Физические упражнения – новый подход к коррекции микробиома

26-07-2020
С появлением возможности изучения микробиома кишечника, влияние на его таксономический состав и метаболизм с помощью упражнений служит предметом широкого научного интереса

Микробиом человека – важная составляющая здоровья

Микробиом кишечника человека представляет собой сложную экосистему, состоящую из 39 триллионов микроорганизмов, и включает в себя не только бактерии, но и археи, грибы и вирусы. (1) Указанные микроорганизмы эволюционировали на протяжении тысяч лет в симбиозе с организмом хозяина. Кишечная микрофлора играет важную роль в пищеварении, иммунных реакциях, выполняет разнообразные метаболические функции. Так, бактерии продуцируют короткоцепочечные жирные кислоты, которые используются в качестве питательного вещества не только колоноцитами, но и клетками микроглии мозга. Обмен холестерина и гормонов в организме также осуществляется при участии кишечного микробиома. (2)

С развитием в конце ХХ века методов, позволяющих оценить состав и функции микроорганизмов, а именно секвенирования генома, появилась возможность изучить разнообразие микробных сообществ. Для качественной и количественной оценки бактериального разнообразия в образцах широко применяется секвенирование 16S рибосомальной РНК микроорганизмов, все более доступными становятся методы метагеномного анализа, позволяющие провести оценку метаболизма и функций того или иного вида бактерий. (3)

Наибольшее количество бактерий находится в толстой кишке, среди которых в норме преобладают два типа, Bacteroidetes и Firmicutes (∼90%). Тип Firmicutes состоит из более чем 250 родов бактерий, среди которых Lactobacillus и Clostridium, в то время как тип Bacteroidetes включает 20 родов, с преобладанием Bacteroides. Такие типы как Actinobacteria, Proteobacteria и Verrucomicrobia обнаруживаются в составе нормальной микрофлоры, но в гораздо меньших количествах. (1,4) Кроме того, среди здоровой микробиоты толстой кишки могут встречаться метанопродуцирующие археи, которые, в отличии от других живых организмов, не содержат пептидогликан в клеточной стенке и имеют особые рибосомы и рибосомные РНК, а также эукариоты (дрожжи) и вирусы.

Понятие "нормы" в отношении кишечного микробиома относительно, его состав может изменять множество различных факторов, воздействующих на кишечник и организм человека в целом. В настоящее время важным для поддержания равновесия между непатогенными и условно-патогенными бактериями считается отношение численности Bacteroidetes к Firmicutes (так называемый градиент Firmicutes/Bacteroidetes). (5)

Заселение кишечника микроорганизмами начинается с рождения, и состав микробиома определяется в значительной степени способом родоразрешения. В последующем микрофлора кишечника изменяется в зависимости от пищевых привычек, адаптируясь к новым продуктам в рационе человека. (6, 7) Вакцинация, различные заболевания, прием лекарственных препаратов, курение и другие факторы также влияют на композицию кишечного микробиома и его метаболизм. (8, 9) В то же время имеет место двустороннее взаимодействие между микро- и макроорганизмом. Очевидной демонстрацией этому служит важная роль кишечной микробиоты в формировании гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, которая участвует в регуляции иммуномодуляции, обмена липидов, энергетического баланса и электрофизиологической активности энтеральной нервной системы. (11)

Влияние физических упражнений на изменение кишечного микробиома

Регулярные физические упражнения рекомендованы Всемирной организацией здравоохранения для укрепления здоровья и снижения риска развития многих заболеваний, в том числе психических, а также для увеличения продолжительности жизни. (12) Эти рекомендации основаны на данных множества исследований, демонстрирующих разнообразие патогенетических путей, посредством которых улучшается здоровье на фоне физической нагрузки. (13) С появлением возможности изучения микробиома кишечника, влияние на его таксономический состав и метаболизм с помощью упражнений служит предметом научного интереса.

Изучение микробного состава животных при физических упражнениях демонстрирует противоречивые результаты. Например, в некоторых исследованиях обнаружено увеличение градиента Firmicutes/Bacteroidetes, в то время как другие свидетельствуют о его снижении или отсутствии изменений. (Таблица 1)

Вероятно, это связано с отсутствием стандартизации вида физических упражнений, породы и возраста животных, их диеты.

