PERFORMANȚA SPORTIVĂ ȘI ABSORBȚIA PROTEINELOR

1. Context
   Aportul suficient de nutrienți joacă un rol important în obținerea unei performanțe sportive adecvate. Recunoscând această importanță, numeroase studii au examinat relația dintre nutriția sportivă și adaptarea sportivilor la intensitatea și volumul antrenamentului, timpul de recuperare și astfel, performanța atletică. Ca rezultat, au devenit disponibile ghiduri pentru nutriția sportivă și un număr tot mai mare de rezultate științifice și publicații pentru sportivi de elită, experți în nutriție sau sportivi amatori preocupați de sănătate.

Proteinele joacă un rol important în nutriție, deoarece sunt implicate în metabolismul osos și muscular; un aport adecvat menține starea de sănătate și susține performanța sportivă. Diferențe semnificative pot fi observate între necesarul zilnic mediu de proteine recomandat pentru sportivii de elită și populația generală. Se poate afirma că sportivii au, în general, nevoie de o cantitate dublă de proteine față de aportul zilnic recomandat pentru persoanele obișnuite. Aportul de proteine recomandat pentru sportivi variază între 1,4–2,0 g/kg/zi.

Diferențe în strategiile nutriționale pot fi observate la sportivii care practică în principal programe de anduranță sau de forță, în ceea ce privește momentul și proporțiile aportului zilnic de proteine. În plus, consumul altor macronutrienți poate influența sinteza musculară, ceea ce face foarte dificilă furnizarea unor recomandări generale.

Un procent mare din proteinele consumate sunt digerate de peptidaze și enzime pancreatice, apoi absorbite în intestinul subțire. Aproximativ 10% dintre proteine sunt nedigerabile și ajung în intestinul gros pentru proteoliză suplimentară de către diverse tipuri de microbiotă. În prezent, compoziția și rolul microbiomului intestinal în raport cu nutrienții sportivi au devenit o zonă de cercetare din ce în ce mai intensă, deoarece se sugerează că tipul și cantitatea surselor de proteine și aminoacizi determină diversitatea microbiomului intestinal.

Recent, au fost realizate studii care demonstrează clar legătura dintre efectul aportului ridicat de proteine și posibila inflamație intestinală, cum ar fi boala inflamatorie intestinală. Proteinele reziduale nedigerate pot fi fermentate anaerob de microbiota din colon, ducând la creșterea concentrațiilor de amoniac, p-cresol, indol, sulfid de hidrogen, histamină, oxid nitric și amine biogene, având un potențial mai ridicat pentru iritațiile intestinale descrise mai sus. Pentru a reduce riscul apariției posibilei boli inflamatorii intestinale la oameni, în ultimele decenii au apărut pe piață tot mai multe suplimente proteice.

Deși proteinele din zer, de origine animală, au fost cele mai populare suplimente, proteinele de origine vegetală devin tot mai populare și ar putea deveni o alternativă pentru surse proteice de înaltă calitate. S-a demonstrat, de asemenea, că proteinele vegetale furnizează toți aminoacizii esențiali, asigurând astfel metabolismul muscular. Leguminoasele bogate în proteine și fibre, precum lintea, năutul, fasolea sau mazărea, pot fi o alternativă potrivită la proteinele de origine animală, deoarece conțin suficiente proteine comparativ cu alte plante.

Leguminoasele sunt semințele comestibile sau boabele uscate ale plantelor care aparțin familiei Leguminoase. În plus, datorită conținutului ridicat de carbohidrați cu digestie lentă și conținutului scăzut de grăsimi, consumul de leguminoase scade indicele glicemic și reduce incidența bolilor metabolice.

În studiul nostru anterior, am descoperit că jucătorii de polo pe apă de elită, de sex masculin, consumau mai puține proteine decât cele recomandate în ghiduri. În acest studiu actual, am desfășurat o perioadă observațională de 31 de zile pentru a examina modul în care o dietă pe termen scurt bazată pe proteine vegane de origine vegetală a influențat dezvoltarea musculară la jucătorii de polo pe apă de elită. Grupul de jucători care a primit un impuls al metabolismului proteic a primit, de asemenea, prebiotice și un produs probiotic pe bază de plante fermentate, pe lângă suplimentul proteic vegan (grupul de intervenție), în timp ce grupul de control a primit doar suplimentul proteic vegan. Am investigat, de asemenea, posibila asociere între condiția fizică a jucătorilor și compoziția microbiomului lor intestinal după suplimentarea proteică cu sau fără prebiotice și un probiotic pe bază de plante fermentate.

• Metode
  2.1. Designul studiului
  Studiul a implicat 20 de jucători de polo pe apă de elită, de sex masculin: 3 portari, 6 extreme, 3 apărători, 5 centri și 3 trăgători. Jucătorii au fost împărțiți aleatoriu într-un grup de control (CON; n = 10) și un grup de intervenție (INT; n = 10), încercându-se o distribuire uniformă a pozițiilor.

Fiecare sportiv a primit zilnic 250 ml de shake proteic vegan Biotech (BioTech USA Kft., Budapesta, Ungaria) (concentrația a fost de 100 g/l, un plic de 25 g dizolvat în 250 ml apă) pe durata celor 31 de zile de studiu, administrat la 30 de minute după primul antrenament al zilei și cu 30 de minute înainte de prânz.

Compoziția shake-ului proteic vegan Biotech a fost următoarea: proteină din mazăre, proteină din orez, lecitină din soia, 5,56% L-glutamină, 2,6% L-arginină, 1,6% făină de quinoa, 1,1% pudră de goji, 0,6% pudră de acai, NaCl, sucraloză, celuloză, caragenan.

