Кишечная микробиота и физическая активность

Микробиота кишечника, микробные метаболиты и физическая работоспособность человека

Резюме

Триллионы микробов, населяющих кишечник, регулируют метаболизм хозяина. Поперечные исследования сообщили о связи между физической работоспособностью и микробиотой кишечника (GM). Физическая активность, по-видимому, увеличивает разнообразие GM и изобилие определенных полезных для здоровья микробов. Мы рассмотрели данные лонгитюдных исследований о связи между физически активным образом жизни или долгосрочными упражнениями и GM. Мы провели поиск литературы, используя базы данных Web of Science и PubMed Medline, чтобы собрать исследования на людях, показывающие связи между GM и упражнениями. В исследованиях существует много противоречий. Тем не менее, лонгитюдные исследования показывают, что часто упражнения на выносливость средней интенсивности оказывали наиболее положительное влияние на GM, но результаты варьируются в зависимости от исследуемой популяции и протокола упражнений. Кроме того, в литературе показано, что определенные микробы обладают способностью повышать физическую активность и работоспособность. Как правило, физически активный образ жизни и упражнения ассоциируются со «здоровой» GM. Однако у субъектов, ранее ведущих малоподвижный образ жизни, улучшения GM, вызванные физическими упражнениями, по-видимому, исчезают, если не продолжать активный образ жизни. К сожалению, некоторые исследования диеты не контролируются. Таким образом, в будущем необходимы более продолжительные исследования GM и физической работоспособности с подробной диетической информацией.

1. Введение

Сидячий образ жизни и ожирение увеличиваются во всем мире, и, как следствие, считается, что отсутствие физической активности в настоящее время является ведущей причиной неинфекционных заболеваний [1]. Одним из факторов, связанных с этими рисками для здоровья, является кишечная микробиота (GM), относящаяся к ~ 100 триллионам микробов, населяющих наш желудочно-кишечный тракт [2]. GM, превосходящая по численности клетки человека примерно в 1,3 раза [2], имеет долгую историю симбиоза с хозяином. Последние достижения в исследованиях расширили понимание множественных параллельных и двунаправленных ролей GM в регуляции гомеостаза тела. Например, GM может модулировать метаболизм и чувство насыщения хозяина, а также управлять многими иммунными ответами [3,4].

Влияние GM на физиологию хозяина было признано давно, и первые обзорные статьи датируются 2009 годом [5]. Совсем недавно накопленные данные показывают, что не только сама GM, но и ее производство биоактивных метаболитов регулируют функции и физиологию хозяина (некоторые примеры на Рисунке 1). Эти молекулы могут действовать как сигнальные мессенджеры, попадая в кровоток и, далее, во внекишечные ткани [6]. Например, GM производит короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs) в основном из пищевых волокон. Количество и тип GM-продуцируемых SCFAs в значительной степени определяются временем прохождения через желудочно-кишечный тракт, на которое, в свою очередь, влияет перистальтика кишечника [7], которая может заметно модулироваться физической активностью [8]. Известно, что помимо роли SCFAs в модуляции иммунных функций [9], бутират увеличивает окисление жиров в печени [5]. В качестве другого примера GM-метаболитов является триметиламин, который производят кишечные микроорганизмы из пищевого холина, который в дальнейшем превращается в триметиламин N-оксид (ТМАО) в печени. Уровни ТМАО тесно связаны с гипергликемией, сердечно-сосудистыми заболеваниями [5] и колоректальным раком [10]. Подводя итог, можно сказать, что метаболиты, продуцируемые GM, могут иметь как положительные, так и отрицательные эффекты на хозяина. На рисунке 1 показаны примеры метаболитов, продуцируемых GM, и их влияние на функции организма хозяина.

Рисунок 1. Примеры метаболитов, продуцируемых кишечной микробиотой (GM), и некоторые эффекты этих метаболитов на функции организма хозяина. Известно, что диета и упражнения влияют на состав, видовое богатство и разнообразие GM, что в дальнейшем приводит к изменениям в производстве микробных метаболитов. Например, GM влияет на метаболизм тирозина и триптофана, которые являются предшественниками дофамина и серотонина соответственно. Например, в кишечнике дофамин влияет на врожденную иммунную систему, а серотонин играет решающую роль в регулировании перистальтики кишечника. Однако эти классические нейромедиаторы кишечного происхождения также могут оказывать прямое воздействие на мозг. Возможные пути включают прямую передачу сигналов через кишечную нервную систему (ENS), вегетативную нервную систему (ANS) и блуждающий нерв, или через путь, опосредованный арилуглеводородными рецепторами (AhR), или через все еще неизвестные пути. Кроме того, GM может изменять выработку нескольких других нейротрансмиттеров и нейропептидов. В мозгу они регулируют, например, насыщение, вознаграждение и познание. GM производит, например, короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs) из пищевых волокон. Эти метаболиты могут регулировать различные функции желудочно-кишечного тракта и влиять на ENS. SCFAs могут проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) в мозг и оказывать прямое воздействие, например, на стимуляцию нейротрофических факторов мозга, уменьшая воспаление и усиливая чувство сытости. SCFAs вместе с желчными кислотами благоприятно регулируют метаболизм глюкозы и жиров в печени. Однако метаболиты также могут быть факторами риска для здоровья при заболеваниях. Производимый GM триметиламин далее превращается в триметиламин N-оксид (ТМАО) в печени. ТМАО связывают с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Помимо ТМАО, производимый GM асимметричный диметиларгинин (ADMA) связан с исходами сердечно-сосудистых заболеваний в широком диапазоне обстоятельств. Более высокий уровень ADMA в сыворотке может быть результатом чрезмерного метаболизма белков GM. В общем, GM играет решающую роль в регулировании врожденных систем, а некоторые метаболиты, продуцируемые GM, могут либо напрямую увеличивать, либо уменьшать воспаление хозяина. Например, производство SCFAs может существенно уменьшить системное воспаление, что улучшает целостность эпителия кишечника и ГЭБ. Сокращения: ADMA, асимметричный диметиларгинин; ANS, вегетативная нервная система; ГЭБ, гематоэнцефалический барьер; ENS, кишечная нервная система; GM, кишечная микробиота; SCFA, короткоцепочечные жирные кислоты; ТМА, триметиламин; ТМАО, триметиламин N-оксид.

В то время как диета является одним из наиболее важных факторов, определяющих состав GM [11,12] и широко изучается, лонгитюдных исследований, посвященных влиянию физических упражнений на формирование экосистемы GM, немного. Как правило, вопрос о GM и упражнениях зависит от типа спорта и тренировочной нагрузки, а также от генетики [13,14], пола [15], этнической принадлежности [16] и возраста [17] спортсмена. Спортсмены обычно уделяют особое внимание своему здоровью, и поэтому диета тренирующегося спортсмена может считаться полноценной и богатой энергией, питательными веществами, витаминами, минералами и микроэлементами. Однако диета также зависит от вида спорта, и в некоторых видах спорта (например, в соревновательных классах, основанных на весе) у спортсменов могут быть строгие режимы питания и ограничения, которые могут привести к несоответствующему потреблению пищевых волокон и резистентного крахмала (например, [18]). Также было показано, что среди спортсменов разные диеты на разных этапах тренировочного сезона влияют на GM [19]. Интенсивные тренировки также вызывают стрессовые реакции, опосредованные через гипоталамус-гипофиз-надпочечниковую (HPA)-ось и автономные и адреномедуллярные оси, которые влияют на физиологию человека различными способами, включая функционирование кишечных барьеров и перистальтику кишечника, высвобождение нейротрансмиттеров и гормональный статус, которые имеют свои собственные эффекты на GM, как это было рассмотрено Clark and Mach [20] на основе оригинальных статей.

В этой статье мы впервые представляем доказательства перекрестных исследований, показывающих связь между GM и физической активностью. Затем мы рассмотрим оригинальные исследовательские статьи, которые определили влияние долгосрочных упражнений на GM. Используя термин «долгосрочные упражнения», мы включили элитных спортсменов или период тренировок, который длился в течение нескольких недель у ранее неактивных участников исследования. Исследования, в которых использовались диетические или другие вмешательства в сочетании с физическими упражнениями, были исключены, если не было группы, занимающейся только физическими упражнениями, поскольку мы намеревались рассмотреть исключительно влияние физических упражнений на GM и их метаболиты. Если бы упражнение сочеталось с диетическим вмешательством, единственные эффекты физических упражнений не могли бы быть определены, поскольку диета существенно влияет на GM. В четвертом разделе мы опишем исследования, которые определили влияние более коротких упражнений на GM. Наконец, в пятом разделе мы рассмотрим последние данные о влиянии некоторых кишечных бактерий на физическую работоспособность.

2. Перекрестные исследования выявили связь между упражнениями, физической работоспособностью и кишечной микробиотой у людей - Некоторые примеры.

Многочисленные исследования были проведены на животных и людях, чтобы определить связи между физической активностью, упражнениями и GM, а также то, как эти связи связаны с различными заболеваниями или факторами риска болезней. Эти темы не были основной целью данной статьи, и для более полного их понимания доступно несколько отличных обзорных статей (например, [21,22,23,24]). Первое исследование на людях, показывающее связь между физической активностью, упражнениями и GM, датируется 2014 годом. Кларк (Clarke) и его коллеги изучили GM профессиональных игроков в регби и сравнили их с двумя группами людей, ведущих малоподвижный образ жизни, которые были сопоставимы со спортсменами по индексу массы тела (ИМТ, ​​из-за физических размеров игроков в регби) [25]. Это поперечное исследование показало, что у спортсменов было более высокое альфа-разнообразие GM, что было положительно связано с потреблением белка с пищей. Кроме того, относительная численность некоторых бактериальных таксонов была выше у спортсменов, чем в контроле [25]. Среди прочего, относительная доля родов Akkermansia (Аккермансия), считающихся полезными для здоровья, была выше у спортсменов. Аккермансия связана с общим хорошим здоровьем [26] и менее распространена среди людей с ожирением [27]. В клинических испытаниях было показано, что Аккермансия снижает избыточный вес и улучшает чувствительность к инсулину [28]. Дальнейший анализ метагенома испытуемых из исследования 2014 года [25] показал, что гены GM профессиональных регбистов были обогащены путями, участвующими в метаболизме углеводов, синтезе аминокислот и SCFAs, и различия между группами были больше, чем различия в микробном составе [29]. Однако потребление с пищей общей энергии, белков, углеводов, жиров, сахаров и клетчатки было значительно выше у спортсменов, чем в контрольной группе, ведущей малоподвижный образ жизни [25], что могло повлиять на результаты анализов GM.

