科学家们发现,人体肠道中数以万亿计的细菌可能对消化以外的影响远大于此。一项新研究表明,一种特定的肠道细菌可能与更强的肌肉和更好的身体表现有关。
该研究在线发表在《Gut》期刊上,指出一种名为Roseburia inulinivorans的细菌可能在肌肉健康中扮演重要角色,甚至可能有助于对抗与年龄相关的肌肉流失。
肌肉力量对于保持活动能力、平衡和独立性至关重要。随着年龄增长,许多人会经历肌肉质量和力量的逐渐丧失,这种情况被称为肌肉减少症。这种衰退会导致虚弱、行动困难、跌倒风险增加以及整体健康水平下降。肌肉减少症在老年人和慢性病患者中尤其常见。
鉴于这些严重后果,世界各地的研究人员正在寻找长期保持肌肉力量的方法。近年来,科学家开始探索肠道微生物组(即生活在消化系统中的细菌群落)是否会影响肌肉功能。
肠道细菌已知在健康的许多方面发挥作用。研究已将其与代谢疾病、脑部疾病、心脏病和免疫功能联系起来。新兴研究现在表明,肠道微生物也可能影响肌肉的生长、功能和能量产生。
为了探究这一想法,来自荷兰和西班牙的研究人员检查了特定肠道细菌是否与人体肌肉力量有关。他们还希望了解这些微生物如何影响肌肉表现。
研究团队从两组参与者中收集了粪便样本。第一组包括90名18至25岁的健康年轻人。第二组包括33名65岁及以上的老年人。
科学家分析了粪便样本,以确定参与者肠道微生物组中存在哪些细菌。然后,他们测量了几个身体素质和肌肉力量的指标。这些测量包括握力(一种常用作整体肌肉力量估计的测试)。参与者还进行了腿举和卧推练习,以测量上下肢力量。此外,研究人员测量了VO₂最大值,它反映身体在运动中使用氧气的效率,代表心血管健康。
分析数据后,研究人员发现,属于Roseburia组的细菌是唯一与更强肌肉明显相关的微生物。然而,该组内并非所有物种的效果相同。两个物种——Roseburia faecis和Roseburia intestinalis——与握力或心血管健康并没有显示出强关联。
一个物种脱颖而出:Roseburia inulinivorans。在研究的老年人中,那些在粪便样本中检测到R. inulinivorans的参与者显示出明显更强的握力。事实上,他们的握力比没有这种细菌的老年参与者高出约29%。有趣的是,这种力量增强并未伴随VO₂最大值的增加。这表明该细菌可能直接作用于肌肉力量,而不是改善整体有氧能力。
在年轻人中,R. inulinivorans水平较高也与更好的身体表现相关。这种细菌的数量越多,握力越强,VO₂最大值也越高。此外,R. inulinivorans和R. intestinalis的丰度与腿举和卧推测试中的更强表现相关。
研究人员还注意到,这些细菌的水平在不同年龄组之间存在差异。Roseburia细菌在年轻人中通常更丰富。在年轻参与者中,R. inulinivorans在某些个体中占肠道微生物组的比例高达6.6%。在老年人中,检测到的最高水平仅为约1.3%。这一发现可能很重要,因为这种细菌随年龄增长而减少的同时,肌肉流失也变得更加普遍。
为了探究Roseburia细菌是否直接影响肌肉力量,科学家们用小鼠进行了额外实验。实验开始前,小鼠接受了两周抗生素治疗以清除其肠道微生物组中的大部分细菌。然后将小鼠分为四组。三组每周一次接受不同种类的Roseburia细菌,持续八周,第四组不接受细菌作为对照组。研究人员通过测量前肢握力来测试小鼠的肌肉力量,这常用于动物研究中的肌肉功能测量。
结果令人瞩目。接受R. inulinivorans的小鼠握力显著提高。与对照组相比,在第四、第六和第八周时,其力量增加了约30%。进一步分析小鼠的肌肉发现了其他变化。接受R. inulinivorans治疗的小鼠拥有更大的肌纤维和更高比例的“快肌纤维”。快肌纤维(也称为II型纤维)专为快速、有力的动作设计,如冲刺、跳跃和举重。这些纤维产生强烈的爆发力,但比慢肌纤维更容易疲劳。
研究人员还发现了与肌肉能量产生相关的蛋白质和酶的变化。这些代谢变化表明,这种细菌可能影响肌肉如何产生和利用能量。
尽管结果令人鼓舞,但研究人员提醒,他们的发现有几个局限性。在小鼠实验中,人类Roseburia细菌并未在肠道微生物组中永久定殖。这意味着结果可能不能完全代表人类的情况。此外,该研究没有直接测量某些生物通路,如炎症或肌肉与大脑之间的神经信号。这些因素也可能在肌肉力量中起重要作用。
研究人员还强调,目前尚不清楚是更高水平的R. inulinivorans导致了更强的肌肉,还是肌肉更强的人自然拥有更多这种细菌。需要进行长期研究来确定这种微生物与肌肉健康之间的确切关系。
即便如此,这些发现支持了“肠肌轴”的概念,即肠道细菌可能影响肌肉功能。如果未来的研究证实了这一联系,R. inulinivorans有可能被开发为益生菌补充剂,用于帮助维持肌肉力量,尤其是老年人。研究人员注意到,这种细菌的水平似乎随年龄增长而下降,而这一阶段肌肉流失变得更加普遍。这种模式表明,支持有益肠道微生物的生长可能有一天有助于减少与年龄相关的肌肉无力。
如果在更大规模的人类研究中得到证实,这些发现可能为保护肌肉健康和预防肌肉减少症的营养新方法打开大门。
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