Grupul INT a primit suplimentar, timp de 30 de zile, pe lângă proteina vegană, dimineața: 15 picături de soluție probiotică Herbaferm (Herbaferm Kft., Csömör, Ungaria; ingrediente: flori fermentate de mușețel, iarbă de coada-șoricelului, pseudofructe de trandafir, flori de soc, propolis de albine, scoarță de stejar, pelin și un amestec de tulpini de Lactobacillus prezente în mod natural: L. buchneri, L. casei, L. kefirii, L. pentosus, L. plantarum, L. brevis, L. rhamnosus, L. paracasei, cu 4–5 × 10⁶ UFC). Produsul a fost păstrat la 4 °C. Compoziția bacteriană și numărul de UFC al produsului Herbaferm au rămas neschimbate până la finalul intervenției, iar acesta a fost dizolvat în 2 dl de apă imediat după trezire.

În plus, un amestec prebiotic de 3,5 g (malț de orz, fulgi de ovăz și zeolit) a fost omogenizat zilnic în shake-ul proteic vegan de 250 ml. Conținutul proteic al orzului și ovăzului oferite ca prebiotice a fost neglijabil comparativ cu aportul zilnic de proteine al jucătorilor.

Studiul a fost desfășurat între 1 și 31 octombrie 2021 la Budapesta. Protocolul de studiu a fost creat în conformitate cu Declarația de la Helsinki și a fost aprobat de Comitetul Regional/Instituțional de Etică Științifică și de Cercetare (Spitalul Central Județean BAZ și Spitalul Universitar de Învățământ, BORS/18/2021). Pe durata celor 31 de zile de experiment, niciun jucător nu a urmat tratamente medicale, nu a primit antibiotice sau alte tratamente care ar fi putut influența compoziția microbiomului și rezultatele studiului.

2.2. Analize și colectarea datelor

Analiza antropometrică și a compoziției corporale a fost realizată cu aparatul InBody 970 (InBody Co., Ltd., Coreea de Sud). În timpul măsurătorilor InBody, am respectat cu strictețe recomandările producătorului. Participanții nu au făcut exerciții și nu au mâncat timp de 3 ore înainte de test. Nu au consumat alcool în ultimele 24 de ore. Înainte de test, nu au mers la saună, nu au făcut duș și nu au folosit creme sau uleiuri pentru corp.

În timpul analizei au fost determinați următorii parametri: greutate (kg), apă corporală totală (l), masă de grăsime corporală (kg), masă slabă moale (kg), masă fără grăsime (kg), masă musculară scheletică (kg), procent de grăsime corporală (%), aria de grăsime viscerală (kg), masă celulară corporală (kg), circumferința brațului (cm), circumferința musculară a brațului (cm), apă corporală totală (l), apă extracelulară (l), apă intracelulară (l), masă minerală (kg), conținut mineral osos (kg), masă proteică (kg), rata metabolică bazală (kcal) și scorul general de fitness (InBody Score).

Au fost recoltate probe de sânge la începutul și la sfârșitul studiului, înainte de primul antrenament, pe stomacul gol. După centrifugare (2.500 rpm timp de 10 minute), au fost determinate parametrii sanguini de rutină, precum: numărul de globule roșii, valoarea hemoglobinei, hematocritul, volumul corpuscular mediu (MCV), hemoglobina corpusculară medie (MCH), concentrația hemoglobinei corpusculare medii (MCHC), lărgimea distribuției globulelor roșii și trombocitelor, precum și nivelul vitaminei B12.

La începutul și la sfârșitul studiului, a fost utilizat un jurnal alimentar de trei zile, completat de participanți, pentru a calcula aportul uzual de macronutrienți. Experți în nutriție au asistat jucătorii pentru completarea corectă a jurnalului. Aportul de nutrienți și energie a fost normalizat la greutatea corporală. Aportul zilnic de energie a fost derivat din valoarea calorică a meselor consumate.

Pentru determinarea compoziției scaunului, a fost utilizată scala Bristol pentru scaun. Mostrele de scaun au fost evaluate de la scorul 1 (constipație severă) până la scorul 7 (diaree severă), timp de șapte zile consecutive înainte de începerea studiului și în ultimele șapte zile ale studiului. Scorurile au fost apoi normalizate la compoziția normală a scaunului (scor de 4), astfel încât să reprezinte deviațiile față de compoziția normală.

2.3. Fluxul de lucru Shotgun metagenome

Pentru secvențierea metagenomului, probele de scaun (~1 g) au fost colectate la începutul și la sfârșitul studiului conform GENIEUR Standard Operating Procedure. Probele de scaun au fost stocate la −70 °C timp de 5 zile înainte de separarea ADN-ului. ADN-ul izolat a fost păstrat la −20 °C până la secvențiere.

Pentru izolarea ADN-ului, am folosit ZymoBIOMICS 96 MagBead DNA kit (Zymo Research) urmând instrucțiunile producătorului. 100 mg de probă de scaun au fost lizați în Lysis Buffer cu agitare continuă cu bile în ZR Bashing Bead Lysis Tubes timp de 40 de minute în Vortex Genie 2. După centrifugare, 200 μl de supernatant au fost folosiți pentru izolarea ADN-ului cu MagBinding Beads. După pașii de spălare, ADN-ul a fost eluat în 50 μl de apă fără nucleaze. Concentrația de ADN a fost măsurată cu Qubit 3.0 fluorimetru.

