Новое исследование дополняет существующие доказательства того, что микробиом кишечника важен для скелетных мышц.
Различные исследования показали, что бактерии кишечника играют определенную роль в регулировании мышечной массы и функции мышц. Новое исследование на мышах показывает, что нездоровый или нарушенный микробиом кишечника может препятствовать росту мышц. Ученые пришли к такому выводу после сравнения двух групп мышей, одна из которых постоянно получала антибиотики.
Мышцы мышей, которые получали антибиотики и, следовательно, имели нездоровый кишечник, росли не так интенсивно. Если исследователи смогут точно определить, какие вещества, вырабатываемые кишечными бактериями, помогают мышцам расти после физических упражнений, у науки могут появиться новые методы лечения заболеваний, связанных с потерей мышечной массы.
Микробиом кишечника — это динамичная экосистема, состоящая из триллионов бактерий, грибков и других микробов, живущих в пищеварительной системе. Он оказывает большое влияние на общее состояние здоровья, и обычно мы замечаем его влияние только при нарушении баланса.
Нарушенный микробиом кишечника, будь то из-за неправильного питания или лечения антибиотиками, может повлиять на пищеварительную, иммунную и центральную нервную системы, а также на различные функции и процессы организма.
Ученые уже установили связь между микробиомом и физическими упражнениями, а совсем недавно — между микробиомом и ростом мышц.
Для дальнейшего изучения этой области профессор Джон МакКарти, доцент кафедры физиологии Университета Кента и его коллеги решили провести исследование с участием мышей, в котором они использовали антибиотики и утяжеленные колеса для бега.
«Будучи физиологами, интересующимися тем, как скелетные мышцы адаптируются к физическим нагрузкам, мы задались вопросом: может ли микробиом кишечника играть какую-то роль в этом процессе, учитывая его центральную роль в здоровье человека», — сказал профессор Маккарти в интервью Medical News Today.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Physiology.
В рамках эксперимента исследователи проанализировали 42 самки мышей. Одной группе мышей вводили антибиотики через питьевую воду, а другую группу держали без микробов. Мыши добровольно занимались на беговых колесах в течение 9 недель.
Затем исследователи измерили и сравнили скелетные мышцы обеих групп, которые включают мышцы рук и ног. Скелетные мышцы способствуют движению, поддерживают осанку, стабилизируют кости и суставы, а также вырабатывают тепло.
Обе группы мышей бегали одинаковое количество времени в течение тренировочного периода, и ученые пришли к выводу, что антибиотики не оказали существенного влияния на беговые показатели.
Применение антибиотиков также не привело к системному воспалению, но истощило микробиом кишечника. Препараты вызвали у мышей дисбиоз, который представляет собой дисбаланс в микрофлоре кишечника.
Однако у группы мышей, получавших антибиотики, рост мышц в ответ на физические нагрузки был более медленным и менее выраженным. Это позволяет предположить, что для роста мышц после физических упражнений у мышей необходим неповрежденный микробиом.
Профессор Маккарти заявил, что тот факт, что обе группы бегали одинаковое количество времени, имеет решающее значение, поскольку бег является стимулом для роста скелетных мышц.
«Если бы мыши, обработанные антибиотиками, бегали меньше, чем мыши, не получавшие лечения, тогда было бы сложнее сделать вывод о том, что здоровый микробиом кишечника необходим для полной адаптации скелетных мышц к физическим нагрузкам, поскольку более вероятно, что мыши просто меньше бегали», — сказал он.
Профессор Маккарти отметил важность того, что дисбиоз привел к нарушению способности скелетных мышц адаптироваться к физическим нагрузкам.
«Мышцы не растут (это называется гипертрофия) у мыши с нарушенным микробиомом кишечника в результате лечения антибиотиками, по сравнению с мышью со здоровым микробиомом кишечника», — сказал он MNT.
Предыдущие данные подтверждают связь между мышцами и микробиомом.
Было проведено несколько исследований, свидетельствующих о том, что микробиом кишечника может влиять на рост мышц у мышей и свиней. Доказательств этому с каждым днем становится все больше. Профессор Маккарти отметил, что ведущий автор исследования, Тейлор Валентино, является ультрамарафонцем и ранее участвовал в исследованиях, посвященных здоровью желудочно-кишечного тракта у ультрамарафонцев.
