Микробиота кишечника и мускулатура
Микроорганизмы кишечника играют фундаментальную роль в обмене веществ у человека, определяют его эндокринную, нейрональную и иммунную функции. Доказано, что микробиота кишечника находится в тесных двусторонних взаимоотношениях с головным мозгом и мускулатурой. Поскольку спортсмены в процессах тренировок и соревнований испытывают сильнейшие нагрузки-стрессоры как физического, так и психологического характера, то для них исключительно важно нормальное функционирование как головного мозга, так и мускулатуры.
Соответственно, роль микробиоты кишечника в этой сложной системе взаимоотношений переоценить трудно. Микробиота является важным инструментом для улучшения общего состояния здоровья, физической работоспособности и доступности энергии при одновременном контроле метаболизма, иммунитета и уровня окислительно-восстановительного потенциала у спортсменов, действует как эндокринный орган, но и, в свою очередь, регулируется условиями окружающей среды, включая интенсивность упражнений и характер питания спортсмена.
Доказано, что физические упражнения (не экстремального характера!) увеличивают разнообразие микробиоты, улучшают ее метаболический профиль и проявляют иммуномодулирующее действие. У спортсменов, занимающихся тренировками «в меру», возрастает численность Бактероидов и снижается количество Фирмикутов, увеличивается «тощая» масса тела за счет адаптации метаболизма хозяина, опосредованного составом бактерий.
Оптимальный состав микробиоты кишечника влияет на синтез мышечного белка, биогенез и функцию митохондрий, а также на запасы гликогена в мышцах. Модификация микробиоты кишечника, вызванная разумными физическими упражнениями, обусловлена различными механизмами: временем прохождения пищи через кишечник; изменением профиля желчных кислот; образованием короткоцепочечных жирных кислот и других биоактивных молекул; повышением уровня протеинкиназа - клеточного фермента, контролирующего энергетический баланс клетки; воздействием на Toll-подобные рецепторы (клеточные структуры, которые распознают определенные компоненты микроорганизмов, активируют клеточный иммунный ответ и играют ключевую роль во врождённом иммунитете).
Кроме того, регулярные физические упражнения снижают чувствительность клеток кишечного эпителия к белкам теплового шока - особым белкам, выработка которых возрастает при различных стрессирующих условиях. В результате этого не допускается разрушение плотных контактов между белками эпителия и предупреждается формирование состояния «дырявого кишечника», когда полисахариды кишечных бактерий начинают проникать через стенку кишечника в кровь, вызывая явления хронического вялотекущего воспаления.
А вот интенсивные упражнения, которые являются мощным стрессором, таких позитивных влияний на микробиоту не оказывают. Доказано, что существует высокая корреляция между степенью физического и эмоционального стрессов во время упражнений и нежелательными изменениями в составе микробиоты кишечника. Так, на фоне таких стрессорных явлений отмечается снижение численности бактерий Turicibacter spp в слепой кишке и возрастание уровня Ruminococcus gnavus, что в совокупности способствует деградации слизистой оболочки и формированию «дырявого кишечника» и иммуносупрессирующего эффекта, активации процессов катаболизма, а психологически – в явлениях депрессии и хронической утсалости. И, чем более интенсивные упражнения, тем более выражены подобные нарушения. Клинически это проявляется в болях в области кишечника, диарее, тошноте и встречаются примерно у 70% спортсменов высокого уровня.
Кроме того, у этой категории атлетов за счет снижения иммунорезистентности повышена частота воспалительных респираторных заболеваний. Чаще это происходит у тех, кто занимается индивидуальными видами спорта (марафонцев, триатлонистов), чем у спортсменов – приверженцев командных видов. Но для того, чтобы микробиота смогла адекватно реализовать свой потенциал, необходимо присутствие двух факторов – достаточного количества полезных бактерий-пробиотиков и «пищи» для них – клетчатки-пребиотиков. Межу тем, атлеты ограничивают в своем рационе содержание углеводов, в том числе клетчатки. Во-первых, опасаясь избытка калорий, и, во-вторых, что-бы избежать некомфортных желудочно-кишечных расстройств во время упражнений и соревнований.
Какую клетчатку вводить в рацион спортсмена?
Какую же клетчатку и в каком количество целесообразно вводить в рацион спортсменам для восстановления здоровья микробиоты кишечника? Вопросом этим занимались сотрудники Университета Калгари, Канада совместно с их коллегами из США и Нидерландов. Для исследования были привлечены взрослые здоровые мужчины и женщины, занимающиеся спортом и мало потребляющие клетчатки.
