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为探究肠道微生物群与运动诱导炎症之间的联系,研究人员对 25 名自行车运动员进行研究。让运动员剧烈骑行 2.25h 并采集样本分析,结果发现Prevotella copri(P. copri)丰度与运动后促炎氧脂素显著相关。该研究为运动员营养和训练提供了新方向。
在运动领域,长时间高强度的骑行、跑步后,运动员身体会出现明显炎症,而且不同运动员之间炎症反应差异极大。比如,25 名自行车运动员剧烈骑行 2.25 小时后,由花生四烯酸(ARA)和细胞色素 P-450(CYP)产生的促炎氧脂素升高幅度相差可达 20 倍;长跑运动员完成 160 公里耐力赛后,C 反应蛋白(CRP)和白细胞介素 - 6(IL-6)的增加量也有很大差异。然而,导致这种差异的潜在因素却一直不为人知。
与此同时,肠道微生物群在全身炎症中的重要作用逐渐受到关注。肠道微生物群能通过双向相互作用调节免疫反应,特定的肠道细菌及其副产品可能引发炎症,肠道菌群失调还会增加肠道通透性,使内毒素进入血液,进而诱发炎症。但肠道微生物群与急性应激运动后的炎症反应差异是否相关,此前还没有研究报道。
在这样的背景下,为了解开这些谜团,来自阿巴拉契亚州立大学(Appalachian State University)的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《Journal of Sport and Health Science》上。
研究人员邀请了 25 名符合条件的自行车运动员参与研究。这些运动员年龄在 18 - 55 岁之间,具备在实验室环境下以接近 70% 最大摄氧量(VO2max)的强度骑行 2.25 小时的能力,且在研究前 2 周及研究期间愿意避免服用可能影响炎症的补充剂、草药和药物。
在研究过程中,运动员们需要在 10 周内提供 4 次粪便样本。同时,在实验室中,他们要进行 2.25 小时的剧烈骑行,骑行强度为 67% VO2max。研究人员在运动前、运动后,以及运动后 1.5 小时、3 小时、24 小时分别采集血液样本。
研究采用了多种技术方法。通过全基因组鸟枪法测序(WGS)来分析粪便样本中的微生物群落组成和 α 多样性(一种衡量微生物群落丰富度和均匀度的指标);利用液相色谱 - 多反应监测质谱(LC - MRM - MS)法检测血浆中的氧脂素水平。
研究结果如下:
- 炎症指标变化:运动后,血浆氧脂素显著升高,至少持续 1.5 - 3.0 小时,24 小时后恢复到运动前水平。其中,ARA - CYP 氧脂素在运动后 3 小时内持续升高。
- 微生物群落分析:全基因组测序共鉴定出 5719 个分类群,其中 339 个在超过 20% 的粪便样本中出现。主成分分析(PCA)显示,P. copri是构成第一主成分(PC1)的少数成分之一,表明其与炎症氧脂素可能存在重要关联。
- 相关性分析:线性回归发现,P. copri与 ARA - CYP 之间存在显著正相关(R2 = 0.676,p < 0.001),即P. copri丰度越高,运动后血浆中 ARA - CYP 氧脂素水平越高;同时,ARA - CYP 与 α 多样性呈显著负相关(R2 = 0.771,p < 0.001)。k折交叉验证(CV)和扩大样本量分析也支持这些关系。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次揭示了自行车运动员肠道微生物群中P. copri丰度与运动后促炎氧脂素之间的正向关系。P. copri约能解释运动后炎症差异的三分之二,这是一个全新的发现。
虽然P. copri在人体肠道中普遍存在,但它对健康的影响尚无定论。在运动员群体中,Prevotella属细菌的丰度与运动能力相关因素有关,但也可能带来更高的静息和运动后炎症水平。
该研究存在一定局限性,如未测量其他炎症生物标志物,粪便样本采集时间未控制,未确定P. copri对 CYP - 450 表达的直接影响等。不过,它依然为后续研究指明了方向。如果研究结果能得到其他团队的证实,有望为耐力运动员制定精准的营养和训练指南,帮助运动员更好地控制炎症,提升运动表现和代谢恢复能力。