细菌微生物的运动员可以提高运动性能

人类微生物组,微生物在表面衬的庞大集合我们的许多器官和皮肤,维持我们的健康是一个重要的支柱。在任何时候,500年到1000年居住在美国,不同种类的细菌,在一起比我们人类基因组包含更多的基因。研究人员也意识到,任何两个人共享相同的微生物,个体的微生物成分可以改变饮食,生活方式,用抗生素和其他药物治疗,和其他因素。而不同个体之间的链接发现了微生物和疾病等肥胖、炎症性肠病、关节炎、癌症、和自闭症,这仍未知是否相反也可能是真的与微生物积极提高健康和物理性能。

“在这个项目的开始,我们假设精英运动员的微生物必须有高度调整细菌物种共同之处,可以帮助与他们的性能和恢复,而且,一旦确定,这些可能成为高度有效成绩的益生菌的基础上,“说co-first作者乔纳森•Scheiman博士前博士后启动项目和乔治教堂,博士核心教员在哈佛大学生物工程研究所和哈佛医学院教授(HMS)。Scheiman也是FitBiomics Inc .)的首席执行官,前职业篮球运动员。

现在,一个高度协作的领导的研究小组Scheiman Wyss研究所和HMS和教堂,和亚历山大Kostic波士顿乔斯林糖尿病中心发现一个特定群体的细菌,称为韦永氏球菌属,他们发现肠道微生物丰富的波士顿马拉松跑步者在26.2英里的比赛结束后,和一群独立的87精英和奥林匹克运动员比赛。韦永氏球菌属细菌隔绝马拉松运动员和给老鼠增加了动物的表演在实验室控制相比跑步机测试13%的细菌。

“我们能够证明Veillonella-driven性能提升是由于细菌分解乳酸的能力,一个代谢物积累与长时间的剧烈运动,产生丙酸,短链脂肪酸(SCFA),这反过来又加强了身体锻炼的弹性压力,“共同通讯作者Kostic说,博士,谁是微生物学助理教授乔斯林糖尿病中心、和追求计算和实验方法为更好地理解之间的关系人类微生物组和糖尿病之类的代谢疾病。

在2015年波士顿马拉松跑步者的初步分析,研究人员分析了运动员的微生物组成,确定无所不在的DNA序列,但高度物种特异性的基因从细菌从运动员的粪便样本。”收集样本每日在前一周的运行和运行后的一周,分析他们的帮助亚历山大的生物信息学管道,使我们能够识别有意义的波动在整个微生物的增加韦永氏球菌属属最突出的一个,“Scheiman说。

韦永氏球菌属乳酸作为能源消耗的能力被但团队一个至关重要的一步。他们证明了一个韦永氏球菌属的物种,被称为韦永氏球菌属atypica,从马拉松运动员孤立的微生物和添加到小鼠的肠道微生物,本身可以提高动物的性能在跑步机上运行测试。

关键的生物信息学分析和动物实验是由co-first作家雅各布润滑油和西奥多·查夫,他在Kostic集团都是研究生。

但如何?产生乳酸在肌肉工作,通过血管系统循环,和被肝脏清除,另一方面和细菌驻留在肠道内腔,没有明显的联系。事实上,团队首次提供了证据表明乳酸可以通过墙壁肠道上皮细胞从血液循环进入肠道内腔,它可用韦永氏球菌属和其他可能的细菌。有趣的是,细菌不作为“乳酸水槽”导致系统性循环乳酸水平相当大的下降。相反,它是一个产品乳酸细菌的发酵,短链脂肪酸丙酸,跨越了从肠道内腔进入循环来提高性能。

合作者确实表明,丙酸,当注入到小鼠的肠道内腔,可以再现韦永氏球菌属的许多影响,像跑步机运行时间的增加,疲劳,和减少常见的炎症标记物的水平在上升期间和之后的肠道极端体育表演和跑步机在小鼠模型中运行。“我们认为,丙酸可以通过前后炎症表现出它的性能优势,作为一种能源的身体,和其他未知的影响,”推测Kostic。“值得注意的是,更高的运动能力强与温和的发展和更大的寿命在糖尿病患者中,这可能会使益生菌韦永氏球菌属的方法治疗。”

“研究很好地验证了我们最初的假设,并提供最引人注目的例子之一,人类宿主和微生物之间的代谢共生,可以广泛用作益生菌的策略不仅为运动员,而且改善健康的病人,“说教会共同通讯作者,他也是HMS的遗传学教授和哈佛大学健康科学技术和麻省理工学院(MIT)和铅Wyss研究所合成生物学平台。“现在我们已经建立了一个识别微生物平台与极端的表现,我们可以探索其他类型的极端微生物的运动员或个人高度适应环境挑战,揭示更多有益的功能链接,努力将其转化为益生菌治疗方法。”

Scheiman和教会创始人FitBiomics, Inc .微生物生物科技公司针对运动员。Scheiman、教堂和Kostic Fitbiomics持有股票,公司。

“这是我们学院的一个很好的例子为创造性的年轻科学家提供了自由跟随他们的非传统的想法无论他们去。Scheiman对体育运动的热情和科学合并在这样一个美妙的方式,与其他杰出的科学家合作,每一个将自己的专业知识,一个巨大的发现有可能改变了世界各地的许多人的生活质量采用低成本的益生菌的方法,”唐纳德·因格贝尔说Wyss学院创始董事谁也Judah Folkman的哈佛医学院和血管生物学教授在波士顿儿童医院血管生物学程序,以及哈佛大学的生物工程教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)。

其他作者在研究Wyss研究所和HMS研究者安吉拉•东Sukanya Punthambaker,博士和穆罕默德·Hattab博士;塔拉麦克唐纳博士莎拉•Lessard博士Loc-Duyen Pham,玛莎Wibowo,布莱登Tierney甄杨在乔斯林糖尿病中心;蕾妮Wurth博士FibBiomics Inc .);和朱利安•阿维拉帕切科博士和克莱尔小Clish广泛研究所博士,麻省理工学院和哈佛大学。这项研究是由哈佛大学的生物工程研究所,和美国国立卫生研究院的国家人类基因组研究所和国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所。

乔纳森•Scheiman参考:et al。Meta-omics精英运动员的分析识别成绩的微生物,通过乳酸代谢功能。自然医学(2019)DOI: https://doi.org/10.1038/s41591 - 019 - 0485 - 4

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。