Другое поперечное исследование также показало положительную связь между Аккермансией и уровнем физической активности. Bressa et al. сравнили состав GM женщин, ведущих сидячий образ жизни или физически активных женщин, которые выполняли упражнения не менее трех часов в неделю [30]. Исследуемые группы не отличались друг от друга по возрасту, росту, весу и ИМТ. Метагеномный анализ GM выявил более высокую численность Verrucomicrobia среди многих других таксонов. Поскольку Akkermansia muciniphila является единственным известным видом этого типа, разница была дополнительно количественно определена с помощью ПЦР, которая подтвердила, что A. muciniphila была более распространена у физически активных, чем у неактивных женщин [30]. В другом поперечном исследовании также было показано, что Verrucomicrobia более распространена у пожилых мужчин с опытом непрерывных тренировок по сравнению с контрольной группой [31]. Неизвестно, как физически активный образ жизни может увеличить численность Akkermansia, но вполне возможно, что пищевые привычки активных людей играют определенную роль. Физически активные женщины [30] и спортсменки в исследовании Clarke et al. [25] потребляли больше пищевых волокон, чем те, кто ведет сидячий образ жизни, и волокна заведомо разлагаются Akkermansia с образованием SCFAs [32]. Кроме того, игроки в регби потребляли больше белка [25]. В недавнем исследовании было показано, что высокое потребление белка (вместе с десятинедельными тренировками с отягощениями) увеличивает количество Akkermansia [33]. Таким образом, вероятно, что диета влияет на численность Аккермансии, возможно, в некоторых случаях даже больше, чем сама физическая активность.

В целом, хотя эффекты упражнений и физической активности на состав GM кажутся переменными, продукция SCFAs, полученных из кишечника, постоянно увеличивается в ответ на упражнения [21,23,24,25]. Может быть несколько причин, объясняющих влияние упражнений на это. Помимо видов бактерий в кишечнике и оптимальной доступности субстратов, одним из ограничивающих факторов для ферментации SCFAs является время прохождения через кишечник, которое дополнительно влияет на состав GM. Повышенная перистальтика кишечника, по-видимому, связана с большей доступностью субстратов, как углеводов, так и аминокислот, в дистальном отделе толстой кишки. Это связано с быстрым прохождением субстратов через проксимальные части, что в конечном итоге приводит к усилению бактериальных метаболических процессов в дистальных частях и повышению эффективности ферментации [34]. Также возможно, что во время упражнений побочный продукт энергетического метаболизма скелетных мышц, лактат, используется либо как поглотитель электронов [7], либо как источник углерода для определенных SCFA-продуцирующих бактерий Veillonella [35]. Лактат, по-видимому, транспортируется в кишечник, где он может усиливать рост бактерий, которые используют его для производства дополнительной энергии (=пропионат). Пропионат может улучшить физическую работоспособность, и одновременно бактериальное расщепление лактата предотвращает его накопление [35].

Взаимодействие между GM и упражнениями также было показано в перекрестном исследовании Estaki et al. [36], в котором физическая работоспособность могла объяснить более 20 процентов богатства видов GM у людей, в то время как, однако, потребление белка с пищей и возраст были самыми сильными предикторами состава GM [36]. Изучая метагеномы GM, авторы обнаружили, что физическая работоспособность связана - в большей степени, чем сама композиция GM - со многими функциями GM, включая производство бутирата и других жирных кислот. Максимальный пик поглощения кислорода был наиболее тесно связан с белками подвижности бактерий, включая белки, участвующие в сборке жгутиков и хемотаксисе. Эти функциональные изменения могут быть связаны с повышенной перистальтикой и моторикой кишечника из-за физической активности [8]. В поддержку этой точки зрения авторы также обнаружили, что кардиореспираторная работоспособность была связана с выработкой бутирата [36], что, как упоминалось выше, в значительной степени определяется перистальтикой кишечника [7].

Существуют также перекрестные исследования влияния упражнений на протяжении всей жизни на GM и маркеры физической подготовки. Недавно Šoltys et al. [31] сравнили группы тренирующихся спортсменов и контрольную группу, которые были здоровыми пожилыми мужчинами (60–70 лет) в Словакии. Šoltys и его коллеги смогли показать, что длительные тренировки на выносливость на протяжении всей жизни влияют на состав GM по сравнению с контрольной группой [31]. Тренировочный фон не влиял на альфа-разнообразие GM, рассчитываемое как индексы Шеннона, Симпсона или Chao1, но на уровне рода у тренированных мужчин было более высокое относительное количество, например, Phascolarctobacterium, Prevotella и Subdoligranulum, чем в контрольной группе. и более низкая численность Bacteroides, Blautia, Faecaelibacterium и Roseburia. Упражнения на протяжении всей жизни были обнаружены как отчетливые различия в выбранных родах GM, бета-разнообразии, соотношении Bacteroides и Prevotella и в маркерах физиологической пригодности. Однако среди лучших предикторов для отличия активных субъектов от контроля было соотношение Bacteroides к Prevotella, в дополнение к максимальному потреблению кислорода (VO₂max) и ИМТ [31]. Аналогичным образом, в исследованиях элитных спортсменов высокого уровня на выносливость (мужчины и женщины, в возрасте от 14 до 72 лет) в Польше [37] и в Японии (женщины, возраст ~ 20 лет) [38], были показаны отчетливые различия в GM по сравнению с соответствующей контрольной популяцией. В обоих исследованиях некоторые маркеры разнообразия или богатства GM были выше среди спортсменов, чем в контрольной группе. Однако у польских спортсменов количество Firmicutes было выше, чем в контрольной группе, что соответствует предыдущему выводу [25]. Интересно, что соотношение Firmicutes к Bacteroidetes было выше, поскольку это было связано с повышенным риском заболевания и ожирением [39]. Однако, помимо ожирения, данные экспериментов на животных [40] и людях [41] показывают, что повышенное соотношение также может быть связано с повышенной переносимостью физических нагрузок, то есть повышенным VO₂max. Среди японских спортсменок количество Faecalibacterium, Mucispirillum, Haemophilia и Rothia было выше, чем в контрольной группе. Метаболиты в кале также были изучены, но не было обнаружено разницы в концентрации бутирата, в то время как концентрация сукцината была выше у спортсменов, чем в контроле. Было высказано предположение, что накопление сукцината вызывает дисбиоз в кишечнике и, в дальнейшем, усиление осмоса и диарею [38], но эти выводы требуют дополнительных исследований.

3. Продольные исследования, показывающие влияние длительных физических упражнений на микробиоту кишечника человека и микробный метаболизм.

В ходе нашего поиска литературы в период с июня по октябрь 2021 года, начиная с 2012 года, в общей сложности было найдено 1272 связанных публикации, из которых мы включили 24 долгосрочных и 20 перекрестных или краткосрочных исследований. Мы также включили другую соответствующую литературу, в результате чего общее количество ссылок составило 95. При поиске литературы мы включили «Все поля» в поисковые запросы из Национальной медицинской библиотеки, PubMed Medline. В Web of Science все базы данных были включены в поиск по «Теме». По ключевым словам «кишечная микробиота, упражнения, человек» во всех базах данных Web of Science было опубликовано 657 публикаций. С теми же ключевыми словами в поиске PubMed Medline мы нашли 563 публикации из Национальной медицинской библиотеки. Из них мы исключили обзоры, эксперименты на животных, отдельные диетические вмешательства, книги, выдержки из собраний и дубликаты. Наш поиск по ключевым словам: «кишечная микробиота, упражнения, человек» дал 200 результатов в PubMed и 180 в Web of Science, из которых восемь были оригинальными статьями и совпадали с результатами поиска по вышеупомянутым поисковым запросам. Наш поиск со словами: «кишечная микробиота, длительные упражнения, человек» дал 14 результатов в Web of Science, из которых только один ранее не был найден. В поиске PubMed с этими ключевыми словами все результаты дублировали предыдущие результаты поиска. Скрининг проводился двумя независимыми рецензентами с использованием заранее установленных критериев включения / исключения. Подводя итог, на наш взгляд, наиболее важные лонгитюдные исследования, их настройки и результаты суммированы в таблице 1. Анализ данных показан на блок-схеме PRISMA (дополнительный файл S1). Более того, в дополнение к лонгитюдным исследованиям, в этой статье цитируются некоторые обзоры и оригинальные исследовательские публикации, которые служат источниками исходной информации. Они были сочтены относящимися к теме, хотя не имели прямого отношения к влиянию долгосрочных упражнений на GM.

Таблица 1. Основные результаты оригинальных исследовательских публикаций, в которых сообщается о влиянии длительных тренировок на микробиоту кишечника. В таблице показаны только результаты, связанные либо с тренировкой, либо с микробиотой кишечника.

3.1. Упражнения на выносливость и кишечная микробиота

Аллен (Allen) и его сотрудники изучали влияние упражнений на выносливость средней интенсивности, количество и интенсивность которых постепенно увеличивались в течение шести недель после вмешательства, на GM участников исследования с ожирением и нормальным весом [42]. Сеансы упражнений контролировались и выполнялись с помощью велоэргометра или беговой дорожки. Сообщалось, что все участники на 100% соблюдали программу, и были учтены такие факторы, которые мешают, например, диета и лекарства. Тренировки с упражнениями эффективно увеличивали мышечную массу и снижали процентное содержание жира в организме независимо от веса тела, а относительное значение VO₂max увеличивалось в ответ на тренировку с физической нагрузкой. Авторы обнаружили, что 6 недель упражнений по-разному влияли на GM у участников исследования с избыточным и нормальным весом, причем вызванные упражнениями изменения бета-разнообразия зависели от статуса ожирения. Что касается состава GM, то упражнения на выносливость привели к увеличению относительной численности Bacteroides и Collinsella у участников с ожирением, в то время как эти роды снизились у худых. Faecalibacterium увеличилась у худых участников, но уменьшилась у людей с ожирением во время тренировок. Единственный известный вид рода Faecalibacterium, Faecalibacterium prausnitzii, является одним из самых распространенных комменсалов с важными противовоспалительными функциями [61,62,63], и мы показали, что эта полезная для здоровья бактерия может также облегчить неалкогольную жировую болезнь печени [64]. Обилие F. prausnitzii было выше у элитных бегунов на выносливость [38] и у здоровых, физически активных женщин в пременопаузе, чем у малоподвижных сверстников [30], хотя среди активных пожилых мужчин ситуация была противоположной [31]. Однако кажется, что упражнения могут увеличить количество Faecalibacterium, и в будущем следует изучить вопрос о том, может ли повышенное количество этой противовоспалительной бактерии быть связано с некоторыми противовоспалительными эффектами упражнений (например, [65]). Поскольку известно, что Faecalibacterium продуцирует SCFA, Allen et al. [42] определили влияние физических упражнений на концентрацию SCFA в фекалиях, а также на экспрессию генов бутирил-КоА: ацетат-КоА-трансферазы (BCoAT) и метилмалонил-КoA декарбоксилазы (mmdA) GM. Они обнаружили, что упражнения повышали уровни ацетата и бутирата только у худых участников, что сопровождалось увеличением экспрессии продуцирующего бутират BCoAT и продуцирующего пропионат mmdA [42].

