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运动，本来是最易获取、成本最低的一剂“良药”。大量研究表明，常规的体育活动可以降低慢性疾病患病风险、改善认知功能、降低全因死亡风险。长期坚持、保持适当频率的锻炼，与更好的健康收益相关[1]。 然而，现在对于很多人来说，运动只存在于口头、网页收藏夹、梦里。即使下定决心开始，也是几天之内完成从入门到入被窝、跑步机变晾衣架、瑜伽垫变狗窝。比如奇点糕对运动投入的精力，最近已经全部体现在熬夜看世界杯上了。 是我不想好好坚持每天跳绳、跑步、跳刘畊宏吗？不是！ 近日，一篇发表在《自然》期刊上的文章表示，没动力维持住运动锻炼的好习惯，肠道菌群也有一席发言之地[2]。 美国宾夕法尼亚大学的Christoph A. Thaiss及其同事们发现，肠道菌群及其代谢物能够激活肠道中感觉神经元，从而将信息传递至大脑，导致由运动诱导的大脑纹状体多巴胺水平激增，增强运动动机，导致小鼠更爱运动。补充肠道菌群或其代谢物，则可以提高小鼠的运动能力。
论文首页截图 有些人运动不行，是个人体质不允许，毕竟运动能力与肌肉骨骼系统、循环系统、呼吸系统的功能都脱不了干系。另一些人则是缺乏动力，无法感受到运动带来的快乐，也就是动机不足，属于是大脑神经与运动之间没有产生爱的化学反应[3]。 为了调动大家运动的积极性、防止久坐族扩大势力，科学家们已经费尽心思。前几天的一项研究表明，哪怕是短暂一两分钟的剧烈活动，比如赶公交、提沉重的购物袋、爬楼梯等，每天来个几次，便与死亡风险下降显著相关，堪称是史上门槛最低的运动方式了[4]。 这次，Christoph A. Thaiss等人“广泛撒网”。他们通过观察199只小鼠在跑步机或跑轮上的运动表现（如次数、耐力），收集其基因组学信息、肠道菌群结构、血液代谢物等生理参数并进行分析，以找出决定运动能力的新因素。 结果显示，与之前的研究结论一致，遗传因素对个体间运动能力差异的贡献很小。于是，研究者们将目光转向肠道菌群身上。 已有研究强调，肠道菌群具有影响运动能力的潜在作用，例如帮助机体清除与体力衰竭相关的分子，但这其中仍有待解之谜[5,6]。在这里，研究者们将不同运动能力的小鼠的肠道菌群，移植到无菌小鼠的肠道后，发现后者与前者的运动能力相当。相比之下，如果用广谱抗生素清除小鼠的肠道菌群，可以观察到小鼠的运动能力下降达50%；停药后，小鼠的运动能力恢复。 这些说明，肠道菌群对小鼠的运动能力起着重要作用。
没了肠菌，小鼠运动能力就不行 通过使用不同抗生素组合治疗小鼠以及16S rRNA基因测序等技术，研究者们进一步鉴定了两种影响小鼠运动能力的关键肠道菌群，即直肠真杆菌（Eubacterium rectale）和Coprococcus eutactus。 那么，肠道菌群是如何掺和到运动领域里的呢？ 研究者们观察到，接受抗生素治疗的小鼠部分肌肉质量减少。但转录组学、耗氧量等数据显示，这并不是肠道菌群缺乏引起运动能力下降的主要因素。 前面讲到，除了骨骼肌肉，动机也是运动能力的决定因素之一。运动会诱导纹状体多巴胺水平激增以及纹状体神经元激活，让大脑感受到运动的快乐、产生运动动机，然后激励大脑参与更多的竞争性或娱乐性运动[2]。 研究结果显示，肠道菌群确实是深深影响到了小鼠的脑子。 在纹状体中，多巴胺会被单胺氧化酶（MAO）降解。研究者们发现，肠道菌群的定植能够降低小鼠纹状体中MAO水平，从而增强纹状体多巴胺水平、激活纹状体神经元，使小鼠享受到更多由运动带来的快乐，爱上跑轮和跑步机。 对于接受抗生素治疗、缺乏肠道菌群的小鼠来说，接受MAO抑制剂治疗、重新定植肠道菌群、人为增强纹状体中多巴胺信号传导后，运动能力都可以得到恢复。
o：肠道菌群定植，与编码MAO的基因表达水平相关； p：MAO抑制剂可以挽救缺乏肠道菌群的小鼠的运动能力 远在肠道的菌群远程遥控大脑，这已经不是新鲜事儿了，主要通过调节免疫系统功能、释放代谢物到血液中以及刺激肠道神经元来实现。这次，肠道菌群又是耍的什么花招？ 研究者们发现，肠道菌群产生的代谢物脂肪酸酰胺（FAAs），能够通过作用于大麻素受体1（CB1）来激活肠道中表达TRPV1分子的感觉神经元，从而向大脑神经元传递信号，降低MAO水平、刺激纹状体。
肠道菌群调节大脑多巴胺水平、刺激运动的机制 基于这一发现，研究者们试图拯救一下小鼠的运动能力。结果显示，给肠道菌群缺失的小鼠直接膳食补充FAAs，或肠道内定植能够产生FAA的肠道菌群，都能够导致运动诱发的纹状体多巴胺水平激增，提高小鼠在跑轮和跑步机上的运动能力。 当然，前提得是在小鼠运动的情况下，如果是给久坐不动的小鼠补充FAAs，也是无济于事，小鼠运动情况没有得到改善。毕竟，FAAs或肠道菌群可以说是放大运动的快乐，动都不带动，0乘以几都是0啊。
补充FAAs可以帮助小鼠提高运动积极性 总体来说，Christoph A. Thaiss及其同事们揭示，由纹状体多巴胺介导的动机神经回路，可以通过肠道菌群来进行调节。肠道菌群及其代谢物FAAs通过作用于肠道内感觉神经，能够增强小鼠的运动动机、提高小鼠的运动能力。 研究者们表示，这项研究成果还意味着，不仅是运动动机，其他依赖于纹状体多巴胺信号调控的行为或许也可以通过生活方式干预、饮食或膳食补充来改变。 如果未来能在人体中证明这一结论，将是懒人久坐族的救赎啊。给肠道菌群改头换面，然后奇点糕就自发地下楼跳绳、跑步，想想就自律得吓人。 参考文献： [1]Agirman, G., & Hsiao, E. Y. (2022). Gut microbes shape athletic motivation. Nature, 10.1038/d41586-022-04355-3. Advance online publication. https:///10.1038/d41586-022-04355-3 [2]https://www./articles/s41586-022-05525-z#citeas [3]Hawley, J. A., Hargreaves, M., Joyner, M. J. & Zierath, J. R. Integrative biology of exercise. Cell 159, 738–749 (2014). [4]Stamatakis, E., Ahmadi, M.N., Gill, J.M.R. et al. Association of wearable device-measured vigorous intermittent lifestyle physical activity with mortality. Nat Med (2022). https:///10.1038/s41591-022-02100-x [5]Okamoto, T. et al. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 316,E956–E966 (2019). [6]Scheiman, J. et al. Nature Med. 25, 1104–1109 (2019).
本文作者丨张艾迪 |
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