虽然，目前人体微生物相关的研究主要时围绕肠道和肠道微生物进行的，实际上，除了肠道，人体其它部位的微生物以及微生物对身体其它部位的影响也有许多有意思的研究。除了肠道，其它空间和地方的微生物组有什么作用？ 孩子的免疫力受妈妈微生物影响－－Andrew Macpherson教授 Andrew J. Macpherson是瑞士Born大学医院的消化科主任和医学教授。他的实验室主要兴趣在粘膜免疫在宿主与微生物的共生关系的影响。 Andrew J. Macpherson教授介绍了母体微生物对出生后婴儿早期免疫发育的促进（Early Postnatal Immune Development Driven by the Maternal Microbiota）相关研究。孩子的免疫力是受妈妈肠道微生物组成的影响的。妈妈的微生物产生的代谢产物通过母体影响到孩子的免疫。 人体不同部位的微生物组成不同－－Lars Engstrand Lars Engstrand是瑞典卡罗林斯卡学院微生物，肿瘤和细胞生物学课题组教授，他们主要关注人体肠道微生物组，幽门螺杆菌感染与胃肠道疾病的发展。他们运用流行病学和微生物学，来研究免疫和遗传方面的慢性疾病，目的是搞清楚微生物在胃肠道中的致病机制和如何有效的进行初级预防。他们主要以宿主，微生物和环境因素的角度，运用流行病学研究和临床和基础的微生物科学，包括分子生物学和基因组学进行研究。还参与了一些正在进行的前瞻性研究，包括炎症性肠病、小儿肠道菌群定植力的建立初期等。 Lars Engstrand分享了他对身体多个部位的微生物进行的研究－为什么以及如何？（Studies of the Microbiome at Multiple Body Sites – Why and How?）。人体不同微生物的组成还是有差别的，但是不同人的同一部位的微生物组成还是接近的，肠道微生物还是身体不同部位中微生物最多的。这些微生物处在不断变化的过程中。 肠道微生物是如何影响大脑的？菌肠脑轴－－Jane Foster Jane Foster实验室（http://www.jfosterlab.com/）位于加拿大麦克马斯特大学，她主要关注免疫系统，肠道菌群对大脑功能和行为的影响。使用的分子，行为，解剖和免疫学的方法，并且与临床合作，研究炎症和肠－脑在精神疾病中的作用。 Jane Foster教授介绍了超越胃肠道：肠－脑通路（Beyond GI: Gut-Brain Access）。肠脑轴是肠道与大脑沟通的通道，她俩直接的沟通是双向的，头脑影响肠脑，肠脑也影响大脑。她们之间的沟通包括5个途径。神经系统，激素系统，细胞免疫系统，代谢系统和神经递质途径。 肠道微生物影响大脑的研究最早是在无菌鼠里发现的，肠道完全无菌的小鼠表现出了心理和行为异常，同时她们的大脑结构也发生了改变。任何影响肠道微生物的因素都可能通过菌肠脑轴影响大脑。用益生菌改变肠道微生物有望用于心理疾病的治疗和预防。 运动和肌肉对肠道菌群有影响？－－Jorge Ruas Jorge Ruas是瑞典卡罗林斯卡学院生理学与药理学系，分子生理学，分子和细胞运动生理学研究组组长，副教授。博士研究期间，他研究了细胞的氧含量如何调节基因的表达。后专注于控制骨骼肌生理学的转录网络的研究。 Jorge Ruas为大家分享了肠道菌群，骨骼肌和胰岛素抵抗（Beyond the Gut Microbiome: Skeletal Muscle and Insulin Resistance）的报告。实际上，肌肉里的代谢过程还与心理有关系。色氨酸的代谢过程异常可能引起抑郁。色氨酸经过肝脏代谢产生犬尿氨酸，犬尿氨酸透过血脑屏障可能引起抑郁，而肌肉细胞会消耗犬尿氨酸产生犬尿酸，而犬尿酸不会引起抑郁。也就是说运动可以缓解抑郁是通过肌肉消耗色氨酸代谢产物引起的。 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！
维生素D与老年骨骼肌健康 维 生素 D 又称为阳光维生素，在体内的主要活性形式是 1,25-(OH)2-D3 ，其主要功能是维持钙磷的平衡，调节骨代谢和促进多种组织细胞的生长、分化等功能。但最近的一些研究发现维生素 D 除了参与骨钙的代谢之外，还参与骨骼肌代谢，维生素 D 缺乏或不足与老年人肌肉萎缩有关。已有研究表明老年个体维生素 D 受体减少，我们前期的研究表明，年龄并没有影响快肌纤维维生素 D 受体的表达，而抗阻力量运动有助于增加老年快肌纤维维生素 D 受体的表达。 在平均寿命不断延长的今天，如何提高生存的质量尤其重要。事实上，在寿命延长、有更多时间经历更多乐趣的同时，人们还不得不应付伴随着时间流逝，衰老所带来的各种难题。例如，对老年人来说，骨质疏松症、关节炎和肌肉丢失等，上了年纪的人常是在与那些曾经是很简单的日常活动的斗争中度过每一天。 有研究表明，适量摄入维生素 D （即 “ 阳光 ” 维生素）可能有助于保持肌肉功能，强身健体。在一项有关维生素 D 和机体功能的研究实验，研究对象是生活在孟菲斯，田纳西州和宾夕法尼亚州匹兹堡的较健康的老年人。 该项研究是健康 ABC 研究（健康，衰老与机体组成）的一部分，最初目的是评估机体组成，长期健康状况和老年人的运动能力。