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運動，本來是最易獲取、成本最低的一劑「良藥」。大量研究表明，常規的體育活動可以降低慢性疾病患病風險、改善認知功能、降低全因死亡風險。長期堅持、保持適當頻率的鍛煉，與更好的健康收益相關[1]。
然而，現在對於很多人來說，運動只存在於口頭、網頁收藏夾、夢裡。即使下定決心開始，也是幾天之內完成從入門到入被窩、跑步機變晾衣架、瑜伽墊變狗窩。比如奇點糕對運動投入的精力，最近已經全部體現在熬夜看世界盃上了。
是我不想好好堅持每天跳繩、跑步、跳劉畊宏嗎？不是！
近日，一篇發表在《自然》期刊上的文章表示，沒動力維持住運動鍛煉的好習慣，腸道菌群也有一席發言之地[2]。
美國賓夕法尼亞大學的Christoph A. Thaiss及其同事們發現，腸道菌群及其代謝物能夠激活腸道中感覺神經元，從而將信息傳遞至大腦，導致由運動誘導的大腦紋狀體多巴胺水平激增，增強運動動機，導致小鼠更愛運動。補充腸道菌群或其代謝物，則可以提高小鼠的運動能力。
論文首頁截圖
有些人運動不行，是個人體質不允許，畢竟運動能力與肌肉骨骼系統、循環系統、呼吸系統的功能都脫不了干係。另一些人則是缺乏動力，無法感受到運動帶來的快樂，也就是動機不足，屬於是大腦神經與運動之間沒有產生愛的化學反應[3]。
為了調動大家運動的積極性、防止久坐族擴大勢力，科學家們已經費盡心思。前幾天的一項研究表明，哪怕是短暫一兩分鐘的劇烈活動，比如趕公交、提沉重的購物袋、爬樓梯等，每天來個幾次，便與死亡風險下降顯著相關，堪稱是史上門檻最低的運動方式了[4]。
這次，Christoph A. Thaiss等人「廣泛撒網」。他們通過觀察199隻小鼠在跑步機或跑輪上的運動表現（如次數、耐力），收集其基因組學信息、腸道菌群結構、血液代謝物等生理參數並進行分析，以找出決定運動能力的新因素。
結果顯示，與之前的研究結論一致，遺傳因素對個體間運動能力差異的貢獻很小。於是，研究者們將目光轉向腸道菌群身上。
已有研究強調，腸道菌群具有影響運動能力的潛在作用，例如幫助機體清除與體力衰竭相關的分子，但這其中仍有待解之謎[5,6]。在這裡，研究者們將不同運動能力的小鼠的腸道菌群，移植到無菌小鼠的腸道後，發現後者與前者的運動能力相當。相比之下，如果用廣譜抗生素清除小鼠的腸道菌群，可以觀察到小鼠的運動能力下降達50%；停葯後，小鼠的運動能力恢復。
這些說明，腸道菌群對小鼠的運動能力起着重要作用。
沒了腸菌，小鼠運動能力就不行
通過使用不同抗生素組合治療小鼠以及16S rRNA基因測序等技術，研究者們進一步鑒定了兩種影響小鼠運動能力的關鍵腸道菌群，即直腸真桿菌（Eubacterium rectale）和Coprococcus eutactus。
那麼，腸道菌群是如何摻和到運動領域裏的呢？
研究者們觀察到，接受抗生素治療的小鼠部分肌肉質量減少。但轉錄組學、耗氧量等數據顯示，這並不是腸道菌群缺乏引起運動能力下降的主要因素。
前面講到，除了骨骼肌肉，動機也是運動能力的決定因素之一。運動會誘導紋狀體多巴胺水平激增以及紋狀體神經元激活，讓大腦感受到運動的快樂、產生運動動機，然後激勵大腦參與更多的競爭性或娛樂性運動[2]。
研究結果顯示，腸道菌群確實是深深影響到了小鼠的腦子。
在紋狀體中，多巴胺會被單胺氧化酶（MAO）降解。研究者們發現，腸道菌群的定植能夠降低小鼠紋狀體中MAO水平，從而增強紋狀體多巴胺水平、激活紋狀體神經元，使小鼠享受到更多由運動帶來的快樂，愛上跑輪和跑步機。
對於接受抗生素治療、缺乏腸道菌群的小鼠來說，接受MAO抑製劑治療、重新定植腸道菌群、人為增強紋狀體中多巴胺信號傳導後，運動能力都可以得到恢復。
o：腸道菌群定植，與編碼MAO的基因表達水平相關；
p：MAO抑製劑可以挽救缺乏腸道菌群的小鼠的運動能力
遠在腸道的菌群遠程遙控大腦，這已經不是新鮮事兒了，主要通過調節免疫系統功能、釋放代謝物到血液中以及刺激腸道神經元來實現。這次，腸道菌群又是耍的什麼花招？
研究者們發現，腸道菌群產生的代謝物脂肪酸酰胺（FAAs），能夠通過作用於大麻素受體1（CB1）來激活腸道中表達TRPV1分子的感覺神經元，從而向大腦神經元傳遞信號，降低MAO水平、刺激紋狀體。
腸道菌群調節大腦多巴胺水平、刺激運動的機制
基於這一發現，研究者們試圖拯救一下小鼠的運動能力。結果顯示，給腸道菌群缺失的小鼠直接膳食補充FAAs，或腸道內定植能夠產生FAA的腸道菌群，都能夠導致運動誘發的紋狀體多巴胺水平激增，提高小鼠在跑輪和跑步機上的運動能力。
當然，前提得是在小鼠運動的情況下，如果是給久坐不動的小鼠補充FAAs，也是無濟於事，小鼠運動情況沒有得到改善。畢竟，FAAs或腸道菌群可以說是放大運動的快樂，動都不帶動，0乘以幾都是0啊。
補充FAAs可以幫助小鼠提高運動積極性
總體來說，Christoph A. Thaiss及其同事們揭示，由紋狀體多巴胺介導的動機神經迴路，可以通過腸道菌群來進行調節。腸道菌群及其代謝物FAAs通過作用於腸道內感覺神經，能夠增強小鼠的運動動機、提高小鼠的運動能力。
研究者們表示，這項研究成果還意味着，不僅是運動動機，其他依賴於紋狀體多巴胺信號調控的行為或許也可以通過生活方式干預、飲食或膳食補充來改變。
如果未來能在人體中證明這一結論，將是懶人久坐族的救贖啊。給腸道菌群改頭換面，然後奇點糕就自發地下樓跳繩、跑步，想想就自律得嚇人。
參考文獻：
[1]Agirman, G., & Hsiao, E. Y. (2022). Gut microbes shape athletic motivation. Nature, 10.1038/d41586-022-04355-3. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/d41586-022-04355-3
[2]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05525-z#citeas
[3]Hawley, J. A., Hargreaves, M., Joyner, M. J. & Zierath, J. R. Integrative biology of exercise. Cell 159, 738–749 (2014).
[4]Stamatakis, E., Ahmadi, M.N., Gill, J.M.R. et al. Association of wearable device-measured vigorous intermittent lifestyle physical activity with mortality. Nat Med (2022). https://doi.org/10.1038/s41591-022-02100-x
[5]Okamoto, T. et al. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 316,E956–E966 (2019).
[6]Scheiman, J. et al. Nature Med. 25, 1104–1109 (2019).
本文作者丨張艾迪