Prepararea bibliotecii a fost realizată cu Nextflex Rapid XP DNA Seq kit (Perkin Elmer). Din fiecare probă, 34 ng de ADN au fost fragmentați timp de 15 minute. Fragmentele între 150–300 bp au fost îmbogățite cu selecție dublă a dimensiunii. După ligarea adaptoarelor (Nextflex Unique Dual Index barcodes, Perkin Elmer), bibliotecile au fost amplificate timp de 8 cicluri. Concentrația bibliotecii a fost măsurată cu Qubit HS DNA kit (Thermo Scientific), iar distribuția dimensiunii fragmentelor a fost determinată prin electroforeză capilară pe Labchip GX Touch Nucleic Acid Analyzer (Perkin Elmer) folosind DNA NGS 3k Assay kit (Perkin Elmer). Probele au fost secvențiate pe platforma NextSeq2000, 2 × 115 bp cu o medie de 30 M citiri.

Rezultatele secvențierii metagenomului au fost analizate după următorul proces: citirile au fost trunchiate la capetele 3’ și 5’ pentru un scor minim Q30 și conținut de adaptori, apoi filtrate calitativ pentru un scor mediu minim de 30 folosind FASTQ Toolkit Version: 2.2.5. Citirile trunchiate au fost normalizate prin subsampling la cea mai mică dimensiune de probă pentru analiză cu DRAGEN Metagenomics Pipeline Version: 3.5.11. Pentru eliminarea gazdei a fost utilizată referința hg38 (alt-aware with HLAs). Rezultatele din DRAGEN Metagenomics Pipeline au fost combinate într-o matrice folosind scriptul KrakenTools (v1.2) combine_kreports.py. Tabelul rezultat a fost împărțit pe grupuri taxonomice (filum, clasă, ordin, familie, gen, specie).

Citirile trunchiate de calitate și adaptori (non-subsampled) au fost introduse în analiza de căi metabolice, folosind Humann3 (v3.0.0.alpha.4) cu baza de date CHOCOPhlAn_201901, și baza de date EC-filtered uniref90_201901 pentru căutare tradusă. Fișierele de citiri înainte și invers au fost unite conform recomandărilor autorilor. Rezultatele au constat într-un tabel de familii de gene cu valori read per kilobase (RPK) pentru fiecare înregistrare și un tabel de abundență a căilor cu abundența brută calculată, care a fost normalizată la valori copies per million (CPM) folosind scriptul humann_renorm_table. Familiile de gene au fost regrupate în familii de proteine (Pfam) și reacții cu scriptul humann_regroup_table. Citirile care nu au fost mapate la niciuna dintre caracteristicile din baze de date au fost trecute sub eticheta „UNMAPPED”. Citirile mapate, dar care nu au putut fi integrate în căi, au fost marcate ca „UNINTEGRATED”. Fiecare familie de gene și cale a fost de asemenea stratificată pe taxonomie, cu eticheta „unclassified” dacă nu a putut fi dedusă nicio taxonomie. Înregistrările care nu au putut fi regrupate în noile caracteristici au apărut ca „UNGROUPED”.

Diversitatea microbiomului a fost exprimată prin Indicele de diversitate Shannon (H). Acesta a fost calculat conform ecuației:
H = -Σ pi × ln(pi), unde pi reprezintă proporția întregii comunități formată la nivel de specie i, iar ln = logaritm natural.

Setul de date de secvențiere metagenomică generat și analizat în cadrul prezentului studiu este disponibil în BioProject repository cu următorul număr de identificare: PRJNA885840 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/885840).

2.4. Analiza statistică

Testul t pentru eșantioane pereche a fost folosit pentru a determina diferențele dintre variabilele de compoziție corporală și parametrii sanguini măsurați la momentul inițial și la sfârșitul studiului în cadrul grupurilor CON și INT, iar testul t pentru eșantioane nepereche a fost folosit la cele două momente de recoltare între cele două grupuri. Testul Wilcoxon cu ranguri semnate a fost folosit pentru a determina modificările cantităților bacteriene între cele două grupuri și în cadrul grupurilor înainte și după perioada de 31 de zile a studiului. Corelațiile dintre caracteristicile antropometrice și de compoziție corporală, parametrii sanguini și cantitățile diferitelor grupuri taxonomice microbiene au fost realizate utilizând modele de corelație liniară. Datele brute de secvențiere metagenomică au fost evaluate conform descrierii de mai sus, apoi, după normalizare, analizele suplimentare au fost realizate utilizând pachete de software statistic R.

3. Rezultate
3.1. Modificări ale parametrilor antropometrici și ai compoziției corporale

Studiul de față a inclus jucătorii adulți (n = 20) ai unei echipe masculine de polo pe apă de elită din Ungaria (Ferencváros), cu o vârstă medie de 22,7 ± 4,7 ani. Toți participanții aveau o experiență competițională îndelungată în polo pe apă (14,2 ± 4,9 ani), cu succese internaționale, precum Campionate Mondiale sau Jocuri Olimpice. În perioada studiului, participanții au finalizat 9 antrenamente pe uscat, 23 de antrenamente în apă și 4 meciuri, ceea ce a însemnat că, în general, s-au antrenat de două ori pe zi, fără a lua în calcul zilele de meci și zilele de odihnă ulterioare.

La începutul studiului, nu au fost identificate diferențe semnificative în caracteristicile antropometrice și în compoziția corporală între grupurile CON și INT. În același timp, mai multe modificări au fost observate la sfârșitul studiului, în special în grupul INT. Singura modificare comună în timpul studiului a fost creșterea greutății corporale. În grupul INT, pe lângă creșterea greutății corporale, au crescut semnificativ parametrii masei fără grăsime, masei musculare scheletice, masei celulare corporale, circumferinței brațului, circumferinței musculare a brațului, masei proteice și scorului InBody. În același timp, valorile masei grase, procentului de grăsime corporală și ariei de grăsime viscerală au scăzut semnificativ. Prin urmare, creșterea greutății corporale a fost probabil determinată de masa musculară mai mare. În grupul CON, paralel cu creșterea greutății corporale, a fost detectată o valoare crescută a masei grase.

