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科學小實驗神奇的箭頭原理
科學小實驗神奇的箭頭原理
更新时间:2024-10-14 00:24:23

關注慧跑,助您輕如羽、跑無傷

科學小實驗神奇的箭頭原理(科學家腦洞大開的研究)1

精英跑者之所以稱其為精英,就是他們比一般大衆跑者跑得快,至于為什麼他們比一般人快,解釋多了去了,跑得多、遺傳好、肯吃苦、心肺好、力量好等等。

最近,國際上頂級學術期刊《自然》雜志發表了哈佛大學團隊一項關于腸道微生物(也就是腸道菌群)可以改善運動中乳酸代謝的最新研究成果。

這篇論文從一個全新機制解釋了精英跑者為什麼跑得快還不累。

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優秀馬拉松選手

腸道菌群不同于常人

這項研究對比了參加了2015年波士頓馬拉松賽的精英選手和普通大衆的糞便,提取糞便的目的是研究其中的腸道菌群(提取糞便是研究腸道菌群的主要方式)。

結果發現,精英選手與普通大衆腸道菌群中差異最大的微生物是名為“veillonella”的腸道細菌,這個神奇的細菌也許就是精英選手跑得比你快的重要原因!

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既然精英選手與普通大衆腸道菌群中差異最大的是veillonella細菌。

研究人員将一位馬拉松運動員糞便樣本中提取的Veillonella細菌接種到小鼠腸道中,結果這些小鼠的運動能力顯著增加了,小鼠在特制的跑步機上跑的時間明顯延長!

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科學家們經過進一步分析最終得到答案,Veillonella菌的主要功能是分解乳酸。

而乳酸是大強度運動時,糖無氧分解的産物,乳酸由于是酸性物質,一旦在體内大量産生同時分解不足,就會短時間内在體内大量積累從而引發肌肉明顯酸脹感,并導緻疲勞和運動能力急劇下降。

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這裡我們要說說乳酸。

當我們跑步速度較慢時,糖和脂肪可以充分氧化分解成二氧化碳和水,并提供能量。

當跑步速度越來越快的時候,因為糖充分氧化分解能産生的輸出功率有限,無法滿足快速跑步的高功率需要,這時為了維持較快的速度,糖可以在氧氣供應不充分的情況下,分解提供能量以輸出較大功率。

這時才能滿足快速跑步時輸出功率較高的要求,但在這個過程中,會産生許多跑者們都非常熟悉的一種酸性物質——乳酸。

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乳酸由于酸性物質,如果産生得越來越多,清除不及時,就會導緻身體内環境發生很大改變:一方面讓你感覺十分難受;

另一方面就會極大地抑制你的運動表現,讓你迅速疲勞,也就是跑不動了。

所以乳酸是我們跑步速度較快時疲勞的最核心原因,這時的運動狀态就是所謂無氧運動。

無氧運動同樣跟有不有氧氣沒有關系,而是指運動強度太大了,糖無法充分氧化分解,而是以無氧酵解的形式提供能量,以維持較高的運動強度。

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當因為乳酸大量堆積你無法堅持原有強度慢下來或者停下腳步的時候,這時乳酸就不再産生。

體内堆積的乳酸一部分繼續分解成丙酮酸,再進一步被分解為二氧化碳和水,一部分則進入肝髒,乳酸可以再次合成糖原,這個過程稱為糖異生。

veillonella細菌可以将乳酸變成丙酮酸,而且體内産生的乳酸可以穿過上皮屏障進入腸腔,也就是說運動中體内積累的乳酸可以運輸到腸道,腸道中的veillonella細菌就可以分解乳酸了。

為了證實這一點,研究人員又在小鼠直腸内直接滴注丙酮酸,結果發現,這與Veillonella細菌接種到小鼠腸道中增加跑步能力的結果完全一緻。

這就表明veillonella細菌一方面可以迅速有效的地分解乳酸,一方面分解乳酸産生的能量又可以被肌肉所利用,veillonella細菌真是運動的好幫手!

