De invloed van de darmmicrobiota op sportprestaties

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat lichaamsbeweging veranderingen in het darmmicrobioom teweegbrengt en dat sporters een grotere diversiteit van de darmmicrobiota hebben.[2] Onregelmatige, uitputtende of langdurige training heeft echter een negatieve invloed op de darmmicrobiota. En dat is niet gunstig, want de darmmicrobiota kan direct of indirect de opbouw en het onderhoud van spiermassa beïnvloeden via verschillende mechanismen.[3] Ook kan een verstoring van de darmmicrobiota bijdragen aan een verminderde immuunrespons en een minder goede algemene gezondheid bij sporters.[1,4]  

‍

Hoe de darmmicrobiota spierweefsel beïnvloedt

De darmmicrobiota kan de opbouw en het onderhoud van spierweefsel op verschillende manieren beïnvloeden. De belangrijkste zijn de productie van korteketenvetzuren en beïnvloeding van de (cel)stofwisseling via verschillende regelmechanismen.[5] Korteketenvetzuren, waarvan butyraat de belangrijkste is, zijn een belangrijke energiebron voor het darmepitheel. Een grotere productie van butyraat draagt bij aan het behoud van een optimale darmdoorlaatbaarheid.[5] Butyraat heeft ook positieve effecten op sportprestaties en spierherstel. Korteketenvetzuren leveren energie aan spiercellen, zorgen voor een betere doorbloeding en betere insulinegevoeligheid in spieren en dragen bij aan het behoud van spiermassa. Sporters die meer butyraat produceren, hebben een hogere VO2max[6] en kunnen daardoor meer zuurstof transporteren bij grote inspanning. Dat is gunstig voor de prestatie van de spieren, omdat de spieren tijdens maximale inspanning een groot deel van de in het lichaam beschikbare zuurstof verbruiken. Hoe meer zuurstof beschikbaar is, hoe meer de spieren daarvan profiteren.  

De spierstofwisseling, waarmee onderhoud en opbouw van spieren wordt geregeld, wordt aangestuurd door verschillende nutriënt-sensitieve regelstoffen.[7,8] Deze kunnen de beschikbaarheid van voedingsstoffen en energie in het lichaam waarnemen en daarop reageren door actief of juist inactief te worden.[9] Zodra er aanvoer is van voedingsstoffen en energie, bijvoorbeeld na het eten, reageren ze daarop en gaan aan het werk – of worden juist inactief. Onderzoek met een fecestransplantatie bij muizen laat zien dat de werking van deze regelaars niet alleen beïnvloed wordt door de darminhoud maar ook door het darmmicrobioom.[10] Verschillende onderzoeken leveren sterke aanwijzingen dat het darmmicrobioom op deze manier kan bijdragen aan sportprestaties.[6]

‍

De relatie tussen leefstijlfactoren, oxidatieve stress, het darmmicrobioom en sportprestaties

Leefstijlfactoren zoals alcohol, roken, medicijngebruik, straling, stress, overmatig zonlicht, luchtvervuiling en fanatiek sporten veroorzaken oxidatieve stress. Oxidatieve stress is een natuurlijk proces waarbij cellen in het lichaam worden afgebroken met behulp van vrije radicalen. Vrije radicalen zijn zuurstof bevattende, reactieve moleculen die makkelijk reageren op andere moleculen en deze kunnen beschadigen. Dat kan zowel gunstig als ongunstig zijn, afhankelijk van de mate van de schade. Antioxidanten kunnen vrije radicalen onschadelijk maken. Bij oxidatieve stress is sprake van tevéél vrije radicalen en te weinig antioxidanten. Daardoor kan schade ontstaan in bijvoorbeeld de darmen en de spieren.[11]  

Een gezonde darmmicrobiota reguleert de balans tussen een oxidatieve en anti-oxidatieve omgeving en is daarmee betrokken bij het voorkomen van oxidatieve stress.[12] Oxidatieve stress kan een verstoring van de darmmicrobiota veroorzaken.[13] Zo zagen Winter en collega’s in een muisonderzoek dat S. typhimurium, een bacterie die acute darmontsteking veroorzaakt, kan overgroeien onder invloed van zuurstofradicalen die door het lichaam wordt aangemaakt wanneer het probeert infecties te bestrijden. Dit geeft S. typhimurium een voordeel ten opzichte van andere bacteriën.[14] Oxidatieve stress kan ook de zenuwcellen van het enterisch zenuwstelsel (het zenuwstelsel in de darmen) overmatig prikkelen[15], waardoor darmklachten kunnen ontstaan of verergeren.  

