האם הניצחון בתחרויות ריצה טמון בחיידקים החיים בתוכנו?

לא טוב היות האדם לבדו – ואכן, בכל רגע נתון אנחנו לא לבד. גופינו מלאים בחיידקים, עד כדי כך, שמספרם עולה על מספר התאים האנושיים מהם אנו מורכבים [1]. חיידקים אלו, שזכו לכינוי ׳מיקרוביום׳, מוסיפים לגופינו מגוון גנטי עצום, כך שמערכת היחסים בינינו לבינם מורכבת ובת השפעה הדדית משמעותית. למשל, מחד, המיקרוביום משתתף במגוון תהליכים המשמעותיים לבריאותנו – החל מתהליכי פירוק מזון וייצור ויטמינים ועד להשפעה על מערכת העצבים ואף על מצב רוחנו [2]. מאידך, לפעולות שלנו השפעה ניכרת על הרכב המיקרוביום המשתנה בין אדם לאדם, בין היתר על פי מין, גיל, מצב בריאותי וכמובן – אורח חיים [2]. 

מספר מחקרים הראו בעבר, כי פעילות גופנית מובילה לשינויים מסוימים במיקרוביום, וכך למשל, נמצא שהרכב המיקרוביום בקרב ספורטאים הינו משמעותית מגוון יותר מבחינת סוג וכמות הזנים המרכיבים אותו ביחס לקבוצות אחרות באוכלוסיה [3]. במחקר חדש, שפורסם ב-Nature Medicine, נבדקה השאלה המשלימה – האם חיידקי המעי של ספורטאים משפיעים על הישגיהם הגופניים? [4]. לשם כך, תחילה אפיינו החוקרים את ההבדלים בהרכב המיקרוביום בקרב רצי מרתון בין הימים שלפני התחרות לימים שלאחריה. מתוך מגוון החיידקים הרחב במעי של אותם אצנים, נמצא שכמות החיידקים מהסוג Veillonella, הידועים כמאכלסים של חלל הפה והמעי, עלתה בקרב כולם במהלך הימים שלאחר ריצת המרתון, ללא תלות בהבדלים דמוגרפיים, תזונתיים, או גופניים. 

על מנת לבדוק האם לנוכחות חיידקי ה-Veillonella יש השפעה על הישגי הספורטאים, פנו החוקרים למודל פעילות גופנית בעכברים. החוקרים האכילו קבוצת עכברים בחיידקי Veillonella שבודדו מאחד האצנים, ובמקביל האכילו קבוצת עכברים אחרת, ששימשה כביקורת, בחיידק ממשפחה אחרת. חמש שעות לאחר מכן הריצו החוקרים את שתי קבוצות העכברים על הליכון מיוחד, וגילו כי אכן, הקבוצה שטופלה בחיידקי ה-Veillonella הגיעה להישגים גופניים טובים יותר. ליתר דיוק – העכברים הצליחו לרוץ פרק זמן ממושך יותר ב-13% עד שהתעייפו. כמו כן, רמת התגובה הדלקתית בגופם של העכברים, שנבעה מהפעילות המאומצת, הייתה נמוכה יותר בתום הפעילות בקרב העכברים שטופלו בחיידק זה. 

בעת מאמץ גופני, מסלולים מטבוליים שונים מופעלים למען ייצור האנרגיה הדרושה. מסלולים אלה מובילים למספר תוצרים המצטברים בגופינו, וביניהם יוני לקטאט. חיידקי ה-Veillonella ידועים ביכולתם לפרק לקטאט, ועל כן, החוקרים שיערו כי יכולתם זו היא שעומדת בבסיסה של התצפית לפיה החיידקים הובילו לשיפור בהישגים הגופניים בעכברים. בהתאם, החוקרים ניתחו את ביטוי הגנים של המיקרוביום של עשרות אצנים, ומצאו עלייה משמעותית בביטוי הגנים השותפים בתהליך פירוק הלקטאט לאחר פעילות גופנית - תהליך המתבצע בין היתר על ידי חיידקי ה-Veillonella, ממצא המהווה חיזוק להשערתם.  

בשלב זה, החוקרים הראו כי לקטאט שהוזרק לדמם של עכברים הצליח למצוא את דרכו למעי. בכך הם חיזקו את טענתם כי כשרמת הלקטאט בדם עולה (כפי שמתרחש בעת פעילות גופנית), יכולים חיידקי המעי להחשף אליו, לפרקו למטבוליטים אחרים ובכך לעזור לספורטאים. לשם ביסוס נוסף לטענה זו, החוקרים הזריקו למעי של עכברים ישירות את התוצר המתקבל מחיידקי ה- Veillonella בעת פירוק הלקטאט - חומצת השומן הקצרה פרופיונאט. גם כאן, לאחר הזרקת הפרופיונאט למעי העכברים, נצפה שיפור משמעותי בהישגיהם הספורטיביים. זאת, בדומה למחקרים קודמים שהראו כי פרופיונאט יכול להשפיע על מספר מדדים הקשורים לפעילות גופנית ולאיזון רמת הסוכר בדם, וביניהם צריכת אנרגיה, חמצון שומנים והפרשת אינסולין [5]. כך הצליחו החוקרים להדגים לפחות מנגנון אחד בו המיקרוביום, ובמקרה זה חיידקי ה-Veillonella, משתתפים בפעילות גופנית.

ויחד עם זאת, המאמר הותיר שאלה אחת ללא מענה - מדוע חיידקי ה-Veillonella נפוצים יותר בקרב ספורטאים? ייתכן שבקרב ספורטאים, שגופם עשיר יותר בלקטאט בשל הפעילות הגופנית הרבה שהם מבצעים, נוצר יתרון הישרדותי מסוים לחיידקי ה- Veillonella שיכולים לפרקו. במידה והנחה זו נכונה, מומחשת כאן ההדדיות ביחסים בינינו לבין החיידקים שבגופנו. אורח חיינו משפיע על הרכב החיידקים המאכלסים את גופנו, והם בתורם – משפיעים על בריאותנו. לכן, בכל הנוגע לפעילות גופנית - לא רק שאין אנו צועדים לבד, החיידקים שבגופנו אף עוזרים לנו לרוץ!

מקורות: 

1. Sender, Ron, Shai Fuchs, and Ron Milo. "Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body." PLoS biology 14.8 (2016): e1002533.‏

2. Gilbert, Jack A., et al. "Current understanding of the human microbiome." Nature medicine 24.4 (2018): 392.‏

3. Clarke, Siobhan F., et al. "Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity." Gut 63.12 (2014): 1913-1920.‏

4. Scheiman, Jonathan, et al. "Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism." Nature Medicine (2019): volume 25, 1104–1109

5. Chambers, Edward S., et al. "Acute oral sodium propionate supplementation raises resting energy expenditure and lipid oxidation in fasted humans." Diabetes, Obesity and Metabolism 20.4 (2018): 1034-1039.‏