У игроков в американский футбол состав кишечной микробиоты менялся уже через двое суток после сильного удара по шлему, а к концу соревновательного сезона эти изменения накапливались. Эффект проявился даже после исключения влияния диеты, стресса и медикаментов.
Ученым известно, что тяжелые черепно-мозговые травмы нарушают работу желудочно-кишечного тракта. Поврежденный мозг посылает стрессовые сигналы, которые провоцируют системное воспаление и приводят к дисбактериозу. Однако игроки в контактные виды спорта за один сезон получают от ста до тысячи микротравм. Эти удары не приводят к диагностируемым сотрясениям и не вызывают видимых симптомов, поэтому их влияние на ось «мозг — кишечник» до сих пор никто не оценивал.
Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS One, на протяжении всего игрового сезона наблюдали за футболистами студенческой лиги NCAA. В шлемы спортсменов были встроены датчики, которые фиксировали силу каждого столкновения с перегрузкой от 15 до 63g. Дополнительно игроки носили на спине GPS-трекеры, акселерометр, гироскоп и магнитометр для измерения общей физической нагрузки на поле.
Футболисты регулярно сдавали образцы кала. Из биоматериала биологи выделяли бактериальную ДНК, чтобы определить точный видовой состав кишечной микрофлоры. Спортсмены также ежедневно заполняли анкеты, где фиксировали качество сна, уровень стресса, выпитый алкоголь, энергетики и обезболивающие препараты.
Изначально в эксперименте участвовали 19 человек, но часть спортсменов исключили из-за приема антибиотиков, выявленных сотрясений или недисциплинированности при сборе анализов. В итоге ученые проанализировали 226 образцов от шести игроков. Несмотря на малую выборку, высокая частота сбора биоматериала позволила сформировать качественный статистический массив и отфильтровать 15 побочных факторов, влияющих на пищеварение.
Выяснилось, что микробиом чутко реагирует на физические столкновения. Если футболист получал удар по голове, входящий в верхние 25 процентов по силе для этого конкретного игрока, баланс микроорганизмов в его кишечнике сдвигался через 48–72 часа.
У спортсменов падала численность бактерий семейства Prevotellaceae и рода Prevotella. Снижение доли этих микроорганизмов в других исследованиях ассоциируется с системным воспалением и нарушением гематоэнцефалического барьера после тяжелых травм мозга. Одновременно в кишечнике росла доля бактерий рода Ruminococcus, которые часто преобладают у людей с воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
Математическое моделирование также показало накопительный эффект. К концу спортивного сезона профиль микробиома игроков достоверно отдалялся от стартовых показателей. Степень этого расхождения прямо коррелировала с суммарной тяжестью накопленных ударов по шлему. Ученые отметили, что из-за малого числа участников эти результаты указывают лишь на корреляцию, а не на строгую причинно-следственную связь, однако статистическая достоверность сдвигов требует дальнейшего изучения.
Исследование показало, что бессимптомные микротравмы головы не проходят бесследно для организма и отражаются на работе пищеварительной системы. Хроническое изменение микрофлоры в ответ на постоянные удары может частично объяснять, почему контактные виды спорта в долгосрочной перспективе приводят к системным воспалениям и раннему снижению когнитивных функций.