Ćwiczenia fizyczne a jelita
Pomysł, że trening miałby pozytywnie działać na tzw. mikrobiotę jelitową – miliardy mikroorganizmów żyjących w naszym układzie pokarmowym, w tym bakterie i wirusy, które wspomagają układ odpornościowy, metabolizm, trawienie i inne kluczowe funkcje naszych organizmów – nie jest oczywisty. W każdym razie nie jest równie oczywisty, jak zależności między dietą a mikrobiotą. Jednak mamy coraz więcej dowodów na to, że ćwiczenia aerobowe, na przykład bieganie, mogą poprawiać stan zdrowia mikroorganizmów jelitowych, co z kolei korzystnie wpływa na ogólny stan naszego zdrowia. Wstępne obserwacje wskazują, że zależność ta jest dwukierunkowa: zdrowa mikrobiota jelitowa wydaje się poprawiać kondycję fizyczną.
„Jelita kojarzą nam się z dietą i probiotykami – mówi Sara Campbell, specjalistka fizjologii aktywności fizycznej z Rutgers University, zajmująca się głównie mikrobiotą jelit. – Jednak obecnie wielu naukowców „zwraca uwagę na fakt, że ćwiczenia mogą działać korzystnie na jelita”.
„Zdrowa” mikrobiota oznacza zwykle dużą ilość i różnorodność bakterii w jelitach. Ćwiczenia fizyczne wydają się wpływać na oba te parametry. Mikroorganizmy jelitowe zawodowych sportowców są bardziej zróżnicowane w porównaniu z tymi u osób nieaktywnych lub uprawiających sport rekreacyjnie. Dla zdrowia ważniejsze jest jednak, „to, co właściwie robią te mikroorganizmy” – mówi Jacob Allen, specjalista fizjologii aktywności fizycznej z University of Illinois Urbana-Champaign.
Ważną obserwacją jest na przykład fakt, że ćwiczenia aerobowe zwiększają aktywność bakterii wytwarzających krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, kluczowe dla wspomagania procesów fizjologicznych. Większość cząsteczek kwasów tłuszczowych zbudowanych jest z 16 lub 18 atomów węgla. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, zgodnie z nazwą, mają ich zaledwie od jednego do sześciu.
Jak się okazuje, szczególnie ważny dla korelacji pomiędzy ćwiczeniami a stanem jelit jest maślan. Dostarcza on energii do różnych tkanek, m.in. komórek nabłonkowych wyścielających jelita, i może redukować stan zapalny oraz poprawiać zdolność komórek do wychwytywania insuliny. Nasze ciała w naturalny sposób wytwarzają niewielkie ilości maślanu, w większości jest on jednak syntetyzowany przez mikroorganizmy, a tę produkcję wspomagają ćwiczenia aerobowe. Zależność pomiędzy ćwiczeniami siłowymi a poziomem maślanu rzadko była oceniana w badaniach, a wyniki nie były jednoznaczne.
Związek pomiędzy ćwiczeniami fizycznymi a stanem jelit jeszcze 15 lat temu nie zaprzątał uwagi naukowców. Marc Cook, specjalista immunologii wysiłku fizycznego, studiował wtedy na kampusie Urbana-Champaign. Wiedział, że ćwiczenia łagodzą objawy chorób zapalnych jelit, szczególnie ich wrzodziejącego zapalenia. Jednak naukowcy nie rozumieli, dlaczego tak się dzieje. Cook rozpoczął badania na myszach i stwierdził, że bieganie w kołowrotku chroniło je przed mysią wersją zapalenia okrężnicy. Ponadto ilość korzystnych bakterii w wyściółce jelita grubego gryzoni wzrastała siedmiokrotnie.
W badaniu przeprowadzonym w 2018 roku Allen, Cook (obecnie pracujący na North Carolina A&T State University) i inni naukowcy po raz pierwszy przeanalizowali wpływ ćwiczeń na zdrowie jelit w badaniu interwencyjnym z udziałem ludzi. Badaniem objęto dwie grupy osób prowadzących siedzący tryb życia, zarówno szczupłych, jak i otyłych, które ćwiczyły na bieżni lub na rowerach. Wszyscy zaczynali od umiarkowanie intensywnych treningów trzy razy w tygodniu, dochodząc do trwających godzinę sesji ćwiczeń o dużej intensywności.
Po sześciu tygodniach u wszystkich uczestników stwierdzono wzrost poziomu maślanu i dwóch innych krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych – octanu i propionianu. Zarejestrowano u nich również oczekiwane korzyści związane z ćwiczeniami fizycznymi, takie jak zmniejszenie masy tłuszczowej i poprawa wydolności krążeniowo-oddechowej. Wszystkie te efekty były wyraźniejsze u osób szczupłych, czego badacze jeszcze nie zdołali wytłumaczyć. Po kolejnych sześciu tygodniach, w których trakcie wszyscy zaprzestali ćwiczeń, liczba mikroorganizmów w jelitach wróciła do wartości początkowych, a korzyści zdrowotne zmalały.
Badacze nie stwierdzili jednoznacznie, które efekty ćwiczeń można bezpośrednio przypisać mikroorganizmom, a nie innym zmianom związanym z aktywnością fizyczną. Różnica w środowisku jelitowym jest jednak wyraźnie widoczna. „Wiemy, że podczas ćwiczeń dochodzi do pewnego wzrostu ilości krwi w mięśniach kosztem przewodu pokarmowego” – mówi Allen. To powoduje niewielki spadek poziomu tlenu w tkankach jelit. W przewodzie pokarmowym obserwuje się także zmiany pH i temperatury. Każda z tych zmian może wpływać na przeżywalność mikroorganizmów.
Badania z udziałem ludzi utrudnia ogromna zmienność mikrobioty pomiędzy poszczególnymi osobami i ich grupami. Naukowcy próbują teraz określić, jakie czynniki wpływają na różnice w reakcjach. Campbell bada zmienność w zależności od płci. Cook analizuje wpływ bakterii wytwarzających krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe u osób rasy czarnej, u których często występuje nadciśnienie. W badaniu pilotażowym zidentyfikował wraz ze swoimi współpracownikami bakterie związane z nadciśnieniem u sportowców rasy czarnej. Jego zespół ma nadzieję na określenie, które z nich mogą stanowić cel interwencji terapeutycznych.
Jeśli chodzi o wpływ mikroorganizmów na wydolność fizyczną, większość danych pochodzi z badań na myszach. Zwierzęta, u których zastosowano antybiotyki w celu eliminacji mikrobioty, są mniej aktywne fizycznie niż zwierzęta o zdrowym mikrobiomie i szybciej się męczą. Badania wykazały ponadto, że nienaruszona mikrobiota w jelitach przyczynia się do silniejszego rozwoju mięśni.
Trwające badania nie zmieniają standardowych zaleceń dotyczących ćwiczeń fizycznych, zgodnie z którymi ludzie powinni poświęcać tygodniowo co najmniej 150 minut na umiarkowany wysiłek fizyczny. Dołączają natomiast kolejny argument za taką aktywnością, a w przyszłości może wyjaśnią, skąd wynikają różnice w reakcji na ćwiczenia. Być może kiedyś będzie nawet możliwe takie zadziałanie na mikrobiotę, aby lepiej reagowała na czas spędzany na siłowni.