Aktywność fizyczna a mikrobiota jelitowa

Warto podkreślić, że w przeszłości żywność była trudniej dostępna, a jej zdobycie wymagało nakładów energetycznych. Jednak postęp technologiczny i uprzemysłowienie oznaczają obecnie, że istnieje duża dysproporcja między dostępnością pokarmu, też o dużej gęstości energetycznej, a energią potrzebną do jej zdobycia, prowadzenia codziennych zajęć i przemieszczania się. Coraz więcej dzieci i dorosłych prowadzi siedzący tryb życia, niewiele chodzi, uczy się i pracuje w pozycji siedzącej, a przemieszcza się głównie samochodami. Rozwój technologiczny, dostępność komputerów, tabletów oraz smartfonów sprawił, że także dzieci coraz mniej czasu spędzają aktywnie i na świeżym powietrzu. W konsekwencji mamy obecnie pandemię nadwagi, otyłości oraz chorób cywilizacyjnych i metabolicznych z nimi związanych, takich jak np. cukrzyca typu 2 [1, 2].

Pierwsze doniesienia naukowe dotyczące zmian trybu życia społeczeństw w trakcie pandemii koronawirusa SARS-CoV-2 sugerują, że problem jeszcze się pogłębił, a wzrostowi poziomu stresu, ograniczeniom w aktywności i przemieszczaniu, zdalnej nauce lub pracy, towarzyszy zwiększenie ilości jedzenia i dodatkowych przekąsek oraz u dorosłych wzrost spożycia alkoholu [3, 4].

Wiele badań potwierdza, że aktywność fizyczna jest głównym niezależnym, ale i modyfikowalnym czynnikiem ryzyka, który działa ochronnie na organizm, zmniejszając ryzyko chorób sercowo-naczyniowych (CVD), udaru, cukrzycy typu 2, nowotworów, szczególnie okrężnicy i piersi. Ponadto regularna aktywność fizyczna jest niezwykle istotna w opóźnieniu procesów starzenia i obniżeniu ryzyka osteoporozy, zwyrodnień stawów i kręgosłupa oraz zaburzeń psychicznych, np. demencji, depresji i choroby Alzheimera. Badania pokazują, że regularna aktywność fizyczna (nawet o niskim lub umiarkowanym nasileniu) w wieku do 35. roku życia wpływa na poprawę zdrowia, kondycji psychicznej i fizycznej, czyli jakości życia w wieku powyżej 55–64 lat [2].

Aktywność fizyczna w życiu człowieka 

W celu prawidłowego rozwoju i zachowania zdrowia Światowa Organizacja Zdrowia zaleca u dzieci poniżej roku bycie aktywnym fizycznie kilka razy dziennie na różne sposoby – poprzez interaktywną zabawę na podłodze, z co najmniej 30 minutami w pozycji leżącej na brzuszku. Nawet małe dzieci nie powinny być trzymane jednorazowo dłużej niż godzinę skrępowane w wózkach dziecięcych/spacerowych, krzesełkach do karmienia lub przypięte pasami w nosidełkach. Dzieciom do roku nie zaleca się spędzania czasu przed telewizorem, komputerem i urządzeniami elektronicznymi. Czas snu powinien, łącznie z drzemkami, wynosić 14–17 godzin na dobę u maluchów do trzeciego miesiąca życia, a następnie 12–16 godzin u dzieci do roku.

Dzieciom w wieku 1–4 lat zaleca się minimum 180 min różnego rodzaju aktywności fizycznej w ciągu dnia i również nie powinno się krępować im ruchów na więcej niż godzinę (w wózkach dziecięcych/spacerowych, krzesełkach do karmienia lub nosidełkach). Po drugim roku życia 60 min ze 180 min aktywności powinno mieć charakter umiarkowany lub intensywny. Warto podkreślić, że do drugiego roku życia nie zaleca się czasu przed ekranami: telewizora, komputera i telefonów komórkowych, a całkowity limit czasu w ciągu doby wynosi do 1 godziny (choć mniej znaczy lepiej). Małym dzieciom zaleca się 11–14 godzin dobrej jakości snu na dobę. 
 