3.2. Aportul zilnic de nutrienți al participanților

Nu am găsit diferențe semnificative în aportul de proteine, carbohidrați, grăsimi și fibre între cele două grupuri sau între cele două momente de recoltare diferite în cadrul grupurilor CON și INT. În concordanță cu aceste rezultate, aportul nutrițional a fost similar între cele două grupuri la sfârșitul studiului. Niciunul dintre sportivi nu a ținut post în timpul sezonului oficial și al perioadei de studiu. În conformitate cu aportul nutrițional, aportul total de energie a fost similar între cele două grupuri la începutul și la sfârșitul studiului. Pe parcursul perioadei de cercetare, nu s-au putut observa modificări în aportul energetic în cadrul grupurilor CON și INT.

3.3. Modificări în compoziția microbiomului intestinal și analiza corelațiilor dintre parametrii de compoziție corporală și diferite tulpini bacteriene și căi metabolice

Analiza microbiomului intestinal a fost realizată folosind probele de scaun ale jucătorilor la începutul și la sfârșitul studiului. Rezultatul a arătat că diversitatea alfa nu s-a modificat semnificativ pe parcursul studiului, indiferent de tipul de supliment administrat; doar o creștere ușoară, dar nesemnificativă, a fost observată în ambele grupuri.

La nivel de încrengătură, Firmicutes a fost cea mai abundentă în ambele grupuri la începutul studiului. În timpul studiului, cantitatea relativă de Firmicutes a scăzut semnificativ (CON: p < 0.001, INT: p = 0.040). Cantitatea de Bacteroidetes, a doua cea mai abundentă, a crescut semnificativ în ambele grupuri (CON: p = 0.006, INT: p = 0.053). La sfârșitul studiului, în grupul CON s-a observat o creștere de peste două ori, iar în grupul INT o creștere de 1.6 ori, ceea ce a dus la o diferență semnificativă între cele două grupuri (p = 0.037). Raportul Firmicutes/Bacteroidetes (F/B), un indicator utilizat frecvent al echilibrului intestinal, s-a modificat semnificativ în ambele grupuri (CON: p = 0.012, INT: p = 0.040).

La începutul studiului, și Actinobacteria erau prezente în abundență relativ ridicată, însă cantitatea lor relativă a scăzut semnificativ în ambele grupuri (CON: p = 0.022, INT: p = 0.040). Cantitatea de Proteobacteria a crescut semnificativ doar în grupul CON (p = 0.033), dar nu și în grupul INT (p = 0.224). Totodată, s-a măsurat o diferență semnificativă între grupurile CON și INT la începutul studiului (p = 0.014).

Pentru a obține informații mai detaliate privind influența microbiomului intestinal asupra modificărilor parametrilor antropometrici și ai compoziției corporale, au fost analizate variațiile caracteristice ale microbiomului la nivel de gen. Cele mai abundente genuri la final au fost Bacteroides, Faecalibacterium și Blautia în ambele grupuri. În grupul CON, genurile Alistipes, Parabacteroides, Anaerostipes, Bifidobacterium, Anaerobutyricum au fost predominante, iar în grupul INT Roseburia, Collinsella, Prevotella, Ruminococcus, Citrobacter, Akkermansia, Lachnospira, Streptococcus.

Creșteri notabile au fost observate pentru Bacteroides și Parabacteroides în ambele grupuri. Odoribacter a crescut de asemenea în ambele grupuri. Genurile Alistipes și Butyricimonas au crescut în CON, în timp ce Roseburia și Paraprevotella au crescut în INT.

La nivel de specii, au fost identificate bacterii producătoare de acetat, propionat și butirat. Printre producătorii de acetat: Acetobacterium woodii, Akkermansia muciniphila, Bacteroides thetaiotaomicron, Clostridium aceticum, Clostridium carboxidivorans, Clostridium drakei, Clostridium scatologenes, Clostridium difficile, Eubacterium maltosivorans. Producători de propionat: Bacteroides fragilis, Bacteroides vulgatus, Butyricimonas faecalis, Prevotella ruminicola, Propionibacterium freudenreichii, Selenomonas ruminantium. Producători de butirat: Anaerobutyricum hallii, Anaerostipes rhamnosivorans, Clostridium butyricum, Faecalibacterium prausnitzii, Lachnospira eligens, Lachnospiraceae bacterium GAM79, Odoribacter splanchnicus, Roseburia hominis, Roseburia intestinalis, Ruminococcus gnavus.

În analiza corelațiilor, modificările în abundența relativă a bacteriilor și căile metabolice corespunzătoare au fost corelate cu modificările în greutate, masa de grăsime și masa musculară scheletică. Rezultatele au arătat o corelație pozitivă între abundența relativă a bacteriilor producătoare de acetat și creșterea masei musculare scheletice în grupul INT. De asemenea, calea ciclului TCA reductiv I a arătat o corelație pozitivă semnificativă cu masa musculară scheletică (p < 0.01).

Deși și fermentarea piruvatului către propionat și căile de biosinteză ale butiratului au arătat corelații pozitive, doar fermentarea piruvatului a fost semnificativă (p < 0.05). Bacteriile producătoare implicate: Prevotella ruminicola, Lachnospira eligens, Lachnospiraceae bacterium GAM79. În schimb, în grupul CON, Akkermansia muciniphila și calea TCA reductivă au arătat corelații negative cu masa musculară scheletică.

