科学家发现了一种肠道微生物,它似乎与更强壮的肌肉和更好的体能有关,但随着年龄的增长,这种微生物的含量会下降。
如果生活在你肠道中的某些微生物能够帮助决定你的肌肉力量,那会怎样?一项新的研究表明,一种名为罗斯氏菌(Roseburia inulinivorans )的细菌可能在肌肉力量方面发挥重要作用,这使得肠道微生物群有可能成为未来人们在衰老过程中保持身体机能的目标。
发表在《肠道》 (Gut )杂志网络版上的一项研究发现,菊粉杆菌(R. inulinivorans)与人类肌肉力量的增强以及小鼠肌肉功能的改善有关。这种细菌似乎还能改变肌肉代谢,促进快肌纤维(II型肌纤维)比例的增加,快肌纤维专门用于短时间爆发性的强力运动,例如短跑、跳跃和举重。
这项研究结果意义重大,因为与年龄相关的肌肉量和力量的丧失(即肌少症)是导致老年人虚弱、残疾和丧失独立生活能力的主要原因。由于目前有效的治疗方法寥寥无几,荷兰和西班牙的研究人员认为,菊粉杆菌(R. inulinivorans)可能是一种有前景的益生菌,有助于维持肌肉健康。
科学家们日益认识到,肠道微生物的影响远不止于消化,它们还影响着与新陈代谢、免疫、大脑健康和心血管疾病相关的诸多过程。新出现的证据也指向“肠-肌轴”的存在,促使研究人员探究特定细菌种类是否能够增强肌肉力量和运动表现,以及它们如何发挥作用。
一种细菌追踪强度
为了调查此事,他们分析了 90 名健康青年(18-25 岁)和 33 名老年人(65 岁以上)的粪便样本,以确定其中存在的细菌。
身体素质通过握力、腿举和卧推表现以及 VO2 max(运动时的最大氧气消耗量)来评估,VO2 max 是心肺健康的指标。
在粪便样本中检测到的所有细菌中,只有罗斯氏菌属与肌肉质量和力量呈正相关。
R faecis和R intestinalis这两个物种与两个年龄组的握力或最大摄氧量均无显着相关性。
然而,在老年人群中,粪便中检测到菊粉杆菌(R. inulinivorans)的人群,其握力比未检测到该细菌的人群高出29%。这种握力提升并未伴随峰值摄氧量的相应增加,表明他们的身体素质更好。
在年轻成年人中,菊粉杆菌(R. inulinivorans)水平越高,握力和最大摄氧量(VO? max)均呈正相关。菊粉杆菌和肠道杆菌(R. intestinalis)的相对丰度也与腿举和卧推力量呈正相关。
相比之下,粪罗斯氏菌(R. faecis)和人罗斯氏菌(R. hominis)的相对丰度与任何肌肉力量指标均无关联。研究人员表示,这表明不同的罗斯氏菌属物种可能影响肌肉力量的不同方面。
罗斯氏菌在青年人群中也更为常见。在该人群中,粪罗斯氏菌的比例为0%至3.3%;肠道罗斯氏菌的比例为0%至5.5%;菊粉罗斯氏菌的比例为0%至6.6%。
在老年人中,粪根瘤菌的比例为 0% 至 2.2%;肠道根瘤菌的比例为 0% 至 0.7%;而菊粉根瘤菌的比例为 0% 至 1.3%。
小鼠实验表明存在因果关系
为了探究罗斯氏菌是否可能在肌肉力量中发挥因果作用,研究人员给 32 只小鼠每周喂食一次罗斯氏菌,持续 8 周。这些小鼠的肠道微生物群此前已用抗生素混合物进行了两周的清除。
小鼠被随机分为4组。其中3组分别接种了不同的罗斯氏菌菌株,而1组未接种罗斯氏菌(对照组)。
所有罗斯氏菌属真菌均未提高小鼠的奔跑耐力。然而,与对照组相比,菊粉罗斯氏菌(R. inulinivorans)在治疗4、6和8周后,小鼠前肢握力(肌肉功能的指标)显着提高了约30%。
与其它组相比,用菊粉杆菌(R inulinivorans)处理的小鼠小腿比目鱼肌的肌纤维尺寸更大,且II型(“快肌”)肌纤维的比例显着更高。但与用肠杆菌(R intestinalis)处理的小鼠相比,这种差异并不显着。
对纤维尺寸分布的进一步观察表明,对照组的纤维分布相对均匀。在用菊粉杆菌( R. inulinivorans)处理的小鼠中,较大的纤维比用其他罗斯氏菌属(Roseburia)处理的小鼠或对照组小鼠更为常见。
这些肌肉变化伴随着对肌肉能量产生至关重要的蛋白质和酶的变化。
益生菌的应用前景仍处于早期阶段。
研究人员指出了一些局限性。在动物实验中,没有一种人类罗斯氏菌属细菌能在小鼠肠道内定植。此外,研究人员也没有直接评估与炎症或神经肌肉信号传导相关的特定通路,尽管这些通路可能发挥了作用。
研究人员强调,需要进行长期研究来确定R inulinivorans丰度的变化是导致肌肉功能变化的原因,还是肌肉功能变化的结果。
不过,他们指出:“总的来说,我们的研究结果提供了强有力的证据,支持肠道-肌肉轴的存在,其中R inulinivorans能积极调节肌肉代谢和肌肉力量。”
他们总结道:“此外,我们观察到,老年人体内菊粉杆菌的相对丰度低于年轻人。菊粉杆菌的丰度似乎随着年龄的增长而下降,而肌肉减少症(肌肉流失)的患病率也在此期间增加,这表明菊粉杆菌可能作为一种益生菌候选物,在维持肌肉力量方面发挥作用。”