Таблица 1. Влияние физических упражнений на кишечный микробиом животных

Авторы

Модель

Упражнения

Результаты

Hsu et al. (14)

GF-, SPF-, BF-мыши

Плавание

↓ глутатиона

↓КЖК

↓ каталазы у GF- и BF-мышей

Matsumoto et al. (15)

Крысы Вистар

Свободный бег в колесе 5 недель

бутирата

бутират-подуцирующих бактерий

Campbell et al. (16)

Дикие мыши с ожирением

Свободный бег в колесе 12 недель

↓Cox-2

↑Faecalibacterium prausnitzii

Evans et al. (17)

Дикие мыши

Свободный бег в колесе 12 недель

градиента Firmicutes/Bacteroidetes;

↑Bacteroidetes, ↓Firmicutes; ↓Actinobacteria

Cook et al. (18)

Дикие мыши

Тредмил (8-12 м/мин, 40 мин 5 раз в неделю, 6 недель) или бег в колесе (30 дней)

↑диарея, ↑экспрессия IL-6, IL-1, IL-17, ↑смертность в группе с тредмил-тестом; снижение провоспалительных цитокинов в группе с бегом в колесе

Kang et al. (19)

Дикие мыши, мыши с индуцированным ожирением

Бег в колесе с мотором (7 м /мин) 1 ч в день в течение 16 недель

↓Bacteroidetes; ↑Firmicutes; ↑когнитивных способностей

Denou al. (20)

Дикие мыши

Высокоинтенсивные интервальные тренировки 6 недель

градиента Firmicutes/Bacteroidetes

Liu et al. (21)

Крысы с удаленными яичниками

Свободный бег в колесе 6 недель

Firmicutes у крыс с низкой толерантностью к физической нагрузке

Firmicutes у крыс с высокой толерантностью к физической нагрузке

Allen et al. (22)

Дикие мыши

Свободный бег в колесе 6 недель

↓таксономического разнообразия в группе бегающих мышей

Lambert et al.(23)

db/db мыши (модель для сахарного диабета 2 типа)

Тредмил-тест низкой интенсивности 5 дней в неделю 6 недель

Firmicutes, ↓Bacteroidetes:Prevotella spp. у тренированных и не тренированных мышей; ↑Bifidobacterium spp. у тренированных мышей без сахарного диабета

Lamoureux et al. (24)

Дикие мыши

Тредмил-тест

Увеличение таксономического разнообразия микробного сообщества, изменение воспалительных маркеров в тренируемой и контрольной группах

Petriz et al. (25)

Мыши с ожирением, артериальной гипертензией (SHR) и крысы Вистара

Тредмил-тест 30 минут в день 4 недели

↑Firmicutes; ↓Proteobacteria; ↑Lactobacillus во всех группах

Mika et al. (26)

F344 крысы, молодые и взрослые

Свободный бег в колесе 6 недель

Bacteroidetes, ↓Firmicutes, ↑таксономического разнообразия в группе молодых животных в сравнении со взрослыми

Mailing et al продемонстрировали, что разный вид физической нагрузки - произвольный бег мышей в колесе и по беговой дорожке, изменяет микрофлору кишечника в разной степени. (27) В эксперименте Mika et al больших изменений в составе кишечного микробиома при одинаковых физических упражнениях удалось достигнуть молодым животным, эффект был менее значимым с увеличением возраста. (26) Другой группой ученых была подтверждена важная роль диеты в формировании микробиома. Так, при одинаковой физической нагрузке повышение разнообразия состава микрофлоры отмечалось лишь у мышей, получающих корм с большим содержанием жира. (17)

Ученые отмечают, что физическая активность может влиять не только на состав, но и метаболическую активность кишечного микробиома. В экспериментах на животных Matsumoto et al. обнаружено увеличение продукции бактериями бутирата на фоне физических упражнений в течение 5 недель. Бутират представляет собой короткоцепочечную жирную кислоту (КЖК), которая производится микрофлорой кишечника посредством ферментации пищевых волокон. Являясь важным питательным субстратом для колоноцитов, данная КЖК способствует ускорению пролиферации эпителия толстой кишки, поддержанию целостности кишечного барьера, участвует в регуляции иммунитета и экспрессии генов. (15)

Результаты экспериментов с участием животных не позволяют провести полную аналогию с изменением микробима людей при физической нагрузке ввиду отличий в таксономическом составе и метаболизме.

