat vizsgáltak a táv lefutása előtt és után annak érdekében, hogy tanulmányozzák a testmozgás akut hatásait a mikrobiomra. Különösen szembetűnő volt a Veillonella magas szintje közvetlenül a maratonfutás után. Ugyanebben a tanulmányban a kutatók azt is leírták, hogy a Veillonella általában nagyobb arányban fordult elő a futók között, az ülő életmódot folytató kontrollhoz képest. Mindössze 15 futóval és 10 kontroll személlyel a minta nagysága korlátozott volt, de a kutatócsoport az elit evezősök és futók független csoportjában is hasonló eredményeket írt le. 

A következő feladat a jelenség hátterének feltárása volt. A Veillonella nemzetség köztudottan metabolizálja a laktátot, az anaerob légzés melléktermékét, amely az izomláz kialakulásáért felel intenzív testmozgást követően. A laktát tehát egy olyan metabolit, amelyet testünk bőségesen termel egy maratoni táv teljesítése során, és amelyet a Veillonella felhasználhat saját működéséhez. A Veillonella nemzetségbe tartozó baktériumok által termelt propionát pedig elősegíti az izomműködést. E baktériumok jelenléte tehát olyan visszacsatolási kört hozhat létre, amely a sportolók és a baktériumok számára egyaránt előnyös. Az SCFA-t termelő mikrobák jelentőségét több tanulmány leírta, de jellemzően csak társulások tagjaiként. A Veillonella nemzetség szerepének tisztázásához a kutatók először izolálták a törzset, beoltották vele az egerek bélflóráját, majd mérték, hogy a rágcsálók mennyi ideig képesek futni a futópadon. A laktátot nem metabolizáló baktériummal (Lactobacillus bulgaricus) beoltott egerekhez képest a Veillonella-val beoltott egerek 13% -kal nagyobb teljesítményre voltak képesek. Egy másik kísérlet pedig kimutatta, hogy a propionát közvetlen beadása hasonló hatást gyakorolt ​​a teljesítményre, sóoldatos kontrollhoz képest. Fontos azonban megjegyezni, hogy az ember és az egerek bélrendszere sokban különbözik, és bár sok információt szolgáltat ilyen jellegű kísérletek elvégzése, az eredmények nem tükrözik tökéletesen az emberi szervezetben zajló folyamatokat. A hipotézis, miszerint a bélbaktériumok befolyásolják a sportteljesítményt, teljesen hihetőnek tűnik, de óvakodni kell a korai vagy túlságosan leegyszerűsített következtetésektől. 

A Veillonella nemzetség esetében tapasztalt mechanizmus egyik lehetséges gyakorlati alkalmazási területe a cukorbetegség. A testmozgás általánosságban ajánlott a diabeteses betegeknek, valamint a kockázati csoportba tartozó emberek számára, de egy 2020-as tanulmány kimutatta, hogy a veszélyeztetett egyének körülbelül egyharmada mégsem képes valódi előnyhöz jutni a testmozgásból - ezt a jelenséget testmozgási rezisztenciának nevezik. A kutatók feltárták, hogy azoknál, akiknél valóban eredményes lehet a sportolás, a butirát és a propionát szintje a testmozgás után meredeken emelkedik. Mindez arra utal, hogy a mikrobiom is érintett lehet a folyamatban. Emellett a Veillonella nemzetség szintje jelentősen csökkent azoknál, akiknél a testmozgási rezisztenciát azonosították.  

Habár már most is nagyon izgalmas kísérleti eredmények érhetőek el, ezeket a módszereket a gyakorlatban jelenleg még nem tudjuk alkalmazni. A rendelkezésre álló kutatási eredmények száma azonban rohamosan nő és várhatóan nagy jelentőséggel fognak bírni a közeljövőben.

Forrás: https://www.nature.com/articles/d41586-021-00821-6