Dagelijks matig intensieve beweging, sporten en een gezonde leefstijl in het algemeen kunnen helpen om schade door oxidatieve stress in het lichaam te verminderen. Te veel intensieve lichaamsbeweging leidt echter juist tot oxidatieve stress. Dit is met name een probleem bij top- en duursporters. Voor (top)sporters is het dus van belang om de mate van oxidatieve stress te reguleren en te zorgen voor voldoende anti-oxidatieve activiteit in het lichaam, om cel schade te voorkomen. In een gerandomiseerde, dubbelblinde, placebogecontroleerde studie naar het effect van multispecies probioticum Ecologic®Performance op de darmbarrière, oxidatieve stress en inflammatie bij 23 mannelijke topsporters, werd aangetoond dat inname van het probioticum zorgde voor een vermindering van oxidatieve stress na inspanning door de concentraties carbonylproteïnen (CP), een marker voor eiwitoxidatie te verlagen. De onderzoekers veronderstellen dat sommige probioticastammen als antioxidant kunnen werken en zo schade door oxidatieve stress al gevolg van te intensieve beweging kunnen verminderen.[16]    

‍

Het effect van intensiteit van lichaamsbeweging op de darmmicrobiota

Regelmatige matig intensieve lichaamsbeweging lijkt een positief effect te hebben op de darmmicrobiota en daarmee op de gezondheid. Zo kan het de microbiële diversiteit verhogen[17] en de immuunrespons te verbeteren.[16] Het positieve effect van sporten op de darmmicrobiota is wel afhankelijk van het soort sport, de intensiteit en de duur van de training.[18] Onregelmatige, zeer inspannende en lange trainingen kunnen het darmmicrobioom verstoren.[1] Dat beïnvloedt de darmbarrière en de immuunrespons en kan leiden tot gezondheidsproblemen bij sporters, zoals maag-, darm- en luchtweginfecties.[20] De relatie tussen beweging en het darmmicrobioom lijkt ook andersom te werken: een gezond darmmicrobioom kan de fysieke fitheid van sporters verhogen.[20] Voor sporters is het dus extra van belang om te waken voor te intensieve training en om voldoende hersteltijd te hebben, zodat het darmmicrobioom geen schade ondervindt van de trainingen.

‍

Conclusie

Voeding, beweging en probiotica ondersteunen een optimaal functionerend darmmicrobioom en via het darmmicrobioom de algehele gezondheid en het herstelvermogen na intensieve fysieke inspanning.  

Vaak hebben sporters een specifiek dieet. Gelet op het feit dat de samenstelling van de darmmicrobiota sterk wordt beïnvloed door voeding, is het van belang om de samenstelling van het darmmicrobioom optimaal te houden door gezond en gevarieerd te eten. Onevenwichtige voeding kan van invloed zijn op het functioneren van de darm, met klachten zoals opgeblazenheid, flatulentie, verminderde opneembaarheid van voedingsstoffen, verhoogde doorlaatbaarheid van de darm, de aanmaak van meer ontstekingsbevorderende stoffen, laaggradige ontsteking en vermoeidheid als gevolg[21,22,23].  Dit kan duiden op een verstoring in de samenstelling van de darmmicrobiota.  Op zijn beurt is dat weer van invloed op de immuunrespons en algehele gezondheid van sporters.[1]  

Aan beweging hebben sporters doorgaans geen gebrek; bij hen is het juist van belang om de balans te vinden tussen intensief trainen en hersteltijd om te zorgen dat de darmen en darmmicrobiota geen schade ondervinden van het intensieve sporten. De voordelen van regelmatige matig intensieve lichaamsbeweging gaan natuurlijk niet alleen op voor (top)sporters. In het algemeen heeft ieder gezond mens hier baat bij. Meerdere keren per week stevig wandelen, traplopen, zwemmen of fietsen zorgt ook al voor dit positieve effect.  

Probiotica ondersteunen het darmmicrobioom en helpen daarmee de darmwerking gezond te houden. Probiotica kunnen zodoende een gunstig effect hebben op de fysieke fitheid van zowel topsporters als recreatief sporters. Specifieke probioticastammen en kunnen sport gerelateerde maag-darm- en gezondheidsklachten verminderen.[24] Bovendien kunnen probiotica bij sporters helpen infecties aan de bovenste luchtwegen te verminderen.[25]

‍

Referenties

1. Wegierska AE, Charitos IA, Topi S, Potenza MA, Montagnani M, Santacroce L. The Connection Between Physical Exercise and Gut Microbiota: Implications for Competitive Sports Athletes. Sports Med 2022; 52: 2355–69

2. Gallè F, Valeriani F, Cattaruzza MS, et al. Exploring the association between physical activity and gut microbiota composition: a review of current evidence. Ann Ig 2019; 31: 582–9.

3. Giron M, Thomas M, Dardevet D, Chassard C, Savary-Auzeloux I. Gut microbes and muscle function: can probiotics make our muscles stronger? J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2022 Jun;13(3):1460-1476.

