Набор симбиотических микробов в организме человека может меняться под действием самых разных факторов: возраста, пищевых предпочтений, состояния здоровья и даже из-за близких родственников. В частности, ученые и раньше обнаруживали, что микрофлора спортсменов отличается от микрофлоры людей, не занимающихся профессиональным спортом. Но до сих пор неизвестно, влияют ли какие-либо представители внутрикишечного сообщества на спортивные успехи.
Исследователи из Америки и Канады изучили содержимое кишечника 15 участников Бостонского марафона 2015 года за несколько дней до и после состязания. Параллельно аналогичные тесты они провели на контрольной группе — 10 участниках эксперимента, не занимавшихся спортом.
Оказалось, что по сравнению с «неспортивными» людьми кишечник бегунов содержит больше бактерий Veillonella, а после марафона их становится еще больше.
Чтобы проверить, связаны ли эти бактерии непосредственно с физическими упражнениями, исследователи воспроизвели эксперимент на мышах. Они выделили из экскрементов одного из марафонцев бактерию рода Veillonella и подсадили ее в кишечник мышей. Далее ученые испытали экспериментальных мышей и их товарищей из контрольной группы на беговой дорожке. Животные с бактериями Veillonella оказались выносливее, продержавшись на 13% дольше.
Свои предположения о том, что Veillonella связаны со спортом, ученые подтвердили на независимой группе атлетов: ультрамарафонцах и олимпийских гребцах. У них этих бактерий также оказалось немало. Затем исследователи отсеквенировали геномы всех микробов из кишечников этой независимой группы и отследили, относительное количество каких генов выросло после тренировок. Это может говорить не только о размножении определенных бактерий, но и об их физиологической роли.
Оказалось, что физические упражнения повышают количество генов, связанных с расщеплением молочной кислоты (лактата) — побочного продукта обмена глюкозы в мышцах, который активно образуется при сильных нагрузках.
Ну, а бактерии Veillonella известны тем, что превращают лактат в пропионат — короткоцепочечную жирную кислоту, которая известна своим стимулирующим влиянием на расщепление глюкозы, сердечные сокращения и поглощение кислорода из воздуха.
Чтобы убедиться в том, что бактериям достается какое-то количество молочной кислоты из мышц, ученые ввели в кровь мышей молочную кислоту, меченую тяжелым изотопом углерода. Через некоторое время они обнаружили ее уже в кишечнике и заключили, что стенка кишечника «протекает», позволяя кишечным микробам получать лактат. Однако само по себе присутствие бактерий, судя по всему, не влияет на количество молочной кислоты в крови: у мышей, которым ввели бактерии рода Veillonella, концентрация лактата оставалась такой же, как и у контрольной группы, к которой подселили других микробов. На основании этих данных исследователи предположили, что роль бактерий состоит не столько в том, чтобы очистить кровь от молочной кислоты, сколько в производстве пропионата.
И
когда подопытным мышам ввели в кишечник пропионат, не подсаживая при этом никаких бактерий, они снова показали хороший результат на беговой дорожке, продержавшись дольше контрольной группы.
Авторы работы отмечают, что отношения бегунов с бактериями Veillonella — еще один хороший пример симбиоза. В ходе упражнений в крови увеличивается количество лактата, он попадает в кишечник и создает комфортную среду для микробов, которые его расщепляют. Продуктом расщепления оказывается пропионат, который усиливает выносливость спортсмена и позволяет его организму дольше бежать, а мышцам — производить еще больше любимой еды для кишечных бактерий.
