本文适合进阶补剂爱好者
内容标签：V•Nella
审查：朱倩妮 译稿：华珏琴
责编：过凌洋 校对：过红兴
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V•Nella™是Fitbiomics®公司推出的一款突破性益生菌补充剂，旨在通过代谢乳酸来提高运动成绩。
V•Nella™含有Veillonella atypica FB0054，这是一种从精英运动员的微生物群中分离出来的独特细菌，可将运动引起的乳酸转化为丙酸——一种有益的短链脂肪酸，可以提高能量产生并减少疲劳。
我们将探索 V•Nella 的起效原理、其开发背后的科学原理以及表明它可以帮助运动员超越极限的有希望的研究。
此外，我们将讨论当前的实验证据状态，包括动物和人类研究（V•Nella 在其首次试点研究中提高了 7 名受试者中的 5 名受试者的耐力），以及未来研究可能揭示的有关这种提高耐力和恢复能力的创新方法的信息。
乳酸悖论：废物还是重要能量源泉？
乳酸也被称为乳酸盐，是人体进入无氧糖酵解时产生的副产物，无氧糖酵解是一种能量产生方式，当氧气需求超过人体供应氧气的能力时就会发生。
换句话说，这意味着你的训练超过了乳酸阈值，可能达到或接近你的最大摄氧量（即身体消耗其所能产生的所有氧气的强度水平）。
从历史上看，运动营养界一直将乳酸视为罪魁祸首，其根源在于人们认为乳酸堆积会导致肌肉疲劳，并影响耐力运动的表现。
最近的研究表明，导致疲劳的不是乳酸分子本身，而是围绕乳酸合成的代谢条件，这质疑了这一观点。[1]这些条件包括乳酸产生的氢离子降低肌肉的 pH 值，从而影响肌肉的收缩能力、ATP 的酶促合成以及肌肉细胞的钙吸收。[2]
了解乳酸的产生
事实上，乳酸实际上可以支持运动表现的某些方面。[1,2]要理解其中的原因，我们需要考虑在无氧糖酵解过程中，葡萄糖转化为丙酮酸，每个葡萄糖分子产生 2 个 ATP 分子。与有氧糖酵解相比，这是一种非常低效的能量产生途径，有氧糖酵解每个葡萄糖产生32 个ATP 分子。[3]
当乳酸脱氢酶将丙酮酸转化为乳酸时，就会形成乳酸，并产生 NAD+ 作为副产品。这很重要，因为 NAD+ 是葡萄糖分解为丙酮酸以继续产生 ATP 所必需的，[4]虽然效率不高，但比肌肉耗尽 ATP 要好。
换句话说，乳酸是好的，因为它通过无氧糖酵解维持能量产生 - 但它也是坏的，因为它会导致肌肉组织酸化，并产生氢离子。
理想情况下，我们会通过另一种方式为肌肉提供 ATP——这种方式不会驱动无氧糖酵解，而是通过不会导致肌肉酸化的途径为细胞提供能量。
如果我们可以将乳酸转化为其他物质，一种可以作为非糖酵解代谢底物的分子，那会怎样？
V•Nella不是传统的益生菌
V•Nella 由一种名为Veillonella atypica 的细菌组成，该细菌被确定为精英运动员肠道微生物群的关键成分，并从中分离出来。
正如您所看到的，其目标是通过改变人们的微生物群，使其更像精英运动员的微生物群，从而提高运动表现和恢复能力。
利用 V•Nella 绕过无氧糖酵解
越来越多的科学研究表明，某些细菌（称为益生菌）在人体中定殖后可以极大地有益于人类健康。如果您是这里的常客，您已经知道，得益于过去十年在尖端益生菌研究上投入的数十亿美元，令人惊叹的益生菌补充剂正在迅速普及。
考虑到这一点，来自哈佛医学院和 Wyss 研究所等著名研究机构的一组科学家于 2015 年开始研究肠道微生物组成与运动表现之间的联系。[5]
2015 年背景研究：了解优秀运动员的肠道微生物组
该研究从 2015 年波士顿马拉松的马拉松运动员中抽取了肠道微生物样本，并将其与久坐不动的对照组进行了比较。 [5]他们招募了15 名跑步者和 10 名对照组。两组均在两周内每天提供粪便样本：跑步者在马拉松前一周和马拉松后一周提供粪便样本，对照组则任意选择两周作为样本。
分析了 2009 份粪便微生物图谱
该研究总共收集了 2009 个粪便样本。研究人员使用一种称为16S 核糖体 RNA (rRNA) 测序的技术对这些样本进行了分析，以确定其微生物种群的组成。
16S rRNA 基因是原核核糖体的组成部分，是细菌和古细菌细胞中蛋白质合成所必需的。虽然它在进化上高度保守，但它具有高变区，其中包含每个物种独特的遗传特征。通过提取该基因并通过聚合酶链式反应 (PCR) 对其进行扩增，科学家可以估算出样本中每种细菌的比例。[5]
研究人员利用 16S rRNA 生物标志物测序，发现了一种细菌属Veillonella，该属此前已被发现与运动和乳酸代谢有关[6] ，在马拉松运动员完成比赛后，其肠道中这种细菌属大量存在。
韦荣球菌：一种从乳酸中产生短链脂肪酸的细菌
真正有趣的部分是——韦荣球菌已知仅使用乳酸作为底物就能产生一种名为丙酸和乙酸的短链脂肪酸 (SCFA)。它通过将乳酸转化回丙酮酸，然后通过甲基丙二酰辅酶 A 途径利用该丙酮酸，从而产生丙酸。[7]
丙酸盐是一种抗炎化合物，具有多种健康益处，包括改善血糖控制、胰岛素敏感性、胆固醇水平和肠道健康。在其他 SCFA 中，丙酸盐是益生菌补充剂的主要目标之一。
丙酸生成：进一步提高细胞能量/ATP 生成
在动物身上检验假设
在确定了运动和韦荣球藻丰度之间的相关性后，研究人员试图建立因果关系。他们通过对小鼠进行的复杂动物研究实现了这一目标。
目的是测试服用韦荣球菌是否能通过将乳酸转化为丙酸来提高耐力。小鼠是这项研究的理想对象，因为它们喜欢在跑步机上跑步，而且对细菌定植的反应与人类相似。
研究人员采用了交叉研究，这是一种实验设计，允许每组在不同时间经历两种治疗条件，中间有一个清除期以消除残留效应。这种技术通过使每个受试者作为自己的对照来减少结果的可变性，使其特别适用于样本量较小的研究——比如这项研究只使用了 32 只老鼠。[5]
在研究的第 1 阶段（第 1 周），一半的小鼠（A 组）接受了韦荣球菌的管饲，而另一半（B 组）接受了另一种益生菌保加利亚乳杆菌的治疗。
精明的补充剂消费者可能会认出保加利亚乳杆菌是一种产乳酸的细菌，常用于发酵牛奶以生产酸奶。它是一种有益的微生物，由于其对肠道健康和消化有支持作用，因此经常被添加到益生菌补充剂中。[5]
为什么要使用乳酸杆菌而不是真正的安慰剂？
鉴于大多数随机对照研究都使用惰性物质作为安慰剂对照，您可能想知道为什么这项研究使用保加利亚乳杆菌。使用另一种益生菌作为对照很重要，原因很简单：在两种治疗条件下保持相似的细菌负荷。
这种方法解释了将细菌引入肠道的任何非特异性影响——尤其是因为益生菌菌株可能具有抗炎特性，这可能会影响研究结果。
因此，使用另一种细菌作为安慰剂可以控制这些潜在影响。之所以选择保加利亚乳杆菌，是因为它不代谢乳酸，而乳酸是韦荣球菌提高耐力效果的必要条件，因为乳酸是韦荣球菌的乳酸转化产物。事实上，众所周知，保加利亚乳杆菌会从丙酮酸等底物中产生乳酸，这与韦荣球菌的作用相反。[9]
交叉设计
在第 2 阶段（第 2 周），休息一周后，治疗方法相反——A 组接受乳酸杆菌，B 组接受韦荣球菌。
动物研究设计中最重要的一个方面是，它使用了从马拉松运动员的粪便样本中培养出来的韦荣球菌菌株。这意味着动物实验测试了运动上调的特定韦荣球菌种是否提高了初步实验中人类受试者的耐力。
在跑步机上跑步至力竭前五小时，给小鼠灌胃（强制喂食）200 微升含有约 50 亿菌落形成单位的细菌悬浮液。[5]主要终点是跑步机跑步期间的力竭时间。实验前两天让小鼠适应跑步机，以熟悉跑步过程。
跑步机测试和数据分析
测试当天，跑步机的速度开始为每分钟 5 米，并逐渐以每分钟 1 米的速度增加，直至老鼠精疲力竭（定义为老鼠在连续三次敲击休息平台后无法再回到跑步机上）。[5]
在交叉试验的两个阶段中，研究人员连续三天进行了跑步机耐力测试。研究人员记录了每只老鼠在试验中的最大跑步时间。[5]
为了分析数据，研究人员使用了广义线性混合模型 (GLMM)，该模型既考虑了固定效应（例如治疗类型和时间），也考虑了随机效应（小鼠之间的个体差异）。通过结合治疗顺序和治疗周期，他们测试了韦荣球菌治疗是否显著影响了疲劳时间。[5]
他们还进行了留一交叉验证 (LOOCV) 和迭代置换检验，以确保没有一只老鼠对结果产生不成比例的影响。这种稳健的统计方法增强了对研究结果可靠性的信心。[5]
给小鼠灌胃非典型韦荣球菌后，小鼠跑得更久
