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就在昨日，距離東京奧運(yùn)會(huì)開幕倒計(jì)時(shí)100天時(shí)，中國女足淘汰韓國隊(duì)，拿下東京奧運(yùn)會(huì)參賽資格。這也為因新冠疫情延期一年的奧運(yùn)會(huì)帶來了新的關(guān)注。 對(duì)于奧運(yùn)會(huì)來說，運(yùn)動(dòng)員所取得的成績很大程度上是國家和科技水平的較量，每位奧運(yùn)會(huì)運(yùn)動(dòng)員的背后，都有一群科學(xué)家，他們的任務(wù)是確保這些頂尖運(yùn)動(dòng)員能夠安全地發(fā)揮自己的能力。從開發(fā)訓(xùn)練技術(shù)到維護(hù)體育誠信，科學(xué)在精英體育中從未如此重要。 近日，Nature發(fā)布了一起關(guān)于運(yùn)動(dòng)科學(xué)的增刊，其中一篇題為：Do microbes affect athletic performance? 的文章，這篇文章中介紹了一項(xiàng)有趣的研究。喬納森·謝曼（Jonathan Scheiman）當(dāng)時(shí)是哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家喬治·丘奇（George Church）實(shí)驗(yàn)室的博士后，在2015年波士頓馬拉松比賽前一周，喬納森·謝曼正在城市中奔波，他的目的是收集參加這次馬拉松參賽者中的精英選手的糞便。比賽結(jié)束后，他再次拜訪了這些精英運(yùn)動(dòng)員以收集更多糞便樣本。同時(shí)他還收集了一些普通人（主要是實(shí)驗(yàn)室的博士后）的糞便作為對(duì)照。
幾年后，他的努力得到了回報(bào)，喬納森·謝曼（Jonathan Scheiman）作為第一作者在國際頂尖醫(yī)學(xué)期刊 Nature Medicine 期刊發(fā)表了一項(xiàng)題為：Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance enhancing microbe that functions via lactate metabolism 的研究論文。 通過研究分析精英運(yùn)動(dòng)員和普通人的糞便，發(fā)現(xiàn)精英運(yùn)動(dòng)員跟我們普通人之間的這種差距，或許僅僅在于腸道菌群的不同。該論文在生活在我們腸道中的微生物與我們的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)之間建立了因果關(guān)系。 
該研究的通訊作者之一喬治·丘奇（George Church），是哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院教授，被譽(yù)為“遺傳學(xué)泰斗”、“全才科學(xué)家”。是現(xiàn)代基因組學(xué)奠基人，也是CRISPR基因編輯的奠基人之一，在2013年與張鋒同時(shí)在 Science 各自獨(dú)立發(fā)表論文，將CRISPR基因編輯系統(tǒng)成功應(yīng)用于哺乳動(dòng)物和人類細(xì)胞。并參與創(chuàng)立十多家生物科技公司。高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后往往會(huì)出現(xiàn)肌肉酸痛現(xiàn)象，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)超過了有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，導(dǎo)致葡萄糖通過無氧呼吸在體內(nèi)代謝產(chǎn)生了乳酸，乳酸堆積會(huì)引起局部肌肉酸痛。出現(xiàn)乳酸積累后，往往要通過持續(xù)有氧運(yùn)動(dòng)和熱水熏蒸等方法加速乳酸排泄，解除肌肉酸痛。然而，頂尖運(yùn)動(dòng)員，尤其是馬拉松運(yùn)動(dòng)員，他們的耐力非常好，對(duì)乳酸積累的閾值比普通人高很多。喬納森·謝曼（Jonathan Scheiman）收集了2015年波士頓馬拉松比賽的15位精英選手比賽前后5天的糞便樣本，并將這些樣本與來自10名非運(yùn)動(dòng)員（主要是實(shí)驗(yàn)室博士后）的糞便樣本比較了其中的微生物組成。檢測(cè)顯示，這些馬拉松精英選手比賽后，糞便中韋榮氏球菌屬（Veillonella）細(xì)菌顯著增加。這些細(xì)菌能夠將乳酸分解成丙酸，促進(jìn)新陳代謝。此外，研究人員針對(duì)一個(gè)由頂級(jí)馬拉松運(yùn)動(dòng)員和奧運(yùn)賽艇選手組成的87人團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)他們?cè)谟?xùn)練結(jié)束后，糞便中韋榮氏球菌屬（Veillonella）細(xì)菌同樣顯著增加。這些發(fā)現(xiàn)表明，我們腸道中的微生物并不僅僅是旁觀者，實(shí)際上還在幫助它們的宿主（人類）。接下來，研究人員培養(yǎng)了這種細(xì)菌 Veillonella atypica 菌株，并將其喂給小鼠。平均而言，接受這種細(xì)菌喂食的32只小鼠，在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比對(duì)照組小鼠長了13％，也就是這種腸道細(xì)菌明顯增加了小鼠的運(yùn)動(dòng)耐力。韋榮氏球菌屬（Veillonella）細(xì)菌專性通過分解乳酸來獲取生長所需的碳元素，在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生丙酸，而丙酸可以提高小鼠心率和氧氣利用率，丙酸還可以促進(jìn)人體的新陳代謝。為了驗(yàn)證丙酸是否可以改善運(yùn)動(dòng)性能，研究人員給一些小鼠使用丙酸灌腸。與喂食Veillonella atypica 菌株的小鼠相同，這些使用丙酸灌腸的小鼠的運(yùn)動(dòng)耐力也明顯增加了。研究人員還給小鼠注射了可以追蹤的乳酸，發(fā)現(xiàn)這些乳酸會(huì)進(jìn)入到腸道，而且乳酸有助于這種微生物的生長。總的來說，葡萄糖因肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生乳酸，一部分乳酸通過血液循環(huán)進(jìn)入肝臟，在肝臟中通過糖異生作用重新合成葡萄糖；一部分乳酸通過血液循環(huán)進(jìn)入腸道，腸道中的韋榮氏球菌屬（Veillonella）細(xì)菌迅速將乳酸分解成丙酸，從而降低乳酸濃度，改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。目前尚不清楚這種腸道細(xì)菌是否在絕大多數(shù)頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)后旺盛起來，但是普通大眾可能并不會(huì)經(jīng)歷這樣的事情。
喬治·丘奇（George Church）認(rèn)為，微生物可以改變運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，在諸如奧運(yùn)會(huì)之類的高水平比賽中，不到一秒的差距對(duì)比賽結(jié)果就已經(jīng)至關(guān)重要，而微生物對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的改變顯然不止于此。這項(xiàng)研究增加了我們對(duì)腸道細(xì)菌如何影響健康和疾病的各種不同方面的理解，也表明特定的細(xì)菌以及它們制造的產(chǎn)物可以改善個(gè)體的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。受到這項(xiàng)研究的鼓舞，喬納森·謝曼和喬治·丘奇等人創(chuàng)立了一家名為Fitbiomics的初創(chuàng)公司，旨在通過解碼世界上最健康人群的腸道菌群，開發(fā)有益人體健康的益生菌膠囊。目前，Fitbiomics公司已經(jīng)開售一款名為Nella的益生菌膠囊，每個(gè)膠囊均包含Fitbiomics公司專有的運(yùn)動(dòng)員來源的三種乳酸菌益生菌混合物。售價(jià)為75美元/盒。 
據(jù) FitBimiomics 官網(wǎng)介紹，2020年257位參與者進(jìn)行了為期2周的服用，27%-45%食物參與者消化、能量、睡眠或恢復(fù)狀況得到了改善。 https://www./articles/s41591-019-0485-4https://www./articles/d41586-021-00821-6
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