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運動益菌互配合 腸道整體齊健康

 

 

 

四年(今屆五年)一度的奥運會快將迎來尾聲。今屆香港運動員獎牌大豐收、創造了香港史上的運動佳績。香港人近年開始重視運動,除出產不少揚名國際的專業運動員外,不少普通市民亦熱愛運動,每天外出亦能見到不少運動人仕。運動對身體有益大家都知,但原來運動與腸道菌都有相互影響。

 

各種運動專長 造就不同腸道菌

大家在電視奧運直播中亦見過各種各樣運動的專業運動員,他們的身形外表亦各有不同:如嬌小靈活的女體操選手、高大敏捷的球類/競賽類健將、到魁梧強壯的舉重運動員。他們不單因不同運動鍛鍊而發展出不同身形外表,連腸道菌的組成亦因運動專長而有所不同。

有愛爾蘭研究招募了37位、分別專長於16項運動的運動員(當中亦有曾參與2016里約奧運的頂尖選手) ,比對他們的腸道菌組成。研究發現運動員腸道的糞擬桿菌(Bacteroidetes caccae)數量與高最大攝氧量(Maximal oxygen uptake, VO2max)及高最大自主用力(Maximal Voluntary Contraction)的運動(如划艇)有關聯。而梭状芽孢杆菌(Clostridium bolteae) 及寵大真杆菌(Anaerostipes hadrus)等則與中度最大攝氧量運動(如劍擊)有關。而高最大攝氧量及低最大自主用力的運動(如曲棍球)則發現能提升腸道菌如嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus)及普拉梭菌( Faecalibacterium prausnitzii )的數量。可見不同種類的運動的體能需求不同,亦會影響腸道菌的組成。

美國有研究邀請56名一般大學生分成兩組進行八周、每周三次約六十分鐘的中高強度心肺運動(CardioRespiratory Exercise, CRE)或阻力訓練(Resistance Training Exercise, RTE) ,亦於每周兩次抽取糞便樣本檢查其腸道微生物變化。結果只有心肺運動組於開始心肺運動初期的腸道菌有明顯變化,運動期過後亦漸恢復原狀。研究團隊指出腸道菌組成或因帶氧運動突然增加而產生的代謝變化而改變;但當身體適應及運動中止後,腸道菌便漸漸恢復原狀。團隊推論出專業運動員與一般人腸道菌組成不同,或與長期持續增強運動有關。

 

腸道益菌能增強運動表現

運動能影響腸道菌,而腸道菌亦能影響運動表現。例如腸道益菌製造的短鏈脂肪酸(Short Chain Fatty Acids, SCFA)亦能從肌肉脂肪和能量代謝等方面提升運動效能。有實驗發現,高脂飲食小鼠被餵飼短鏈脂肪酸丁酸鹽(butyrate)十天後,其肌肉三酸甘油脂(Triglycerides)及膽固醇(Cholesterol)都有所下降。而短鏈脂肪酸醋酸鹽(Acetate)及丙酸鹽(Propionate)則能提升肌肉細胞的糖份攝取。不少動物研究都發現,醋酸鹽能增進肌肉肝醣合成。在高強度運動中,肌肉肝醣是肌肉的主要能量來源,故能提升肌肉的運動效能。

美國有研究收集參與2015年波士頓馬拉松選手的糞便樣本,與一般人的樣本作腸道微生物比對。發現馬拉松選手腸道的非典型韋榮氏球菌 (Veillonella atypica)明顯較高;而把這種細菌移植到小鼠的腸道後,它們的竭力跑步時間(Exhaustive treadmill run time)有明顯增長。研究團隊指出這種韋榮氏球菌只以乳酸(Lactate)為主要食糧,它能把運動中身體積存的乳酸轉化為有益的短鏈脂肪酸丙酸鹽,從而提升馬拉松選手的耐力。

 

運動防疾病 還需腸道菌

運動當然不只是專業選手的專利,對平凡的你我他亦有不少健康益處。香港大學有研究邀請39名超重、空腹血糖異常(Impaired fasting glucose) 的糖尿病前期男性,進行12周、每周三次的70分鐘高強度訓練。結果有七成(14名)參加者的胰島素抗性指數(HomeOstatic Model Assessment of Insulin Resistance,HOMA-IR)有明顯改善;其餘三成(6名)參加者則沒大變化。團隊再比較分析兩組不同反應參加者的腸道菌,發現有改善一組的腸道菌變化和胰島素抗性指數下降有關聯。製造短鏈脂肪酸的毛螺菌(Lanchospiraceae)及擬桿菌(Bacteroides) 數目在運動訓練後有所增長,而製造支鏈氨基酸BCAAs(Branched Chain Amino Acids)的科普里普氏菌 (Prevotella copri),其數目則下降。團隊再將有改善者參與計劃前和後的腸道菌移植到小鼠中,發現移植參與運動訓練後有改善的腸道菌小鼠,體內的短鏈脂肪酸含量較高、而反映胰島素抗性的支鏈氨基酸及芳香胺基酸AAA(Aromatic Amino Acids)含量則下降。

