A sport és a sportspecifikus étrend kombinációja összefügg a bél mikrobiota jellemzőivel: megfigyelési tanulmány

Absztrakt

Háttér

A közelmúltban a bél mikrobiotáját alaposan tanulmányozták az egészségfejlesztés, a betegségek megelőzése, a betegségek kezelése és a testmozgás terén. Javasoljuk, hogy a sportolók kerüljék az élelmi rostokat és a rezisztens keményítőt, hogy elősegítsék a gyomor kiürülését és csökkentsék a gyomor-bélrendszeri szorongást edzés közben, de ez a diéta csökkentheti a mikrobiális sokféleséget és veszélyeztetheti a sportoló bél mikrobiotájának egészségét.

Célkitűzés

Ez a tanulmány összehasonlította a széklet mikrobiota jellemzőit, nagy áteresztőképességű szekvenálással, egészséges ülő férfiak (kontrollként), testépítők és távfutók körében, valamint a mikrobiota jellemzőinek, testösszetételének és tápláltsági állapotának összefüggéseit.

Mód

A testösszetételt DXA-val, a fizikai aktivitás szintjét pedig IPAQ-val mértük. Az étrendi bevitelt a számítógépes táplálkozási kiértékelő programmal elemeztük. A székletminták DNS-ét kivontuk és szekvenáltuk a bél mikrobiális sokféleségének elemzéséhez bioinformatikai felhőplatformon keresztül.

Eredmények

Megmutattuk, hogy a testmozgás típusa összefüggésben van a sportoló étrendjével (testépítők: magas fehérjetartalmú, magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú és alacsony élelmi rosttartalmú étrend; távfutók: alacsony szénhidráttartalmú és alacsony élelmi rosttartalmú étrend). A sportoló típusa azonban nem különbözött a bél mikrobiota alfa és béta változatosságát illetően. Az atlétatípus szignifikánsan összefüggött a bél mikrobiota relatív bőségével nemzetségi és faji szinten: Faecalibacterium, Sutterella, Clostridium, Haemophilus, és Eisenbergiella voltak a legmagasabbak (o

Bevezetés

Clark és Mach (2016) arról számolt be, hogy a sportolóknak ajánlott étrend valószínűleg befolyásolja a bél mikrobiotáját a sokféleség csökkentésével, mert sok sportoló étrendje nem elegendő élelmi rostot tartalmaz [19]. Javasoljuk, hogy a sportolók nagy mennyiségű monoszacharidot fogyasszanak a glikogén-tárolás maximalizálása és a vércukorszint fenntartása érdekében az edzés közben, valamint minimalizálják az élelmi rostok és a rezisztens keményítő bevitelét a gyomor-bélrendszeri rendellenességek megelőzése érdekében [20]. Az étkezési rostok és a rezisztens keményítő alacsony fogyasztása csökkent bélmozgásokhoz vezethet, amelyek csökkent bélműködéshez vezethetnek, és csökkenthetik a bél mikrobiota sokféleségét is [21]. Ezenkívül a sportolók több állati fehérjét fogyasztanak, mint a nem sportolók, hogy kielégítsék az izomfelhalmozódás szükségleteit [22]. A túlzott fehérjefogyasztás nitrogén szubsztrátok feleslegéhez vezet a bélmikrobákban, amely rothasztó fermentációs termékeket eredményez, például ammóniát, hidrogén-szulfidot, aminokat, fenolokat, tiolokat és indolokat [23]. Amint a digesta mozog a belekben, csökken a szénhidráttartalom, és a rothasztó fermentáció károsabbá válik [24]. Tény, hogy a magas fehérjebevitel a károsodáshoz vezet a vastagbél nyálkahártyájában, amikor az erjedhető szénhidrátok étrendi szintje alacsony [25,26,27].