Доказательство влияния физических упражнений на состав кишечного микробиома человека были изначально получены из так называемых поперечных исследований, в которых данные собираются лишь один раз и другие факторы, за исключением искомого, принимаются за константу. (Таблица 2)

Таблица 2. Поперечные исследования с участием людей

Исследование

Участники

Влияние на кишечный микробиом

Clarke et al., (28)

Игроки в регби (n = 40), Контрольная группа с низким ИМТ (n = 23) и большим ИМТ (n = 23)

Больше разнообразия в микробиоме спортсменов;

Akkermansia у спортсменов и лиц с низким ИМТ; Erysipelotrichaceae, Prevotella, и Succinivibrio Lactobacillaceae, Bacteroides, и Lactobacillus у спортсменов

Estaki et al., (29)

Здоровые взрослые добровольцы, занимающиеся фитнесом (n = 39)

Сила физической нагрузки связана с повышением продукции бутирата и увеличением численности образующих его бактерий

Stewart et al., (30)

Мужчины, страдающие СД 1 типа с удовлетворительным гилкемическим контролем и занимающиеся физическими упражнениями (n = 10) и здоровые люди (n = 10)

Не выявлено различий в микрофлоре кишечника при сравнении образцов пациентов с СД 1 типа и здоровых людей

Bressa et al., (31)

Активные женщины в предменопаузе, занимающиеся физическими упражнениями >3 ч в неделю (n = 19) и не активные (<30 минут 3 дня в неделю, n = 21)

Повышение численности F. prausnitzii, R. hominis, и A. muciniphila, снижение численности Barnesiellaceae и Odoribacteraceae у активных женщин

Yang et al., (32)

Женщины в предменопаузе, разной степени физической активности, изначально с избыточным весом или ожирением (n = 71)

Меньшая физическая нагрузка была связана с меньшим числом Bacteroides и збытком Eubacterium rectale и Clostridium coccoides

Barton et al., (33)

Игроки в регби (n = 40) и контрольная группа с низким (n = 22) и высоким ИМТ (n = 24)

У спортсменов выявлено повышение синтеза аминокислот, ускорение метаболизма углеводов, повышение уровня КЖК в сравнении с контрольной группой

Durk et al., (34)

Здоровые мужчины (n = 20) и женщины (n = 17), занимающиеся регулярными физическими упражнениями

Физическая нагрузка имела корреляцию с изменением отношения Firmicutes/ Bacteroidetes, увеличением таксономического разнообразия фекальной микробиоты

Физическая нагрузка имела корреляцию с изменением отношения Firmicutes/ Bacteroidetes, увеличением таксономического разнообразия фекальной микробиоты

Clarke et al. обнаружили, что микробиом игроков в регби имеет большее разнообразие, в сравнении с людьми, не занимающимися спортом. При этом численность видов Bacteroides и Lactobacillus у спортсменов была ниже. (28) В исследовании Bressa et al. у женщин, выполняющих физические упражнения по меньшей мере 3 раза в неделю, отмечено повышение уровня Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia hominis, Akkermansia muciniphila. F. prausnitzii и R. hominis известны как продуценты бутирата, в то время как A. muciniphila имеет отношение к снижению массы тела и улучшению метаболических показателей.(31)

Все больше работ посвящено влиянию фитнеса на состав и метаболизм кишечного микробиома. Многие из них подтверждают выявленную на модели животных тенденцию к расширению микробного разнообразия и увеличения продукции КЖК. (27,33) Ограничением указанных исследований служит их дизайн (перекрестные поперечные исследования), отсутствие учета диеты и многих других факторов, также вносящих вклад в изменение микрофлоры кишечника.