研究者对 2788 名老年人（平均 年龄： 75 岁）进行了为期 4 年的研究。在研究开始时，研究者通过分析血液中的 25- 羟基维生素 D 评估维生素 D 的水平，分别检测基础维生素 D,2 年和 4 年后的维生素 D 状况，然后分析血液中的 25 羟基维他命 D 水平是否与参与研究者的身体状况相关。 结 果发现，体内 25- 羟基维他命 D 水平最高的受试者身体机能较好。虽然受试者的身体机能在研究过程中有所下降，但仍能观察到在研究开始时维生素 D 水平就 处于最高水平的老人的身体机能明显好于比维生素 D 最低水平的人。体内高水平 25- 羟基维他命 D 的老年人身体机能更好可算是个好消息。但仅从该类型的研究尚不能判断增加维生素 D 摄入量实质上是否能强健肌肉和身体机能。部分原因是由于在充足的阳光下我们的身体能够制造维生素 D 这一事实。因此，也有可能身体机能更好的受试者有较高的维生素 D 水平仅仅是因为他们更经常外出。 另外有研究表明：缺维生素 D 肌肉容易受伤。据《每日印度》报道，运动医学骨科学会在圣迭戈召开的会议上披露，缺乏维生素 D 可能是运动员，特别是足球运动员易出现肌肉受伤的重要原因。 2010 年，研究小组在给 89 名平均年龄为 25 岁的足球运动员进行体检时，增加了维生素 D 的测试，并跟踪他们的肌肉受伤情况。结果发现， 27 位明显缺乏维生素 D 的运动员中，有 16 人出现了肌肉损伤。因此，研究人员建议，补充足够的维生素 D ，也许是运动者，尤其是运动员避免肌肉损伤的最简单办法。 还有研究表明缺乏维生素 D 可使肌肉脂肪含量增加： 加拿大的科研人员经过研究发现，体内维生素 D 水平偏低的女性，其肌肉的脂肪含量较高，因此，研究人员建议，人们应该定期检测体内的维生素 D 含量，一旦发现其水平较低，要及时补充，每天大约摄入 1000 国际单位即可。专家表示，人体获取维生素 D 主要有两种途径，一种是通过晒太阳，另一种是从饮食中摄取，所以人们除了可以多晒晒太阳或从事户外活动，还可以多吃牛奶等奶制品，以及谷物、鱼类等富含维生素 D 的食物。 总之，在享有更长的寿命的同时，摄取更多的维生素 D 的食品（如强化牛奶和鱼油） 或将有助于保持青春和活力。但究竟应增加多少维生素 D 的摄取。而当前饮食建议主要建立在维生素 D 对骨骼健康的影响上的。维持肌肉力量和身体机能，以及保持其他健康状况可能需要更高水平的维生素 D 。 早在 1513 年，著名的西班牙探险家庞塞德莱昂到达佛罗里达海岸，就是为了寻找传说中的青春泉，据说，饮下青春泉的泉水可以恢复青春，返老还童。维生素 D 的研究是否能将我们带往青春泉呢？也许不会。但注意摄入维生素 D 的量在任何年龄都是很重要的，这将有助于提高晚年的生活 “ 质量 ” 。 主要参考文献： 1. Matthews, B.C., Rengfei. Shi, H.B. Whitworth, W.T. Mixon, S.E. Gordon, and T.E. Jones. Skeletal Muscle Vitamin D Receptor Expression with Aging and Exercise. North Carolina Physical Therapy Association, Greensboro, NC. October, 2011. 2. E. González-Reimers1, M. C. Durán-Castellón1, A. López-Lirola1, et al. Alcoholic Myopathy: Vitamin D Deficiency is Related to Muscle Fibre Atrophy in a Murine Model. Alcohol and Alcoholism 2010 45(3):223-230 3. Soliman A, Al Khalaf F, Alhemaidi N, Al Ali M, Al Zyoud M, Yakoot K. Linear growth in relation to the circulating concentrations of insulin-like growth factor 1, parathyroid hormone, and 25-hydroxy vitamin D in children with nutritional rickets before and after treatment: endocrine adaptiation to vitamin D deficiency. Metabolism 2008: 57: 95–102. 4. 霍本刚， 何娅妮。 活性维生素 D 的再认识——多种生物学功能。肾脏与透析肾移植杂志， 2009 ， 18 （ 3 ）： 249-253 5. 缺维生素 D 肌肉容易受伤 http://www.jthysh.com/09/fashion/cont.asp?id=68992 6. 缺乏维生素 D 可使肌肉脂肪含量增加 http://news.sxrtv.com/shtml/0/478/content478002.shtml?pid=2CatalogNumber=SXWS10ProgramID=478002
