编者按：
运动员和普通人究竟有何差别？为什么他们能拥有常人所无法拥有的运动表现？这些问题的答案与我们的肠道菌群有关吗？随着微生物组研究的兴起，许多人开始尝试解密运动与肠道菌群之间的关系。
越来越多的研究发现，运动员的肠道菌群与普通人存在差异，他们的多样性更高，有益细菌的种类更多。那么，是否运动员来源的微生物有可能可以改善普通人的运动表现呢？
今天，我们特别关注一家名为 FitBiomics 的微生物初创公司，该公司正在探究运动益生菌。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些帮助。
① FitBiomics 公司
人们对肠道菌群与运动表现之间的联系，以及是否可以通过益生菌干预肠道菌群以提高运动表现充满了好奇与兴趣。
最近，一篇发表于Journal of the International Society of Sports Nutrition杂志的文章指出，许多关于运动与微生物组的研究是最近才完成的【1】。
该文章发现，从 2014 年，爱尔兰的研究人员发表的一项关于橄榄球运动员的肠道菌群的研究开始，至今为止有 10 项研究调查了运动员的肠道菌群组成，其中有 7 项是在过去 2~3 年内发表的。
这些研究的受试者除了橄榄球运动员以外，还包括专业自行车运动员、长跑运动员、竞走运动员和赛艇运动员。比如，2017 年 10 月，Lauren Petersen 在Microbiome杂志上发表了一篇关于自行车运动员肠道菌群的研究【2】。
这些研究发现运动员的肠道菌群往往比普通人的多样性更高，而且运动员会携带更多的有益微生物，然而要回答开头的问题，这些研究只踏出了第一步。下一步是我们是否可以从这些运动员的微生物组中发现潜在的新型益生菌菌株以提高运动表现。
这正是一家名叫 FitBiomics 公司所在做的，该公司总部位于纽约。关于这家公司的故事要从一个叫做 Jonathan Scheiman 的科学家说起。
图. Jonathan Scheimani 已经收集了 400 多份粪便样本。
② 马拉松选手的“法宝”
在哈佛大学 Wyss 研究所有一台巨大的冰箱，如果你打开这一台冰箱的门，就会发生科幻电影中的场景，滚滚白气扑面而来。这台零下 80 摄氏度的冰箱里放着几十个盒子，每个盒子上都布满了白色的霜。
Scheiman 一只手拿着盒子，另一只手取出一个小小的瓶子，这些瓶子的底部有一小坨棕色的物质。
他说：“这个冰箱与众不同，因为里面充满了装着便便的盒子。”
这台冰箱里装满了来自运动员的粪便样本，大部分来自马拉松运动员，收集的过程非常简单：参与者将带取样器浸入到一张“用过”的卫生纸，然后将这个小小的取样器放入到采集试管中。
Scheiman 说：“这不是侵入性的，不需要花费什么时间，而且自己私下完成就可以了。”而且，最最关键的是捐赠者不需要接触自己的粪便。
通过这种方法，Scheiman 最终获得了大约 400 个样品。
基于这些样品，去年 6 月，Scheiman 在Nature Medicine杂志上发表了他的成果，并引起了不小的反响。
在这项研究中，Scheiman 基于生物信息学分析的结果，从马拉松选手的粪便中挑选并分离出了一株非典型韦荣球菌（Veillonella atypica）。然后通过给小鼠的灌胃实验发现，这株细菌可显著增加小鼠力竭跑步时间。
对该细菌进一步的研究发现，该细菌能够代谢长跑过程中产生的乳酸，不仅如此，这种细菌还可以将乳酸转化为丙酸盐，而丙酸盐或可提高心律和最大耗氧量。
关于该研究《热心肠日报》做过相关报道：
Nature子刊：特定肠道菌将乳酸代谢为丙酸，或可增强运动能力
Nature Medicine——[36.13]