Указанные недостатки призваны исправить так называемые лонгитудинальные (протяженные) исследования, позволяющие оценить изменения изучаемого показателя во времени, с учетом влияния на него сопутствующих факторов. Более высокая стоимость, недостаточная приверженность участников и многие другие нюансы определяют меньшее количество научных работ по данной проблеме. (Таблица 3)

Таблица 3. Лонгитудинальные исследования с участием людей

Исследование

Участники

Физические упражнения

Влияние на кишечный микробиом

Paulsen et al., (35)

Пациенты после первичного лечения рака молочной железы (n = 12)

Пациенты письменно фиксировали физическую нагрузку в течение 3 месяцев

Достоверное увеличение разнообразие таксономического состава кишечной микрофлоры в течение 3 месяцев

Allen et al., (36)

Люди с ожирением (ИМТ >30 кг/кв.м) и низкой массой тела (ИМТ<25 кг/кв.м)без предшествовавшей физической активности (n = 32)

6 недель аэробных упражнений с увеличением нагрузки, 6 недель период без физических упражнений

Зависимость состава микробиома от начального ИМТ:

повышение численности Faecalibacterium у людей с низкой массой тела и снижение ее при ожирении; уменьшение численности Bacteroides у людей с низкой массой тела и повышение ее при ожирении; повышение продукции КЖК у всех. Эффект оказался временным с возвращением к исходным показателям через 6 недель без упражнений

Cronin et al., (37)

Люди с избыточным весом и ожирением , выполняющие упражнения, дополнительно принимающие протеин, и выполняющие упражнения и принимающие протеин (n = 30 в каждой группе)

8 недель аэробных нагрузок с возрастанием их тяжести (18–32 мин) и тренировки на выносливость

Не обнаружено изменений в составе микрофлоры, незначительное изменение метаболизма микрофлоры в группе, выполняющей упражнения и принимающей протеин

Munukka et al., (38)

Женщины с избыточным весом (n = 17)

6 недель упражнений (велотренажер)

Увеличение численности Akkermansia и снижение количества Proteobacteria. Изменения микробиома только у половины участников. Снижение активности генов, влияющих на метаболизм фруктозы и аминокислот

В исследование Allen et al были включены 32 взрослых волонтера, не занимающиеся спортом, с индексом массы тела (ИМТ) <25 или >30, которым в течение 6 недель была назначена определенная программа упражнений (30-60 мин, 3 раза в неделю) со строгим контролем рациона. В результате ученые обнаружили значительные изменения микробного сообщества в кишечнике вне зависимости от ИМТ. В частности, отмечалось повышение доли Faecalibacterium у лиц с ИМТ< 25, но снижение их доли среди участников с ИМТ >30. Численность Bacteroides, наоборот, оказалась ниже у лиц с ИМТ< 25 после упражнений, в то время как среди участников с ИМТ >30 выявлено увеличение числа данных микроорганизмов. В завершении исследования также отмечалось повышение численности бутират-продуцирующих таксонов, однако лишь у субъектов с ИМТ< 25.(36)

Следующим этапом эксперимента стало изучение состава и метаболической активности кишечного микробиома участников исследования через 6 недель после окончания физических упражнений. В этот период все участники должны были воздержаться от избыточной физической активности, их рацион также учитывался. В результате отмечалось "возвращение" состава микробиоты кишечника к исходному, отмечавшемуся до начала упражнений. Исследователи пришли к выводу, что физические нагрузки имеют транзиторный и обратимый эффект в отношении изменений кишечной микробиоты.(36)

Схожие данные были получены другой группой ученых. Cronin et al. изучили влияние краткосрочных упражнений и биологически активных добавок (БАД), содержащих сывороточный белок, на состав и функции кишечного микробиома у людей с избыточной массой тела и ожирением (n=90). Физические упражнения представляли собой аэробную нагрузку длительностью до 30 мин 3 раза в неделю в течение 8 недель. В завершении исследования не было обнаружено значимых изменений в таксономическом составе или метаболизме среди участников, которые имели физическую нагрузку без приема БАД, в сравнении с началом эксперимента. У лиц, принимавших БАД и выполнявших упражнения имелась тенденция к увеличению разнообразия микробного сообщества, сохранявшаяся в сравнении с группой, получавшей БАД и не занимавшейся физическими упражнениями. Метагеномный анализ выявил незначительные изменения в метаболизме микробиома во всех группах. (37)