骨骼肌与代谢——“马拉松小鼠” 在一些耐力项目训练中，经常采用长时间有氧训练，如长跑及自行车项目偶尔建议运动员在空腹状态下训练，或者是选择摄取小量的食物或忽略早餐，以最大程度动员脂肪酸氧化供能。这种建议的可行性如何？以及潜在的机制是什么？ 我们知道骨骼肌存在无氧供能系统和有氧供能系统。不同的运动强度下，不同类型骨骼肌纤维依赖不同的能源物质供能。葡萄糖主要满足 IIa 肌纤维（快肌纤维）的能量供应，慢肌纤维（ I 型肌纤维）更多的是依靠脂肪酸代谢供能。在亚极量耐力运动主要 I 型肌纤维参与供能，表明提高脂肪酸的氧化供能是具有潜在的提高运动能力作用。 肌细胞内甘油三酯，血浆脂蛋白中甘油三酯以及游离脂肪酸是 I 型肌纤维可以利用的脂肪酸来源。实际上，长期耐力训练的运动员骨骼肌积累更多的脂肪，当在空腹状态下，会动用更多的脂肪酸氧化供能。 在空腹或糖原耗竭状态下，运动训练具有潜在的调节 I 型肌纤维代谢。一些研究表明，持续训练引起的肌糖原耗竭，促进骨骼肌参与脂代谢的酶活性提高，脂肪酸转运蛋白及相关基因的表达等，从而有利于线粒体氧化脂肪酸的能力。有趣的是，运动利用碳水化合物耗竭训练方案也提高了运动后再合成肌糖原的能力。这一点 对运动训练是有帮助的，当碳水化合物时在比赛中消耗时，也有助于节约糖原。 最有趣的一项研究，利用转基因小鼠对核转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体（ PPAR ）δ的活性形式。研究发现比野生型小鼠耐力提高 2 倍之多，被称为 “马拉松老鼠“。 PPAR δ ，也称为 PPAR β，是 PPAR 受体中研究较少的一种亚型，其主要表达在肌肉组织，被认为能提高线粒体中脂肪酸的氧化供能，尤其中 I 型肌纤维中高表达。通过转基因技术针对性的使该转录因子过度表达，导致肌肉纤维更多地转换成 I 型表型，从而促进脂肪酸的氧化供能。此外，野生型小鼠通过 PPAR δ激动剂治疗与转基因小鼠达到同样的效果。 同禁食的效果一样，耐力训练也提高小鼠及人体骨骼肌 PPARδ 的表达，引起脂肪酸氧化率提高，至少对于提高耐力训练及代谢综合症的患者具有潜在的作用。目前 PPARα 和 PPARγ 激动剂已经用于治疗高血脂及胰岛素抵抗患者。另外有趣的发现是，与野生型相比，“马拉松小鼠”对高脂诱导的肥胖有抵抗作用。鉴于 PPARδ 能诱导 I 型肌纤维的表型和提高脂肪酸的氧化，在药理方面具有可以作为一种“运动药丸”，达到耐力训练的作用，提高代谢效率。 这项研究可能会引领“运动药丸”的研发，让许多患者无须汗流浃背，也可享受运动的益处。 主要参考文献 1. De Bock K, Derave W, Eijnde BO, Hesselink MK, Koninckx E, Rose AJ, Schrauwen P, Bonen A, Richter EA, Hespel P. Effect of training in the fasted state on metabolic responses during exercise with carbohydrate intake. J Appl Physiol. 2008 Apr;104:1045-55. 2. Wang YX, Zhang CL, Yu RT, Cho HK, Nelson MC, Bayuga-Ocampo CR, Ham J, Kang H, Evans RM. Regulation of muscle fiber type and running endurance by PPARdelta. PLoS Biol. 2004 Oct;2:e294. 3. Ehrenborg E, Krook A. Regulation of skeletal muscle physiology and metabolism by peroxisome proliferator-activated receptor delta. Pharmacol Rev. 2009 Sep;61:373-93. 4.van Loon LJ, Koopman R, Manders R, van der Weegen W, van Kranenburg GP, Keizer HA. Intramyocellular lipid content in type 2 diabetes patients compared with overweight sedentary men and highly trained endurance athletes. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2004 Sep;287:E558-65. 5.Van Proeyen K, Szlufcik K, Nielens H, Ramaekers M, Hespel P. Beneficial metabolic adaptations due to endurance exercise training in the fasted state. J Appl Physiol.Jan;110:236-45.
