В недавнем исследовании, опубликованном в журнале EBioMedicine, группа ученых исследовала связь между уровнями физической активности и микробиотой кишечника, используя основанные на акселерометре оценки уровней сидячей, умеренной и интенсивной физической активности.
Исследование: Физическая активность на основе акселерометра связана с микробиотой кишечника у 8416 человек в SCAPIS. Фото предоставлено: Жанна Мендель / Shutterstock
Предыстория
Появляется все больше доказательств того, что оптимальные уровни физической активности снижают риск развития диабета 2 типа, сердечно-сосудистых заболеваний и психических расстройств, таких как депрессия. Более того, известно, что сидячий образ жизни, включающий в себя длительное сидение или лежание, увеличивает риск сердечно-сосудистой смертности и диабета 2 типа, и эти риски можно снизить с помощью высокоинтенсивных физических упражнений. Недавние исследования также показали, что положительное влияние физических упражнений на здоровье может быть опосредовано изменениями микробиома кишечника.
Многочисленные исследования также показывают, что кишечный микробиом играет важную роль в развитии различных заболеваний и проблем с психическим здоровьем. Считается, что помимо взаимодействия с хозяином в желудочно-кишечном тракте, кишечная микробиота также вырабатывает нейротрансмиттеры, которые могут влиять на иммунную систему, центральную нервную систему и гомеостаз мозга через различные нейронные пути и ось микробиота-кишечник-мозг. Физическая активность и возникающие в результате изменения в кровообращении, энтерогепатическом перемещении желчных кислот, проницаемости кишечника и кишечном иммунитете могут влиять на кишечную микробиоту.
Об исследовании
В настоящем исследовании ученые использовали данные исследования сердечно-легочных биоизображений, проведенного в Швеции, чтобы определить, связаны ли сидячий, умеренный и интенсивный уровни физической активности с изменениями микробиома кишечника. Хотя в нескольких предыдущих исследованиях изучалась эта связь, в большинстве из них использовались самооценки физической активности, которые могут быть предвзятыми. Более того, авторы полагают, что в этих исследованиях таксономическое определение кишечных микробов было ограниченным.
В этом исследовании использовались данные акселерометра, который носят на бедре, для получения более надежного и точного измерения уровня физической активности. Кроме того, считалось, что использование метода глубокой метагеномики позволяет получать таксономическую информацию высокого разрешения о сообществах кишечных микробов.
Участники исследования должны были ответить на подробную анкету о состоянии здоровья и истории болезни, рационе питания и привычках образа жизни. Они прошли серию физических и клинических обследований, таких как компьютерная томография легких, коронарных артерий и брюшной полости (КТ). Участники также предоставили образцы кала, которые были использованы для анализа микробиома кишечника. Все участники носили акселерометр на бедре в течение одной недели в любое время, за исключением занятий водными видами спорта или сна.
Данные акселерометра были преобразованы в количество отсчетов в минуту, которые затем использовались для определения сидячего образа жизни, низкого, умеренного и интенсивного уровней физической активности в соответствии с порогами, подтвержденными предыдущими исследованиями. Для всех образцов фекалий была проведена экстракция дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а затем извлеченная ДНК была использована для идентификации метагеномных видов.
Для определения альфа-разнообразия были рассчитаны различные индексы видового разнообразия, такие как обратный индекс Симпсона, индекс разнообразия Шеннона и видовое богатство. Кроме того, различия в составе микробов между образцами были определены путем расчета бета-разнообразия.
Результаты
Связь между малоподвижным образом жизни или очень низким уровнем физической активности и обилием различных видов кишечных микробов была обратной связи между умеренной или интенсивной физической активностью и обилием видов кишечного микробиома.
Было обнаружено, что высокое содержание кишечной палочки связано с сидячим образом жизни, в то время как умеренные уровни физической активности были связаны с более низким содержанием кишечной палочки. Количество бактерий, продуцирующих бутират, таких как бактерии, относящиеся к роду Roseburia, и Faecalibacterium prausnitzii, было высоким у лиц с умеренной и интенсивной физической активностью.
Кроме того, были также отмечены различия в численности видов, таких как Prevotella copri, между людьми с умеренным уровнем физической активности и лицами из группы с высокой физической активностью. Количество P. copri было выше при умеренных физических нагрузках, но интенсивные физические упражнения не показали связи с обилием P. copri.
Также было обнаружено, что функциональный потенциал кишечного микробиома различается в зависимости от уровня физической активности. Было обнаружено, что умеренные уровни физической активности связаны с более высоким синтезом ацетата и бутирата. Было обнаружено, что энергичные физические упражнения связаны с более высоким синтезом пропионата, а уровень сидячей активности связан с более низкой способностью кишечной микробиоты к расщеплению углеводов.
Выводы
В целом, результаты показали, что уровень физической активности был тесно связан с обилием специфических кишечных микробов. Более того, разнообразие и обилие кишечной микробиоты, а впоследствии и ее функциональный потенциал, изменяются в зависимости от различных уровней физической активности. Сидячий образ жизни и более высокий уровень физической активности показали обратную связь с обилием и разнообразием кишечного микробиома.