① 马拉松选手长跑后，肠道菌群中韦荣球菌属丰度上升，从选手粪便中分离出一株非典型韦荣球菌，给小鼠灌胃可显著增加其力竭跑步时间；② 对优秀运动员队列进行宏基因组学分析，发现运动后韦荣球菌属将乳酸代谢为丙酸的甲基丙二酰辅酶A通路的基因丰度上升；③ 同位素标记表明，血清乳酸可跨越肠上皮屏障进入小鼠肠道；④ 结肠内灌注丙酸也可增长小鼠力竭跑步时间；⑤ 韦荣球菌通过将运动生成的乳酸代谢为丙酸，来增强运动性能。
Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism2019-06-24, doi: 10.1038/s41591-019-0485-4
【主编评语】肠道菌群与许多生理功能存在密切关联，《Nature Medicine》上最新发表的一项有趣研究，发现运动员中肠道内的韦荣球菌与运动能力存在关联，并进一步在小鼠中揭示出这类细菌或许是通过将运动生成的乳酸转化为丙酸，来发挥增强运动性能的作用，这些发现是否会催生改善运动员表现的菌群干预方法？让我们拭目以待~（@mildbreeze）
3 个月后， Scheiman 和这项研究的其他几位科学家——George Church 和 Aleksandar Kostic 等人共同成立了这家名为 FitBiomics 的公司，并由 Scheiman 担任该公司的首席执行官。
FitBiomics 公司旨在挖掘、开发来自精英运动员的有益微生物，以提高运动表现，并改善整体健康。在公司成立之前，哈佛大学技术发展办公室（OTD）已与 FitBiomics 公司签署了独家授权协议。
Scheiman 说，我们利用第二代测序技术比较了优秀的马拉松运动员和普通人的肠道菌群，同时检测了马拉松运动员赛前和赛后的肠道菌群组成变化，从而鉴定出了这株非典型韦荣球菌，我们相信这株细菌能够成为一种新的益生菌。
他说：“FitBiomics 的最终目标是挖掘世界上最健康的人的生物学信息，然后将这些信息转化为商业产品，以促进大众的健康。”
人类微生物组的研究大多数都聚焦于微生物感染或一些极具挑战性的疾病，比如2型糖尿病、炎症性肠病、早产等等。
Church 表示：“我们采取了另一种策略，我们寻找的是能够增强生理机能的微生物。从长远看，这将有助于建立强大的益生菌和营养策略，不仅可以改善人们的运动表现，还可以改善整体健康状况、适应能力，甚至可以让人们寿命变长。”
③ Beta测试正式开始
为了更好地了解运动员的独特之处， FitBiomics 公司还在研究运动员来源的乳酸杆菌和双歧杆菌，以寻找可以支持消化、代谢和免疫健康的特殊菌株。
Scheiman 谈论道：“我坚信精英运动员是最佳生理机能和最佳健康状况的代名词，会帮助我们了解什么是真正的最佳生理机能和最佳健康状况。”
目前，该公司已经分离出了数十种运动员来源的微生物，并在对其中几种微生物进行后续开发，用于运动营养以外的用途。
上个月，Scheiman 接受NutraIngredients-USA杂志的采访时表示，他们正在对相关的运动微生物产品进行 Beta 测试，可能会在 2021 年年初发布最终的产品。
根据官网的介绍，此次进行的 Beta 测试的产品并非我们所期待的非典型韦荣球菌，而是乳酸菌和双歧杆菌。而且，官网表示此次的 Beta 测试可能仅仅只是产品改进和迭代过程中的第一个测试。
参与本次 Beta 测试的测试者将会获得 14 天份量的益生菌补充剂胶囊，这种胶囊中含有来自运动员的乳酸菌和双歧杆菌菌株。
测试者被要求填写相关问卷以反馈他们的体验，包括耐力、肌肉酸痛、消化、心理等情况，该问卷调查将进行 3 次：
（1）起始时以进行基线评估；
（2）第 7 天进行反馈；
（3）第 14 天进行最终反馈。
另外，为了保证测试的有效性与安全性，FitBiomics 公司会要求参与者先进行一些信息填写。如果参与者符合以下任意一条，则将被取消参加此次 Beta 测试的资格：
（1）正在服用的处方药或存在的某些医学状况会影响或限制服用益生菌补充剂的效果；
（2）正在进行会影响免疫系统的治疗；
（3）怀孕。
遗憾的是，由于该公司只能在美国境内快递其产品，所以如果是其他国家和地区的人也无法参与此次 Beta 测试。