Двум группам участников в течение 4-х недель давали закусочные батончики, содержащих клетчатку-пребиотики (фруктанты инулиноподобного типа из корня цикория) в низких и умеренных дозах 3 и 7 г/день. Участники контрольной группы получали плацебо. Далее у всех в динамике оценивали состав фекальной микробиоты, ее функциональные показатели, концентрация КЦЖК в каловых массах, желудочно-кишечные симптомы, потребление пищи и качество жизни.
По сравнению с контрольной группой, у получавших клетчатку в дозе 7 г/день отмечено достоверно большее разнообразие микробов, в первую очередь увеличение численности Бифидобактерий на 18,7% (в контроле этот показатель возрос на 5,3%). При дозе клетчатки 3 г/день такого эффекта не отмечалось. На показатель содержания КЦЖК в каловых массах влияло как доза инулина, так и продолжительность его потребления.
В Университете Юнтендо, Токио, Япония изучали влияние добавки на основе клетчатки на работоспособность спортсменов. К исследованию были привлечены мужчины и женщины - спортсмены из студентов колледжа. Они получали по 6 г клетчатки ежедневно в течение четырех недель. В начале, в конце исследования и через 4 недели после его завершения у всех фиксировали спортивные результаты, в слюне оценивали биомаркеры стресса (активность α-амилазы, уровни кортизола, мелатонина и иммуноглобулина A (SIgA), а также показатели настроения с помощью психологического теста. Оказалось, что физическая работоспособность мужчин и женщин после кормления клетчаткой повысилась, уровень α-амилазы в слюне снизился, а уровни мелатонина и SIgA не изменились. Но интересно, что у мужчин потребление такой добавки повысило уровень негативных эмоций (гнев-враждебность), а у женщин, наоборот, улучшился показатель позитивного настроения (бодрость-активность). Причем, этот психологический эффект сохранялся в течение месяца после завершения приема клетчатки Таким образом, применение клетчатки у спортсменов повышает их работоспособность, но по-разному, в зависимости от пола, влияет на эмоциональные реакции, что может быть связано с воздействием на нормальный циркадный ритм кортизола.
В ходе недавних исследований, проведенных в Университете Мадрида, Испания, было установлено, что клетчатка играет важную роль в поддержании микробиоты не только кишечника, но и полости рта. Эти бактерии принимают активное участие в метаболизме и усвоении пищевых нитратов – источников азота для построения собственной белковой массы организма спортсменов и повышения их физической работоспособности.
В Университете Кёнхи, Корея изучали факторы, влияющие на эффективность применения у спортсменов препаратов-пробиотиков. К данному исследованию были привлечены бодибилдеры, которые придерживались диеты с чрезвычайно высоким уровнем белка и низким содержанием углеводов. Одна группа спортсменов в течение 60 дней получала препараты-пробиотики, включающие Лактобактерии Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. helveticus и Бифидобактерии Bifidobacterium bifidum, а другая – плацебо. Оказалось, что прием пробиотиков не оказал никакого положительного воздействия на микробную среду кишечника спортсменов и концентрацию короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК). Далее еще одна выборка бодибилдеров была разделена на три группы по стилю соответствия их питания рекомендуемой корейской диетической нормой (KRDA): 1) с повышенным содержанием белка и ограниченным содержанием клетчатки; 2) с повышенным содержанием белка и адекватным количеством клетчатки; и 3) с адекватным количеством белка и ограниченным количеством клетчатки. У всех спортсменов оценивали микробную среду их кишечника и сравнивали с показателями у здоровых мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни (контроль). Не было обнаружено значительных различий в микробном разнообразии кишечника и численности полезных бактерий между группой № 1 бодибилдеров и мужчинами из контроля.
Однако, в двух других группах спортсменов, у которых потребление белка или клетчатки было адекватным и соответствовало нормам KRDA, оба этих показателя оказались значительно лучше, чем у субъектов, ведущих сидячий образ жизни. Эти результаты свидетельствуют о том, что положительный эффект упражнений на микробиоту кишечника зависит от уровней потребления белка и пищевых волокон и для формирования здоровой микрофлоры целесообразно придерживаться рекомендуемых диетологических норм потребления обоих групп нутриентов, не вдаваясь в крайности, т.е. не сокращая либо преувеличивая их объемы. Прием пробиотиков эффективен лишь только при условии соблюдения таких разумных норм питания.
Таким образом, все больше данных современных исследований подтверждают необходимость включения клетчатки в рацион спортсменов, особенно отличающихся высоким физическими нагрузками. Присутствие клетчатки в спортивном питании не только будет обеспечивать оптимальную деятельность «метаболического органа» - микробиоты кишечника, но и способствовать лучшему усвоению белковой пищи и добавок – основы для создания собственной мышечной системы.