Влияние состояния микробиома кишечника на работоспособность спортсменов циклических видов спорта по показателям эргометрического тестирования

Цель: оценить функционально-метаболическое состояние и микробиоту кишечника спортсменов циклических видов спорта с высоким и низким уровнем работоспособности.

Материалы и методы: участниками исследования стали 20 спортсменов мужcкого пола в возрасте 18–22 лет из циклических видов спорта. По результатам максимальной работоспособности спортсменов — относительной скорости (V_отн.), показанной в нагрузочном тесте, — группу разделяли на две подгруппы: спортсменов с высокой и низкой работоспособностью (СВР и СНР соответственно). Для определения наличия или отсутствия дисбактериоза кишечника применяли микробиологическое исследование кала.

Результаты: у спортсменов из группы СВР достоверно выше были значение коэффициента экономичности кровообращения (КЭК) и уровень аспартатаминотрансферазы. В группе СВР была выявлена положительная корреляционная взаимосвязь между уровнем активности ферментов печени и микрофлорой кишечника, а также активностью фермента аланинаминотрансферазы и скоростными характеристиками. Среди спортсменов из группы СНР выявлены положительные корреляционные связи показателей работоспособности с гемолитической кишечной палочкой, а у 40 % из них было отмечено наличие условно патогенных бактерий.

Выводы: у спортсменов с высоким уровнем физической работоспособности функциональное состояние характеризовалось активацией анаболических процессов, тогда как у спортсменов с низким уровнем физической работоспособности преобладали катаболические процессы, обусловленные присутствием в кишечнике условно патогенных и патогенных микроорганизмов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что состояние микробиома кишечника может влиять на различные аспекты работоспособности спортсменов из циклических видов спорта.

1. Clark A., Mach N. Mucin, Gut, and Microbiota Interactions. Review Article Front. Physiology. 2023;14. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1284423

2. Mohr A., Yeager R., Carpenter K., Kerksick C., Purpura M., Townsend J., et al. The Sports Gut Microbiota. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2020;17(1):24. https://doi.org/10.1186/s12970-020-00353-w

3. Шестопалов А.В., Фатхуллин Р.Ф., Григорьева Т.В., Мартыканова Д.С., Давлетова Н.Х., Колесникова И.М., Иванова А.А., Румянцев С.А. Особенности микробиома кишечника у спортсменов, занимающихся единоборствами. Спортивная медицина: наука и практика. 2024;14(1):14–24. https://doi.org/10.47529/2223-2524.2024.1.3

4. Yonglin C., Kir Y., Mingxin X., Yishuo Z., Xiquan W., Jiaji L., Yanshuo L., Yu-Heng M. Diet, Gut Microbiota, and Sports Performance in Athletes: A Narrative Review. 2024;16(11):1634. https://doi.org/10.1016/S0018-506X(02)00024-7

5. McEwen B., Wingfield S. The concept of allostasis in biology and biomedicine. Hormones and Behavior. 2003;43(1):2–15. https://doi.org/10.1016/S0018-506X[02)00024-7

6. Курашова Н.А., Юрьева А.А., Гутник И.Н., Гребенкина Л.А., Лабыгина А.В., Колесникова Л.И. Изменение оксидантно-антиоксидантного статуса крови у борцов вольного стиля под влиянием физических нагрузок. Спортивная медицина: наука и практика. 2023;13(3):30–36. https://doi.org/10.47529/2223-2524.2023.3.9

7. Morita H., Kano K., Ishii K., Kagata N., Ishikawa T., Hirayama A., et al. Bacteroides uniformis and its preferred substrate, α-cyclodextrin, enhance endurance performance in mice and male mice. Science Advances. 2023;9(4):eadd2120. https://doi.org/10.1126/sciadv.add2120

8. Petersen L., Bautista E., Nguyen H., Hanson B.M., Chen L., Lek S.H., et al. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists. Microbiome. 2017;5(1):98. https://doi.org/10.1186/s40168-017-0320-4

9. Barton W., Penney N., Cronin O., Garcia-Perez I., Molloy G., Holmes E., Shanahan F., Cotter P., O’Sullivan O. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut. 2018;67(4):625–633. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2016-313627

10. Clarke S., Murphy E., O’Sullivan O., Lucey A., Humphreys M., Hogan A., et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014;63(12):1913–1920. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2013-306541

11. Fritz P., Fritz R., Bóday P., Bóday A., Bató E., Kesserű P., Oláh C. Gut microbiome composition: link between sports performance and protein absorption? J. Int. Soc. Sports Nutr. 2024;21(1):2297992. https://doi.org/10.1080/15502783.2023.2297992

12. Hanton S., Fletcher D. Stress in elite athletes: a comparative study of competitive and organizational stressors. J. Sport Science 2005; 1129–1141. https://doi.org/10.1080/02640410500131480

