发表在《肠道》杂志上的一项研究发现,一种名为 Roseburia inulinivorans的肠道细菌 与人类肌肉力量和改善小鼠肌肉性能密切相关 。
研究结果表明, R inulinivorans 会改变肌肉中的某些代谢过程,并将肌肉纤维转化为“快肌纤维(II 型)”——这种纤维适合短时高强度运动,例如短跑和举重。
荷兰和西班牙的研究人员表示, R inulinivorans 有望成为治疗与年龄相关的肌肉萎缩疾病的营养保健益生菌。
他们解释说,肌肉量和力量的减少是导致虚弱、活动能力和功能下降以及健康状况不佳的主要原因,尤其是在老年人和患有长期疾病的人群中。
研究人员补充说,肠道细菌与多种健康状况有关,包括代谢性疾病、神经退行性疾病和心血管疾病,而且越来越多的证据表明,它们也可能影响肌肉质量和功能。
因此,他们想找出特定的肠道微生物种类是否与肌肉力量有关,如果有关,其潜在机制是什么。
为了进行这项研究,他们分析了 90 名健康年轻人(18-25 岁)和 33 名老年人(65 岁以上)的粪便样本,以检测其中是否存在细菌。
采用他们的握力、腿举和卧推成绩以及 VO2 max(运动时的最大氧气消耗量,这是心肺功能的指标)来评估身体素质。
在粪便样本中发现的所有细菌中,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 VO₂ max 均无显著相关性。
但粪便样本中检测到R inulinivorans 的老年人 的握力比未检测到 R inulinivorans 的老年人高 29%,且峰值摄氧量没有相应增加,这表明他们的身体素质更好。
在年轻成年人中, 菊粉杆菌(R. inulinivorans)的丰度越高 ,握力和最大摄氧量(VO₂ 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。
研究人员表示, R faecis和 R hominis的相对丰度 与任何肌肉力量指标均无关联,这表明不同的罗斯氏菌属物种可能会影响肌肉力量的不同方面。
在青年人中,罗斯氏菌属(Roseburia)的含量也更高,其中 R faecis的比例 为 0% 至 3.3%; R intestinalis的比例为 0% 至 5.5%;而 R inulinivorans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%; 菊粉根瘤菌的比例 为 0% 至 1.3%。
为了确定罗斯氏菌在肌肉力量中的因果作用,研究人员给 32 只小鼠每周喂食一次罗斯氏菌,持续 8 周。这些小鼠之前已经服用过两周的抗生素混合物,以耗尽它们的肠道微生物群。
小鼠被随机分配到 4 个组中,其中 3 组接受了不同品系的罗斯氏菌,1 组没有接受罗斯氏菌(对照组)。
所有罗斯氏菌属物种均未提高力竭跑步时间。但与对照组相比, R. inulinivorans在治疗 4、6 和 8 周后,前肢握力(肌肉功能的指标)显著提高了约 30%。
此外,与其它组相比,用 R inulinivorans治疗的小鼠 小腿比目鱼肌中的肌纤维尺寸更大,II 型(“快肌”)纤维的比例也明显更高,但与用 R intestinalis治疗的小鼠相比则没有这种差异。
对纤维大小分布的进一步分析表明,对照组的纤维分布相对均匀,而用 R inulinivorans处理的小鼠 的较大纤维含量高于用其他 Roseburia 物种处理的小鼠或对照组小鼠。
这些变化也伴随着肌肉能量产生关键的蛋白质和酶的代谢变化。
研究人员承认他们的研究结果存在诸多局限性。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,他们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,而这些通路可能具有重要影响。
他们强调,需要进行长期研究来确定 R 菊粉素丰度的变化 是肌肉功能变化的原因还是结果。
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。”