После шести недель тренировок Allen et al. выполнили «период вымывания», в течение которого участников исследования проинструктировали воздерживаться от упражнений в течение шести недель, после чего их GM снова проанализировали [42]. Во время вымывания вызванные физической нагрузкой изменения в составе GM исчезли или вернулись к исходному уровню. Например, количество Faecalibacterium снизилось у худых участников и Collinsella у людей с ожирением. Уровни SCFAs, а также экспрессии генов BCoAT и mmdA снижались во время периода вымывания [42]. Таким образом, кажется, что для поддержки положительных изменений в GM, вызванных физическими упражнениями, важно поддерживать физически активный образ жизни. Также было бы важно определить, почему GM худых и страдающих ожирением людей по-разному реагируют на упражнения, и какова будет роль диеты в этих изменениях.

В нашем собственном исследовании упражнений на выносливость были набраны женщины с избыточным весом и ранее малоподвижным образом жизни, которые служили для себя контролем [43]. После шестинедельного контрольного периода, в течение которого участникам исследования рекомендовали не менять уровень физической активности или привычную диету, они были включены в шестинедельный курс упражнений на выносливость. Тренировки контролировались и выполнялись с помощью велоэргометра три раза в неделю. В течение контрольного периода изменений в GM, составе тела, физической работоспособности или диете не произошло. После выполнения упражнений на выносливость, общее потребление энергии и макроэлементов с пищей сохранялось, что указывает на то, что участники не изменили своих диетических привычек. Андроидное распределение жира уменьшилась в ответ на упражнения без каких-либо других изменений в составе тела, в то время как максимальная мощность и способность поглощать кислород увеличились, а уровень лактата в крови снизился [43]. Бета-разнообразие уровня GM на дистанции Jaccard увеличилось в ответ на тренировку на выносливость. На уровне типа тренировка с физической нагрузкой привела к уменьшению Proteobacteria  и увеличению численности Verrucomicrobia. Далее увеличился род Dorea, Anaerofilum и Akkermansia [43]. Увеличение Аккермансии было интересным, потому что, как упоминалось выше, перекрестные исследования показали, что Аккермансия более распространена у физически активных людей, чем у малоподвижных [25,30,31], и, таким образом, Аккермансия может быть т.н. таксоном физических упражнений. Кроме того, следует отметить уменьшение Proteobacteria в ответ на упражнения, поскольку этот тип включает несколько потенциально воспалительных и вызывающих болезни таксонов [66]. Мы также определили, зависели ли вызванные упражнениями изменения бактериальных таксонов от возраста участника, веса, процента жира в организме, андроидного процента жира, общего потребления энергии или потребления сахарозы или клетчатки. В результате, среди всех изменяющихся таксономических количеств только Proteobacteria и Verrucomicrobia, а также Akkermansia, ответили на тренировку с физической нагрузкой независимо от вышеупомянутых смешивающих переменных. Несмотря на увеличение количества Akkermansia и Dorea, продуцирующих бутират, тренировка не увеличивала гены GM, связанные с метаболизмом бутирата [43], что противоречило выводам Allen et al. [42]. Мы обнаружили, что упражнения снижают несколько метагеномных функций GM, включая те, которые связаны с метаболизмом фруктозы, маннозы, аланина и ароматических аминокислот. Уменьшение этих генов может быть связано с физическими упражнениями, увеличивающими всасывание этих питательных веществ из тонкой кишки [67], что затем снижает их метаболизм в GM толстой кишки. Известно, что большая часть метаболизирующих углеводы GM обитает в толстой кишке [68], но необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как и почему тренировки влияют на функции GM толстой кишки.

Влияние на GM прогрессивно увеличивающихся тренировок на выносливость изучалось у здоровых мужчин старше 60 лет Танигучи (Taniguchi) и его коллегами [44]. Исследование показало, что разнообразие GM отрицательно связано с артериальным давлением участников исследования, хотя тренировки не повлияли на разнообразие GM. Упражнение увеличило численность рода Oscillospira, но значительное изменение исчезло, когда его скорректировали с учетом количества овощей, морских водорослей и риса в рационе. Авторы также обнаружили, что количество Clostridium difficile снижается независимо от диеты. C. difficile - известный патоген, который может вызывать тяжелую диарею. Хотя изменения в Oscillospira и C. difficile были связаны с кардиометаболическими переменными, неясно, как и почему упражнения влияют на численность этих двух таксонов. Функциональные метагеномы GM были предсказаны на основе последовательностей рибосомных генов 16S GM, и анализ показал, что упражнения увеличивают обработку генетической информации и метаболизм нуклеотидов GM. Эти изменения могут отражать адаптацию GM к повышенной перистальтике кишечника и увеличению времени прохождения, которые являются обычными ответами на упражнения [69]. Хотя точные опосредующие механизмы этих изменений, вызванных физической нагрузкой, в значительной степени неизвестны, одним из них может быть арилуглеводородный рецептор (AhR) внутриклеточного фактора транскрипции в кишечнике. Обата (Obata) с соавторами показали, что во взаимодействии с GM, AhR в кишечных нейронах кишечника действует как регуляторный узел между кишечной средой и нейронными коммуникациями, интегрируя GM с физиологическими ответами [70]. Независимо, AhR также был связан с реакцией на упражнения [71,72] и активируется бутиратом [73], что поднимает вопрос, может ли он участвовать в опосредовании эффектов упражнений на GM.

Группа исследователей из Дании изучила влияние различных режимов упражнений на участников с ожирением и избыточным весом [45]. После шести недель высокоинтенсивных тренировок на выносливость пять раз в неделю Kern et al. [45] обнаружили, что разнообразие GM увеличилось, однако не было замечено никакой связи между разнообразием и VO₂max. GM в группе тренировок с более высокой интенсивностью начал быть более похожими друг на друга, чем в других группах с более низкой интенсивностью. Прогнозируя метагеномные функции GM по последовательностям рибосомного гена 16S, был сделан вывод, что метаболизм углеводов и аминокислот увеличился. Эти изменения были связаны с диетическим потреблением углеводов [45], и, таким образом, возможно, что влияние упражнений на GM было связано не только с упражнениями, но также со спонтанными изменениями в диете, влияющими на GM.

Эффекты уменьшения объема тренировок на выносливость изучались у пловцов [46]. Во время соревновательной фазы участники тренировались (проплывали) 32,4 ± 4,8 км в неделю. Затем тренировочный объем снизился до 19,6 ± 8,2 км в неделю, а далее до 11,3 ± 8,1 км. Авторы обнаружили, что альфа-разнообразие GM уменьшалось с уменьшением тренировочного объема. Они также продемонстрировали, что виды Coprococcus и Faecalibacterium, связанные с краткосрочными изменениями в тренировочном объеме, оба уменьшились вместе с тренировочным объемом. Уменьшение количества Faecalibacterium интересно, поскольку оно увеличилось в ответ на упражнения на выносливость в исследовании Allen et al. [42].

Есть также исследования, не обнаруживающие связи между упражнениями на выносливость и GM. Wang et al. [47] сообщили об отсутствии влияния 12-недельных упражнений на выносливость средней интенсивности на GM подростков. Исследовательская группа изучила 191 подростка (12–14 лет), из которых 49 имели подпороговые симптомы настроения, остальные были здоровы. Аэробная тренировка проводилась по 30 минут четыре раза в неделю, в то время как контрольная группа проводила групповые встречи (мероприятия включали психологическое воспитание, чтение, пение и групповые игры) [47]. Хотя исследование не выявило эффектов физических упражнений, подростки с симптомами настроения имели более низкое бета-разнообразие GM, чем здоровые. Moitinho-Silva et al. [48] не обнаружили влияния тренировок на выносливость или силу на GM ранее неактивных женщин и мужчин, что, по мнению авторов, является результатом большой межиндивидуальной изменчивости GM. Тренинг длился шесть недель, и, тем не менее, он был эффективен в улучшении или стремлении улучшить показатели, связанные со здоровьем участников исследования [48]. Чтобы завершить исследование, авторы сравнили данные GM ранее неактивных субъектов с данными элитных спортсменов того же пола и возраста, и, несмотря на отсутствие различий в показателях разнообразия GM, были некоторые незначительные различия в конкретных родах и семьях. Кроме того, поскольку обилие Veillonella ранее ассоциировалось с улучшенными физическими упражнениями сразу после марафонского бега [35], Moitinho-Silva и его коллеги количественно оценили ее количество с помощью ПЦР, но не было обнаружено различий между спортсменами и неактивными участниками [48]. Однако эти результаты могут быть искажены из-за времени отбора фекалий относительно тренировок в группе спортсменов. Кроме того, информация о питании не была доступна для группы спортсменов.

Подводя итог, сообщаемые эффекты или отсутствие эффектов упражнений на выносливость на GM варьируются в зависимости от исследования. Хотя благодаря упражнениям вмешательство было аналогичным в исследованиях Allen et al. [42] и Munukka et al. [43], как и в группах исследования с избыточным весом, и учитывалась диета, ни один изменяющийся таксон GM или функция не были одинаковыми. Различия между исследованиями заключались в географическом положении (США против Финляндии), а также в обоих полах в исследовании Allen et al. [42] и только в женщинах в исследовании Munukka et al. [43]. Могут ли они привести к противоречивым результатам, еще предстоит определить. Кроме того, исследования упражнений на выносливость показали либо снижение [43], либо увеличение [45] генов углеводного обмена GM. Тем не менее, это увеличение, возможно, было вызвано более высоким потреблением углеводов с пищей.