Pentru speciile producătoare de butirat (Anaerobutyricum hallii, Anaerostipes rhamnosivorans, Clostridium butyricum), s-a observat o corelație pozitivă semnificativă între modificările masei de grăsime și abundența relativă a bacteriilor, dar doar în grupul INT. În grupul CON, masa de grăsime a crescut la 90% dintre jucători și a fost asociată cu bacterii producătoare de propionat (Akkermansia muciniphila, Prevotella ruminicola, Propionibacterium freudenreichii).

3.4. Modificări ale parametrilor sanguini și analiza corelațiilor dintre InBody și parametrii sanguini

Încărcătura continuă de antrenament poate duce la modificări ale parametrilor de laborator. Prin urmare, am analizat numeroși parametri sanguini la începutul și la sfârșitul studiului. Am constatat modificări semnificative ale valorilor unor parametri la finalul studiului. Totuși, este important de menționat că toți parametrii de laborator s-au aflat în intervalul de referință în ambele grupuri. Dintre parametrii măsurați, valorile MCH și MCHC au arătat o creștere în grupul INT, dar nu și în grupul CON.

Rata metabolică bazală crescută, caracteristică pentru 50% dintre jucătorii CON și 70% dintre jucătorii INT, a prezentat o corelație pozitivă semnificativă cu modificarea greutății, masei musculare scheletice și chiar a masei celulare corporale, precum și cu valoarea masei fără grăsime în grupul INT. În grupul CON, rata metabolică bazală a corelat pozitiv și semnificativ cu masa fără grăsime, masa musculară scheletică și masa celulară corporală. În schimb, creșterea masei de grăsime corporală a arătat o corelație negativă cu masa musculară scheletică și o corelație pozitivă cu procentul și grăsimea viscerală, precum și cu circumferința brațului în grupul CON.

Mai multe studii au descris relația dintre concentrația de vitamina B12 și hemoglobină, hematocrit, MCV și MCH. Prin urmare, nivelurile de vitamina B12 sunt frecvent monitorizate la sportivi și administrate ca supliment alimentar. În prezentul studiu, am dorit de asemenea să analizăm relația dintre concentrația de B12 și posibilele sale efecte asupra modificărilor compoziției corporale și parametrilor de laborator. Modificarea nivelului de B12 a corelat pozitiv cu hematocritul, numărul de globule roșii și hemoglobina în grupul CON. Interesant este că nu am găsit aceste corelații semnificative în grupul INT.

Am analizat, de asemenea, corelațiile suplimentare dintre modificarea parametrilor InBody și cei sanguini. În grupul CON, hemoglobina a corelat negativ cu masa fără grăsime, masa musculară scheletică, masa celulară corporală și rata metabolică bazală. MCH a arătat o corelație negativă cu distribuția globulelor roșii și masa musculară scheletică. Deși valorile MCH și MCHC au crescut semnificativ în grupul INT, acestea nu au arătat corelații semnificative cu alți parametri InBody.

Au fost găsite corelații negative între greutate și numărul de globule roșii, hematocrit, hemoglobină și nivelul de B12. Alte corelații negative au fost observate între rata metabolică bazală și numărul de globule roșii, respectiv hemoglobină, în grupul INT.

3.5. Testul scaunului Bristol

Am analizat scorurile Bristol raportate de jucători înainte și la sfârșitul studiului. Înainte de studiu, rezultatele testului scaunului Bristol nu au arătat diferențe semnificative între grupurile CON și INT (p = 0.065). La sfârșitul studiului, jucătorii din grupul INT au prezentat o modificare semnificativă a compoziției scaunului comparativ cu jucătorii din grupul CON (p = 0.029), însă compoziția medie a scaunului a rămas în intervalul sănătos.

4. Discuție

Cercetătorii încearcă în mod constant să înțeleagă relația dintre microbiomul intestinal și axa mușchiului scheletic uman. Obținerea unor dovezi suplimentare despre mecanismul prin care microbiomul intestinal interacționează cu metabolismul muscular ar fi foarte importantă în viitorul apropiat, nu doar pentru creșterea performanței sportivilor de elită, ci și pentru posibila tratare a declinului masei musculare asociat cu înaintarea în vârstă. În general, sportivii trebuie să consume cantități mai mari de proteine adecvate pentru a asigura biosinteza corespunzătoare a mușchilor și pentru a atinge o condiție fizică optimă. Totuși, eficiența depinde de mai mulți factori, precum starea circulației locale a sângelui, tipul de antrenament muscular și concentrația acizilor grași cu lanț scurt (SCFA) din sânge: acetat, propionat și butirat, care sunt sintetizați de microbiomul intestinal. Toți acești parametri joacă un rol crucial în creșterea masei musculare scheletice.

Am examinat efectul unui supliment proteic vegan pe bază de plante, în combinație cu pre- și probiotice, asupra caracteristicilor antropometrice și de compoziție corporală și, implicit, asupra condiției fizice a sportivilor de elită. În grupul de intervenție, s-a observat o creștere a masei musculare scheletice, a masei celulare corporale, a circumferinței brațului, a circumferinței musculare a brațului și a masei proteice, în paralel cu creșterea greutății corporale, în timp ce valorile masei de grăsime corporală, procentului de grăsime corporală și zonei de grăsime viscerală au scăzut la finalul studiului. În contrast, în grupul de control, creșterea masei de grăsime corporală a fost asociată cu creșterea greutății corporale, participanții consumând doar suplimente proteice. Deși suplimentarea cu proteine vegane a dus la creșterea în greutate la 19 jucători, masa musculară scheletică a crescut semnificativ doar în grupul de intervenție. Rezultatele noastre au fost în concordanță cu cele raportate de Son și colaboratorii (2020). În studiul lor, doar combinația de proteine și fibre a reușit să îmbunătățească sinteza musculară.