«С точки зрения спорта, у бегунов мирового класса было обнаружено большее количество определенного типа бактерий, которые обеспечивали дополнительный источник энергии, что, как считалось, помогало им бежать быстрее», — сказал он.
Исследование 2015 года показало, что у мышей, не имевших микробиома, была снижена масса скелетных мышц. Авторы исследования пришли к выводу, что микробный статус кишечника имеет решающее значение для эффективности физических упражнений.
Исследование 2019 года подтвердило эти выводы. У мышей, прошедших лечение антибиотиками, отношение массы мышц к массе тела было ниже, а их гастрокнемиус и квадрицепс, две самые крупные мышцы ноги, были меньше, чем у мышей с интактным микробиомом.
В совокупности эти данные позволяют предположить, что в микробиоме кишечника существуют факторы, способствующие увеличению мышечной массы, говорит Майкл Лустгартен, доктор философии.
«Метаболиты, вырабатываемые кишечными бактериями, могут влиять на мышечную массу. Группа метаболитов, которые могут это делать — короткоцепочечные жирные кислоты, которые вырабатываются в результате бактериальной ферментации пищевых волокон, которые, как было показано, увеличивают мышечную массу», — говорит он.
Предыдущие исследования показывают, что увеличение потребления клетчатки всего на 2 недели может значительно изменить микробиом человека и увеличить количество видов бактерий, которые расщепляют клетчатку.
Хотя еще слишком рано судить о клинических последствиях исследования, профессор Маккарти сказал, что полученные результаты позволяют предположить, что «здоровый микробиом кишечника будет способствовать получению максимальной пользы от регулярных физических упражнений в плане развития скелетных мышц».
Исследование также имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать при рассмотрении последствий полученных результатов. Поскольку в исследовании участвовали мыши, всегда существует опасение, что результаты на людях могут оказаться другими, — сказал профессор Маккарти.
Он отметил, что он и его коллеги использовали только самок мышей, поскольку они лучше бегают, чем самцы. Поэтому результаты, полученные на мышах-самцах, могут быть другими.
Кроме того, доза антибиотиков, которую вводили исследователи, была относительно низкой по сравнению с дозами в предыдущих исследованиях.
«Хотя обе группы мышей пробежали одинаковое количество, мы не знаем, могли ли сами антибиотики повлиять на способность скелетной мускулатуры адаптироваться к физическим нагрузкам», — добавил он.
Хорошие бактерии могут превратить потери в приобретения при раке и старении.
Сейчас исследователи пытаются определить, какие вещества, вырабатываемые кишечными бактериями, могут помочь мышцам полностью адаптироваться к физическим нагрузкам и улучшить спортивные результаты.
«В настоящее время мы пытаемся определить, как физические упражнения изменяют состав и функции микробиома кишечника. Это исследование, наряду с другими исследованиями бактерий, позволит нам определить вещества, производимые микробиомом кишечника, которые помогают скелетным мышцам увеличиваться в размерах в ответ на физические нагрузки», — говорит профессор Маккарти.
Это открытие также может проложить путь к лечению заболеваний, связанных с потерей мышц, например, при раке, и открыть ключ к старению, а также к достижению максимальных результатов при физических нагрузках.
«Если мы сможем определить вещества, которые вырабатывают кишечные бактерии, чтобы помочь мышцам расти после тренировки, мы сможем использовать некоторые из этих веществ для стимулирования роста мышц у людей, страдающих от потери мышц, что обычно наблюдается при старении или раке»: Тейлор Валентино.
Возрастная потеря мышечной массы, называемая саркопенией, происходит естественным образом из-за потери мышечных волокон и атрофии. Люди в возрасте 80-90 лет могут потерять до 50% своей мышечной массы из-за этого состояния.
Необходимо провести дополнительные исследования для выявления механизма, лежащего в основе взаимосвязи между кишечными бактериями и ростом мышц, прежде чем закладывать основу для лечения.
