香港大学研究：运动重塑肠道菌群，有助于预防糖尿病！
香港大学研究：运动重塑肠道菌群，有助于预防糖尿病！
运动对健康的好处是众所周知的，但运动如何影响人体健康的具体机制仍是一个值得深入研究的课题。最近，香港大学Gianni Panagiotou和徐爱民在《Gut Microbes》期刊发表了一项重要研究成果，通过多组学分析方法，揭示了运动如何重塑肠道菌群，进而影响人体代谢，为预防糖尿病提供了新的科学依据。
近日，香港大学Gianni Panagiotou和徐爱民在Gut Microbes期刊发表了研究成果，研究纳入了39名二型糖尿病前期的男性志愿者，分久坐组与运动组，让运动组定期进行有氧与力量训练，并监测他们的肠道真菌组、代谢组和宿主转录组的变化。
最终通过多组学方法，阐明了肠道真菌组变化与运动型代谢表型、细菌微生物组以及循环代谢组学和蛋白质组学之间的全面关联，提供了一个全面的视角来探索运动如何影响肠道微生物群落及其与宿主代谢之间的相互作用。
运动训练重塑肠道菌群组成
对久坐组跟运动组的粪便样本进行ITS2测序分析，结果显示，相比于久坐组，运动组微生物变化在属水平上显著升高、真菌α-多样性显著增加；与基线相比，运动有效地重塑了真菌群落的质心和分散度。研究人员分析鉴定发现真菌Verticillium、clooridium、Iodophanus、Monosporascus、Beauveria、Ceratocystis和Bipolaris对运动具有显著反应，共丰度分析发现运动可以增强群落的相互作用。以上结果表明，运动影响肠道菌群组成重塑。
肠道菌群组成的改变与运动改善的临床参数有关
Spearman相关分析发现空腹血糖水平与肠道菌群总体变异相关，运动后真菌丰度的增加与宿主胰岛素敏感性的改善呈正相关。当Verticillium和Sarocladium增加时，LDL和胆固醇含量降低。Verticillium的增加与腿部和背部力量的增加平行相关，与脂肪质量百分比的降低呈正相关；舒张压（DBP）的改善与肠道真菌属的变化显著相关。以上结果表明，肠道菌群的波动与运动引起的代谢有益作用密切相关。
运动过程中肠道真菌和细菌菌群之间的相互作用
相关性分析发现，真菌和细菌在属水平上α-多样性的变化有显著的相关性；Verticillium和Sarocladium的变化会导致与运动转移细菌种类发生变化。KEGG分析发现，Kluyveromyces与细菌功能表现出超过100种相互作用；肠道真菌组的变化与组氨酸生物合成有显著关联；真菌与代谢通路最相关，其次是次生代谢物和辅因子的生物合成。以上结果表明，运动诱导的肠道真菌扰动伴随着肠道细菌的组成和功能转变。
肠道真菌组成的运动型变化与宿主循环代谢物和蛋白质的改变密切相关
在与真菌群落显著相关的循环代谢物中进行Pathway富集分析，结果显示，运动型真菌主要影响氨基酸代谢通路；还发现运动型肠道菌群可能通过调节激素和细胞因子的产生来影响宿主代谢。以上结果表明，肠道菌群的变化与运动引起的代谢物和激素稳态状态相关。
综合中介分析揭示了基线肠道真菌对运动结果的潜在影响
通过中介分析发现，基线时Ceratocystis的存在对运动降低的血脂水平有显著影响，与亚油酸呈正相关，与PM20D1呈负相关；Sarocladium对空腹胰岛素和HOMA-IR的宿主胰岛素敏感性具有潜在益处。
基于基线肠道菌群特征预测运动对胰岛素敏感性的反应
结合基线肠道真菌特征、细菌特征和临床参数，通过机器学习方法构建了一个预测模型，用于区分运动有响应者和无响应者；通过受试者工作特征曲线的曲线下面积（AUROC）表明该模型具有很高的预测准确性；通过验证队列进一步证实了模型的预测能力。
综上所述，这项研究表明：高强度运动训练显著重塑了人体真菌微生物组的组成，从而改善代谢，预防糖尿病。此外，基线肠道真菌特征可预测糖尿病预防的运动反应性，表明以肠道真菌组为靶点的个性化训练有望成为糖尿病预防的前瞻性策略。