Dzieci i młodzież w wieku 5–17 lat powinny być aktywne co najmniej 60 min dziennie. Aktywność, głównie aerobowa, powinna mieć natężenie umiarkowane lub intensywne. Co najmniej trzy dni w tygodniu zaleca się, żeby ćwiczenia aerobowe były intensywne, a także wzmacniały mięśnie i kości.
Dorośli w wieku 18–64 lat powinni wykonywać co najmniej 150–300 min aerobowej aktywności fizycznej o umiarkowanej intensywności lub co najmniej 75–150 min aerobowej aktywności fizycznej o dużej intensywności, lub kombinację umiarkowanej i energicznej aktywności przez cały tydzień. Dorośli powinni także wykonywać ćwiczenia wzmacniające mięśnie o umiarkowanej lub większej intensywności, obejmujące wszystkie główne grupy mięśni, przez dwa lub więcej dni w tygodniu, ponieważ zapewniają one dodatkowe korzyści zdrowotne. Młodzież i dorośli powinni ograniczyć ilość czasu spędzanego w pozycji siedzącej. Uzupełnienie siedzącego trybu życia regularną aktywnością fizyczną o umiarkowanej lub wysokiej intensywności (najlepiej 3–4 razy w tygodniu) zapewnia korzyści zdrowotne oraz może pomóc kompensować szkodliwy wpływ siedzącego trybu życia na zdrowie. Warto pamiętać, że te wytyczne powinny być realizowane przez wszystkich, a w przypadku ograniczeń ruchowych, zdrowotnych lub np. u ciężarnych rodzaj aktywności i jego intensywność powinny być skonsultowane z lekarzem i dopasowane do możliwości pacjenta [5]. Zdecydowanie warto na każdym etapie życia poszukiwać ulubionych form aktywności fizycznej, pamiętając, że jest to inwestycja w nasze zdrowie. Poza wcześniej opisanymi korzyściami warto uwzględnić, że lubiana aktywność fizyczna, też o niskiej i umiarkowanej intensywności (np. spokojna joga, jazda na rowerze, pływanie, taniec, spacery, nordic walking, rozciąganie i gimnastyka), wpływa na produkcję neuroprzekaźników: endorfin, serotoniny, dopaminy, które wpływają korzystnie na układ nerwowy, samopoczucie oraz łagodzą fizjologiczne skutki stresu.

Aktywność fizyczna a mikrobiota jelitowa 

Wiadomo, iż aktywność fizyczna należy do głównych elementów profilaktyki chorób cywilizacyjnych i kształtuje dobowy wydatek energetyczny, co ma ogromny wpływ na bilans energetyczny i skład ciała [6]. Obecnie trwają również badania nad powiązaniami między aktywnością fizyczną a mikrobiotą jelitową. Pierwsze interesujące wyniki uzyskano w badaniach z udziałem myszy. Kang i wsp. zbadali wpływ diety wysokotłuszczowej i ćwiczeń na różnorodność mikrobioty jelitowej oraz ich wpływ na funkcje poznawcze i psychologiczne. Okazało się, że zarówno dieta, jak i ćwiczenia, wpływają na niepokój i funkcje poznawcze, modulując stężenie określonych gatunków bakterii w jelitach myszy [6, 7].

Inne badania wykazały, że ćwiczenia fizyczne mogą zapobiegać przyrostowi masy ciała i otyłości, zmieniając stosunek bakterii z rodzajów Bacteroidetes do Firmicutes w jelitach myszy [8, 9]. Są też doniesienia, że ćwiczenia fizyczne połączone z dietą redukcyjną mogą skutkować zmniejszeniem liczby pożytecznych bakterii w jelitach, sprzyjając zaburzeniom bariery śluzowej [10]. Prawdopodobnie to, czy wpływ aktywności będzie modyfikował mikrobiotę w sposób korzystny dla organizmu, zależne jest od intensywności wysiłku, kondycji oraz diety badanych. 

Ponadto wykazano, że wysiłek fizyczny rozpoczynający się w okresie młodzieńczym może mieć bardziej pozytywny wpływ na skład mikrobioty w porównaniu z ćwiczeniami dorosłych, bo prowadzi do wzrostu beztłuszczowej masy ciała poprzez adaptacyjne zmiany w metabolizmie szczurów [6, 11].

U ludzi przeprowadzane badania wykazały, że ćwiczenia fizyczne mogą zmieniać jakościowy i ilościowy skład bakterii jelitowych, a sportowcy mają większą bioróżnorodność mikrobioty [6]. Porównanie mikrobioty jelitowej rugbystów z dwoma grupami kontrolnymi prowadzącymi siedzący tryb życia z prawidłową masą ciała (BMI ≤ 25) oraz z grupą z nadwagą BMI > 28 wykazało zwiększoną różnorodność mikrobioty sportowców. U sportowców wykryto 22 rodzaje bakterii, a w grupach kontrolnych wykryto 11 i dziewięć typów. Wskaźniki różnorodności mikrobioty pozytywnie korelowały z ćwiczeniami i spożyciem białka w diecie [12]. Rugbyści i grupa z prawidłowym BMI mieli istotnie wyższą liczebność bakterii z rodzaju Akkermansia, który jest bakterią rozkładającą mucynę w warstwie śluzu oraz uczestniczy w produkcji kwasu masłowego, a jej liczebność odwrotnie koreluje z otyłością i związanymi z nią zaburzeniami metabolicznymi u myszy i ludzi [12–14]. W dwóch badaniach zbadano wpływ składu mikrobioty jelitowej oraz wydolności krążeniowo-oddechowej. Estaki i wsp. wykazali, że osoby z wyższym poziomem sprawności krążeniowo-oddechowej mają zwiększoną różnorodność mikrobioty i wyższe stężenia taksonów wytwarzających maślan niezależnie od diety [15]. Natomiast w drugim badaniu stwierdzono, że wyższy udział Firmicutes do Bacteroidetes jest istotnie skorelowany z maksymalnym poborem tlenu [16].

