| Автор(ы), год, объект, кол-во, дизайн и срок исследования | Краткое описание исследования | Основные результаты и выводы |
| J.J. Choi et al., 2013, мыши, n = 12. РКИ; недель, одна ТОП | Мыши, рандомизация в 2 группы: 1) физические нагрузки 2) без нагрузок Мониторинг активности во вращающемся барабане 24 через день 7 дней в неделю |
Тренировки увеличивают количество Firmicutes, большинство из которых Lactobacillales, и уменьшают количество Tenericutes и Bacteroidetes. Тренированные мыши имели сниженное количество Erysipelotrichaceae bacterium C11_K211 из типа Tenericutes по сравнению с неактивными животными |
| S.F. Clarke et al., 2014, люди, n = 86. СКИ; одна ТОП | Профессиональные игроки в регби — мужчины (n = 40) и здоровая контрольная группа (n = 46), разделенная по ИМТ. Использование пищевого опросника. Оценка МБ |
Более высокий уровень диверсификации МБ (22 типа МК) у спортсменов. Ниже уровень Bacteroidetes. Самые значимые относительные изменения: Firmicutes, Ruminococcaceae, S24–7, Succinivibrionaceae, RC9 и Succinivibrio. У спортсменов выше пропорции Akkermansiaceae и Akkermansia при высоких значениях ИМТ |
| С.С. Evans et al., 2014, мыши, n = 48. РКИ; 12 недель, три ТОП: исходная, 6 и 12 недель | Рандомизация мышей в 4 группы: 1) низкожировая малоподвижная 2) низкожировая активная 3) высокожировая малоподвижная 4) высокожировая активная |
Тренировки вызывают изменения МБ в зависимости от типа питания. Пропорционально объему физической нагрузки у мышей на высокожировой диете увеличивается количество Bacteroidetes и снижается Firmicutes |
| S.S. Kang et al., 2014, мыши, n= 40. РКИ; одна ТОП | Рандомизация мышей в 4 группы: 1) нормальная диета (НД) 2) НД+тренировки 3) высокожировая диета (ВЖД) 4) ВЖД+тренировки Вращающийся барабан: 1 час при 7 м×мин-1 каждое утро 5 дней в неделю |
Тренировки вызывают значительные изменения в МБ, сравнимые с эффектами изменения диеты, но не связанные с ними: снижают количество Bacteroidetes, увеличивают Firmicutes, Proteobacteria и Actinobacteria. Дополнительно тренировки уменьшают количество Porphyromonadaceae, Streptococcaceae, |
| J.E. Lambert et al., 2015, мыши, n = 38. РКИ; 6 недель, одна ТОП | Мыши с экспериментальным диабетом и без него. Рандомизация в 2 группы: 1) тренирующиеся 5 дней в неделю по 60 мин 2) без активности |
У мышей без диабета тренировки повышали количество Bifidobacterium spp. В целом, тренировки сопровождались снижением доли Bacteroides/Prevotella spp. и Methanobrevibacter spp. и повышением Lactobacillus spp. and Clostridium leptum. |
| М. Matsumoto et al., 2008, крысы, n = 14. СРБ; 5 недель, одна ТОП | Рандомизация мышей в 2 группы: 1) тренирующиеся 2) без активности |
Тренировки повышают содержание бутирата в толстом кишечнике. Причина — увеличение количества бактерий, продуцирующих n-бутират (около 95% КЖК в организме составляют этановая — ацетат, пропановая — пропионат и бутановая — бутират) кислоты. Бутират оказывает противовоспалительное действие |
| R. McFadzean, 2014, люди, n = 1493. ПКИ; одна ТОП | Разделение участников на группы: 1) без активности 2) редкие тренировки 3) обычная активность (раз в неделю) 4) регулярно (несколько раз в неделю) 5) ежедневные тренировки |
По мере возрастания физической активности увеличивается количество Faecalibacterium prausnitzii. Общее изменение МБ по принципу альфа-диверсификации находится в прямой корреляции с интенсивностью нагрузок |
| В.А. Petriz et al., 2014, крысы, n = 15. ПКИ; 4 недели | Животные с разным генотипом (ожирение, гипертензия). Разделение на группы: 1) тренирующиеся 5 дней в неделю по 30 мин, 4 недели 2) не тренирующиеся |