Ezenkívül a nagy intenzitású testmozgás stimulálja a vér újraelosztását a bélszervekből az izmokba, miközben azok aktívan átesnek a sejtes légzésen [28]. A vér gyakori újraelosztása potenciálisan megzavarhatja a bél mikrobiotáját splanchnicus hipo-perfúzió, iszkémia és az azt követő reperfúzió révén [29]. Ezért egy adott testgyakorlási típus és a sportolók étrendjének a bél mikrobiotára gyakorolt hosszú távú hatásainak vizsgálatához összehasonlítottuk a huszonéves egészséges férfiak bél mikrobiota jellemzőit, étrendi bevitelét és testösszetételét, akiknek korábban nem volt testmozgási szokása (kontroll csoport) a húszas éveiben járó sportolókkal (testépítők és távfutók), akik betartották a speciális edzésprogramokat és a diétákat.

Anyagok és metódusok

A tantárgy jellemzői és a minta kezelése

Testépítők (n = 15), elit távfutók (n = 15), és a húszas éveiben járó egészséges férfiak rendszeres testmozgási szokások nélkül (n = 15) vettek fel erre a vizsgálatra. Minden alany férfi volt. A testépítők átlagosan 25 (± 3) évesek voltak, és az atlétikai karrierjük 7,6 (± 3,7) év volt. Átlagos testtömeg-indexük (BMI) 28,1 (± 2,6) kg/m 2 volt. A távfutók átlagosan 20 (± 1) évesek voltak, és 7,5 (± 2,1) éve futottak. Átlagos BMI-jük 20,5 (± 0,8) kg/m 2 volt. Gyakorlási szokások nélküli egészséges férfiak átlagosan 26 (± 2) évesek voltak, átlagos BMI-jük 25,9 (± 4,2) kg/m 2 volt .

A vizsgálat megkezdése előtt minden alany írásbeli beleegyező nyilatkozatot adott. Ezt a vizsgálatot azután hajtották végre, hogy a Kyung Hee Egyetem intézményi felülvizsgálati testülete jóváhagyást kapott. A kizárási kritériumokat antibiotikumokra írták fel 6 hónapon belül, immunbetegségeket, emésztőrendszeri rendellenességeket, akut vagy krónikus szív- és érrendszeri betegségeket, valamint anyagcserezavarokat. Az összes résztvevőtől székletmintákat gyűjtöttek a stuidy első folyamataként. A jégen tárolt friss székletmintákból DNS-t nyerünk ki, és a mintákat közvetlenül ezt követően - 80 ° C-on fagyasztjuk.

Testösszetétel és fizikai aktivitás szintje

Valamennyi alany testösszetételét kettős energiájú röntgenabszorpciós módszerrel mértük (DXA: Hologic, QDR-4500 W, USA) (1. táblázat). A DXA-t naponta kalibrálták fantom segítségével, és a variancia együtthatót 1,5% alatt tartották. Minden résztvevő kényelmes ruhát viselt, fém nélkül. Az egész testet 7 percig végeztük, és az eredményeket technikus elemezte.

A fizikai aktivitás szintjét az International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) segítségével értékeltük. Az IPAQ kérdőív koreai változatát (http://www.ipaq.ki.se) használták, és a fizikai aktivitás szintjét a feladat metabolikus egyenértékével (MET) számították ki, egy korábbi tanulmányban leírtak szerint [30]. Vizsgálatunkban a kontroll ülő csoportban az alanyok átlagos fizikai aktivitása 860 (± 979) MET volt az előző 6 hónapban.

Étrendi bevitel adatgyűjtése

Az étrend bevitelével kapcsolatos információkat minden egyes embertől 3 napos étkezési napló (2 hétköznap és 1 hétvégi nap) alapján kapta, amely tükrözi a szokásos étrendi bevitelt. Bár az étkezési naplókban az élelmiszer-bevitel önértékelései nem biztos, hogy pontos vagy elfogulatlan becsléseket adnak az ember energiafogyasztásáról, a vizsgálatunk résztvevőit egy szakember felügyelte annak biztosítása érdekében, hogy pontos információkat szolgáltassanak. Ezenkívül makrotáp- és mikroelem-kiegészítőket is rögzítettek. A napi tápanyagbevitelt a CANPro 4.0 és a Koreai Táplálkozási Társaság által kifejlesztett táplálkozási referencia-bevitel koreaiak számára elemezte [31].