此外，由于该公司所提供的并非药物，而是普通的益生菌补充剂，所以并不需要进行严格的双盲安慰剂对照的随机临床试验。
④ 运动益生菌靠谱吗？
据估计，到 2025 年，益生菌行业的市场规模将达到 750 亿美元，然而当前市场上益生菌产品所使用的菌种其实并不像人们所想的那么丰富。
因此，许多从事微生物研究的工作者都认为他们的研究将会大力推动这一行业的发展，因为他们会发现新的益生菌菌株。
我们的肠道中存在数百万种微生物，而被利用的却寥寥无几或者说尚未出现。Scheiman 和其他人相信肠道菌群的力量，认为人体微生物组的潜力正在等待着被挖掘。
曾获得五次奥运会金牌的游泳选手 Nathan Adrian 和在 2016 年里约奥运会上获得 400 米自由泳银牌的游泳选手 Lia Neal 等世界级运动选手都对 Scheiman 的工作感到无比兴奋。
Neal 说：“这不仅会对科学产生巨大影响，而且将会对体育界产生前所未有的影响。”
而且，至少目前，反兴奋剂官员不会将改善微生物组视为作弊，也尚不存在“粪便兴奋剂”。
“当你操纵人体系统时，判断是否为作弊的关键在于理解。你究竟是在让运动员拥有一个更加健康的状态，还是在人为地提高成绩。”美国反兴奋剂机构的首席科学官 Matthew Fedoruk 说。
此外，即便益生菌补充剂属于兴奋剂的范畴，也很难在比赛中进行检测。因为美国反兴奋剂机构等组织难以建立运动员的肠道菌群基线。
Fedoruk 说，美国反兴奋剂机构将会关注这一领域，但是目前还没有考虑限制益生菌的使用。
但是，关于运动益生菌，也有一些微生物领域的研究者保持怀疑的态度，认为目前还为时过早，这些研究还不能给出任何明确的结果。
加州大学圣地亚哥分校的微生物学家 Rob Knight 说：“目前，有很多有趣的初步数据。但是，在真的将‘运动益生菌’用于干预微生物组之前，我们还需要做很多的科学工作。”
Knight 表示：“你可以移植迈克尔·乔丹的粪便样本，但是你不知道你会获得迈克尔·乔丹的什么特征，也许你获得的是秃头。”
此外，正如前所述，FitBiomics 公司所研发的不是药物，只是一款监管门槛较低的益生菌补充剂，所以无需严格、谨慎的临床试验。所以该公司进行的 Beta 测试，即便结果良好，也很难说究竟是益生菌产品的效果，还是人们的心理安慰作用。
不过，也许正如 Scheiman 所说：“我们还有很长的路要走，我们正在学习，这一切才刚刚开始。”
参考资料：
1.Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2020, Vol. 17, Article No: 24
2.Petersen L M, Bautista E J, Nguyen H, et al. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists[J]. Microbiome, 2017, 5(1): 98.
3.https://www.espn.com/espn/story/_/id/28277782/these-researchers-think-poop-unlock-athletic-supremacy-right
4.https://wyss.harvard.edu/news/harvards-athlete-based-next-generation-probiotics-technology-licensed-to-fitbiomics/
5.https://www.nutraingredients-usa.com/Article/2020/06/17/FitBiomics-CEO-First-athlete-derived-probiotics-to-hit-the-market-within-a-year-if-not-sooner
作者｜617