У всех линий крыс с разным генотипом (ожирение, гипертензия) тренировки увеличивают количественный состав и диверсифицируют МБ по альфа-типу. У животных с ожирением после тренировки достоверно изменяется количество Pseudomonas и Lactobacillus (относительное возрастание в МБ). В обеих группах перед тренировкой отмечено относительное преобладание Streptococcus, Aggregatibacter и Sutterella. Выявлена достоверная корреляция между накоплением лактата в крови и такими МК, как Clostridiaceae и Bacteroidaceae, Oscillospira и Ruminococcus. |
| M.I. QueipoOrtuno et al., 2013, крысы, n = 40. РКИ; 6 дней | Рандомизация крыс на группы с различным рационом питания и наличием/отсутствием тренировок |
Тренировки и улучшение нутритивного статуса способствуют диверсификации МБ. Физические нагрузки увеличивают относительное количество таких МК, как Lactobacillus, Bifidobacterium и Blautia coccoides-Eubacterium rectale. Bifidobacteria и Lactobacillus способны продуцировать молочную кислоту, которая в кишечнике превращается в бутират с помощью соответствующих бактерий. Тренировки снижают содержание в кишке таких МК, как Clostridium и Enterococcus |
Примечания:
РКИ — рандомизированное контролируемое исследование; ТОП — точка отбора проб; СКИ — исследование методом случай-контроль (контрольное исследование определенных случаев (наблюдений); ПГИ — проспективное когортное исследование; СРБ — схема рандомизированных блоков; ИМТ — индекс массы тела; МК — микробы; КЖК — короткоцепочечные жирные кислоты; МБ — микробиом кишечника.
Как отмечается в работе А.С. Попенко (2014), «первым шагом в изучении микробиомов является определение их видового состава. Классические биологические подходы, такие как бактериальный посев или выделение отдельных клонов, весьма затруднительно использовать для этой цели ввиду большого количества видов, составляющих отдельный микробиом, и невозможности культивировать до 99% бактерий. Поэтому действительно широкое распространение микробиомных исследований стало возможным около 10 лет назад с появлением высокопроизводительных секвенаторов нового -поколения, которые позволяют за короткие сроки массово секвенировать совокупный геном — микробиомов — метагеном».
С этих позиций исследования МБ спортсменов только начинаются. Большой интерес с научной и прикладной точки зрения представляет пилотное исследование L.M. Petersen и соавторов из лаборатории Jackson Laboratory for Genomic Medicine (Farmington, США) (2017). Авторы у профессиональных велосипедистов (n = 33, 11 женщин и 22 мужчины, возраст 19–49 лет, в среднем 33 года) выявили достоверную корреляцию между таксономическим составом МБ у спортсменов и интенсивностью физических нагрузок: чем выше тренировочные нагрузки, тем разнообразнее состав МБ и количественные показатели отдельных микроорганизмов. Авторы работы сформулировали гипотезу, согласно которой качественные и количественные показатели состава МБ спортсмена зависят от типа, объема и продолжительности физических нагрузок, диеты, уровня иммунитета и метаболизма хозяина (спортсмена), особенностей физиологии кишечника, включая секрецию желчи и моторику кишки (время прохождения содержимого в тонком и толстом кишечнике) (Petersen L.M. et al., 2017). Однако эти первичные данные требуют дальнейших расширенных исследований.
Особое значение на сегодняшний день с точки зрения формирования физической подготовленности спортсменов могут иметь исследования роли таких микроорганизмов, как Prevotella (геномы Prevotella: bryantii, buccae, copri, disiens, melaninogenica, salivae, stercorea; род Prevotella; отдел Bacteroidetes) и Methanobrevibacter (геном Methanobrevibacter smithii, род Methanobrevibacter, отдел Euryarchaeota). Определение таксономического состава метагеномных образцов, полученных от здоровых лиц, ведущих активный образ жизни, и от профессиональных спортсменов, последующее сравнение с международной и российской базами данных метагеномов — перспективный инновационный метод получения объективных данных для спортивной медицины и нутрициологии в плане дальнейшего формирования НМП.
Кроме того, некоторые результаты и выводы исследования L.M. Petersen и соавторов (2017), хотя и носят весьма предварительный характер (включая ограниченную выборку группы сравнения — велосипедистов-любителей), вызывают несомненный интерес, в частности:
1. Достоверная корреляция между тренировочной нагрузкой велосипедистов и преобладанием микробов Prevotella. При нагрузке более 20 часов в неделю увеличение микроорганизмов составило в среднем 14,75%, при нагрузке 16–20 часов — 12,12%.
2. Преобладание микробов Prevotella позитивно коррелирует с уровнем биосинтеза аминокислот — лизина, аланина, аспартата, глутамата и D-глутамина.
3. Преобладание микробов Prevotella негативно коррелирует с метаболическими процессами для ряда других аминокислот, углеводов, короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК, SCFA), а также с обменом азота, серосодержащих соединений и метана.
4. Наличие у профессиональных велосипедистов микробов Akkermansia, причем у семи спортсменов эта категория микроорганизмов составляет более 2% от всего микробиома, что согласуется с более ранними данными S.F. Clarke и соавторов (2014).
5. Ранее выполненные исследования показали незначительный процент микробов Prevotella у здоровых жителей Америки и Европы (Qin J. et al., 2010; Zhou Y. et al., 2014; Human Microbiome Project Consortium, 2012; Gorvitovskaia A. et al., 2016), в то время как у жителей Азии и некоторых районов Африки этот вид микроорганизмов встречается значительно чаще и в большем проценте от состава микробиома, что связывают с особенностями питания (De Filippo C. et al., 2010; Wu G.D. et al., 2011; Lim M.Y.et al., 2014; Nakayama J. et al., 2015). С другой стороны, виды спорта с преимущественным развитием выносливости изменяют рацион независимо от географии (постоянное местожительство) спортсмена. Основываясь на этом, а также собственных данных, L.M. Petersen и соавторы (2017) высказали гипотезу, что у атлетов в видах спорта, требующих повышенной скоростной выносливости (в частности, велосипедистов), относительное превалирование Prevotella связано, по крайней мере частично, с высоким содержанием в рационе спортсменов углеводов, значительным потреблением энергии и соответствующим количеством часов тренировок.
6. Превалирование Prevotella у спортсменов проявляется не только в количественном, но и качественном плане. Так, идентифицировано 11 OTUs микробов Prevotella, что нехарактерно для популяции обычных физически активных лиц.
7. Микробы Prevotella способствуют обмену незаменимых аминокислот ВСАА (лейцин, изолейцин, валин), которые, как известно, редуцируют центральную усталость и снижают мышечные повреждения у спортсменов в циклических видах спорта длительных нагрузок (Greer B.K. et al., 2007). Это способствует ускоренному восстановлению по окончании тренировок и соревнований.
8. Другие микроорганизмы — M. Smithii (Methanobrevibacter), подобно Prevotella, оказывают позитивное действие в условиях повышенного потребления углеводов (Hoffmann C. et al., 2013): увеличивают ферментативную активность МБ, включая ферментный полисахаридный комплекс, что выражается в усилении утилизации газообразного водорода и снижении образования метана из СО2. При снижении уровня M. Smithii происходит накопление газообразных продуктов в дистальном отделе толстого кишечника и, как следствие, прямое торможение бактериальных NADH-дегидрогеназ, что снижает продукцию АТФ, короткоцепочечных жирных кислот и других важных для поддержания гомеостаза организма спортсмена веществ (Samuel B.S. et al., 2007; Nakamura N. et al., 2010). Увеличение концентрации в МБ M. Smithii (пока чисто теоретически) может давать спортсменам определенные плюсы в виде усиления переработки органического материала в дистальном отделе толстого кишечника с образованием необходимых организму хозяина веществ наподобие короткоцепочечных жирных кислот, способствующих ускорению восстановления после нагрузок. Кроме того, M. Smithii активируют дендритные клетки иммунной системы, оказывая иммуномодулирующее действие (Bang C. et al., 2014), что особенно важно на этапе непосредственной подготовки к соревнованиям, когда у спортсменов формируется синдром вторичного иммунодефицита (Gleeson M., 2016)