DNS kivonás és nagy áteresztőképességű amplikon szekvenálás

Bioinformatikai elemzés

A nyers beolvasásokat minőségellenőrzéssel és alacsony minőségű olvasásokkal (

Eredmények

Test felépítés

Jelentős különbségek voltak a testösszetételben a testmozgás típusa és az étkezési szokások szerint. Az összes alany testösszetételét az 1. táblázat mutatja be. A sovány szövet a testépítőknél volt a legmagasabb (70,4 ± 9,2 kg) és a legalacsonyabb a távfutóknál (51,8 ± 4,1 kg) (testépítők a távfutókkal szemben: P 25 g). A fehérje: szénhidrát arányt tekintve a testépítők kétszer olyan magasak voltak, mint a többi csoport (P 2. táblázat A kontrollok, testépítők és távfutók makrotápanyagainak és élelmi rostbevitelének összetétele 3 d tápláléknaplókból

Mikrobiális taxonómia

A testedzés és a sportolói étrend típusa befolyásolta a bél mikrobiota relatív bőségét a nemzetség és a faj szintjén. Faecalibacterium, Sutterella, Clostridium, Haemophilus, és Eisenbergiella voltak a legmagasabbak (P 2. ábra

Mikrobiális sokféleség

Az aerob vagy ellenállást gyakorló edzés, a makrotápanyagok kiegyensúlyozatlan bevitelével és az étkezési rostok alacsony bevitelével együtt, nem eredményezte a bél mikrobiota sokféleségének növekedését (3a. És b. Ábra). Konkrétan a távfutók esetében negatív korrelációt találtak a fehérjebevitel és a bél mikrobiota diverzitási mutatói között (4. ábra). A napi fehérjebevitel negatív korrelációt mutatott a működési taxonómiai egységgel (r = - 0,53, o = 0,04), ACE (r = - 0,51, o = 0,05), és a Shannon-index (r = - 0,64, o = 0,01) a távfutókban. A testtípus, a testösszetétel és a tápanyagbevitel különbségei ellenére az egészséges férfiak bél mikrobiota béta változatossága a kontrollcsoportban és a sportolócsoportokban nem különbözött egymástól (5. ábra).

A bél mikrobiota sokféleségében nem volt különbség a kontrollok, a testépítők és a távfutók között. a Mintánként 30 000 szekvenciából nyert kontrollok, testépítők és távfutók megfigyelt fajainak összehasonlítása. b Az egyedi működési rendszertani egységek (OTU-k) számának becslése a Chao1 alkalmazásával. A filogenetikai sokféleséget a bél mikrobiota Chao1-ábrájának átlagértékeinek felhasználásával becsültük meg a kontrollokban, a testépítőkben és a távfutókban. Az adatok mintánként 30 000 szekvencián alapulnak a vizsgálati alanyoktól

A fehérjebevitel negatívan korrelált a távfutók alfa sokféleségével. a A fehérjebevitel negatívan korrelált az OTU-kkal (korrelációs együttható: - 0,53, o érték: 0,04). b A fehérjebevitel negatívan korrelál az ACE-vel (korrelációs együttható: - 0,51, p-érték: 0,05). c A fehérjebevitel negatívan korrelál a Shannon indexszel (Korrelációs együttható: - 0,63, p-érték: 0,012)

A diagramot 45 alany székletmikrobiota általánosított UniFrac főkoordinátanalízisének (PCoA) felhasználásával állítottuk elő. Az általánosított UniFrac PCoA elemezte a nemzetség rangszintjét, és besorolatlan OTU-kat is tartalmazott. Tárgy színkódolása: zöld, kontrollok; kék, testépítők; és sárga, távfutók

Vita

Rövidítések

Testtömeg-index

Étrendi referencia felvételek a koreaiak számára

Kettős energiájú röntgenabszorptiometria

Magas fehérjetartalmú, alacsony szénhidráttartalmú

Nemzetközi fizikai aktivitás kérdőív