Jednymi z głównych bakterii odpowiadających za stan bariery jelitowej są bakterie odżywiające nabłonek jelitowy, czyli współdziałające w procesie tworzenia kwasu masłowego. Są to Akkermansia muciniphila i Faecalibacterium prauznitzi [17]. 

W badaniu Allen i wsp. zbadali wpływ ćwiczeń na mikrobiotę jelitową, prowadząc sześciotygodniowy nadzorowany program ćwiczeń wytrzymałościowych dla 32 szczupłych i otyłych dorosłych z siedzącym trybem życia [18]. Okazało się, że wysiłek fizyczny może zmienić liczebność kilku taksonów i gatunków w zależności od wartości wskaźnika BMI: aktywność fizyczna zwiększyła liczbę gatunków Faecalibacterium spp. i zmniejszyła liczbę Bacteroides u osób szczupłych [18]. Inne badania wykazały, że sześciotygodniowy program ćwiczeń wytrzymałościowych spowodował wzrost Akkermansia i spadek Proteobacteria wśród wcześniej nieaktywnych kobiet z nadwagą [19]. 

Niemniej jednak intensywna i długotrwała aktywność sportowa, szczególnie wyczynowa, połączona ze stresem i reżimem żywieniowym, może prowadzić do zaburzeń mikrobioty jelitowej oraz niekorzystnie wpływać na stan bariery jelitowej [20–23]. Konsekwencjami mogą być wzrost stanu zapalnego w organizmie, zaburzenia czynnościowe układu pokarmowego, a także większa skłonność do urazów i infekcji układu oddechowego [23]. W związku z tym często u sportowców wyczynowych stosuje się wsparcie probiotyczne bakteriami z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium o udowodnionej skuteczności w łagodzeniu zaburzeń czynnościowych, np. biegunek czy zespole jelita nadwrażliwego i nawracających infekcjach [23]. Jednak w dalszym ciągu konieczne jest propagowanie aktywności fizycznej, dobranej do możliwości poszczególnych grup wiekowych, jako podstawowego narzędzia w zapobieganiu chorobom wieloczynnikowym. Większość wyników podkreśla potrzebę edukacji oraz tworzenia ogólnoświatowych strategii zdrowia publicznego skoncentrowanych na ćwiczeniach, szczególnie w dobie starzejących się społeczeństw [7, 24].

Podsumowanie

Pomimo potrzeby dalszych badań, w jaki sposób określona dieta, składniki odżywcze lub suplementy mogą modulować możliwy wpływ ćwiczeń na różnorodność drobnoustrojów w jelitach u różnych grup badanych, z większości badań wynika, że regularna aktywność fizyczna, szczególnie niezbyt intensywna, ma korzystny wpływ na mikrobiotę jelitową [7, 25]. Aktualne dowody wskazują, że mikrobiota jelitowa, aktywność fizyczna i nawyki żywieniowe, stan masy ciała oddziałują ze sobą w złożony sposób. Dlatego w dalszym ciągu niezwykle istotne jest indywidualne podejście do pacjenta, jego sposobu żywienia, suplementacji i doboru aktywności. W przypadku podejrzenia zaburzeń mikrobioty jelitowej, czyli dysbiozy jelitowej, także w zaburzeniach czynnościowych jelit, zaburzeniach metabolicznych, ale też chorób układu pokarmowego, regularna umiarkowana aktywność fizyczna, prebiotykoterapia i probiotykoterapia stanowią wsparcie leczenia. 