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我國科學家要想成為院士要在《自然》雜志上發表過文章基本上一條不成文的規定,也表明隻有絕對高水平的原創成果才能在這樣的頂級期刊上發表。

這項研究發表在頂級《自然-醫學》雜志足見其份量,因為這項成果揭示了提升運動能力的又一重要機制——那就是腸道菌群。

優秀運動員的腸道菌群不同于一般人,因為他們的腸道中具有豐富的veillonella細菌,這使得他們具有更強的代謝乳酸的能力。

普通人隻能靠肝髒代謝乳酸,而運動員除了肝髒,他們的腸道也能代謝乳酸,也就是說,運動員比普通人多一個乳酸代謝渠道。

首先,在同等強度下比如500配速下,運動員乳酸生成本身就比一般人少,即使在跑得很快,運動員體内也大量産生乳酸的情況下,他們依舊可以依靠胃腸道分解乳酸,而不會産生乳酸堆積。

這就使得他們在速度很快時,體内乳酸水平依然不高,而普通人這個時候體内乳酸已經“爆表”。

腸道菌群主要存在于腸壁以及糞便,所以總結來說,就是運動員的“翔”也很優秀……

最新研究證實運動員的腸道可以代謝乳酸

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生命科學研究領域

的“新網紅”——腸道菌群

在我們體内,住着數以萬億計的微生物,95%的微生物在我們的胃腸道中,構成了腸道微生物環境,其中包含有100萬億數量級微生物,涉及1000個菌種,重達1.5公斤。

在幾千年的進化中,這些微生物與人體彼此間協同進化形成了互惠互利的生物共同體。

腸道中許多細菌對人體是有益的,它們提供人體許多營養物質消化吸收的酶類,促進食物熱量的吸收,合成一定的維生素,對人體的免疫功能也起着重要作用。

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早在2013年,來自法國農業科學研究院、丹麥哥本哈根大學、深圳華大基因研究院等單位的科研人員通過對169位肥胖和123位非肥胖的丹麥人的腸道菌群進行研究,發現肥胖和不肥胖人群的腸道菌群的種類和數量均存在顯著差異。

這項研究為解決肥胖問題提供新的預防和治療思路,也即以腸道菌群作為新的切入點。

通過進一步研究發現,微生物低豐富度的個體往往攜帶更多的促炎症細菌,而微生物高豐富度的個體則包含更多的抗炎症細菌。

微生物低豐富度的個體體内脂肪更多,大都表現出高血糖、高血脂、高血壓,并且還伴有其他的炎症表征。

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除此以外,科學家還發現腸道菌群對人的意識,行為,大腦都産生影響,為什麼有的人減肥那麼難,總是控制不了食欲,不想運動,可能因為腸道菌群通過對激素的控制,控制了你的意識,行為,可以直接給大腦指令。

目前這方面的研究非常多,很多研究都指向腸道菌群威力無窮,控制着我們的行為,思維和身體健康。

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“三分練七分吃”

不無道理

目前已經有充分證據認為飲食是影響腸道菌群組成的最重要因素,不同的飲食結構,可以形成不同的菌群結構。

長期食用高脂肪、低纖維的食物,可以造成腸道菌群結構失調,增加進入血液的毒素的量,誘發慢性炎症,從而導緻肥胖、糖尿病、冠心病等慢性病的發生。

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調節菌群結構的飲食方法有很多:富含膳食纖維複合的碳水化合物(粗糧,全麥),蔬菜水果等富含各種膳食纖維都可以讓益生菌增殖:

精制糖類比如米面甜點,脂肪,肉類等攝入過多,會讓更多的有害菌增殖。

因此,我們常常說的平時生活中多攝入膳食纖維,多吃粗雜糧,蔬菜水果等等最基礎的營養知識看似簡單,但其實包含了深刻的科學道理。

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健康飲食可以改善腸道菌群是确切無疑的,因為食物可以直接作用于腸道菌群,對腸道菌群發揮調節作用,而通過本文剛開始提及的研究,也證實了運動似乎也能直接作用于腸道菌群,比如增加有利于乳酸代謝的細菌。

事實上近期多項研究證實,運動也可以發揮抑制“壞”的菌群,增加“好”的菌群的作用,促進乳酸分解的細菌就屬于“好”的菌群。

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總結

最新研究發現,精英選手腸道菌群中有更多乳酸代謝能力超強的細菌,這是他們為什麼跑得快還不累的又一重要機制。

這種機制的産生是因為運動可以直接作用于菌群,還是熱愛運動的人本身就吃得更健康,還是兩者兼而有之,本研究就沒有給出答案。

總而言之,有氧運動不僅僅是是讓我們的骨骼、關節、肌肉、心髒更加健康,運動也能作用于消化系統。

科學運動好好吃,邁開腿管住嘴,雙管齊下,永遠是健康的終極法寶!

好的“翔”也是運動能力強的标志之一啊!

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