力量练习对骨骼肌蛋白质代谢的影响 在运动训练方面，通常有氧耐力练习有助于提高肌肉的线粒体数量和有氧代谢酶的活性，而抗阻力量练习主要影响肌肉的生长及肥大，通过力量练习增加肌肉质量和力量，改善肌肉的代谢能力等。仅仅考虑抗阻力量训练的影响，在增加训练强度的情况，老年人表现出较迟缓的蛋白质合成效率，而给予充足的必需氨基酸或蛋白质后，老年人蛋白质合成率与年轻人相似 。 单次力量练习，肌肉 IGF-1 基因表达会短时间提高，引起 mRNA 翻译增强，蛋白质合成率在 2~4 小时内提高，且肌肉生长抑制素表达下降 。对于经常训练的个体，高的蛋白质合成率会持续 16 小时，而非训练者可达到 24~48 小时 ，而有趣的是，蛋白质分解率也略有增加。 最近 Drummond 等 研究表明，进行抗阻力量练习后 1 小时内补充 15 克蛋白质，老年人与年轻人的受试者均持续 5 小时保持相对高的蛋白质合成率。 Hulmi 等 研究发现抗阻训练后，迅速增强了 mTOR 磷酸化水平，而补充乳清蛋白则延长这一活性信号持续的时间。 Han B 等 研究发现抗阻力量练习后，高蛋白饮食或补充支链氨基酸能够促进衰老的肌肉中蛋白合成能力，并抑制蛋白降解水平。但相对于年轻人（ 20~35 岁）而言， Kim JS 等 研究表明，老年人（ 60~75 岁）从事抗阻力量练习后，肌纤维肥大的细胞分子效应是较弱的。 但也有些持不同结果的研究报道，如 Godard MP 等 研究发现，老年受试者抗阻力量训练后补充 12 克蛋白质和 70 克葡萄糖，并没有提高肌肉力量和质量； Welle 等 也发现长期力量练习，高碳水化合物（含 10~15% 蛋白质）饮食并没有改善肌肉。这些研究可能源于高碳水化合物的饮食产生的高胰岛素效应，影响了骨骼肌的血流分布，从而降低了肌肉肥大的效果，这种推断被 Esmarck 等 研究所证实，他的研究表明，抗阻力量练习后补充含 7 克碳水化合物的蛋白质，则提高老年受试者股外侧肌和股四头肌平均肌纤维横截面积。 Paddon-Jones D, Sheffield-Moore M, Zhang XJ, Volpi E, Wolf SE, Aarsland A, et al. Amino acid ingestion improves muscle protein synthesis in the young and elderly. Am J Physiol Endocrinol Metab 2004;286:E321–8 Phillips SM, Tipton KD, Aarsland A, Wolf SE, Wolfe RR. Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab 273: E99–E107, 1997. Tang JE, Perco JG, Moore DR, Wilkinson SB, Phillips SM. Resistance training alters the response of fed state mixed muscle protein synthesis in young men. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 294: R172–R178, 2008 Drummond MJ, Dreyer HC, Pennings B, Fry CS, Dhanani S, Dillon EL, et al. Skeletal muscle protein anabolic response to resistance exercise and essential amino acids is delayed with aging. J Appl Physiol 2008;104:1452–61 Han B, Tong J, Zhu MJ, Ma C, Du M. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and leucine activate pig myogenic satellite cells through mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway. Mol Reprod Dev 2008;75:810–7. Kim JS, Kosek DJ, Petrella JK, Cross JM, Bamman MM. Resting and load-induced levels of myogenic gene transcripts differ between older adults with demonstrable sarcopenia and young men and women. J Appl Physiol 2005;99:2149–58 Kim JS, Cross JM, Bamman MM. Impact of resistance loading on myostatin expression and cell cycle regulation in young and older men and women. Am J Physiol Endocrinol Metab 2005. Godard MP, Williamson DL, Trappe SW. Oral amino-acid provision does not affect muscle strength or size gains in older men. Med Sci Sports Exerc 2002;34:1126–31. Welle S, Thornton CA. High-protein meals do not enhance myofibrillar synthesis after resistance exercise in 62- to 75-yr-old men and women. Am J Physiol 1998;274:E677–83. Esmarck B, Andersen JL, Olsen S, Richter EA, Mizuno M, Kjaer M. Timing of postexercise protein intake is important for muscle hypertrophy with resistance training in elderly humans. J Physiol 2001;535:301–11.
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