西班牙亦有研究發現,有運動習慣(野外定向)的老年人,腸道中製造短鏈脂肪酸的普拉梭菌含量較只留家的老年人高,其腸胃問題亦較少。可見運動能改變腸道菌組成,從而改善代謝及整體健康。

無論是否運動員,運動能影響腸道菌組成、及改善整體健康。適量運動配合含足夠纖維及益生菌的有利腸道飲食,更是相得益彰。就在這個值得為香港運動員而驕傲的奧運會開始,實踐您的運動習慣吧!


精簡版於2021年 8月6日晴報刊登

 

參考資料/延伸閱讀:

 

<益生第一關>2019/12/06--『運動有益腸道健康』

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/sports-guthealth

 

<益生第一關>2019/10/18 —— 「益菌短鏈脂肪酸 整腸抗炎又補腦」

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/short-chain-fatty-acid

 

<益生第一關>2019/12/06--『大豆蛋白配益菌 運動增肌保健康』

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/soyprotein_exercise

 

Easy Reading:

怎麼跑都不累?  研究發現運動員的腸道不一樣!| ETtoday健康雲 |2017-09-19

https://health.ettoday.net/news/1010750

 

運動防治糖尿 腸道菌群成指標|東方日報|2019-11-29

https://orientaldaily.on.cc/cnt/news/20191129/mobile/odn-20191129-1129_00176_065.html

 

Do microbes affect athletic performance?|Nature| 2021-03-31

https://www.nature.com/articles/d41586-021-00821-6#ref-CR7

 

Performance-enhancing bacteria found in the human microbiome | Harvard Gazette| 2019-06-24

https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/06/performance-enhancing-bacteria-found-in-the-human-microbiome/

 

Who would have guessed that sport is impacting our gut microbiota?| The European Society of Neurogastroenterology and Motility (ESNM)|2021-06-23

https://www.gutmicrobiotaforhealth.com/who-would-have-guessed-that-sport-is-impacting-our-gut-microbiota/

 

學術論文:

O’Donovan CM, Madigan SM, Garcia-Perez I, Rankin A, Sullivan OO, Cotter PD. Distinct microbiome composition and metabolome exists across subgroups of elite Irish athletes. Journal of Science and Medicine in Sport. 2020;23: 63–68. doi:10.1016/j.jsams.2019.08.290

https://www.jsams.org/article/S1440-2440(19)30733-9/fulltext#fig0005

 

Scheiman J, Luber JM, Chavkin TA, MacDonald T, Tung A, Pham L-D, et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat Med. 2019;25: 1104–1109. doi:10.1038/s41591-019-0485-4

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0485-4

 

Frampton J, Murphy KG, Frost G, Chambers ES. Short-chain fatty acids as potential regulators of skeletal muscle metabolism and function. Nat Metab. 2020;2: 840–848. doi:10.1038/s42255-020-0188-7

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Fart F, Rajan SK, Wall R, Rangel I, Ganda-Mall JP, Tingö L, et al. Differences in Gut Microbiome Composition between Senior Orienteering Athletes and Community-Dwelling Older Adults. Nutrients. 2020;12: 2610. doi:10.3390/nu12092610

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Liu Y, Wang Y, Ni Y, Cheung CKY, Lam KSL, Wang Y, et al. Gut Microbiome Fermentation Determines the Efficacy of Exercise for Diabetes Prevention. Cell Metabolism. 2020;31: 77-91.e5. doi:10.1016/j.cmet.2019.11.001

https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(19)30608-4?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1550413119306084%3Fshowall%3Dtrue

 

Bycura D, Santos AC, Shiffer A, Kyman S, Winfree K, Sutliffe J, et al. Impact of Different Exercise Modalities on the Human Gut Microbiome. Sports. 2021;9: 14. doi:10.3390/sports9020014

https://www.mdpi.com/2075-4663/9/2/14/htm

 

 

 

 

 

 

 

 

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