Aportul de proteine de înaltă calitate după sesiunile zilnice de antrenament crește sinteza proteinelor musculare. Totuși, este important să fie evitat un aport excesiv de proteine, deoarece excesul este convertit în grăsime și stocat, ceea ce poate cauza hiperlipidemie. Ca principiu general, caloriile provenite din proteine ar trebui să reprezinte aproximativ 10% din necesarul total de energie al organismului.

Jucătorii, împărțiți în grupul de control și cel de intervenție, au avut aceeași dietă și același program de antrenament pe durata studiului. Astfel, diferența dintre grupuri a fost aportul suplimentar de pre- și probiotice. Întrebarea cheie este legată de relația dintre procesele metabolice induse de pro- și prebiotice și schimbările pozitive ale parametrilor de compoziție corporală. În general, un consum mai mare de proteine determină modificări în microbiomul intestinal al sportivilor. În studiul nostru, diversitatea alfa nu s-a schimbat dramatic. Un aport crescut de proteine poate mări cantitatea de Bacteroidetes, așa cum a fost descris de alți autori.

Lutsiv și colegii săi au analizat schimbările compoziției microbiomului induse de diverse suplimente proteice pe bază de leguminoase la șoareci. Rezultatele lor au arătat că șoarecii hrăniți cu mazăre au avut una dintre cele mai diverse comunități microbiene. Mai mult, aceștia au observat o scădere de 1,4 ori a abundenței relative a filumului Firmicutes, comparativ cu șoarecii din grupul de control. În conformitate cu aceste rezultate, am măsurat o scădere de 1,4 ori în grupul de control și de 1,2 ori în grupul de intervenție. În același timp, s-a determinat o creștere de 2,2 ori și respectiv 1,6 ori a cantității de Bacteroidetes în grupurile de control și de intervenție. Creșterea cantității filumului Bacteroidetes este în concordanță cu datele din literatura de specialitate.

Schimbările în filumurile Firmicutes și Bacteroidetes au dus la o scădere de 3,1 ori și respectiv 1,8 ori a raportului Firmicutes/Bacteroidetes în grupurile de control și de intervenție, valori mai mari decât cele măsurate la șoareci. Pe de altă parte, există date contradictorii în literatură privind raportul optim Firmicutes/Bacteroidetes, acesta variind și cu vârsta. Vaiserman și colegii săi au studiat în detaliu raportul la 1550 de voluntari și au descris o valoare de 0,9 pentru grupa de vârstă 20–29 de ani, corespunzătoare vârstei jucătorilor examinați. Biagi și colaboratorii au descris un raport de 3,6 la un grup de 20 de adulți cu vârste între 20 și 45 de ani. La începutul studiului, am măsurat un raport mai mare, în medie 3,3 și 3,4 în grupurile de control și de intervenție, respectiv, care a scăzut la 1,1 și 1,8, probabil datorită suplimentării cu proteine.

Suplimentarea cu proteine a determinat numeroase modificări măsurabile în microbiomul intestinal la nivel de specie. Am investigat posibilele asocieri între schimbările din compoziția bacteriană și suplimentele alimentare. Din cauza dozei mari de proteine, abundența relativă a speciei Odoribacter splanchnicus, cunoscută pentru producerea de butirat din lizină, a crescut la fiecare jucător din grupul de control, dar doar la 60% dintre jucătorii din grupul de intervenție. Abundența relativă a speciei Roseburia intestinalis a crescut la 80% dintre jucătorii din grupul de intervenție, față de doar 20% în grupul de control. Abundența altor bacterii producătoare de butirat, precum Lachnospira eligens și Lachnospiraceae bacterium GAM79, a crescut în ambele grupuri. În timp ce în grupul de intervenție creșterea a fost de 60–70%, în grupul de control s-a detectat doar o creștere de 20–30%. Aceste specii urmează calea carbohidrați–piruvat–Acetil-CoA pentru a sintetiza butirat.

Abundența relativă a bacteriei cunoscute pentru producerea acidului acetic, Clostridium aceticum, s-a schimbat semnificativ în ambele grupuri. În timp ce în 80% dintre jucătorii din grupul de intervenție s-a observat o creștere, în 80% dintre cei din grupul de control s-a observat o scădere. Deși acetatul, propionatul și butiratul pot fi sintetizate și din aminoacizi, diferențele observate între grupuri pot fi explicate prin prezența fibrelor fermentabile, suplimentate doar în grupul de intervenție.

Se știe că butiratul aduce o contribuție importantă sănătății gazdei, oferind energie epiteliului intestinal și modulând sistemul imunitar, însă rolul său în axa intestin–mușchi nu este încă clar. Studiile lui Lv și Barger au arătat că un consum crescut de fibre alimentare a dus la o creștere a numărului de Faecalibacterium prausnitzii, Lachnospira sp. și, prin creșterea producției de butirat, la o creștere a indicelui masei musculare scheletice la adulții mai în vârstă. Pe baza rezultatelor noastre, nu F. prausnitzii, ci proliferarea bacteriilor Lachnospira eligens și Lachnospiraceae bacterium GAM79 ar fi putut influența pozitiv schimbarea masei musculare scheletice în grupul de intervenție. Suplimentarea cu butirat și propionat a îmbunătățit oxidarea grăsimilor, sensibilitatea la insulină și a redus procesele inflamatorii la tineri și vârstnici. Cantitatea de bacterii producătoare de propionat a crescut în ambele grupuri, dar o prezență semnificativ mai mare a fost observată doar în grupul de control.

