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フルマラソンとウルトラマラソンでは腸内細菌叢への影響が異なることが判明 順天堂大学

2日間で96kmという“超長距離”を走破した、日本人ウルトラマラソンランナーの腸内細菌叢の変化を調査した結果が報告された。順天堂大学の研究グループの研究によるもので、研究の成果が「Scientific Reports」に論文掲載されるとともに、同大学のサイトにプレスリリースが掲載された。免疫機能にかかわる酪酸産生菌が減少し、フルマラソンとは異なる変化がみられたという。

フルマラソンとウルトラマラソンでは腸内細菌叢への影響が異なることが判明 順天堂大学

研究の概要

フルマラソン以上の超長距離を走るウルトラマラソン※1の日本人ランナーの腸内細菌を調査した結果、フィーカリバクテリウム・プラウスニッツィ(F. prausnitzii)などの酪酸産生菌※2がレース後に減少することが明らかになった。酪酸産生菌は免疫機能に重要であることがわかっており、ウルトラマラソンのように身体活動量が非常に高く疲労困憊した状態では、腸内の酪酸産生菌が減少し免疫機能に影響を及ぼす可能性がある。この結果は、フルマラソンによる腸内細菌の変化とは異なるもので、ウルトラマラソンに特徴的な変化と考えられる。研究グループでは、「腸内細菌叢を介した肉体疲労時の体調不良の理解と競技特性や人種特性に合った予防法の開発へつながる知見」としている。

※1 ウルトラマラソン:フルマラソン(42.195km)を上回る距離を走るマラソンのこと。トラックやロードを走るものだけでなく、舗装されていない山岳コースを走るものもある。
※2 酪酸産生菌:腸に届いた食物繊維を分解・発酵して酪酸を産生する細菌の総称。炎症性腸疾患(クローン病など)のほか、さまざまな疾病やヒトの免疫機能と関連することが明らかとなり、注目されている。

研究の背景:超長距離走行が日本人の腸に与える影響は不明だった

ヒトの腸内には約1,000種、100兆個の細菌が生息しており、これらの細菌を総称して腸内細菌叢と呼ぶ。腸内細菌叢はヒトと共生関係にあり、食物消化や病原体増殖の阻害などのさまざまな役割を果たしている。この腸内細菌叢は、食事や運動の影響を受けて変化することや、腸内細菌叢を構成する細菌のバランスの崩れがさまざまな病気と関連していることが明らかになってきている。

2019年には、フルマラソンを終えたばかりのランナーの腸内で増加するベイロネラ(Veillonella)※3が運動能力と関連しているという海外の論文が注目を集めた。Veillonellaは、163kmの山岳フットレースを完走したランナーの腸内でも増えていたことが報告された。

しかし、Veillonellaは日本人の腸内にはあまり多くない菌。また、フルマラソンを超える距離を走ることで日本人の腸内細菌叢がどう変化するのかは、これまでほとんど調査されていない。それを明らかにしようとしたのが今回の研究。

※3 ベイロネラ(Veillonella):口腔内や腸内に生息する嫌気性菌。2019年にフルマラソンの能力と関連するとして話題になった。

研究内容:日本海から太平洋を目指す列島横断レース参加者で検討

本研究では、日本アルプスを日本海から太平洋まで縦走する「トランスジャパンアルプスレース2020」に参加した選手のレース前後での腸内細菌叢の変化を調査した。このレースは富山湾(標高0m)からスタートして、選手は北アルプスの剱岳(標高2,999m)、薬師峠(2,294m)を越えて進んでいたが、スタートから31時間後に荒天のため中止となり、それぞれ最寄りのルートで下山し自力で帰路につくことになった。そこで本研究では、スタートから38~44時間以内に、96.1km地点(高低差の合計が上り8,062m、下り6,983m)の新穂高温泉に到着した、9名の選手を対象に調査を行った。

各選手の便検体より、腸内細菌叢としてそれぞれ1万個の細菌を同定し、全体で380種の細菌の存在比を分析することができた。腸内細菌叢のパターンを調べてみると、腸内細菌叢には個人ごとに特定のパターンがあることと、今回のレースではパターンに影響するほどの変化は生じなかったことがわかった。

次に、個々の細菌のレース前後の変化を調べてみると、さまざまな病気の患者で減少が観察されている、酪酸産生菌のフィーカリバクテリウム・プラウスニッツィ(F. prausnitzii)が減少していることがわかった。F. prausnitziiがレース前の4.75%から、レース後に0.68%(-85.7%)と最も大きく減少した選手は、レース後に、だるさや浅い眠りがあったと報告した(図)。また、380種の細菌のうち、有意な減少が観察されたF. prausnitziiを含む4種類の細菌は、すべて酪酸産生菌だった。

腸内細菌叢が産生する酪酸は、免疫機能などに重要であることが明らかになっている。ウルトラマラソンによる酪酸産生菌の減少が、体調に悪影響を及ぼした可能性が考えられた。

図 ウルトラマラソン前後の各選手のF. prausnitziiの変化(左図)と変化量(右図)

図 ウルトラマラソン前後の各選手の<i>F. prausnitzii</i>の変化(左図)と変化量(右図)

フィーカリバクテリウム・プラウスニッツィ(F. prausnitzii)は9人中7人で減少した。最も減少した選手(選手I)は、レース後に、だるさや浅い眠りがあったと報告した
(出典:順天堂大学)

一方、今回対象とした日本人ランナーのレース後のVeillonellaの腸内細菌叢に対する構成比は、1人を除いて0.1%未満であって、レース前後で有意な変化は観察されなかった。この結果は、2019年に報告され話題になった、フルマラソンを完走したランナーでVeillonellaが増加していたとする海外論文とは異なる結果だった。

まとめと今後の展開

本研究で対象としたウルトラマラソンはレース途中で中止になったため、9名の選手のみという制限のある調査となった。しかし、これまで海外において長距離レースにより増加すると報告されていた腸内細菌のVeillonellaには変化は認めず、免疫機能に関与するF. prausnitziiなどの酪酸産生菌が減少していることが新たに明らかになった。この結果は、フルマラソンによる腸内細菌の変化とは異なるもので、ウルトラマラソンに特徴的な変化と考えられる。

ウルトラマラソンはフルマラソンよりも身体活動量が多く過酷な競技。中止になったとは言え、本研究で調査した選手は睡眠・食事をとりながらもフルマラソンを完走した場合の4倍以上のエネルギーを消費していた。身体活動量が非常に高く疲労した状態で体調が悪くなるのには、腸内の酪酸産生菌の減少が関与している可能性がある。

プレスリリースは、「酪酸産生菌の減少を防ぐための食品・医薬品などを作ることで、肉体疲労時の体調不良を予防できるかもしれない。また、これは日本人に多いB型腸内細菌に特徴的な結果である可能性があり、今後検証を続ける」とまとめられている。

プレスリリース

フルマラソン以上を走る“ウルトラマラソン”。2日間で96kmの“超長距離”を走破した日本人ランナーの腸内細菌叢の変化を調査(順天堂大学)

文献情報

原題のタイトルは、「Alterations in intestinal microbiota in ultramarathon runners.」。〔Sci Rep. 2022 Apr 28;12(1):6984〕
原文はこちら(Springer Nature)

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