Bibliografia:

• Miles L. Physical activity and health. Nutrition bulletin, 2007; 32(4), 314–363.
• Marchewka A., Jungiewicz M. Aktywność fizyczna w młodości a jakość życia w starszym wieku. Gerontologia Polska, 2008; 16(2), 127–130. 
• Kreutz R., Dobrowolski P., Prejbisz A., Algharably E.A.H., Bilo G., Creutzig F., Januszewicz A. Lifestyle, psychological, socioeconomic and environmental factors and their impact on hypertension during the coronavirus disease 2019 pandemic. Journal of hypertension, 2021;  39(6), 1077–1089.
• Sidor A., Rzymski P. Dietary choices and habits during COVID-19 lockdown: experience from Poland. Nutrients, 2020; 12(6), 1657.
• WHO, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/physical-activity (dostęp z 25.05.2021).
• Gallè F., Valeriani F., Cattaruzza M.S., Ubaldi F., Romano Spica V., Liguori G., Fabiani L. Exploring the association between physical activity and gut microbiota composition: a review of current evidence. Ann Ig, 2019; 31(6), 582–589. 
• Kang S.S., Jeraldo P.R., Kurti A. et al. Diet and exercise orthogonally alter the gut microbiome and reveal independent associations with anxiety and cognition. Mol Neurodegen 2014; 9: 36.
• Evans C.C., LePard K.J., Kwak J.W. et al. Exercise prevents weight gain and alters the gut micro-biota in a mouse model of high fat diet-induced obesity. PLoS ONE 2014; 9(3): e92193.
• Campbell S.C., Wisniewski P.J., Noji M. et al. The effect of diet and exercise on intestinal integrity and microbial diversity in mice. PLoS ONE 2016; 11(3): 1–17.
• Queipo-Ortu ̃no M.I., Seoane L.M., Murri M. et al. Gut microbiota composition in male rat models under different nutritional status and physical activity and its association with serum leptin and ghrelin levels. PLoS ONE 2013; 8(5): e65465. 
• Mika A., Van Treuren W., Gonzalez A., Herrera J.J., Knight R., Fleshner M. Exercise is more ef-fective at altering gut microbial composition and producing stable changes in lean mass in juvenile versus adult male F344 rats. PLoS ONE 2015; 10(5): e0125889. 
• Clarke S.F., Murphy E.F., O’Sullivan O. et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut 2014; 63(12): 1913-20.51.
• Everard A., Belzer C., Geurts L. et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110: 9066-71.52. 
• Karlsson C.L.J., Önnerfält J., Xu J. et al. The microbiota of the gut in preschool children with normal and excessive body weight. Obesity 2012; 20: 2257–61.
• Estaki M., Pither J., Baumeister P. et al. Cardio-respiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions. FASEB J 2016; 30(1): 1027-35.55.
• Durk R.P., Castillo E., Márquez-Magaña L. et al. Gut microbiota composition is related to cardio-respiratory fitness in healthy young adults. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2018; 29(3): 249–53.
• Gałecka M., Basińska A.M., Bartnicka A. Znaczenie mikrobioty jelitowej w kształtowaniu zdrowia człowieka – implikacje w praktyce lekarza rodzinnego. In Forum Medycyny Rodzinnej 2018; Vol. 12, No. 2, pp. 50–59.
• Allen J.M., Mailing L.J., Niemiro G.M. et al. Exercise alters gut microbiota composition and function in lean and obese humans. Med Sci Sports Exerc 2018; 50(4): 747–57.
• Munukka E., Ahtiainen J.P., Puigbó P. et al. Six-week endurance exercise alters gut metagenome that is not reflected in systemic metabolism in over-weight women. Front Microbiol 2018; 9: 2323.
• Moses F., Singh A., Smoak B. i wsp. Alterations in intestinal permeability during prolonged high intensity running (abstract). Gastroenterology 1991; 100: A472. 
• Oktedalen O., Lunde O.C., Opstad P.K. i wsp. Changes in the gastrointestinal mucosa after long-distance running. Scand. J. Gastroenterol. 1992; 27: 270–274. 
• Kay P.L., Chang R.-T., Ryan A.J. i wsp. Effect of running intensity on intestinal permeability. J. Appl. Physiol. 1997; 82 (2): 571–576. 
• Marlicz W. Wysiłek fizyczny a mikroflora przewodu pokarmowego – znaczenie probiotyków w diecie sportowców. In Forum Zaburzeń Metabolicznych 2014; Vol. 5, No. 3, pp. 129–140.
• Romano-Spica V., Macini P., Fara G.M., Giammanco G. GSMS – Working Group on Movement Sciences for Health Italian Society of Hygiene Preventive Medicine and Public Health. Adapted Physical Activity for the Promotion of Health and the Prevention of Multifactorial Chronic Diseases: the Erice Charter. Ann Ig 2015; 27(2): 406–14.
• Pedersini P., Turroni S., Villafañe J.H. Gut microbiota and physical activity: Is there an evidence-based link? Science of The Total Environment 2020; 727, 138648.