Acetatul este, în general, un regulator al greutății corporale, influențând sensibilitatea la insulină prin efecte asupra homeostaziei lipidelor și glucozei. La nivel local, în mușchi, acetatul circulant este utilizat de celule pentru generarea de ATP și are chiar și proprietăți vasodilatatoare. Datorită prebioticelor disponibile, nu doar cantitatea de bacterii homoacetogene monitorizate, ci și căile metabolice corespunzătoare au crescut în grupul de intervenție. Schimbarea bacteriilor producătoare de acid acetic a prezentat o corelație pozitivă cu creșterea masei musculare scheletice.

Conform literaturii disponibile, acizii grași cu lanț scurt influențează masa musculară scheletică mai ales în condiții de stres metabolic sau cerință metabolică crescută, situație care probabil s-a regăsit în cazul jucătorilor în perioada lor de antrenament intens. Efectul lor de reglare asupra homeostaziei organismului depinde în mare măsură de concentrațiile acestora, dar raportul lor corect în circulație poate fi chiar mai important.

5. Concluzii

Suplimentarea cu proteine vegane a îmbunătățit greutatea corporală la 19 jucători, însă masa musculară scheletică a crescut semnificativ doar în grupul de intervenție. Presupunem că, datorită aportului suplimentar de prebiotice și probiotice, fermentarea acizilor grași cu lanț scurt (SCFA) de către microbiomul intestinal a fost mai eficientă în grupul de intervenție, ceea ce ar fi putut contribui la dezvoltarea masei musculare. Metabolismul muscular crescut ar putea fi susținut de nivelurile ridicate de MCH și MCHC din sânge, care pot îmbunătăți activitățile metabolice ale celulelor musculare. Pozițiile jucătorilor (portar, extremă, apărător, centru, aruncător) nu au arătat nicio asociere cu nivelul metabolismului muscular. Sunt necesare studii suplimentare, cu un număr mai mare de participanți, pentru a înțelege mai profund efectele suplimentelor proteice și simbiotice asupra biosintezei musculare și asupra homeostaziei generale la sportivii de elită.

By. Bitanu-Alexandru

Referinte:

1. Jäger, R, Kerksick, CM, Campbell, BI, et al. International society of sports nutrition positionstand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14(1):20. doi: 10.1186/s12970-017-0177-8

2. Nunes, EA, Colenso-Semple, L, McKellar, SR, et al. Systematic review and meta-analysis ofprotein intake to support muscle mass and function in healthy adults. J Cachexia SarcopeniaMuscle. 2022;13(2):795–810. doi: 10.1002/jcsm.12922

3. Kårlund, A, Gómez-Gallego, C, Turpeinen, AM, et al. Protein supplements and their relationwith nutrition, microbiota composition and health: is more protein always better forsportspeople? Nutrients. 2019;11(4):829. doi: 10.3390/nu11040829

4. Kerksick, CM, Arent, S, Schoenfeld, BJ, et al. International society of sports nutrition positionstand: nutrient timing. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14(1):33. doi: 10.1186/s12970-017-0189-4

5. He, Y, Shen, L, Ma, C, et al. Protein hydrolysates’ absorption characteristics in the dynamicsmall intestine in vivo. Molecules. 2018;23(7):1591. doi: 10.3390/molecules23071591

6. Rodríguez-Romero, JJ, Durán-Castañeda, AC, Cárdenas-Castro, AP, et al. What we know aboutprotein gut metabolites: implications and insights for human health and diseases. Food ChemX. 2021;13:100195. doi: 10.1016/j.fochx.2021.100195

7. Prokopidis, K, Cervo, MM, Gandham, A, et al. Impact of protein intake in older adults withsarcopenia and obesity: a gut microbiota perspective. Nutrients. 2020;12(8):2285. doi: 10.3390/nu12082285

8. Ma, S, Qian, C, Li, N, et al. Protein diets with the role of immune and gut microbial regulationalleviate DSS-induced chronic ulcerative colitis. Food Sci Nutr. 2021 22;9(3):1259–1270. doi:10.1002/fsn3.1914

9. Gilbert, MS, Ijssennagger, N, Kies, AK, et al. Protein fermentation in the gut; implications forintestinal dysfunction in humans, pigs, and poultry. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol.2018;315(2):G159–G170. doi: 10.1152/ajpgi.00319.2017

10. Mao, Z, Ren, Y, Zhang, Q, et al. Glycated fish protein supplementation modulated gutmicrobiota composition and reduced inflammation but increased accumulation of advancedglycation end products in high-fat diet fed rats. Food Funct. 2019;10(6):3439–3451. doi: 10.1039/C9FO00599D

11. López-Martínez, MI, Miguel, M, Garcés-Rimón, M. Protein and sport: alternative sources andstrategies for bioactive and sustainable sports nutrition. Front Nutr. 2022;9:926043. doi: 10.3389/fnut.2022.926043

12. Singh, N. Chapter 5 – Functional and physicochemical properties of pulse starch. In: Tiwari BK,Gowen A, and McKenna B, editors. Pulse foods (Second Edition). Academic Press: Elsevier;2021. p. 87–112. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818184-3.00005-2.