3.2. Влияние комбинации силовых и аэробных упражнений на кишечную микробиоту

Cronin et al. [49] изучали влияние восьминедельных комбинированных тренировок с отягощениями и аэробных тренировок, а также добавок сывороточного протеина на GM участников исследования с избыточным весом, которые ранее были физически неактивными [49]. Люди, регулярно занимающиеся физическими упражнениями, обычно употребляют протеиновые добавки, потребление которых положительно связано с полезной для здоровья составом GM [74]. Режим упражнений, использованный в исследовании, вызвал лишь незначительные изменения в GM. После восьми недель тренировок разнообразие кишечных вирусов уменьшилось только в группе, которая тренировалась и получала сывороточный протеин. Изменений в кишечных бактериях не обнаружено [49]. Позже Cronin с соавторами определили, влияет ли режим упражнений на метагеномные функции GM [50]. Пациенты в исследовании имели избыточный вес и, кроме того, страдали воспалительным заболеванием кишечника. В соответствии с предыдущей работой, это исследование также не продемонстрировало значительного влияния восьминедельной комбинированной тренировки на микробиом кишечника [50].

Эффекты комбинации тренировок с отягощениями и аэробных упражнений также изучались у пациентов с диабетом 2 типа (СД2) [51] и неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП) [52]. Основываясь на традиционных методах культивирования, исследование Pasini et al. [51] показало, что шесть месяцев физических упражнений уменьшили количество грибков и дрожжей Candida albicans в кишечнике пациентов с СД2 [51]. В то же время в кале снизился уровень зонулина (маркера, отражающего кишечную утечку). У пациентов с НАЖБП восемь недель физических упражнений увеличили относительную численность Bacteroidetes, Euarchaeota, дельта- и бета-протеобактерий, в то время как количество актинобактерий снизилось [52]. Кроме того, в обоих исследованиях сообщалось об улучшении физической работоспособности и уменьшении системного воспаления в ответ на физические упражнения. Среди пациентов с НАЖБП показатели печеночных заболеваний, а среди пациентов с СД2 гликемические индексы улучшились в связи с физической работоспособностью. Таким образом, предполагается, что воздействие упражнений на GM включает различные физиологические адаптации регуляторных систем.

Группа японских исследователей определила влияние аэробных упражнений или упражнений с сопротивлением мышц туловища на GM женщин старше 65 лет [53]. Исследование контролировалось по питанию. Morita и его коллеги обнаружили, что аэробные упражнения увеличивают количество представителей рода Bacteroides и уменьшают количество Clostridium кластера XIVa, в то время как упражнения с отягощениями увеличивают количество Clostridium кластера IX. Авторы предположили, что уровень Bacteroides увеличился, поскольку известно, что аэробные упражнения ускоряют время прохождения через кишечник [69] и увеличивают выработку SCFAs, что вместе снижает pH в толстой кишке, чтобы быть оптимальным для роста Bacteroides. Однако мы думаем, что этому выводу несколько мешает тот факт, что численность известного подкластера XIVa, продуцирующего бутират, Clostridium уменьшилась. В целом кажется, что изменение численности Bacteroides в ответ на физические упражнения или физически активный образ жизни, по-видимому, чувствительно к настройке исследования, и реакция может зависеть от предыдущего уровня физической подготовки и пола. В другом исследовании пожилых женщин [75] и лиц, страдающих метаболическим синдромом, имеются аналогичные данные об увеличении изобилия в ответ на тренировку [76]. В целом, западный образ жизни [77] и потребление пищевых жиров [19] ассоциируются с более высокой численностью Bacteroides, в то время как мужской пол с историей тренировок ассоциируется с более низкой численностью Bacteroides [25,31,78].

Недавнее исследование физически неактивных пожилых женщин, проведенное Zhong et al. [54] изучило эффекты восьминедельной комбинированной аэробной тренировки и тренировки с отягощениями. Участники исследования были проверены на предмет их здоровья, и в него были включены только здоровые испытуемые (n = 12). Они были рандомизированы либо в контрольную (просмотр видео о здоровье два раза в месяц), либо в группу упражнений. Каждая часовая тренировка состояла из разминки, аэробной части и тренировки с отягощениями с резинкой четыре раза в неделю. Диета не контролировалась и не изучалась. Физическая работоспособность улучшилась в ответ на тренировку, и различные показатели физических функций были связаны с обилием Verrucomicrobia / Akkermansia. Хотя тренировки не повлияли на альфа-разнообразие GM, численность Phascolarctobacterium и Mitsuokella увеличилась [54].

Комбинированные силовые и аэробные упражнения также изучались Кирогой (Quiroga) и его коллегами на педиатрических пациентах с ожирением в возрасте от семи до 12 лет [55]. После 12-недельной программы упражнений метагеномный анализ GM показал, что численность типа Proteobacteria снизилась [55], что соответствует нашему предыдущему исследованию [43]. Кроме того, метаболомный анализ кала показал тенденцию к уменьшению содержания аминокислот с разветвленной цепью и глюкозы, а также тенденции к увеличению содержания формиата в ответ на комбинированные силовые и аэробные упражнения. Однако только увеличение ксилозы и уменьшение галактозы были значительными [55]. В то же время тренировка значительно подавляла активацию инфламмасом мононуклеарных клеток периферической крови. Инфламмасомы - это мультимолекулярные комплексы врожденной иммунной системы, которые действуют в организме в ответ на микробные молекулы. Их активация приводит к выработке различных провоспалительных цитокинов [79].

Подводя итог, можно сказать, что влияние комбинированных тренировок с отягощениями и аэробными упражнениями на GM было различным во всех исследованиях. Однако, как и в других исследованиях, количество Akkermansia положительно связано с физической работоспособностью, а количество Proteobacteria уменьшилось в ответ на упражнения. Характеристики исследуемых популяций сильно различаются, некоторые из них здоровы, а некоторые страдают серьезными метаболическими заболеваниями. Таким образом, возможно, что эффекты комбинированной тренировки на GM зависят от состояния здоровья человека.

3.3. Упражнения высокой интенсивности или интенсивные тренировки и кишечная микробиота

Исследовательская группа из Финляндии определила влияние интервальных тренировок и непрерывных тренировок на GM и воспалительные факторы в кишечнике участников, которые были резистентными к инсулину [56]. Интервальная тренировка проводилась на велоэргометре в течение двух недель (30-секундные упражнения с 4-минутными перерывами), а периодическая тренировка проводилась с интенсивностью от 40 до 60 минут при 60% VO₂max. Motiani et al. [56] обнаружили, что оба режима упражнений уменьшали воспаление в кишечнике, а также уменьшали соотношение Firmicutes и Bacteroidetes. Повышенное соотношение этих типов ранее было связано с ожирением и СД2 [80]. Кроме того, исследование [56] показало, что среди ранее неактивных и страдающих ожирением (преддиабетических или диабетических) мужчин и женщин количество клостридий (Clostridia), вызывающих воспаление [81], снижалось в ответ на интервальную тренировку. В этом исследовании уровень Faecalibacterium увеличивался в ответ на аэробные упражнения средней интенсивности [56]. Оба режима тренировки уменьшили системные воспалительные маркеры и увеличили относительное количество в типе Bacteroidetes, что привело к снижению соотношения Firmicutes / Bacteroidetes. Более того, численность F. prausnitzii имела тенденцию к увеличению, а A. muciniphila - к снижению в ответ на физическую нагрузку [56].

В отличие от исследований, проведенных с участием субъектов с ожирением и / или избыточным весом, исследование с участием мужчин с нормальным и слегка избыточным весом не обнаружило каких-либо эффектов высокоинтенсивных интервальных тренировок на разнообразие или состав GM [57]. Кроме того, исследование Rettedal et al. [57] не обнаружили никаких ассоциаций между родом GM и физической работоспособностью.

Известно, что реакция на физические упражнения у людей различается в зависимости от возраста и генотипа [72,82]. В исследовании Liu et al. также было обнаружено, что влияние упражнений на GM зависит от реакции мужчин с преддиабетическим весом (~ 40 лет) [58]. Мужчины были подвергнуты прогрессивным высокоинтенсивным интервальным тренировкам в течение двенадцати недель (3 раза в неделю), а 70-минутные тренировки состояли из комбинированных аэробных и силовых тренировок на уровне 80–95% от максимальной частоты сердечных сокращений. Исследование четко разделило испытуемых на тех, кто реагирует на физические нагрузки, и тех, кто не реагирует, в зависимости от чувствительности к инсулину, но, что интересно, адаптации GM были разделены аналогичным образом. Некоторые бактерии уменьшились только у респондентов (например, Alistipes putredenis, Alistipes shahii, Bacteroides xylanisolvens), а некоторые увеличились среди них (группа Streptococcus mitis, Lachnospiraceae bacterium). Среди бактерий с наиболее сильной корреляцией с улучшением гомеостаза глюкозы и инсулина были Ruminococcus gnavus, Alistipes shahii, группа Streptococcus mitis, Eubacterium hallii и Escherichia coli, численность которых также по-разному изменялась у респондеров и нереспондеров. Liu et al. [58] продолжили исследование функциональным и метаболомическим анализом GM, показав сегрегацию функциональных вариаций и путей в соответствии с реакцией на упражнения. Аминокислотная ферментация была смещена в сторону производства метаболически вредных компонентов и газов толстой кишки у людей, не отвечающих на упражнения, а у респондентов - в сторону продукции SCFAs. Что касается чувствительности к инсулину, было обнаружено, что несколько других важных метаболических адаптаций в GM дифференцируют две группы, реагирующие на упражнения. Результаты были подтверждены с помощью алгоритма «случайного леса», чтобы выявить различия в GM и метаболитах на исходном уровне, что наиболее эффективно предсказывает реакцию на физическую нагрузку. Это были Bacteroides xylanisolvens, B. cellulosilyticus и ГАМК. Прогностическая модель использовалась в исследовании когорты из 30 преддиабетических субъектов, и предыдущие результаты реакции на упражнения были воспроизведены в этой проверочной когорте с почти аналогичным индексом дискриминации (0,880 против 0,747, открытие против проверки). Наконец, авторы провели эксперимент на животных по трансплантации фекальной микробиоты от людей, реагирующих и не отвечающих на упражнения, мышам с ожирением, леченным антибиотиками. Результаты показали, что GM от тренированных респондентов был способен вызывать изменения в фенотипе, гомеостазе глюкозы, в том числе в физической работоспособности [58].

Еще в двух статьях сообщалось о влиянии более коротких и напряженных упражнений на GM и здоровье кишечника. Исследование Karl et al. [59] показали, что марш на беговых лыжах высокой интенсивности в течение четырех дней увеличил разнообразие GM солдат-мужчин, но снизил относительное количество полезных для здоровья микробов и увеличил количество потенциально воспалительных микробов [59]. В другой оригинальной исследовательской статье Кеохана (Keohane) с соавторами сообщалось, что 33-дневная трансокеанская гребная гонка протяженностью 5500 км увеличила разнообразие GM и количество бактерий, продуцирующих бутират [60]. Кроме того, было замечено увеличение количества генов GM, ответственных за метаболизм S-аденозилметионина, аминокислот и жирных кислот. Однако, поскольку количество участников было всего четыре, исследование не имеет большой статистической мощности.

Подводя итог, можно сказать, что исследования, описанные выше, представляют противоречивые результаты, некоторые из которых демонстрируют влияние высокоинтенсивных упражнений на GM, а другие не показывают таких эффектов. Отчасти противоречия могут быть вызваны разными настройками исследования. Например, были ли участники исследования здоровы или нет, молодые или пожилые, мужчины или женщины, будет влиять на конечные результаты. Кроме того, например, в статье Motiani et al. не описано, как участникам удалось выполнить упражнения, хотя занятия проходили под наблюдением [56]. Во всех описанных работах протоколы упражнений высокой интенсивности отличались друг от друга (таблица 1). Кроме того, хотя диета контролировалась во всех исследованиях, кроме исследования Motiani et al. [56], она не была стандартизирована ни в одном из исследований. Таким образом, диета и возможные диетические изменения во время упражнений могли повлиять на состояние GM. Методологии различаются от исследования к исследованию, и, например, отбор образцов фекалий [83] и платформа, используемая для секвенирования [84], могут иметь собственное влияние на результаты.

Рисунок 2 суммирует наиболее распространенные изменения GM, вызванные упражнениями и / или физической активностью, а также наши гипотезы о том, как эти изменения могут повлиять на физиологию организма-хозяина.

Рисунок 2. Наиболее воспроизводимые результаты продольных исследований упражнений и гипотезы об их влиянии на хозяина. Сокращения: SCFA, короткоцепочечные жирные кислоты.

Марафон - это сложное упражнение на выносливость, которое предъявляет высокие требования к функциям организма, включая метаболизм в кишечнике. Чжао (Zhao) и его коллеги изучали, как полумарафон влияет на состав и метаболиты GM 20 бегунов-любителей [85]. Хотя полумарафон не повлиял на альфа-разнообразие GM, анализ размера эффекта линейного дискриминантного анализа (LEfSe) показал, что 20 таксонов обогатились после бега. Среди них в первую пятерку растущих родов вошли Pseudobutyrivibrio, Coprococcus_2, Collinsella и Mitsuokella [85]. Было показано, что количество Mitsuokella также увеличивается после восьми недель комбинированных аэробных упражнений и упражнений с отягощениями [54]. Анализ фекальных метаболитов методом жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии показал, что уровни 40 метаболитов изменились в ответ на полумарафон [85]. Согласно Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) обогащения восьми метаболитов происходит по трем путям; биосинтез фенилаланина, тирозина и триптофана (повышение шикимовой кислоты, снижение L-триптофана), метаболизм пиримидина (снижение 2'3'-циклического монофосфата уридина, 2'-дезоксиуридин-5'-дифосфата и тимина) и снижение пути пентозофосфата (снижение седогептулазы-7-фосфата, повышенный уровень глюконолактона и 2-дезокси-D-рибозы). Семейство Coriobacteriaceae показало сильную корреляцию со стероидом, альдостероном 18-глюконидом, например [85], что согласуется с тем, что Coriobacteriaceae метаболизируют стероиды [86]. Однако Coriobacteriaceae положительно связаны с пищевыми макроэлементами, и, таким образом, доступность питательных веществ во время полумарафона могла повлиять на их численность [85].

GM марафонцев также исследовали Scheiman et al. [35]. Они собрали образцы фекалий 15 спортсменов, участвовавших в Бостонском марафоне 2015 года, и 10 контрольных групп, ведущих сидячий образ жизни. По сравнению с образцами, собранными за пять дней до марафона, в образцах, взятых через пять дней после марафона, род Veillonella значительно увеличился. Авторы сообщили, что не было обнаружено никаких изменений на уровне типа и не описали никаких других изменений на уровне рода в ответ на марафон. Scheiman et al. [35] далее механистически изучили, существует ли причинная связь между обилием Veillonella и эффективностью бегунов. Мы опишем результаты в следующем разделе.

Shukla и соавторы проанализировали влияние максимальной нагрузки на GM пациентов с миалгическим энцефаломиелитом / синдромом хронической усталости (ME/CFS) и здоровых людей из контрольной группы [87]. ME/CFS - это заболевание, характеризующееся сильной и изнурительной утомляемостью, не связанной с физической нагрузкой, а связанной с нейровоспалительными и окислительными процессами [88]. Участники исследования в работе Shukla et al. [87] были подвергнуты тесту на максимальном велоэргометре, и образцы кала были собраны до теста и через 72 часа [87]. Пиковое усилие было определено на основе соответствия по крайней мере двум из следующих критериев: (1) коэффициент респираторного обмена ≥ 1,1, (2) достижение 85% прогнозируемой для возраста максимальной частоты сердечных сокращений, (3) оценка воспринимаемой нагрузки (RPE) ≥ 17, и (4) изменение VO₂ <200 мл с увеличением работы. В GM участников с ME/CFS относительная численность Actinobacteria, Clostridia, Firmicutes и Clostridium cluster IV увеличилась, в то время как Proteobacteria, Bacteroidetes и Clostridium cluster XIVa уменьшилась. В контрольной здоровой группе наблюдалось увеличение количества Bacteroidetes и снижение количества Clostridium cluster XIVa, Clostridium cluster IV, Proteobacteria и Firmicutes в ответ на нагрузку. Авторы также обнаружили увеличение количества бацилл в образцах крови, собранных у пациентов с ME / CFS через 48 часов после тренировки, но не в контрольной здоровой группе. Это может указывать на то, что у пациентов с ME/CFS бациллы способны перемещаться из кишечника в кровоток [87].

В одном исследовании оценивалось влияние трех часов физической работы со средней нагрузкой (в среднем 200 Вт/м², SD ±74) на GM здоровых участников [89]. Мероприятия включали загрузку кирпичей, шагание, езду на велосипеде и вращение рукоятки с интервалом вращения каждые 20 минут в термокамере (34 °C, относительная влажность 60 %). Авторы определили только альфа-разнообразие GM, а также относительное обилие Enterobacteriaceae и Lactobacillus. Они не наблюдали никаких изменений в этих таксонах в ответ на жару и проблемы с работой.

5. Некоторые кишечные микробы могут повысить физическую работоспособность.

Если упражнения и физическая активность могут изменить GM хозяина, на основании нескольких исследований, также кажется, что GM может влиять на уровни физической активности или физическую работоспособность хозяина. Как описано в предыдущем разделе, исследовательская группа из США и Канады обнаружила, что относительная численность рода Veillonella увеличилась после марафонского бега, и поэтому захотела узнать, будет ли этот род связан с результатами бегунов [35]. Они изолировали и культивировали из фекалий бегунов бактериальный штамм Veillonella atypica. Когда они вводили мышам штамм V. atypica внутрижелудочно, мыши начинали бегать на большие расстояния и примерно на 13 процентов дольше по сравнению с контрольной группой, которая получала нормальные пробиотические лактобациллы. Основываясь на других омических анализах на мышах, исследователи пришли к выводу, что повышение производительности мышей, колонизированных V. atypica, было, по крайней мере частично, из-за вызванного физической нагрузкой лактата, который переносился в кишечник и использовался там Veillonella для производства SCFAs, которые еще больше увеличивают метаболизм и производительность мышечных тканей [35].

Еще два механистических исследования показали, что определенные микробы, выделенные из фекалий спортсмена, могут улучшить физическую работоспособность мышей. В первом исследовании тайваньские исследователи выделили Bifidobacterium longum subsp. longum OLP-01 из фекалий золотой медалистки Олимпийских игр 2008 года в Пекине по тяжелой атлетике среди женщин [90]. Затем мышам перорально вводили носитель или OLP-01 в течение четырех недель. Количество добавки OLP-01 составляло 2,05 × 10⁹, 4,10 × 10⁹ или 1,03 × 10¹⁰ колониеобразующих единиц (КОЕ) / кг / день. Бактерия не влияла на массу тела или прием пищи мышей. По сравнению с носителем, OLP-01 дозозависимо увеличивал среднюю силу захвата передними конечностями и время утомительного плавания мышей. Кроме того, после четырех недель приема добавок содержание гликогена в мышцах и печени было выше у мышей, получавших OLP-01, чем у мышей, получавших носитель [90]. В другой работе Lee et al. [91], выделили из фекалий той же спортсменки Lactobacillus salivarius subsp. salicinius SA-03, который также вводили мышам перорально в течение четырех недель (2,05 × 10⁹, 4,10 × 10⁹ или 1,03 × 10¹⁰ КОЕ / кг / день) [91]. По сравнению с носителем, штамм SA-03 дозозависимым образом улучшал мышечную силу и выносливость мышей, увеличивал запасы гликогена в печени и мышцах и снижал уровни лактата и креатинкиназы после тренировки.

После этих исследований на мышах эффекты введения штамма OLP-01 были изучены и на людях [92]. В двойном слепом контролируемом исследовании всего 21 доброволец получал плацебо или 1,5 × 10¹⁰ КОЕ / день OLP-01 в течение пяти недель, состоящих из трех недель регулярных тренировок и двух недель прекращения тренировок. До и после приема OLP-01 участники исследования подвергались 12-минутному тесту Купера. Авторы обнаружили, что OLP-01 значительно увеличил изменение дистанции бега в 12-минутном тесте Купера, но не повлиял на уровень лактата в крови. Не было значительных различий в массе тела, ИМТ или процентном содержании телесного жира между группами плацебо и OLP-01 до или после вмешательства. Анализ GM показал, что добавка снизила относительное количество Proteobacteria, а также увеличила количество Actinobacteria и Firmicutes. На уровне рода OLP-01 увеличивал численность Lactobacillus и Bifidobacterium [92].

Согласно некоторым исследованиям, пробиотические добавки могут помочь улучшить функционирование иммунной системы и, таким образом, предотвратить или лечить инфекции верхних дыхательных путей, которые часто встречаются у спортсменов по нескольким причинам. Основываясь на современной литературе, ВОЗ / ФАО использует следующее определение пробиотиков: «пробиотики - это живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу здоровью хозяина». Считается, что некоторые пробиотики уменьшают количество и активность естественных клеток-киллеров и нейтрофилов, а также снижают уровень иммуноглобулина А в слюне, который играет важную роль в инфекциях, вызываемых вирусами и бактериями [93]. Также предполагается, что пробиотики обеспечивают другие преимущества для работоспособности спортсменов, включая усвоение определенных питательных веществ и продуктов питания, снятие физических и психических стрессоров и улучшение синтеза нейромедиаторов. Влияние пробиотиков на физическую работоспособность недавно было прекрасно изучено Jager et al. [94] и Calero et al. [95]. По этой причине мы не рассматривали здесь влияние пробиотических бактерий на физическую работоспособность человека.

6. Выводы

Наш обзор лонгитюдных исследований показывает, что упражнения влияют на GM, но существуют разногласия. Часто наиболее благоприятные эффекты вызываются упражнениями на выносливость средней интенсивности, и упражнения могут обладать потенциалом для облегчения некоторых заболеваний с помощью GM. Однако текущее исследование сосредоточено в основном на пожилых людях и людях с ожирением, а также на спортсменах. Таким образом, необходимы дополнительные исследования среди населения в целом и среди представителей обоих полов. Диета играет ключевую роль в исследованиях GM, и, хотя ее трудно контролировать в ходе длительных исследований на людях, за ней следует тщательно следить. Более того, помимо диеты, методология является важным фактором, определяющим результаты по GM.

Дополнительная информация:

• Роль кишечной микробиоты в адаптации спортсменов к физическим нагрузкам
• Прикладной характер изучения  «спортивных» микробиомов
• Пробиотики оказывают оздоровительное воздействие на кишечник спортсменов
• В микробиомах спортсменов найдены бактерии, повышающие выносливость (род Veillonella)
• Физические упражнения меняют состав кишечного микробиома

Литература

1. WHO. Available online: https://www.who.int/health-topics/obesity#tab=tab_1 (accessed on 15 October 2021).
2. Sender, R.; Fuchs, S.; Milo, R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol. 2016, 14, e1002533. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
3. Margolis, K.G.; Cryan, J.F.; Mayer, E.A. The Microbiota-Gut-Brain Axis: From Motility to Mood. Gastroenterology 2021, 160, 1486–1501. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
4. van de Wouw, M.; Schellekens, H.; Dinan, T.G.; Cryan, J.F. Microbiota-gut-brain axis: Modulator of host metabolism and appetite. J. Nutr. 2017, 147, 727–745. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Sekirov, I.; Russell, S.L.; Antunes, L.C.; Finlay, B.B. Gut microbiota in health and disease. Physiol. Rev. 2010, 90, 859–904. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Koh, A.; Bäckhed, F. From Association to Causality: The Role of the Gut Microbiota and Its Functional Products on Host Metabolism. Mol. Cell 2020, 78, 584–596. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Macfarlane, S.; Macfarlane, G.T. Regulation of short-chain fatty acid production. Proc. Nutr. Soc. 2007, 62, 67–72. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Song, B.K.; Cho, K.O.; Jo, Y.; Oh, J.W.; Kim, Y.S. Colon transit time according to physical activity level in adults. J. Neurogastroenterol. Motil. 2012, 18, 64–69. [Google Scholar] [CrossRef]
9. Li, M.; van Esch, B.; Wagenaar, G.T.M.; Garssen, J.; Folkerts, G.; Henricks, P.A.J. Pro- and anti-inflammatory effects of short chain fatty acids on immune and endothelial cells. Eur. J. Pharm. 2018, 831, 52–59. [Google Scholar] [CrossRef]
10. Thomas, A.M.; Manghi, P.; Asnicar, F.; Pasolli, E.; Armanini, F.; Zolfo, M.; Beghini, F.; Manara, S.; Karcher, N.; Pozzi, C.; et al. Metagenomic analysis of colorectal cancer datasets identifies cross-cohort microbial diagnostic signatures and a link with choline degradation. Nat. Med. 2019, 25, 667–678. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
11. Leshem, A.; Segal, E.; Elinav, E. The Gut Microbiome and Individual-Specific Responses to Diet. mSystems 2020, 5, e00665-20. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
12. David, L.A.; Maurice, C.F.; Carmody, R.N.; Gootenberg, D.B.; Button, J.E.; Wolfe, B.E.; Ling, A.V.; Devlin, A.S.; Varma, Y.; Fischbach, M.A.; et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature 2014, 505, 559–563. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Lim, M.Y.; You, H.J.; Yoon, H.S.; Kwon, B.; Lee, J.Y.; Lee, S.; Song, Y.M.; Lee, K.; Sung, J.; Ko, G. The effect of heritability and host genetics on the gut microbiota and metabolic syndrome. Gut 2017, 66, 1031–1038. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
14. Goodrich, J.K.; Waters, J.L.; Poole, A.C.; Sutter, J.L.; Koren, O.; Blekhman, R.; Beaumont, M.; Van Treuren, W.; Knight, R.; Bell, J.T.; et al. Human genetics shape the gut microbiome. Cell 2014, 159, 789–799. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
15. Kim, Y.S.; Unno, T.; Kim, B.Y.; Park, M.S. Sex Differences in Gut Microbiota. World J. Mens Health 2020, 38, 48–60. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
16. Dwiyanto, J.; Hussain, M.H.; Reidpath, D.; Ong, K.S.; Qasim, A.; Lee, S.W.H.; Lee, S.M.; Foo, S.C.; Chong, C.W.; Rahman, S. Ethnicity influences the gut microbiota of individuals sharing a geographical location: A cross-sectional study from a middle-income country. Sci. Rep. 2021, 11, 2618. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
17. Xu, C.; Zhu, H.; Qiu, P. Aging progression of human gut microbiota. BMC Microbiol. 2019, 19, 236. [Google Scholar] [CrossRef]
18. Rodriguez, N.R.; Di Marco, N.M.; Langley, S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med. Sci. Sports Exerc. 2009, 41, 709–731. [Google Scholar]
19. Murtaza, N.; Burke, L.M.; Vlahovich, N.; Charlesson, B.; O’Neill, H.; Ross, M.L.; Campbell, K.L.; Krause, L.; Morrison, M. The Effects of Dietary Pattern during Intensified Training on Stool Microbiota of Elite Race Walkers. Nutrients 2019, 11, 14. [Google Scholar] [CrossRef]
20. Clark, A.; Mach, N. Exercise-induced stress behavior, gut-microbiota-brain axis and diet: A systematic review for athletes. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2016, 13, 43. [Google Scholar] [CrossRef]
21. Mitchell, C.M.; Davy, B.M.; Hulver, M.W.; Neilson, A.P.; Bennett, B.J.; Davy, K.P. Does Exercise Alter Gut Microbial Composition? A Systematic Review. Med. Sci. Sports Exerc. 2019, 51, 160–167. [Google Scholar] [CrossRef]
22. Clemente, J.C.; Manasson, J.; Scher, J.U. The role of the gut microbiome in systemic inflammatory disease. BMJ 2018, 360, j5145. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
23. Houghton, D.; Hardy, T.; Stewart, C.; Errington, L.; Day, C.P.; Trenell, M.I.; Avery, L. Systematic review assessing the effectiveness of dietary intervention on gut microbiota in adults with type 2 diabetes. Diabetologia 2018, 61, 1700–1711. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
24. Frampton, J.; Murphy, K.G.; Frost, G.; Chambers, E.S. Short-chain fatty acids as potential regulators of skeletal muscle metabolism and function. Nat. Metab. 2020, 2, 840–848. [Google Scholar] [CrossRef]
25. Clarke, S.F.; Murphy, E.F.; O’Sullivan, O.; Lucey, A.J.; Humphreys, M.; Hogan, A.; Hayes, P.; O’Reilly, M.; Jeffery, I.B.; Wood-Martin, R.; et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut 2014, 63, 1913–1920. [Google Scholar] [CrossRef]
26. Cani, P.D.; de Vos, W.M. Next-Generation Beneficial Microbes: The Case of Akkermansia muciniphila. Front. Microbiol. 2017, 8, 1765. [Google Scholar] [CrossRef]
27. Karlsson, C.L.; Onnerfält, J.; Xu, J.; Molin, G.; Ahrné, S.; Thorngren-Jerneck, K. The microbiota of the gut in preschool children with normal and excessive body weight. Obesity 2012, 20, 2257–2261. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
28. Depommier, C.; Everard, A.; Druart, C.; Plovier, H.; Van Hul, M.; Vieira-Silva, S.; Falony, G.; Raes, J.; Maiter, D.; Delzenne, N.M.; et al. Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: A proof-of-concept exploratory study. Nat. Med. 2019, 25, 1096–1103. [Google Scholar] [CrossRef]
29. Barton, W.; Penney, N.C.; Cronin, O.; Garcia-Perez, I.; Molloy, M.G.; Holmes, E.; Shanahan, F.; Cotter, P.D.; O’Sullivan, O. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut 2018, 67, 625–633. [Google Scholar] [CrossRef]
30. Bressa, C.; Bailen-Andrino, M.; Perez-Santiago, J.; Gonzalez-Soltero, R.; Perez, M.; Montalvo-Lominchar, M.G.; Mate-Munoz, J.L.; Dominguez, R.; Moreno, D.; Larrosa, M. Differences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PLoS ONE 2017, 12, e0171352. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
31. Soltys, K.; Lendvorsky, L.; Hric, I.; Baranovicova, E.; Penesova, A.; Mikula, I.; Bohmer, M.; Budis, J.; Vavrova, S.; Grones, J.; et al. Strenuous Physical Training, Physical Fitness, Body Composition and Bacteroides to Prevotella Ratio in the Gut of Elderly Athletes. Front. Physiol. 2021, 12, 12. [Google Scholar] [CrossRef]
32. Ottman, N.; Geerlings, S.Y.; Aalvink, S.; de Vos, W.M.; Belzer, C. Action and function of Akkermansia muciniphila in microbiome ecology, health and disease. Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 2017, 31, 637–642. [Google Scholar] [CrossRef]
33. McKenna, C.F.; Salvador, A.F.; Hughes, R.L.; Scaroni, S.E.; Alamilla, R.A.; Askow, A.T.; Paluska, S.A.; Dilger, A.C.; Holscher, H.D.; De Lisio, M.; et al. Higher protein intake during resistance training does not potentiate strength, but modulates gut microbiota, in middle-aged adults: A randomized control trial. Am. J. Physiol.-Endocrinol. Metab. 2021, 320, E900–E913. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