Munukka et al. также обратились к проблеме изменения метаболизма кишечного микробиома при физической нагрузке. Участниками исследования стали женщины с избыточным весом, имеющие сидячий образ жизни (n = 17). В завершении 6 недель занятий на велотренажере в составе их микрофлоры отмечалось относительное увеличение численности A. muciniphila и снижение Proteobacteria. Метагеномный анализ выявил снижение экспрессии генов, связанных с метаболизмом фруктозы и аминокислот. (38)

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что физические нагрузки имеют независимое влияние на микробиом кишечника. Тем не менее, для более значимых таксономических и метагеномных изменений, вероятно, требуется увеличение длительности и интенсивности аэробных нагрузок. Микробиота худых людей, вероятно, лучше поддается изменениям посредством упражнений, чем у лиц с избыточной массой тела и ожирением.

Потенциальные механизмы изменений кишечного микробиома при физических упражнениях

В настоящее время ученые не пришли к единой концепции относительно того, какие механизмы лежат в основе влияния физических упражнений на микробиом кишечника. Высказываются различные предположения о потенциальном влиянии многих факторов (Рисунок 1).

Рисунок 1. Модель воздействия физических упражнений на микробиом кишечника с потенциальным влиянием на здоровье человека.


Одной из гипотез служит воздействие на микробиом посредством изменений в лимфоидной ткани кишечника. Иммунные клетки находятся в непосредственной близости от микробного сообщества и производит защитные факторы. Hoffman-Goetz et al в экспериментах на животных продемонстрировали изменение экспрессии генов интраэпителиальных лимфоцитов, снижение регуляторной активности провоспалительных цитокинов, повышение продукции противовоспалительных цитокинов и антиоксидантов. (39)

Наряду с этим, упражнения могут способствовать поддержанию целостности слизистого барьера кишечника. Слизь играет важную роль в защите эпителиоцитов от микробной адгезии и служит необходимым субстратом для определенных бактерий, например, A.muciniphila.(40)

Физические упражнения увеличивают температуру тела и дают определенную нагрузку на сердечно-сосудистую систему, что приводит к снижению интестинального кровотока более чем на 50%, с развитием значительной ишемии через 10 минут в среднем, при упражнениях высокой интенсивности. Во время отдыха кровоток в органах быстро восстанавливается. Эпителиальные клетки кишечника в качестве источника энергии используют кислород, таким образом интенсивная физическая нагрузка приводит к транзиторному нарушению их метаболизма и кратковременному снижению функции белков плотных контактов, а следовательно целостности эпителиального барьера. (41) Предположительно, ввиду этого иммунные клетки, находящиеся в непосредственной близости от кишечного барьера, в короткий период ишемии непосредственно могут взаимодействовать с микробиотой, с последующим изменением ее таксономического состава. (42) Несмотря на то, что повышение кишечной проницаемости отмечается транзиторно при внезапной сильной физической нагрузке, этот эффект может быть нивелирован при регулярной физической активности. Ученые оценивают физические упражнения как положительный стрессовый фактор для кишечника, стимулирующий адаптацию и улучшающий прочность кишечного барьера в длительной перспективе. (43)

Не менее важным механизмом, посредством которого упражнения влияют на кишечный микробиом, служит изменение моторики и энтеральной нервной системы кишечника. Активность поперечнополосатой мускулатуры способствует активации гладких мышечных волокон в стенке ЖКТ, благодаря чему снижается время транзита содержимого в толстой кишке. (44) В то же время активация автономной нервной системы увеличивает одновременно симпатический тонус и влияние вагуса. Физические упражнения значительно ускоряют метаболический поток, что стимулирует высвобождение миокинов, нейроэндокринных гормонов, которые взаимодействуют с кишечником и его микрофлорой напрямую или через иммунные пути (45). (Рисунок 2)

Рисунок 2. Блок-схема функций микробиома кишечника и его взаимодействия с другими органами и системами в норме и при патологии.