13. Lutsiv, T, Weir, TL, McGinley, JN, et al. Compositional changes of the high-fat diet-induced gutmicrobiota upon consumption of common pulses. Nutrients. 2021;13(11):3992. doi: 10.3390/nu13113992

14. Ferreira, H, Vasconcelos, M, Gil, AM, et al. Benefits of pulse consumption on metabolism andhealth: a systematic review of randomized controlled trials. Crit Rev Food Sci Nutr. 2021;61(1):85–96. doi: 10.1080/10408398.2020.1716680

15. Fritz, P, Fritz, R, Mayer, L, et al. Hungarian male water polo players’ body composition canpredict specific playing positions and highlight different nutritional needs for optimalsports performance. BMC Sports Sci Med Rehabil. 2022;14(1):165. doi: 10.1186/s13102-022-00560-9

16. Beghini, F, McIver, LJ, Blanco-Míguez, A, et al. Integrating taxonomic, functional, andstrain-level profiling of diverse microbial communities with bioBakery 3. Elife. 2021;10:e65088. doi: 10.7554/eLife.65088

17. Vaiserman, A, Romanenko, M, Piven, L, et al. Differences in the gut firmicutes to bacteroidetesratio across age groups in healthy Ukrainian population. BMC Microbiol. 2020;20(1):221. doi:10.1186/s12866-020-01903-7JOURNAL OF THE INTERNATIONAL SOCIETY OF SPORTS NUTRITION 39

18. Jakše, B, Lipošek, S, Zenić, N, et al. Olympic cycle comparison of the nutritional and cardio-vascular health status of an elite-level female swimmer: case study report from Slovenia.Sports. 2022;10(5):63. doi: 10.3390/sports10050063

19. Krzywański, J, Mikulski, T, Pokrywka, A, et al. Vitamin B12 status and optimal range forhemoglobin formation in elite athletes. Nutrients. 2020;12(4):1038. doi: 10.3390/nu12041038

20. Lustgarten, MS. The role of the gut microbiome on skeletal muscle mass and physicalfunction: 2019 update. Front Physiol. 2019 [Published 2019 Nov 26]; [10:1435p.]. doi: 10.3389/fphys.2019.01435

21. Son, J, Jang, LG, Kim, BY, et al. The effect of athletes’ probiotic intake May depend on proteinand dietary fiber intake. Nutrients. 2020;12(10):2947. doi: 10.3390/nu12102947

22. Liu, S, Wen, N, Su, T, et al. Influence of high-protein food on physical function of athletes.J Food Qual. 2022;2022:1–8. doi: 10.1155/2022/4447061

23. Estaki, M, Pither, J, Baumeister, P, et al. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinalmicrobial diversity and distinct metagenomic functions. Microbiome. 2016;4(1):42. doi: 10.1186/s40168-016-0189-7

24. Clarke, SF, Murphy, EF, O’Sullivan, O, et al. Exercise and associated dietary extremes impact ongut microbial diversity. Gut. 2014;63(12):1913–1920. doi: 10.1136/gutjnl-2013-306541

25. Biagi, E, Nylund, L, Candela, M, et al. Through ageing, and beyond: gut microbiota andinflammatory status in seniors and centenarians. PLoS One. 2010;5(5):e10667. doi: 10.1371/journal.pone.0010667

26. Vital, M, Karch, A, Pieper, DH. Colonic butyrate-producing communities in humans: an over-view using omics data. mSystems. doi: 10.1128/mSystems.00130-17

27. Davila, AM, Blachier, F, Gotteland, M, et al. Intestinal luminal nitrogen metabolism: role of thegut microbiota and consequences for the host. Pharmacol Res. 2013;68(1):95–107. doi: 10.1016/j.phrs.2012.11.005

28. Smith, PM, Howitt, MR, Panikov, N, et al. The microbial metabolites, short-chain fatty acids,regulate colonic treg cell homeostasis. Science. 2013;341(6145):569–573. doi: 10.1126/science.1241165

29. Lv, WQ, Lin, X, Shen, H, et al. Human gut microbiome impacts skeletal muscle mass via gutmicrobial synthesis of the short-chain fatty acid butyrate among healthy menopausal women.J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2021;12(6):1860–1870. doi: 10.1002/jcsm.12788

30. Barger, K, Langsetmo, L, Orwoll, ES, et al. Investigation of the diet-gut-muscle axis in theosteoporotic fractures in men study. J Nutr Health Aging. 2020;24(4):445–452. doi: 10.1007/s12603-020-1344-1

31. Chambers, ES, Byrne, CS, Morrison, DJ, et al. Dietary supplementation with inulin-propionateester or inulin improves insulin sensitivity in adults with overweight and obesity with distincteffects on the gut microbiota, plasma metabolome and systemic inflammatory responses:a randomised cross-over trial. Gut. 2019;68(8):1430–1438. doi: 10.1136/gutjnl-2019-318424

32. Cleophas, MCP, Ratter, JM, Bekkering, S, et al. Effects of oral butyrate supplementation oninflammatory potential of circulating peripheral blood mononuclear cells in healthy andobese males. Sci Rep. 2019;9(1):775. doi: 10.1038/s41598-018-37246-7

33. Hernández, MAG, Canfora, EE, Jocken, JWE, et al. The short-chain fatty acid acetate in bodyweight control and insulin sensitivity. Nutrients. 2019;11(8):1943. doi: 10.3390/nu11081943

34. Byrne, CS, Chambers, ES, Morrison, DJ, et al. The role of short chain fatty acids in appetiteregulation and energy homeostasis. Int J Obes (Lond). 2015;39(9):1331–1338. doi: 10.1038/ijo.2015.84

35. Steffen, RP, McKenzie, JE, Haddy, FJ. The possible role of acetate in exercise hyperemia in dogskeletal muscle. Pflugers Arch. 1982;392(4):315–321. doi: 10.1007/BF00581625

36. Frampton, J, Murphy, KG, Frost, G, et al. Short-chain fatty acids as potential regulators ofskeletal muscle metabolism and function. Nat Metab. 2020;2(9):840–848. doi: