کشف باکتری افزایش دهنده ظرفیت ورزشی در میکروبیوم ورزشکاران نخبه

محققان یک نوع از باکتریها را در میکروبیوم ورزشکاران نخبه شناسایی کرده اند که باعث افزایش ظرفیت ورزشی این افراد می شود. این باکتری ها، اعضای جنس  Veillonellaهستند که در افراد کم تحرک یافت نمی شوند. معرفی این باکتری به افراد بی تحرک، می تواند ظرفیت ورزشی این افراد را بهبود بخشد.

محققان مرکز دیابت جاسلین با بررسی دقیق تر این باکتری دریافتند که Veillonella ، اسید لاکتیک تولید شده توسط ورزش را متابولیزه نموده و به پروپیونات که یک اسید چرب با زنجیره کوتاه است، تبدیل می کند. سپس بدن انسان از پروپیونات برای بهبود ظرفیت ورزشی استفاده می کند. نتایج این تحقیق در Nature Medicine منتشر گردید.

پرفسور Aleksandar D. Kostic، یکی از نویسندگان این مقاله می گوید: افزایش ظرفیت ورزشی، یک عامل پیش بینی کننده ی قوی سلامت و حفاظت کلی در برابر بیماری های قلبی عروقی، دیابت و طول عمر است. ما تصور می کنیم که یک مکمل پروبیوتیک متشکل از این نوع باکتری می تواند توانایی فرد را برای انجام ورزش بطور معنی داری افزایش می دهد و از این رو از آنها در برابر بیماری های مزمنی مانند دیابت محافظت کند.

این کار در سال 2015 با بررسی نمونه های مدفوع دونده های دو ماراتن بوستون شروع شد. پرفسور Scheiman، محقق آزمایشگاه پرفسور Church در دانشکده پزشکی هاروارد، نمونه های مدفوع این افراد را در مدت یک هفته قبل از دو ماراتن تا یک هفته پس از ماراتن جمع آوری کرد. او نمونه های مدفوع افراد بی تحرک را نیز جمع آوری کرد. سپس دکتر Scheiman نمونه ها را برای پرفسور Kostic ارسال نمود تا گونه های باکتریایی موجود در هر دو گروه را بررسی و تعیین کند.

پرفسور Kostic گفت: یکی از مواردی که بلافاصله توجه ما را جلب کرد، باکتری های جنسVeillonella  بود، که به وضوح بلافاصله پس از دو ماراتن در افراد ورزشکار افزایش یافته بود. همچنین فراوانی Veillonella در دوندگان ماراتن [به طور کلی] نسبت به اشخاص بی تحرک بیشتر بود.

آنها ارتباط این باکتری را با افزایش توان ورزشی در مدل های موش تأیید کردند، جایی که افزایش قابل توجهی را در توانایی دویدن موشها پس از دادن مکمل Veillonella مشاهده کردند. سپس محققان به بررسی نحوه ی عملکرد این باکتریها در افزایش توان ورزشی موشها پرداختند.

پرفسور Kostic می گوید:  با بررسی جزئیاتVeillonella ، ما متوجه شدیم که این جنس از باکتریها در میکروبیوم انسان نسبتا منحصر به فرد هستند، زیرا فقط این باکتری از لاکتات یا اسید لاکتیک به عنوان تنها منبع کربن خود استفاده می کند.

اسید لاکتیک در طول تمرینات شدید ورزشی در عضلات تولید می شود. باکتری Veillonella قادر به استفاده از لاکتات یا اسید لاکتیک تولید شده در ورزش به عنوان منبع غذایی اصلی خود می باشد.

او افزود: فرضیه فوری ما این بود که این باکتری به عنوان یک ظرفشویی متابولیکی برای حذف لاکتات از سیستم کار می کند، و از تجمع لاکتات در عضلات که موجب ایجاد خستگی می شود، جلوگیری می نماید. اما ظاهرا افرادی مانند Sarah Lessard، محقق بالینی موسسه ی جاسلینو دیگر افراد متخصص در زمینه فیزیولوژی ورزشی، این ایده که افزایش لاکتات باعث خستگی می شود، را قبول ندارند. این موضوع باعث شد که ما فکر کنیم پس چطور این اتفاق می افتد؟

دکتر Kostic و تیمش به آزمایشگاه بازگشتند تا ببینند چه چیزی باعث افزایش ظرفیت ورزشی این افراد می شود. آنها یک تجزیه و تحلیل متاژنومیک انجام دادند، به این معنی که ژنتیک همه ی ارگانیسم های موجود در جامعه میکروبیوم را ردیابی کردند تا مشخص شود که چه اتفاقاتی بواسطه ی متابولیسم اسید لاکتیک توسط Veillonella رخ می دهد. آنها دریافتند که فراوانی آنزیم های مرتبط با تبدیل اسید لاکتیک به اسید چرب با زنجیره ی کوتاه پروپیونات، پس از ورزش افزایش می یابد.

دکتر Kostic گفت: شاید حذف اسید لاکتیک نیست که ظرفیت ورزشی را افزایش می دهد بلکه تولید پروپیونات در این موضوع نقش دارد، ما در تعدادی از آزمایشات، پروپیونات را از طریق انما وارد روده ی موشها نمودیم و بررسی کردیم که آیا این کار برای بروز این فنوتیپ یعنی افزایش توانایی بدن موش برای دویدن بیشتر، کافی است؟ و جواب مثبت بود.

دکتر Kostic و تیمش قصد دارند در همکاری با دکتر Lessard به بررسی مکانیزم های عملکرد پروپیونات بر افزایش ظرفیت ورزشی بپردازند.

کلنی های باکتری هایی که در روده های ما زندگی می کنند، تأثیر زیادی بر سلامت ما دارند. ورزش یک جزء مهم از یک شیوه زندگی سالم است که به معنی جلوگیری از بیماری هایی مانند دیابت نوع 2 است. بسیاری از افراد مبتلا به اختلالات متابولیکی قادر به تمرین در سطح مورد نیاز برای دیدن چنین مزایایی نیستند. تقویت میکروبیوم آنها با استفاده از یک کپسول پروبیوتیک حاوی Veillonella می تواند باعث افزایش ظرفیت ورزشی آنها در سطحی تاثیرگذار شود. خوردن مستقیم قرص پروپیونات نمی تواند موثر باشد، زیرا این اسید چرب با زنجیره کوتاه، قبل از اینکه بتواند تاثیری داشته باشد از طریق شیره ی گوارشی تجزیه شده و از بین می رود.

دکتر Kostic می گوید: میکروبیوم یک موتور متابولیکی قوی است و این یکی از اولین مطالعاتی است که به طور مستقیم نمونه ای قوی از همزیستی میان میکروب ها و میزبان انسانی آنها را نشان می دهد و کاملا روشن است که یک حلقه ی بازخوردی مثبت بین میکروب و میزبان وجود دارد. در حقیقت میزبان چیزی را تولید می کند که این میکروب ویژه به آن علاقه مند است. او می گوید: در عوض، میکروب چیزی را تولید می کند که میزبان از آن سود می برد. این یک مثال بسیار مهم از راه هایی است که میکروبیوم برای همزیستی با انسان ایجاد کرده است.

منبع:

Nature Medicine, 2019; DOI: 10.1038/s41591-019-0485-4

www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190624111441.htm