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在精英运动员的微生物组中发现的增强性能的细菌

波士顿 - (2019年6月24日) - 新的研究已经确定了在精英运动员的微生物组中发现的一种细菌,这有助于提高运动能力。这些细菌是Veillonella属的成员,在久坐不动的人的肠道中没有发现。

通过仔细观察细菌,来自Joslin糖尿病中心的研究人员确定Veillonella代谢运动产生的乳酸并将其转化为丙酸盐(一种短链脂肪酸)。然后人体利用丙酸盐来改善运动能力。结果今天在Nature Medicine上报道。

“增加运动能力是整体健康和预防心血管疾病,糖尿病和整体寿命的有力预测因素,”该论文的共同作者,TITLE的Aleksandar D. Kostic博士说。“我们设想的是人们可以服用的益生菌补充剂,这将增加他们进行有意义的运动的能力,从而保护他们免受慢性疾病,包括糖尿病。”

这项工作于2015年开始,来自波士顿马拉松运动员的粪便样本。当时哈佛医学院George Church博士实验室的研究员Jonathan Scheiman在马拉松赛前一周到马拉松赛后一周收集了样本。他还从久坐的人那里收集样本。然后,Scheiman博士将样本带到Kostic博士那里,他们对这些样本进行了分析,以确定两个队列中的细菌种类。

“立即引起我们注意的一件事是这个单一的生物体,Veillonella,在跑步者的马拉松比赛后立即显着丰富.Veillonella在马拉松运动员[一般]中的丰度也高于久坐不动个人“。科西斯博士说。

他们证实了改善小鼠模型运动能力的关联,他们看到补充Veillonella后跑步能力明显增加。接下来,他们想弄清楚它是如何工作的。

“当我们深入了解Veillonella的细节时,我们发现它在人类微生物组中相对独特,因为它使用乳酸或乳酸作为其唯一的碳源,”他说。

在剧烈运动期间,肌肉会产生乳酸。Veillonella细菌能够将这种运动副产品用作其主要食物来源。

“我们的直接假设是,它可以作为代谢水槽从系统中去除乳酸,其想法是肌肉中的乳酸积聚会产生疲劳,”他说。“但是像Sarah Lessard,[Joslin的临床研究员]和运动生理学领域的其他人这样的人说话,显然乳酸盐积聚导致疲劳的这种想法是不可接受的。所以,它让我们重新思考这种情况的发生机制。“

Kostic博士和他的团队回到实验室,找出可能导致运动能力增加的原因。他们进行了宏基因组分析,这意味着他们追踪了微生物群落中所有生物的遗传,以确定Veillonella的乳酸代谢所引发的事件。他们指出,与乳酸转化为短链脂肪酸丙酸盐相关的酶在运动后具有更高的丰度。

“然后问题可能是它不是去除乳酸,而是去除丙酸盐,”Kostic博士说。“我们做了一些实验,将丙酸盐引入小鼠[通过灌肠],并测试这是否足以满足这种增加的运行能力表型。而且它是。”

Kostic博士及其团队计划与Lessard博士合作,研究丙酸盐如何影响运动能力的机制。

栖息在肠道内的细菌菌落对我们的健康产生了巨大的影响。运动是健康生活方式的重要组成部分,旨在抵御2型糖尿病等疾病。许多患有代谢紊乱的人无法在达到这种益处所需的水平上运动。使用含有Veillonella的益生菌胶囊补充他们的微生物组可以为他们提供有效运动所需的助力。(使用丙酸甲酯直接给药是行不通的,因为短链脂肪酸会在消化液生效之前被分解。)Scheiman博士此后将这个想法转变为针对运动员的公司。

“微生物组是一种强大的代谢引擎,”Kostic博士说。这是首批直接展示微生物与人类宿主共生关系的研究之一。

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