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運動員大小事:腸道菌竟能協助賽事表現?

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「我問自己,是否能藉由基因學找出下一個麥可·喬丹 (Michael Jordan)?」資深科學家 Scheiman 博士爽朗的表示,「然而,更深一層的問題是,我們是否可以破解造成麥可·喬丹如此優秀的生物性,並將之取出,協助後人成為下一個籃球巨星?」

2017 年 8 月 19 日,萬眾矚目的第二十九屆世界大學運動會於台灣台北隆重展開,該項賽事將有 131 個國家或地區代表以及共 11,397 好手角逐多項競賽總類,此次規模盛大,榮居世大運史上第三。「No guts, no glory.」 沒有膽量 (guts) 即無榮耀,這句耳熟能詳的俗諺,隨著人體醫學研究在近代又衍伸出另一層意思,科學家發現,其實腸道 (guts) 在每位運動員的傑出表現也功不可沒。老祖宗的智慧在在顯化於文字上,讓人讀起來會心莞爾。

運動還和腸內微生物扯上關係?

腸道菌泛指居住在人體腸道內的微生物群,他們和環境內的因子諸如免疫分子、賀爾蒙或是代謝物相互影響。除了於人體消化道內卡位,透過養分競爭以及其他抵禦外敵的機制,他們也參與人體內重要的代謝過程,譬如可將有機物質進一步水解為更簡單、更便於吸收的小分子,以及參與膽汁、藥物或毒化物的代謝。除此之外,腸道菌的影響不只侷限於他們存在的消化道內,經過多年對於這群微生物和宿主之間調控作用的深入研究,科學家發現腸道菌群對於宿主的腦部亦有重大影響:菌叢在平衡的狀態下有益於身心健康,反之,則造成宿主焦慮、抑鬱、認知功能失調、甚至阿茲海默症和自閉症等腦部疾病。

近年來,「腦–腸道–微生物體」三者之間交互作用進行情緒及社會行為等廣泛研究的風潮湧現,然於直接針對特定的微生物體比例模式和特定的行為性徵的研究,直到這兩年哈佛醫藥學院 (Harvard Medical School, HMS) 研究人員聚焦於探討運動員和常人間的微生物體菌相差異,科學家於運動員賽前、賽中及賽後各自針對運動員進行糞便取樣,進而研究微生物體如何協助運動員在比賽中有更好的表現、減少焦慮和增加心理強韌,以及後續的體能回復,開啟了此領域的專精研究。

延伸閱讀:運動,如何影響基因 ?

來自哈佛大學的協力研究

哈佛醫藥大學 George Church 實驗室及韋斯生物啟發工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的科學家決定探索傑出運動選手們的腸道菌相,看看選手們的表現是否和特定種類菌落息息相關。令人振奮的是,賽跑及划船選手們體內的細菌,真的能影響他們於賽場上的表現。

考量到法規和實驗技術等因素,他們決定由腸道菌著手探討這個問題。他們花兩整整兩星期在波士頓拜訪傑出運動員,並蒐集選手們不同時期的糞便樣本,經由分析比賽前後時期運動員糞便中的細菌族群,發現其中某種細菌 (商業機密) 在長跑選手的馬拉松賽事過後會顯著增加。這兩個研究單位的研究成果以"FitBiomics: Understanding Elite Microbiomes for Performance and Recovery Applications."為題發表於美國化學年會 (254th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society, ACS)

他們宣稱,此菌可分解身體在大量且密集的運動後所產生的過多乳酸,因此可減緩乳酸堆積所導致的疲勞及肌肉痠痛。科學家從運動員和常人糞便中分離這些細菌進行實驗,目前已確認該菌於試管實驗中可分解乳酸,且能夠在通過小鼠腸道的極端環境後存活。後續他們規劃了測試在小鼠及其他實驗動物體內分解乳酸和消除肌肉疲勞的能力。

此外,科學家也比較超級馬拉松選手和划船選手的糞便樣本,其中一種擅長分解碳水化合物和長鏈纖維、常見於長跑選手中的菌種,並未出現於划船選手的糞便樣本中,推測位於腸內的優勢菌種及整體菌相會隨運動類型而有所不同。

Scheiman 博士正在成立一家腸道菌健康管理公司 Fitbiomics,開發可幫助運動員及各行各業促進機能代謝與表現之益生菌,以及著手將各種優秀運動員之菌種鑑定、開發及保存,建立完善且極具潛力之菌種庫。未來可以發展出能於賽事中迅速補充之益生菌,增進運動中的能量轉換和補充效益,以及舒緩大量運動後的痠痛疲勞。

台灣四面環海,孕育出台灣人民勇於冒險犯難又樂觀進取的海洋精神,島上擁有 2300 萬人口詳細健保資料庫資源及各類優秀運動員和傑出人才,而微生物群落是現代醫療研究的趨勢,對族群多元的台灣來說,是一個相當有利的基礎,未來如能使產、官、學三界能分工針對獨特主題進行跨界研究,必能發掘寶島的獨特優勢,共創台灣奇蹟。GeneOnline 和所有生技領域專家,一起在台北主場為世大運選手加油!

延伸閱讀:未來奧運戰局 基因科技也加入禁藥規範 !?


參考文獻:

http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/athletic-microbiome-could-be-fitness-gut-check/81254832
https://eurekalert.org/pub_releases/2017-08/acs-ngn072717.php
https://www.ltsports.com.tw/other/complex/124515-11397-551
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170820075017.htm
https://www.psychologytoday.com/blog/the-athletes-way/201708/does-gut-microbiome-influence-mindset-and-mental-toughness
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