Выделение большого количества лактата при физической нагрузке может менять рН внутри кишечника ввиду секреции данного вещества в его просвет.

Ускорение двигательной активности кишечной трубки опосредованно влияет на изменение рН, секрецию слизи, формирование биопленок микрофлорой и доступность питательных веществ для бактерий. Отмечается также повышение продукции мозгового нейротрофического фактора, который положительно влияет на настроение и снижает вероятность развития депрессивных и тревожных расстройств. (46)

Кроме того, физические упражнения могут способствовать изменению энтерогепатической циркуляции желчных кислот. Meissner et al. было установлено, что у мышей с гиперхолестеринемией после бега внутри колеса на протяжении 12 недель отмечается повышение секреции желчных кислот и их выделения с фекалиями. Желчные кислоты выделены в качестве одного из факторов, определяющих структуру кишечного микробиома, и изменение их экскреции может существенно отразиться на таксономическом составе микробиома кишечника. (47)

Еще одним механизмом, изученным недостаточно на сегодня, служит так называемый метаболический поток, под которым понимают скорость оборота молекул через метаболические пути. (48)

Таким образом, существует множество различных механизмов, потенциально ответственных за изменение кишечного микробиома на фоне физических упражнений. Необходимы дальнейшие исследования для уточнения приведенных гипотез.

Будущие перспективы

В целом, все больше данных свидетельствуют о том, что регулярные занятия физическими упражнениями благоприятно влияют на таксономический состав и метаболизм кишечной микробиоты. (49) Это может частично объяснять наблюдающийся положительный эффект регулярной физической активности на здоровье человека. Несмотря на увеличивающееся количество экспериментов в области изменений микробиома кишечника при физической нагрузке, остается много вопросов, ответить на которые призваны будущие исследования. В частности, необходимо выяснить, какая частота, режим и интенсивность упражнения лучше для профилактики заболеваний и их осложнений, как физические нагрузки влияют на кишечный микробиом детей и пожилых людей. Взаимодействие упражнений с рационом питания, возможность добавления пробиотиков и пребиотиков при этом также остается неизученным вопросом.

Важным недостатком исследований, который необходимо устранить в будущем, служит отсутствие оценки влияния упражнений на представителей, не относящихся к бактериям (археи, грибы, вирусы).

Тем не менее, с учетом возрастающей доступности метагеномных методов исследования микробиома, решение указанных вопросов представляется возможным. В перспективе полученные данные способны сформировать новый, основанный на индивидуальном подходе к изменению микробиома кишечника, с учетом физических упражнений и диеты.

Список литературы:

1. Codella R, Terruzzi I, Luzi L. Sugars, exercise and health. J. Affective Disord2017;224:76–86.
2. Brestoff JR, Artis D. Commensal bacteria at the interface of host metabolism and the immune system. Nat. Immunol. 2013; 14(7):676–84.
3. Morgan XC, Huttenhower C. Meta’omic analytic techniques for studying the intestinal microbiome. Gastroenterology. 2014; 146(6):1437–1448.e1.
4. Scott KP, Jean-Michel A, Midtvedt T, van Hemert S. Manipulating the gut microbiota to maintain health and treat disease. Microb. Ecol. Health
Dis. 2015; 26(1):25877.
5. HumanMicrobiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012; 486(7402):207–14.
6. Perez-Muñoz ME, Arrieta M-C, Ramer-Tait AE, Walter J. A critical assessment of the "sterile womb" and "in utero colonization" hypotheses: implications for research on the pioneer infant microbiome. Microbiome. 2017; 5(1):48.
7. Penders J, Thijs C, Vink C, et al. Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. Pediatrics. 2006; 118(2):511–21.
8. Marchesi JR, Adams DH, Fava F, et al. The gut microbiota and host health: a new clinical frontier. Gut. 2015; 65(2):330–9.
9. Maier L, Pruteanu M, Kuhn M, et al. Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria. Nature. 2018; 555(7698):623–8.
10. David LA,Maurice CF, Carmody RN, et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014; 505(7484):559–63.
11. Evans JM, Morris LS, Marchesi JR. The gut microbiome: the role of a vir-tual organ in the endocrinology of the host. J Endocrinol 2013;218:R37–47
12. WHO Information sheet: global recommendations on physical activity forhealth 5–17 years old. WHO; 2015.
13. Clarke SF, Murphy EF, O’SullivanO, et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014; 63(12):1913–20.
14. Hsu YJ, Chiu CC, Li YP, Huang WC, Huang Y Te, Huang CC, et al. Effect ofintestinal microbiota on exercise performance in mice. J Strength Cond Res2015;29:552–8
15. Matsumoto M, Inoue R, Tsukahara T, Ushida K, Chiji H, Matsubara N, et al.Voluntary running exercise alters microbiota composition and increasesn-butyrate concentration in the rat cecum. Biosci Biotechnol Biochem2008;72:572–6
16. Campbell SC, Wisniewski PJ, Noji M, McGuinness LR, Häggblom MM,Lightfoot SA, et al. The effect of diet and exercise on intestinalintegrity and microbial diversity in mice. PLoS One 2016;11:e0150502
17. Evans CC, LePard KJ, Kwak JW, Stancukas MC, Laskowski S, Dougherty J,et al. Exercise prevents weight gain and alters the gut microbiota in amouse model of high fat diet-induced obesity. PLoS One 2014;9:e92193
18. Cook MD, Allen JM, Pence BD, Wallig MA, Gaskins HR, White BA, et al. Exer-cise and gut immune function: evidence of alterations in colon immune cellhomeostasis and microbiome characteristics with exercise training. ImmunolCell Biol 2016;94:158–63
19. Dietand exercise orthogonally alter the gut microbiome and reveal indepen-dent associations with anxiety and cognition. Mol Neurodegener 2014;9:36,http://dx.doi.org/10.1186/1750-1326-9-36.
20. Denou E, Marcinko K, Surette MG, Steinberg GR, Schertzer JD. High-intensityexercise training increases the diversity and metabolic capacity of the mousedistal gut microbiota during diet-induced obesity. Am J Physiol EndocrinolMetab 2016;310:E982–93
21. Liu T-W, Park Y-M, Holscher HD, Padilla J, Scroggins RJ, Welly R, et al.Physical activity differentially affects the cecal microbiota of ovariectomizedfemale rats selectively bred for high and low aerobic capacity. PLoS One2015;10:e0136150
22. Allen JM, Berg Miller ME, Pence BD, Whitlock K, Nehra V, Gask-ins HR, et al. Voluntary and forced exercise differentially alters thegut microbiome in C57BL/6J mice. J Appl Physiol 2015;118:1059–66
23. Lambert JE, Myslicki JP, Bomhof MR, Belke DD, Shearer J, Reimer RA. Exercisetraining modifies gut microbiota in normal and diabetic mice. Appl PhysiolNutr Metab 2015;40:749–52
24. Lamoureux EV, Grandy SA, Langille MGI. Moderate exercise has lim-ited but distinguishable effects on the mouse microbiome. mSystems2017;2:e00006–17
25. Petriz BA, Castro AP, Almeida JA, Gomes CP, Fernandes GR, KrugerRH, et al. Exercise induction of gut microbiota modifications inobese, non-obese and hypertensive rats. BMC Genomics 2014;15:511
26. Mika A, Van Treuren W, González A, Herrera JJ, Knight R, Fleshner M. Exer-cise is more effective at altering gut microbial composition and producingstable changes in lean mass in juvenile versus adult male F344 rats. PLoS One2015; 10:e0125889
27. Mailing LJ, Allen JM, Buford TW, Fields CJ, Woods JA.Exercise and the Gut Microbiome: A Review of the Evidence, Potential Mechanisms, and Implications for Human Health.xerc Sport Sci Rev. 2019 Apr;47(2):75-85.
28. Clarke SF, Murphy EF, O’SullivanO, et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014; 63(12):1913–20.
29. EstakiM, Pither J, Baumeister P, et al. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions. Microbiome. 2016; 4:42.
30. Stewart CJ, Nelson A, Campbell MD, et al. Gut microbiota of Type 1 diabetes patients with good glycaemic control and high physical fitness is similar to people without diabetes: an observational study. Diabet. Med. 2017; 34:127–34.
31. Bressa C, Bailén-AndrinoM, Pérez-Santiago J, et al. Differences in gutmicrobiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PLoS One. 2017; 12(2):e0171352.
32. Yang Y, Shi Y,Wiklund P, et al. The association between cardiorespiratory fitness and gut microbiota composition in premenopausal women. Nutrients. 2017; 9(8):792.
33. Barton W, Penney NC, Cronin O, et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut. 2018; 67(4):625–33.
34. Durk RP, Castillo E, Márquez-Magaña L, et al. Gut microbiota composition is related to cardiorespiratory fitness in healthy young adults. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2018; 1–15.
35. Paulsen JA, Ptacek TS, Carter SJ, et al. Gut microbiota composition associated with alterations in cardiorespiratory fitness and psychosocial outcomes among breast cancer survivors. Support Care Cancer. 2017; 25(5):1563–70.
36. Allen JM, Mailing LJ, Niemiro GM, et al. Exercise alters gut microbiota composition and function in lean and obese humans. Med. Sci. Sports Exerc. 2018; 50(4):747–57.
37. Cronin O, Barton W, Skuse P, et al. A prospective metagenomic and metabolomic analysis of the impact of exercise and/or whey protein supplementation on the gut microbiome of sedentary adults. mSystems. 2018; 3(3):e00044–18.

38. Munukka E, Ahtiainen JP, Puigbó P, et al. Six-week endurance exercise alters gut metagenome that is not reflected in systemic metabolism in

39. PackerN,Hoffman-Goetz L. Exercise training reduces inflammatory mediators in the intestinal tract of healthy older adult mice. Can. J. Aging. 2012; 31(2):161–71.

40. Hoffman-Goetz L, Pervaiz N, Guan J. Voluntary exercise training in mice increases the expression of antioxidant enzymes and decreases the expression of TNF-alpha in intestinal lymphocytes. Brain Behav. Immun. 2009; 23(4):498–506.
41. vanWijck K, Lenaerts K, van Loon LJ, PetersWH, BuurmanWA,Dejong CH. Exercise-induced splanchnic hypoperfusion results in gut dysfunction in healthy men. PLoS One. 2011; 6(7):e22366.
42. Otte JA, Oostveen E,Geelkerken RH, GroeneveldAB, Kolkman JJ. Exercise induces gastric ischemia in healthy volunteers: a tonometry study. J. Appl. Physiol. 2001; 91(2):866–71.
43. Lira FS, Rosa JC, Pimentel GD, et al. Endotoxin levels correlate positively with a sedentary lifestyle and negatively with highly trained subjects. Lipids Health Dis. 2010; 9:82.
44. Dainese R, Serra J, Azpiroz F, Malagelada J-R. Effects of physical activity on intestinal gas transit and evacuation in healthy subjects. Am. J. Med. 2004; 116(8):536–9.
45. Freeman JV, Dewey FE, Hadley DM, Myers J, Froelicher VF. Autonomic nervous system interaction with the cardiovascular system during exercise. Prog. Cardiovasc. Dis. 2006; 48(5):342–62.
46. Song BK, Cho KO, Jo Y, Oh JW, Kim YS. Colon transit time according to physical activity level in adults. J. Neurogastroenterol. Motil. 2012; 18(1):64–9.
47. Meissner M, Lombardo E, Havinga R, Tietge UJ, Kuipers F, Groen AK. Voluntary wheel running increases bile acid as well as cholesterol excretion and decreases atherosclerosis in hypercholesterolemic mice. Atherosclerosis. 2011; 218(2):323–9.
48. Egan B, Zierath JR. Exercise metabolism and the molecular regulation of skeletal muscle adaptation. Cell Metab. 2013; 17(2):162–84.

49. Warburton DE,Nicol CW, Bredin SS.Health benefits of physical activity:the evidence. CMAJ. 2006; 174(6):801–9.