34. Macfarlane, S.; Quigley, M.E.; Hopkins, M.J.; Newton, D.F.; Macfarlane, G.T. Polysaccharide degradation by human intestinal bacteria during growth under multi-substrate limiting conditions in a three-stage continuous culture system. FEMS Microbiol. Ecol. 1998, 26, 231–243. [Google Scholar] [CrossRef]
35. Scheiman, J.; Luber, J.M.; Chavkin, T.A.; MacDonald, T.; Tung, A.; Pham, L.-D.; Wibowo, M.C.; Wurth, R.C.; Punthambaker, S.; Tierney, B.T.; et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat. Med. 2019, 25, 1104–1109. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
36. Estaki, M.; Pither, J.; Baumeister, P.; Little, J.P.; Gill, S.K.; Ghosh, S.; Ahmadi-Vand, Z.; Marsden, K.R.; Gibson, D.L. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions. Microbiome 2016, 4, 42. [Google Scholar] [CrossRef]
37. Kulecka, M.; Fraczek, B.; Mikula, M.; Zeber-Lubecka, N.; Karczmarski, J.; Paziewska, A.; Ambrozkiewicz, F.; Jagusztyn-Krynicka, K.; Cieszczyk, P.; Ostrowski, J. The composition and richness of the gut microbiota differentiate the top Polish endurance athletes from sedentary controls. Gut Microbes 2020, 11, 1374–1384. [Google Scholar] [CrossRef]
38. Morishima, S.; Aoi, W.; Kawamura, A.; Kawase, T.; Takagi, T.; Naito, Y.; Tsukahara, T.; Inoue, R. Intensive, prolonged exercise seemingly causes gut dysbiosis in female endurance runners. J. Clin. Biochem. Nutr. 2021, 68, 253–258. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
39. Turnbaugh, P.J.; Ley, R.E.; Mahowald, M.A.; Magrini, V.; Mardis, E.R.; Gordon, J.I. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature 2006, 444, 1027–1031. [Google Scholar] [CrossRef]
40. Petriz, B.A.; Castro, A.P.; Almeida, J.A.; Gomes, C.P.; Fernandes, G.R.; Kruger, R.H.; Pereira, R.W.; Franco, O.L. Exercise induction of gut microbiota modifications in obese, non-obese and hypertensive rats. BMC Genom. 2014, 15, 511. [Google Scholar] [CrossRef]
41. Grosicki, G.J.; Durk, R.P.; Bagley, J.R. Rapid gut microbiome changes in a world-class ultramarathon runner. Physiol. Rep. 2019, 7, 7. [Google Scholar] [CrossRef]
42. Allen, J.M.; Mailing, L.J.; Niemiro, G.M.; Moore, R.; Cook, M.D.; White, B.A.; Holscher, H.D.; Woods, J.A. Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans. Med. Sci. Sports Exerc. 2018, 50, 747–757. [Google Scholar] [CrossRef]
43. Munukka, E.; Rintala, A.; Toivonen, R.; Nylund, M.; Yang, B.; Takanen, A.; Hanninen, A.; Vuopio, J.; Huovinen, P.; Jalkanen, S.; et al. Faecalibacterium prausnitzii treatment improves hepatic health and reduces adipose tissue inflammation in high-fat fed mice. ISME J. 2017, 11, 1667–1679. [Google Scholar] [CrossRef]
44. Taniguchi, H.; Tanisawa, K.; Sun, X.M.; Kubo, T.; Hoshino, Y.; Hosokawa, M.; Takeyama, H.; Higuchi, M. Effects of short-term endurance exercise on gut microbiota in elderly men. Physiol. Rep. 2018, 6, 16. [Google Scholar] [CrossRef]
45. Kern, T.; Blond, M.B.; Hansen, T.H.; Rosenkilde, M.; Quist, J.S.; Gram, A.S.; Ekstrom, C.T.; Hansen, T.; Stallknecht, B. Structured exercise alters the gut microbiota in humans with overweight and obesity-A randomized controlled trial. Int. J. Obes. 2020, 44, 125–135. [Google Scholar] [CrossRef]
46. Hampton-Marcell, J.T.; Eshoo, T.W.; Cook, M.D.; Gilbert, J.A.; Horswill, C.A.; Poretsky, R. Comparative Analysis of Gut Microbiota Following Changes in Training Volume Among Swimmers. Int. J. Sports Med. 2020, 41, 292–299. [Google Scholar] [CrossRef]
47. Wang, R.; Cai, Y.; Li, J.; Yau, S.Y.; Lu, W.; Stubbs, B.; Su, K.P.; Xu, G.; So, K.F.; Lin, K.; et al. Effects of aerobic exercise on gut microbiota in adolescents with subthreshold mood syndromes and healthy adolescents: A 12-week, randomized controlled trial. J. Affect. Disord. 2021, 293, 363–372. [Google Scholar] [CrossRef]
48. Moitinho-Silva, L.; Wegener, M.; May, S.; Schrinner, F.; Akhtar, A.; Boysen, T.J.; Schaeffer, E.; Hansen, C.; Schmidt, T.; Ruhlemann, M.C.; et al. Short-term physical exercise impacts on the human holobiont obtained by a randomised intervention study. BMC Microbiol. 2021, 21, 14. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
49. Cronin, O.; Barton, W.; Skuse, P.; Penney, N.C.; Garcia-Perez, I.; Murphy, E.F.; Woods, T.; Nugent, H.; Fanning, A.; Melgar, S.; et al. A Prospective Metagenomic and Metabolomic Analysis of the Impact of Exercise and/or Whey Protein Supplementation on the Gut Microbiome of Sedentary Adults. mSystems 2018, 3, e00044-18. [Google Scholar] [CrossRef]
50. Cronin, O.; Barton, W.; Moran, C.; Sheehan, D.; Whiston, R.; Nugent, H.; McCarthy, Y.; Molloy, C.B.; O’Sullivan, O.; Cotter, P.D.; et al. Moderate-intensity aerobic and resistance exercise is safe and favorably influences body composition in patients with quiescent Inflammatory Bowel Disease: A randomized controlled cross-over trial. BMC Gastroenterol. 2019, 19, 29. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
51. Pasini, E.; Corsetti, G.; Assanelli, D.; Testa, C.; Romano, C.; Dioguardi, F.S.; Aquilani, R. Effects of chronic exercise on gut microbiota and intestinal barrier in human with type 2 diabetes. Minerva Med. 2019, 110, 3–11. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
52. Huber, Y.; Pfirrmann, D.; Gebhardt, I.; Labenz, C.; Gehrke, N.; Straub, B.K.; Ruckes, C.; Bantel, H.; Belda, E.; Clement, K.; et al. Improvement of non-invasive markers of NAFLD from an individualised, web-based exercise program. Aliment. Pharm. Ther. 2019, 50, 930–939. [Google Scholar] [CrossRef]
53. Morita, E.; Yokoyama, H.; Imai, D.; Takeda, R.; Ota, A.; Kawai, E.; Hisada, T.; Emoto, M.; Suzuki, Y.; Okazaki, K. Aerobic Exercise Training with Brisk Walking Increases Intestinal Bacteroides in Healthy Elderly Women. Nutrients 2019, 11, 868. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
54. Zhong, F.; Wen, X.; Yang, M.; Lai, H.Y.; Momma, H.; Cheng, L.; Sun, X.M.; Nagatomi, R.; Huang, C. Effect of an 8-week Exercise Training on Gut Microbiota in Physically Inactive Older Women. Int. J. Sports Med. 2021, 42, 610–623. [Google Scholar] [PubMed]
55. Quiroga, R.; Nistal, E.; Estebanez, B.; Porras, D.; Juarez-Fernandez, M.; Martinez-Florez, S.; Garcia-Mediavilla, M.V.; de Paz, J.A.; Gonzalez-Gallego, J.; Sanchez-Campos, S.; et al. Exercise training modulates the gut microbiota profile and impairs inflammatory signaling pathways in obese children. Exp. Mol. Med. 2020, 52, 1048–1061. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
56. Motiani, K.K.; Collado, M.C.; Eskelinen, J.J.; Virtanen, K.A.; Loyttyniemi, E.; Salminen, S.; Nuutila, P.; Kalliokoski, K.K.; Hannukainen, J.C. Exercise Training Modulates Gut Microbiota Profile and Improves Endotoxemia. Med. Sci. Sports Exerc. 2020, 52, 94–104. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
57. Rettedal, E.A.; Cree, J.M.E.; Adams, S.E.; MacRae, C.; Skidmore, P.M.L.; Cameron-Smith, D.; Gant, N.; Blenkiron, C.; Merry, T.L. Short-term high-intensity interval training exercise does not affect gut bacterial community diversity or composition of lean and overweight men. Exp. Physiol. 2020, 105, 1268–1279. [Google Scholar] [CrossRef]
58. Liu, Y.; Wang, Y.; Ni, Y.Q.; Cheung, C.K.Y.; Lam, K.S.L.; Wang, Y.; Xia, Z.Y.; Ye, D.W.; Guo, J.; Tse, M.A.; et al. Gut Microbiome Fermentation Determines the Efficacy of Exercise for Diabetes Prevention. Cell Metab. 2020, 31, 77–91.e5. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
59. Karl, J.P.; Margolis, L.M.; Madslien, E.H.; Murphy, N.E.; Castellani, J.W.; Gundersen, Y.; Hoke, A.V.; Levangie, M.W.; Kumar, R.; Chakraborty, N.; et al. Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2017, 312, G559–G571. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
60. Keohane, D.M.; Woods, T.; O’Connor, P.; Underwood, S.; Cronin, O.; Whiston, R.; O’Sullivan, O.; Cotter, P.; Shanahan, F.; Molloy, M.G.M. Four men in a boat: Ultra-endurance exercise alters the gut microbiome. J. Sci. Med. Sport 2019, 22, 1059–1064. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
61. Quevrain, E.; Maubert, M.A.; Michon, C.; Chain, F.; Marquant, R.; Tailhades, J.; Miquel, S.; Carlier, L.; Bermudez-Humaran, L.G.; Pigneur, B.; et al. Identification of an anti-inflammatory protein from Faecalibacterium prausnitzii, a commensal bacterium deficient in Crohn’s disease. Gut 2016, 65, 415–425. [Google Scholar] [CrossRef]
62. Rossi, O.; van Berkel, L.A.; Chain, F.; Tanweer Khan, M.; Taverne, N.; Sokol, H.; Duncan, S.H.; Flint, H.J.; Harmsen, H.J.; Langella, P.; et al. Faecalibacterium prausnitzii A2-165 has a high capacity to induce IL-10 in human and murine dendritic cells and modulates T cell responses. Sci. Rep. 2016, 6, 18507. [Google Scholar] [CrossRef]
