Microbiota e performance
In che senso? Cosa può dirci il microbiota della performace di un atleta? Prima di tutto voglio rassicurare tutti i lettori, non ho bevuto prima di scrivere questo articolo. Ne sono vittima di patologie che compromettono più del solito le mie capacità mentali…Semplicemente alcuni batteri possono dirci molto della capacità di performance o capacità prestativa di un atleta. Per rispondere alle prime due domande è fondamentale partire da due concetti fondamentali: il microbiota e la relazione microbiota salute.
Che cos’è il microbiota?
Con il termine microbiota si identificano in generale tutti i microrganismi normalmente presenti nell’organismo umano senza danneggiarlo. Anzi contribuendo in molti casi al suo funzionamento. L’organismo umano non è composto solo dalle proprie cellule (cellule eucariotiche) ma anche da un insieme di altri microrganismi; batteri, archaea, funghi, protisti e virus, rendendolo di fatto un vero e proprio ecosistema molto complesso o più correttamente un metaorganismo. Essendo un ecosistema l’organismo funziona bene quando si mantiene un equilibrio stabile tra le sue componenti e le risorse a disposizione. Situazione dove ognuno dei componenti interviene contribuendo alla produzione e/o al consumo di risorse intervenendo nel mantenimento appunto di una condizione di equilibrio.
Quale relazione esiste tra microbiota e salute?
I microrganismi che compongono il microbiota possono essere trovati nei tessuti, nei fluidi corporei e nei prodotti di scarto dell’organismo umano. E’ corretto parlare di microbiota intestinale, microbiota cutaneo, microbiota orale e così via. Il distretto a oggi più studiato è quello intestinale, dove da diversi anni è stata chiarita una profonda relazione tra composizione del microbiota, salute e performace. Questo ha permesso di andare oltre la classica suddivisione tra batteri in grado di causare malattia (patogeni) e batteri in grado di esercitare effetti positivi; definendo le quantità e le proporzioni entro le quali i batteri intervengono in maniera positiva o ininfluente per la salute. Al di fuori di queste condizioni si creano condizioni che possono essere causa diretta o aumentare il rischio di malattia.
Quale relazione esiste tra microbiota e performance?
Diversi studi hanno preso in considerazione la relazione tra microbiota e performance. Evidenziando come prestazioni estreme (per durata o per intensità) siano associate e cambiamenti nella sua composizione. Per questo è stato deciso di verificare se e come una prestazione estrema possa causare cambiamenti a livello del microbiota intestinale. Questo per capire se è possibile intervenire ottimizzando il rapporto microbiota/performace
Come si è svolto lo studio?
E’ stato valutato un atleta professionista ultraendurance, di etnia caucasica e di 47 anni di età. Analizzandolo prima e dopo una prestazione con fase ciclistica di 800 km (in strada) e fase podistica di 1200 km (fuori strada) svolte in 21 giorni. Lo studio è stato effettuato nel contesto della gara Italy divide tenutasi nel luglio 2021. In questo articolo differentemente a quanto necessario fare nell’articolo pubblicato in letteratura scientifica [1] è possibile dire che si tratta del mitico Stefano Gregoretti, campione di queste discipline.
La gestione della preparazione
Nel periodo di preparazione l’atleta ha consumato prevalentemente una dieta bilanciata di 2500 kcal/die, con il 40% di carboidrati, 1,8 g/kg di proteine. Completando la quota calorica con grassi ottenuti da olio extravergine di oliva, frutta a guscio, pesce azzurro e trigliceridi a catena media altamente purificati (MCT ). Durante la gara è stato necessario variare sostanzialmente la sua alimentazione, seguendo una dieta bilanciata di 4000 kcal/die, con il 40-45% di carboidrati, 2,2 g/kg di proteine. Completando la quota calorica prevalentemente con MCT altamente purificati. Completavano questo profilo alimentare prodotti tecnici altamente qualitativi con l’obiettivo di fornire:
- aminoacidi essenziali
- elettroliti (sali minerali)
- micronutrienti (vitamine e minerali)
- ulteriori MCT
Senza appesantire eccessivamente l’apparato digerente, fornendo ulteriori 1500 kcal.
Come è stato studiato il microbiota intestinale ?
Il microbiota intestinale è stato studiato attraverso la raccolta di un campione di feci all’inizio e alla fine della prestazione di 21 giorni, analizzato secondo il metodo utilizzato da Mancabelli e Milani bioinformatici tra i massimi esperti in questa tipologia di analisi appartenenti alla prestigiosa struttura di ricerca diretta dal Prof Ventura [2], dal laboratorio MyMicrobiota diretto dal Prof Di Pierro tra le massime autorità italiane nell’interpretazione di queste analisi.
- L’analisi del microbiota prima della gara ha mostrato abbondanza di specie batteriche quali Prevotella, Prevotellaceae e Faecalibacterium. Evidenziando la riduzione di Bifidobacterium, assenza di batteri lattici ed enterococchi.
- L’analisi del microbiota dopo la gara ha mostrato un aumento di Prevotella, Faecalibacterium e Desulfovibrio con completa scomparsa dei Bifidobatteri.
Questo in pratica cosa significa?
A seconda del livello di approfondimento desiderato sarà possibile esaminare la spiegazione pratica o quella tecnica del rapporto microbiota/performace.
Spiegazione pratica: microbiota e performance
La composizione del microbiota trovata all’inizio descrive una situazione orientata a ottenere il massimo livello di energia da qualunque sostanza nutriente assunta. Per esempio Prevotella è una famiglia di batteri dal punto di vista energetico generalista, cioè in grado di ottenere energia da qualunque nutriente. Questo anche fermentando le fibre vegetali, da cui produrre acidi grassi utilizzati sia dal microbiota sia dall’organismo. Prevotella si dimostra anche in grado di usare con grande efficienza gli aminoacidi tra cui quelli ramificati (BCAA). Faecalibacterium invece è un forte fermentatore in grado di produrre acido butirrico, utilizzabile dall’intestino e dall’intero organismo come fonte di energia. La presenza di questi batteri in alte quantità è spiegabile dal fatto che siamo di fronte a un soggetto adattato a tutti i livelli nel ottimizzare la capacità di produrre energia. Ottenendola da qualunque fonte disponibile.
La conferma dell’ipotesi della relazione tra microbiota e performance
Questa ipotesi è stata confermata dalla valutazione dopo la gara; dove oltre al mantenimento di una relativa stabilità del microbiota si assiste a un incremento nei livelli di Prevotella e Faecalibacterium. Questo dimostra come in corso di attività l’intero metaorganismo (insieme di cellule dell’atleta + microbiota) si adatta verso l’efficienza energetica. Questo è ancora più interessante da considerare se si esamina l’assenza di incremento di Veillonella, battere che cresce con l’elevata produzione di acido lattico. Dato che l’atleta costantemente allenato e di grande esperienza, in grado di gestire lo sforzo, non si verifica grande produzione di acido lattico. Di conseguenza Veillonella non trova cosa consumare per crescere.
Spiegazione tecnica: microbiota e performance
L’alfa-diversità batterica, cioè il numero di specie presenti nel microbiota, ha mostrato solo una modesta diminuzione. Le differenze nel tipo di specie batteriche (phyla) non erano molto pronunciate. Si è evidenziata una sostanziale stabilità nel rapporto tra Firmicutes/Bacteroidetes, con differenze minime nel rapporto prima/dopo la gara nella maggior parte delle famiglie di batteri. L’aumento più pronunciato è stato osservato nel rapporto prima/dopo dei taxa Prevotella (+9,5%) e Faecalibacterium (+1,19%), come osservato in altri atleti di ultraendurance; invece, il calo più evidente è stato osservato nei taxa Lachnospiraceae (-269%) e Sutterella (-1,99%).
Il significato tecnico della relazione tra microbiota e performance
I dati sembrano confermare le psservazioni di Mohr et.al. dove l’aumento della Veillonella, assente nel nostro caso, è correlato all’esercizio acuto mentre l’aumento dei Bacteroidetes, come nel nostro caso, con una riduzione del rapporto Firmicutes / Bacteroidetes è correlato all’esercizio cronico, situazione che probabilmente rappresenta di un atleta continuamente in allenamento e/o competizione. [3]. L’aumento dei livelli di Prevotelle e Faecalibacterium conferma in parte le osservazioni fatte in precedenza da altri autori negli atleti di resistenza d’élite [4-5], dove l’abbondanza di Prevotella sembra correlare positivamente con il volume dell’esercizio e il metabolismo dei carboidrati e dei BCAA [6].
Conclusioni: relazione tra microbiota e performance
Quello appena descritto rappresenta un caso unico nello studio del rapporto microbiota/performace. I lavori precedenti hanno rivelato cambiamenti rapidi e pronunciati sia a livello di specie sia di composizione del microbiota intestinale.[7] L’analisi di questo caso sembra indicare che fattori come;
- la composizione microbica di base
- il livello di adattamento il tipo specifico di stress (in questo caso allenamento e gara)
- l’alimentazione
- l’integrazione
- le capacità tecniche
- la gestione logistica generale della prestazione
Possono contribuire alla relativa stabilità del microbiota intestinale. In pratica un atleta allenato, con buona esperienza nella gestione dello sforzo, probabilmente avrà un microbiota “allenato” ad affrontare la situazione. Se ben sostenuto il microbiota si dimostra in grado di adattarsi partecipando attivamente al sostegno dell’organismo nel corso della performace.
Link all’articolo scientifico
Bibliografia
1 Bertuccioli, A., Cardinali, M. Resilience of the intestinal microbiota of a professional athlete in an Ultraendurance performance: Which factors must be considered? Med Hypotheses, 2022, 162, 110830 DOI: 10.1016/j.mehy.2022.110830
3 Mohr AE, Jäger R, Carpenter KC, Kerksick CM, Purpura M, Townsend JR, West NP, Black K, Gleeson M, Pyne DB, Wells SD, Arent SM, Kreider RB, Campbell BI, Bannock L, Scheiman J, Wissent CJ, Pane M, Kalman DS, Pugh JN, Ortega-Santos CP, Ter Haar JA, Arciero PJ, Antonio J. The athletic gut microbiota. J Int Soc Sports Nutr. 2020 May 12;17(1):24. doi: 10.1186/s12970-020-00353-w. PMID: 32398103; PMCID: PMC7218537.
4 O’Donovan CM, Madigan SM, Garcia-Perez I, Rankin A. O OS, Cotter PD. distinct microbiome composition and metabolome exists across subgroups of elite Irish athletes. J Sci Med Sport. 2020;23(1):63–8 https://doi.org/10.1016/j.jsams.2019.08.290
5 Petersen LM, Bautista EJ, Nguyen H, Hanson BM, Chen L, Lek SH, et al. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists. Microbiome. 2017;5(1):98 https://doi.org/10.1186/s40168-017-0320-4.
6 Clarke SF, Murphy EF, O’Sullivan O, et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014; 63(12):1913–20.
7 Grosicki GJ, Durk RP, Bagley JR. Rapid gut microbiome changes in a world-class ultramarathon runner. Physiol Rep. 2019 Dec;7(24):e14313. doi: 10.14814/phy2.14313. PMID: 31872558; PMCID: PMC6928244.