宾夕法尼亚大学医学研究发现，肠道微生物可以增强运动动力

根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员领导的一项小鼠研究，某些种类的肠道细菌会激活肠道神经以促进运动的欲望。该研究今天发表在《自然》杂志上，揭示了肠道到大脑的通路，解释了为什么一些细菌能提高运动表现。

研究人员发现，一大群实验室小鼠的跑步表现差异主要归因于动物体内存在某些肠道细菌。研究人员将这种效应追溯到细菌产生的称为代谢物的小分子——这些代谢物刺激肠道中的感觉神经，增强运动过程中控制动机的大脑区域的活动。

该研究的资深作者、宾夕法尼亚大学医学院微生物学助理教授Christoph Thaiss 博士说，“如果我们能够证实人类存在类似的途径，它可能会提供一种有效的方法来提高人们的运动水平，从而普遍改善公众健康。”

Thaiss 和他的同事开展了这项研究，搜索决定运动表现的因素。他们记录了遗传多样性小鼠的基因组序列、肠道细菌种类、血液代谢物和其他数据。然后，他们测量了这些动物每天有意识地转轮的次数，以及它们的耐力。

研究人员使用机器学习分析了这些数据，解释动物在跑步表现中巨大的个体差异的小鼠属性。他们发现，基因似乎只占这些性能差异的一小部分——而肠道细菌种群的差异似乎要重要得多。事实上，他们观察到给老鼠服用广谱抗生素以清除肠道细菌会使老鼠的跑步成绩降低大约一半。

最终，在宾夕法尼亚大学和其他地方的十几个独立实验室的长达数年的科学侦探工作过程中，研究人员发现两种与更好的性能密切相关的细菌，直肠真杆菌和Coprococcus eutactus，产生称为脂肪酸酰胺的代谢物。后者刺激内脏感觉神经上称为 CB1 内源性大麻素受体的受体，这些神经通过脊柱连接到大脑。这些 CB1 受体布满神经的刺激会导致运动期间在称为腹侧纹状体的大脑区域中的神经递质多巴胺水平增加。

纹状体是大脑奖励和动机网络中的关键节点。研究人员得出结论，运动期间该区域的额外多巴胺通过增强运动欲望来提高表现。

该研究的合著者，助理研究员 J. Nicholas Betley 博士说宾夕法尼亚大学文理学院生物学教授认为，这种从肠道到大脑的动机途径可能已经进化到将营养物质的可用性和肠道细菌种群的状态与准备好进行长时间的体育活动联系起来。这一研究方向可能会发展成为运动生理学的一个全新分支。

这些发现开辟了许多新的科学研究途径。例如，实验中有证据表明，表现较好的老鼠经历了强烈的“跑步者快感”——在这种情况下通过疼痛敏感度的降低来衡量——暗示这种现象也是由肠道控制的细菌。该团队现在计划进一步研究，以证实人类存在这种从肠道到大脑的通路。