63. Sokol, H.; Pigneur, B.; Watterlot, L.; Lakhdari, O.; Bermudez-Humaran, L.G.; Gratadoux, J.J.; Blugeon, S.; Bridonneau, C.; Furet, J.P.; Corthier, G.; et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 16731–16736. [Google Scholar] [CrossRef]
64. Munukka, E.; Ahtiainen, J.P.; Puigbó, P.; Jalkanen, S.; Pahkala, K.; Keskitalo, A.; Kujala, U.M.; Pietilä, S.; Hollmén, M.; Elo, L.; et al. Six-Week Endurance Exercise Alters Gut Metagenome that is not Reflected in Systemic Metabolism in Over-weight Women. Front. Microbiol. 2018, 9, 2323. [Google Scholar] [CrossRef]
65. Cerqueira, E.; Marinho, D.A.; Neiva, H.P.; Lourenco, O. Inflammatory Effects of High and Moderate Intensity Exercise-A Systematic Review. Front. Physiol. 2020, 10, 14. [Google Scholar] [CrossRef]
66. Shin, N.-R.; Whon, T.W.; Bae, J.-W. Proteobacteria: Microbial signature of dysbiosis in gut microbiota. Trends Biotechnol. 2015, 33, 496–503. [Google Scholar] [CrossRef]
67. Fujisawa, T.; Mulligan, K.; Wada, L.; Schumacher, L.; Riby, J.; Kretchmer, N. The effect of exercise on fructose absorption. Am. J. Clin. Nutr. 1993, 58, 75–79. [Google Scholar] [CrossRef]
68. Krajmalnik-Brown, R.; Ilhan, Z.E.; Kang, D.W.; DiBaise, J.K. Effects of gut microbes on nutrient absorption and energy regulation. Nutr. Clin. Pract. 2012, 27, 201–214. [Google Scholar] [CrossRef]
69. De Schryver, A.M.; Keulemans, Y.C.; Peters, H.P.; Akkermans, L.M.; Smout, A.J.; De Vries, W.R.; van Berge-Henegouwen, G.P. Effects of regular physical activity on defecation pattern in middle-aged patients complaining of chronic constipation. Scand. J. Gastroenterol. 2005, 40, 422–429. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
70. Obata, Y.; Castaño, Á.; Boeing, S.; Bon-Frauches, A.C.; Fung, C.; Fallesen, T.; de Agüero, M.G.; Yilmaz, B.; Lopes, R.; Huseynova, A.; et al. Neuronal programming by microbiota regulates intestinal physiology. Nature 2020, 578, 284–289. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
71. Schenk, A.; Joisten, N.; Walzik, D.; Koliamitra, C.; Schoser, D.; Bloch, W.; Zimmer, P. Acute exercise impacts AhR and PD-1 levels of CD8(+) T-cells-Exploratory results from a randomized cross-over trial comparing endurance versus resistance exercise. Eur. J. Appl. Physiol. 2021, 121, 637–644. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
72. Phillips, B.E.; Williams, J.P.; Gustafsson, T.; Bouchard, C.; Rankinen, T.; Knudsen, S.; Smith, K.; Timmons, J.A.; Atherton, P.J. Molecular Networks of Human Muscle Adaptation to Exercise and Age. PLoS Genet. 2013, 9, e1003389. [Google Scholar] [CrossRef]
73. Marinelli, L.; Martin-Gallausiaux, C.; Bourhis, J.-M.; Béguet-Crespel, F.; Blottière, H.M.; Lapaque, N. Identification of the novel role of butyrate as AhR ligand in human intestinal epithelial cells. Sci. Rep. 2019, 9, 643. [Google Scholar] [CrossRef]
74. Karlund, A.; Gomez-Gallego, C.; Turpeinen, A.M.; Palo-Oja, O.M.; El-Nezami, H.; Kolehmainen, M. Protein Supplements and Their Relation with Nutrition, Microbiota Composition and Health: Is More Protein Always Better for Sportspeople? Nutrients 2019, 11, 829. [Google Scholar] [CrossRef]
75. Yang, Y.; Shi, Y.; Wiklund, P.; Tan, X.; Wu, N.; Zhang, X.; Tikkanen, O.; Zhang, C.; Munukka, E.; Cheng, S. The Association between Cardiorespiratory Fitness and Gut Microbiota Composition in Premenopausal Women. Nutrients 2017, 9, 792. [Google Scholar] [CrossRef]
76. Guevara-Cruz, M.; Flores-López, A.G.; Aguilar-López, M.; Sánchez-Tapia, M.; Medina-Vera, I.; Díaz, D.; Tovar, A.R.; Torres, N. Improvement of Lipoprotein Profile and Metabolic Endotoxemia by a Lifestyle Intervention That Modifies the Gut Microbiota in Subjects with Metabolic Syndrome. J. Am. Heart Assoc. 2019, 8, e012401. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
77. Tanaka, M.; Nakayama, J. Development of the gut microbiota in infancy and its impact on health in later life. Allergol. Int. 2017, 66, 515–522. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
78. Petersen, L.M.; Bautista, E.J.; Nguyen, H.; Hanson, B.M.; Chen, L.; Lek, S.H.; Sodergren, E.; Weinstock, G.M. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists. Microbiome 2017, 5, 98. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
79. Antushevich, H. Interplays between inflammasomes and viruses, bacteria (pathogenic and probiotic), yeasts and parasites. Immunol. Lett. 2020, 228, 1–14. [Google Scholar] [CrossRef]
80. Castaner, O.; Goday, A.; Park, Y.M.; Lee, S.H.; Magkos, F.; Shiow, S.T.E.; Schroder, H. The Gut Microbiome Profile in Obesity: A Systematic Review. Int. J. Endocrinol. 2018, 2018, 4095789. [Google Scholar] [CrossRef]
81. Tuovinen, E.; Keto, J.; Nikkila, J.; Matto, J.; Lahteenmaki, K. Cytokine response of human mononuclear cells induced by intestinal Clostridium species. Anaerobe 2013, 19, 70–76. [Google Scholar] [CrossRef]
82. Bouchard, C.; Rankinen, T. Individual differences in response to regular physical activity. Med. Sci. Sports Exerc. 2001, 33, S446–S451, discussion S452–S453. [Google Scholar] [CrossRef]
83. Tang, Q.; Jin, G.; Wang, G.; Liu, T.; Liu, X.; Wang, B.; Cao, H. Current Sampling Methods for Gut Microbiota: A Call for More Precise Devices. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020, 10, 151. [Google Scholar] [CrossRef]
84. Panek, M.; Čipčić Paljetak, H.; Barešić, A.; Perić, M.; Matijašić, M.; Lojkić, I.; Vranešić Bender, D.; Krznarić, Ž.; Verbanac, D. Methodology challenges in studying human gut microbiota—Effects of collection, storage, DNA extraction and next generation sequencing technologies. Sci. Rep. 2018, 8, 5143. [Google Scholar] [CrossRef]
85. Zhao, X.; Zhang, Z.; Hu, B.; Huang, W.; Yuan, C.; Zou, L. Response of Gut Microbiota to Metabolite Changes Induced by Endurance Exercise. Front. Microbiol. 2018, 9, 765. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
86. Clavel, T.; Desmarchelier, C.; Haller, D.; Gerard, P.; Rohn, S.; Lepage, P.; Daniel, H. Intestinal microbiota in metabolic diseases: From bacterial community structure and functions to species of pathophysiological relevance. Gut Microbes 2014, 5, 544–551. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
87. Shukla, S.K.; Cook, D.; Meyer, J.; Vernon, S.D.; Le, T.; Clevidence, D.; Robertson, C.E.; Schrodi, S.J.; Yale, S.; Frank, D.N. Changes in Gut and Plasma Microbiome following Exercise Challenge in Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS). PLoS ONE 2015, 10, e0145453. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
88. Morris, G.; Berk, M.; Galecki, P.; Walder, K.; Maes, M. The Neuro-Immune Pathophysiology of Central and Peripheral Fatigue in Systemic Immune-Inflammatory and Neuro-Immune Diseases. Mol. Neurobiol. 2016, 53, 1195–1219. [Google Scholar] [CrossRef]
89. Lundgren-Kownacki, K.; Dahl, M.; Gao, C.; Jakobsson, K.; Linninge, C.; Song, D.; Kuklane, K. Exploring how a traditional diluted yoghurt drink may mitigate heat strain during medium-intensity intermittent work: A multidisciplinary study of occupational heat strain. Ind. Health 2018, 56, 106–121. [Google Scholar] [CrossRef]
90. Lee, M.C.; Hsu, Y.J.; Chuang, H.L.; Hsieh, P.S.; Ho, H.H.; Chen, W.L.; Chiu, Y.S.; Huang, C.C. In Vivo Ergogenic Properties of the Bifidobacterium longum OLP-01 Isolated from a Weightlifting Gold Medalist. Nutrients 2019, 11, 2003. [Google Scholar] [CrossRef]
91. Lee, M.C.; Hsu, Y.J.; Ho, H.H.; Hsieh, S.H.; Kuo, Y.W.; Sung, H.C.; Huang, C.C. Lactobacillus salivarius Subspecies salicinius SA-03 is a New Probiotic Capable of Enhancing Exercise Performance and Decreasing Fatigue. Microorganisms 2020, 8, 545. [Google Scholar] [CrossRef]
92. Lin, C.L.; Hsu, Y.J.; Ho, H.H.; Chang, Y.C.; Kuo, Y.W.; Yeh, Y.T.; Tsai, S.Y.; Chen, C.W.; Chen, J.F.; Huang, C.C.; et al. Bifidobacterium longum subsp. longum OLP-01 Supplemention during Endurance Running Training Improves Exercise Performance in Middle- and Long-Distance Runners: A Double-Blind Controlled Trial. Nutrients 2020, 12, 1972. [Google Scholar] [CrossRef]
93. Blutt, S.E.; Conner, M.E. The gastrointestinal frontier: IgA and viruses. Front. Immunol. 2013, 4, 402. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
94. Jager, R.; Mohr, A.E.; Carpenter, K.C.; Kerksick, C.M.; Purpura, M.; Moussa, A.; Townsend, J.R.; Lamprecht, M.; West, N.P.; Black, K.; et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: Probiotics. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2019, 16, 62. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
95. Calero, C.D.Q.; Rincon, E.O.; Marqueta, P.M. Probiotics, prebiotics and synbiotics: Useful for athletes and active individuals? A systematic review. Benef. Microbes 2020, 11, 135–149. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

Будьте здоровы!