4. Karl JP, Margolis LM, Madslien EH, et al. Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2017; 312: G559–71.

5. Hughes RL. A Review of the Role of the Gut Microbiome in Personalized Sports Nutrition. Front Nutr. 2020 Jan 10;6:191.

6. O’Brien, M.T., O’Sullivan, O., Claesson, M.J. et al. The Athlete Gut Microbiome and its Relevance to Health and Performance: A Review. Sports Med 52 (Suppl 1), 119–128 (2022).

7. Garza-Lombó C, Schroder A, Reyes-Reyes EM, Franco R. mTOR/ AMPK signaling in the brain: cell metabolism, proteostasis and survival. Curr Opin Toxicol. 2018;8:102–10.  

8. Sabatini DM. Twenty-five years of mTOR: Uncovering the link from nutrients to growth. Proc Natl Acad Sci USA. 2017;114:11818–25.

9. González A, Hall MN, Lin SC, Hardie DG. AMPK and TOR: The Yin and Yang of Cellular Nutrient Sensing and Growth Control. Cell Metab. 2020 Mar 3;31(3):472-492.

10. Zhang E, Jin L, Wang Y, Tu J, Zheng R, Ding L, et al. Intestinal AMPK modulation of microbiota mediates crosstalk with brown fat to control thermogenesis. Nat Commun. 2022;13:1135. 55.  

11. Duranti G. Oxidative Stress and Skeletal Muscle Function. Int J Mol Sci. 2023 Jun 16;24(12):10227.  

12. Ribeiro FM, Petriz B, Marques G, Kamilla LH, Franco OL. Is There an Exercise-Intensity Threshold Capable of Avoiding the Leaky Gut? Front Nutr 2021; 8: 627289.

13. Weiss GA, Hennet T. Mechanisms and consequences of intestinal dysbiosis. Cell Mol Life Sci. 2017

14. Winter SE, Thiennimitr P, Winter MG, Butler BP, Huseby DL, Crawford RW, Russell JM, Bevins CL, Adams LG, Tsolis RM, Roth JR, Bäumler AJ. Gut inflammation provides a respiratory electron acceptor for Salmonella. Nature. 2010 Sep 23;467(7314):426-9.

15. Patricia Pereira Almeida, Ana Lúcia Tavares-Gomes, Milena Barcza Stockler-Pinto, Relaxing the “second brain”: nutrients and bioactive compounds as a therapeutic and preventive strategy to alleviate oxidative stress in the enteric nervous system, Nutrition Reviews, Volume 80, Issue 11, November 2022, Pages 2206–2224

16. Lamprecht, M., Bogner, S., Schippinger, G. et al. Probiotic supplementation affects markers of intestinal barrier, oxidation, and inflammation in trained men; a randomized, double-blinded, placebo-controlled trial. J Int Soc Sports Nutr 9, 45 (2012).

17. Clarke SF, Murphy EF, O'Sullivan O, et al Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity Gut 2014;63:1913-1920.

18. Estaki, M., Pither, J., Baumeister, P. et al. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions. Microbiome 4, 42 (2016).

19. Costa RJS, Snipe RMJ, Kitic CM, Gibson PR. Systematic review: exercise-induced gastrointestinal syndrome-implications for health and intestinal disease. Aliment Pharmacol Ther 2017; 46: 246–65

20. Bonomini-Gnutzmann, R.; Plaza-Díaz, J.; Jorquera-Aguilera, C.; Rodríguez-Rodríguez, A.; Rodríguez-Rodríguez, F. Effect of Intensity and Duration of Exercise on Gut Microbiota in Humans: A Systematic Review. Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19, 9518.

21. Furman D, Campisi J, Verdin E, et al. Chronic inflammation in the etiology of disease across the life span. Nat Med 2019; 25: 1822–32.

22. Malesza IJ, Malesza M, Walkowiak J, et al. High-Fat, Western-Style Diet, Systemic Inflammation, and Gut Microbiota: A Narrative Review. Cells 2021; 10: 3164.

23. Beam A, Clinger E, Hao L. Effect of Diet and Dietary Components on the Composition of the Gut Microbiota. Nutrients 2021; 13: 2795

24. Santibañez-Gutierrez A, Fernández-Landa J, Calleja-González J, Delextrat A, Mielgo-Ayuso J. Effects of Probiotic Supplementation on Exercise with Predominance of Aerobic Metabolism in Trained Population: A Systematic Review, Meta-Analysis and Meta-Regression. Nutrients 2022; 14: 622

25. Strasser B, Geiger D, Schauer M, Gostner JM, Gatterer H, Burtscher M, Fuchs D. Probiotic Supplements Beneficially Affect Tryptophan-Kynurenine Metabolism and Reduce the Incidence of Upper Respiratory Tract Infections in Trained Athletes: A Randomized, Double-Blinded, Placebo-Controlled Trial. Nutrients. 2016 Nov 23;8(11):752.  

‍