У спортсменов, играющих в американский футбол, состав кишечной микрофлоры претерпевал изменения всего через двое суток после сильного удара по шлему, и к завершению сезона эти изменения становились все более выраженными. Подобный эффект наблюдался даже после того, как были исключены факторы, связанные с питанием, стрессом и приемом лекарств.
Известно, что серьезные травмы головного мозга влияют на функционирование желудочно-кишечного тракта. Поврежденный мозг генерирует сигналы, вызывающие стресс, что приводит к системному воспалению и дисбактериозу. Спортсмены, занимающиеся контактными видами спорта, могут получать от ста до тысячи микротравм за один сезон. Эти удары не сопровождаются диагностируемыми сотрясениями и не проявляются заметными симптомами, поэтому влияние на взаимосвязь «мозг — кишечник» ранее не исследовалось.
Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS One, на протяжении всего игрового сезона осуществлялся мониторинг футболистов студенческой лиги NCAA. В шлемы спортсменов были интегрированы датчики, фиксирующие силу каждого столкновения с перегрузкой в диапазоне от 15 до 63g. Кроме того, на спине у игроков располагались GPS-трекеры, акселерометр, гироскоп и магнитометр для оценки общего объема физических нагрузок, испытываемых на поле.
Регулярно у футболистов брали образцы кала. Из полученного биоматериала биологи выделяли бактериальную ДНК для определения точного видового состава кишечной микрофлоры. Кроме того, спортсмены ежедневно заполняли анкеты, в которых отмечали качество сна, уровень стресса, а также информацию о употреблении алкоголя, энергетических напитков и обезболивающих препаратов.
Первоначально в эксперименте было задействовано 19 человек, однако некоторые спортсмены были отсеяны из-за обнаружения антибиотиков, сотрясений или из-за несоблюдения дисциплины при взятии анализов. В конечном итоге ученые исследовали 226 образцов, взятых у шести игроков. Несмотря на ограниченное количество участников, регулярный сбор биоматериала позволил создать надежный статистический массив и исключить 15 дополнительных факторов, оказывающих воздействие на пищеварение.
Было установлено, что микробиом демонстрирует высокую чувствительность к физическим воздействиям. Когда футболист получал удар по голове, сила которого находилась в верхних 25 процентах по сравнению с его обычными травмами, состав микроорганизмов в его кишечнике изменялся в течение 48–72 часов.
У спортсменов наблюдалось снижение количества бактерий семейства Prevotellaceae и рода Prevotella. В других исследованиях уменьшение количества этих микроорганизмов связывают с системным воспалением и повреждением гематоэнцефалического барьера после тяжелых черепно-мозговых травм. В то же время, в кишечнике увеличивалась доля бактерий рода Ruminococcus, что нередко наблюдается у людей, страдающих воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
Согласно математическому моделированию, наблюдался накопительный эффект. К моменту завершения спортивного сезона микробиомы игроков значительно изменились по сравнению с исходными показателями. Степень этого изменения напрямую зависела от общей интенсивности полученных ударов по шлему. Исследователи подчеркнули, что из-за ограниченного числа участников полученные результаты демонстрируют лишь корреляцию, а не установленную причинно-следственную связь, но статистически значимые изменения требуют дополнительного анализа.
Согласно результатам исследования, даже бессимптомные незначительные повреждения головы оказывают влияние на организм и затрагивают работу пищеварительной системы. Постоянные микротравмы вызывают хронические изменения в микрофлоре, что может частично объяснять, почему контактные виды спорта в перспективе приводят к системным воспалительным процессам и преждевременному ухудшению когнитивных способностей.