13. Nutzel B. Coping strategies for managing stress and promoting mental health in elite athletes: a systematic review. Front. Sports Act. Living. 2023;5:1265783. https://doi.org/10.3389/fspor.2023.1265783

14. Clark A., Mach N. Role of Vitamin D in the hygiene hypothesis: the interplay between vitamin D, vitamin D receptors, gut microbiota, and immune response. Front. Immunol. 2016;7. https://doi.org/10.3389/fimmu.2016.00627

15. Borg G. Psychophysical Bases of Perceived Exertion. Medicine & Science in Sports & Exercise. 1982;(14):377–381. https://doi.org/10.1249/00005768-198205000-00012

16. Morishita S., Wakasugi T., Kaida K. Itani Y., Ikegame K., Ogawa H., Domen K. Fatigue, muscle oxygen consumption, and-blood flow to skeletal muscle after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Adv. Exp. Med. Biol. 2018;(1072):293–298. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91287-5_47

17. Seiler K.S., Kjerland G. Quantifying training intensity distribution in elite endurance athletes: is there evidence for an “optimal” distribution. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2006;16(1):49–56. https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.2004.00418.x

18. Федотова Е.В., Сиделёв П.А. Оптимальные модели распределения нагрузки и использование целевых тренировочных зон в циклических видах спорта на выносливость (анализ зарубежных исследований). Вестник спортивной науки. 2021;(6):17–22.

19. Персиянова-Дуброва А.Л., Матвеева И.Ф., Бубнова М.Г. Шкала Борга в кардиореабилитации: методология и перспективы использования. Профилактическая медицина. 2022;25(9): 90–96.

20. Borg G. Perceived exertion as an indicator of somatic stress. Scand. J. Rehabil. Med. 1970;2(2):92–98. https://doi.org/10.2340/1650197719702239298

21. Бахарева А.С., Шибкова Д.З., Эрлих В.В. Особенности функционального ответа организма лыжников гонщиков с различными скоростными показателями в нагрузочном тесте. Современные вопросы биомедицины. 2022;6(2). https://doi.org/10.51871/2588-0500_2022_06_02_3

22. Лабинская А.С., Костюкова Н.Н., Иванова С.М., ред. Руководство по медицинской микробиологии. Москва: БИНОМ; 2012.

23. Мусина Л.Т., Физиология бактерий. Методические рекомендации. Казань: КГМУ; 2001.

24. Мельников А.А., Викулов А.Д. Функциональная подготовленность спортсменов: учебное пособие. — Ярославль: Изд-во ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 2011. — 83 с.

25. Балберова О.В., Быков Е.В., Чипышев А.В., Сидоркина Е.Г. Параметры функциональной подготовленности, сопряженные с высокой физической работоспособностью у спортсменов циклических видов спорта. Современные вопросы биомедицины. 2020; 4(3):7–16.

26. Мищенко В.С. Функциональные возможности спортсмена. Киев: Здоровья; 1990.

27. Celek P., Ostatníkov D., Hodosy J. On the Effect of Testosterone on Behavioral Functions of the Brain. Front. Neurosci. 2015;9. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00012

28. Грязных А.В. Индекс тестостерон/кортизол как эндокринный маркер процессов восстановления висцеральных систем после мышечного напряжения. Вестник ЮУрГУ. Сер. «Образование, здравоохранение, физическая культура». 2011;(20):107–111.

29. Гуминский А.А., Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Руководство к практическим занятиям по общей и возрастной физиологии. Москва: Просвещение; 1990.

30. Donati Zeppa S., Agostini D., Gervasi M., Annibalini G., Amatori S., Ferrini F., et al. Mutual Interactions among Exercise, Sport Supplements and Microbiota. Nutrients. 2019;12(1):17. https://doi.org/10.3390/nu12010017

31. Scheiman J., Luber J., Chavkin T., MacDonald T., Tung A., Pham L., et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat. Med. 2019;25(7):1104–1109. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0485-4

32. Кондашевская М.В., Михалева Л.М. Новые концепции этиологии, диагностики и терапии посттравматического стрессового расстройства. Москва: Группа МДВ; 2024.

33. Bottacini F., Ventura M., Sinderen D. Motherway M. Diversity, ecology and intestinal function of bifidobacteria. Microbial. Cell Fact. 2014;13(Suppl 1):S4. https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-s1-s4

34. Захарова Ю.В., Леванова Л.А. Современные представления о таксономии, морфологических и функциональных свойствах бифидобактерий. Фундаментальная и клиническая медицина. 2015;3(1):90–101. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2018-3-1-90-101

35. Karl J.P., Margolis L.M., Madslien E.H., Murphy N.E., Castellani J.W. Gundersen Y. Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2017;312(6):559–571. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00066.2017

36. Шуляк Б.Ф. Энтерогеморрагические штаммы E. coli. Обзор. Альманах клинической медицины. 2011;(25):72–76.