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近日，Nature发布了一起关于运动科学的增刊，其中一篇题为：Do microbes affect athletic performance? 的文章，这篇文章中介绍了一项有趣的研究。
乔纳森·谢曼（Jonathan Scheiman）当时是哈佛医学院遗传学家乔治·丘奇（George Church）实验室的博士后，在2015年波士顿马拉松比赛前一周，乔纳森·谢曼正在城市中奔波，他的目的是收集参加这次马拉松参赛者中的精英选手的粪便。
比赛结束后，他再次拜访了这些精英运动员以收集更多粪便样本。同时他还收集了一些普通人（主要是实验室的博士后）的粪便作为对照。
几年后，他的努力得到了回报，乔纳森·谢曼（Jonathan Scheiman）作为第一作者在国际顶尖医学期刊 Nature Medicine 期刊发表了一项题为：Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance enhancing microbe that functions via lactate metabolism 的研究论文。
通过研究分析精英运动员和普通人的粪便，发现精英运动员跟我们普通人之间的这种差距，或许仅仅在于肠道菌群的不同。该论文在生活在我们肠道中的微生物与我们的运动表现之间建立了因果关系。
该研究的通讯作者之一乔治·丘奇（George Church），是哈佛大学和麻省理工学院教授，被誉为“遗传学泰斗”、“全才科学家”。是现代基因组学奠基人，也是CRISPR基因编辑的奠基人之一，在2013年与张锋同时在 Science 各自独立发表论文，将CRISPR基因编辑系统成功应用于哺乳动物和人类细胞。并参与创立十多家生物科技公司。
高强度运动后往往会出现肌肉酸痛现象，这是因为运动超过了有氧运动强度，导致葡萄糖通过无氧呼吸在体内代谢产生了乳酸，乳酸堆积会引起局部肌肉酸痛。出现乳酸积累后，往往要通过持续有氧运动和热水熏蒸等方法加速乳酸排泄，解除肌肉酸痛。
然而，顶尖运动员，尤其是马拉松运动员，他们的耐力非常好，对乳酸积累的阈值比普通人高很多。
乔纳森·谢曼（Jonathan Scheiman）收集了2015年波士顿马拉松比赛的15位精英选手比赛前后5天的粪便样本，并将这些样本与来自10名非运动员（主要是实验室博士后）的粪便样本比较了其中的微生物组成。
检测显示，这些马拉松精英选手比赛后，粪便中韦荣氏球菌属（Veillonella）细菌显著增加。这些细菌能够将乳酸分解成丙酸，促进新陈代谢。
此外，研究人员针对一个由顶级马拉松运动员和奥运赛艇选手组成的87人团队进行研究，发现他们在训练结束后，粪便中韦荣氏球菌属（Veillonella）细菌同样显著增加。
这些发现表明，我们肠道中的微生物并不仅仅是旁观者，实际上还在帮助它们的宿主（人类）。
接下来，研究人员培养了这种细菌 Veillonella atypica 菌株，并将其喂给小鼠。
平均而言，接受这种细菌喂食的32只小鼠，在实验中的运动时间比对照组小鼠长了13％，也就是这种肠道细菌明显增加了小鼠的运动耐力。
韦荣氏球菌属（Veillonella）细菌专性通过分解乳酸来获取生长所需的碳元素，在这个过程中，会产生丙酸，而丙酸可以提高小鼠心率和氧气利用率，丙酸还可以促进人体的新陈代谢。
为了验证丙酸是否可以改善运动性能，研究人员给一些小鼠使用丙酸灌肠。与喂食Veillonella atypica 菌株的小鼠相同，这些使用丙酸灌肠的小鼠的运动耐力也明显增加了。
研究人员还给小鼠注射了可以追踪的乳酸，发现这些乳酸会进入到肠道，而且乳酸有助于这种微生物的生长。
总的来说，葡萄糖因肌肉运动产生乳酸，一部分乳酸通过血液循环进入肝脏，在肝脏中通过糖异生作用重新合成葡萄糖；一部分乳酸通过血液循环进入肠道，肠道中的韦荣氏球菌属（Veillonella）细菌迅速将乳酸分解成丙酸，从而降低乳酸浓度，改善运动表现。
目前尚不清楚这种肠道细菌是否在绝大多数顶级运动员运动后旺盛起来，但是普通大众可能并不会经历这样的事情。
乔治·丘奇（George Church）认为，微生物可以改变运动表现，在诸如奥运会之类的高水平比赛中，不到一秒的差距对比赛结果就已经至关重要，而微生物对运动表现的改变显然不止于此。
这项研究增加了我们对肠道细菌如何影响健康和疾病的各种不同方面的理解，也表明特定的细菌以及它们制造的产物可以改善个体的运动表现。文章首发于生物世界。
https://www.nature.com/articles/s41591-019-0485-4
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