交叉设计进一步证实了这一发现，因为耐力的提高在实验的两个阶段都是一致的。当老鼠从乳酸杆菌换成韦荣球菌时，它们的跑步时间增加了，而当它们从韦荣球菌换成乳酸杆菌时，它们的表现又回到了基线水平。[5]
研究人员还进行了额外的实验来证实乳酸代谢是提高耐力的原因：
用同位素标记的乳酸进行确认
研究人员利用同位素标记的乳酸证明，运动过程中产生的乳酸可以穿过肠道屏障进入肠腔，然后被韦荣球菌等肠道细菌利用。[5]
为了直接测试丙酸本身是否可以增强耐力，研究人员通过直肠内输注给小鼠注射丙酸。结果与韦荣球菌管饲的效果相似——仅接受丙酸的小鼠在跑步机上跑步时间也有类似的改善。[5]这支持了韦荣球菌将乳酸代谢为丙酸是耐力增强的原因这一观点。
除了耐力之外，研究人员还研究了与韦荣球菌治疗相关的其他生理变化。
从跑步机测试后的小鼠身上采集的血液样本显示，与对照组相比，用韦荣球菌治疗的小鼠的促炎细胞因子（如 TNF-α 和干扰素-γ）水平明显降低，这表明韦荣球菌可能有助于减少运动引起的炎症。
人体试点研究：韦荣球菌在短短 14 天内显示出预防运动表现下降的良好趋势
基于这些结果，进行了一项小规模的后续人体试点研究，以提供初步证据。这项名为《益生菌 Veillonella atypica FB0054 补充剂对无氧能力和乳酸的影响》的研究旨在测试Veillonella给药与人类运动表现之间的关系。[10]
这是一项短期随机、双盲、安慰剂对照交叉研究，研究对象为七名健康、身体活跃的男性和女性，治疗仅持续 14 天。[10]
由于样本量如此之小，交叉设计通过让每个受试者作为自己的对照，最大限度地减少了组间差异。研究人员推测，补充韦荣球菌会改善人类受试者的无氧性能，就像之前研究中的小鼠一样。
三大目标
这项短期研究的具体目标是：
确定补充 Veillonella atypica FB0054 是否可以改善无氧能力（以跑步机测试期间的疲劳时间来衡量）
评估运动前、运动后和运动后五分钟乳酸水平的变化
评估 VA 补充剂的安全性和耐受性，同时监测心率、血压和血液化学等临床指标
采取的方法和测量
了解 VO2Peak
改变乳酸的转化，但不消除乳酸
由于样本量小、持续时间短，这是一个有希望的趋势
考虑到这是一项试点研究，样本量非常小，持续时间只有两周，因此这项研究很有希望。Veillonella atypica对七名参与者中的五名来说，保持耐力的效果比安慰剂更好，这非常令人鼓舞！即使按照补充剂科学的标准，七名参与者也是一个很小的样本，而且研究持续时间比大多数客户购买补充剂时获得的持续时间要短。[10]
即使样本量如此之小，仅两周的时间就产生了疲劳时间的积极趋势，这一事实有力地表明，韦荣球菌是一种非常有希望的增能补充剂候选者。
未来研究将涉及更多人群
Hall, Mederic M et al. “Lactate: Friend or Foe.” PM & R : the journal of injury, function, and rehabilitation vol. 8,3 Suppl (2016): S8-S15. doi:10.1016/j.pmrj.2015.10.018. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1016/j.pmrj.2015.10.018
Cairns, Simeon P. “Lactic acid and exercise performance : culprit or friend?.” Sports medicine (Auckland, N.Z.) vol. 36,4 (2006): 279-91. doi:10.2165/00007256-200636040-00001. https://link.springer.com/article/10.2165/00007256-200636040-00001
Chaudhry, Raheel , and Matthew Varacallo. “Biochemistry, Glycolysis.” National Library of Medicine, StatPearls Publishing, 8 Aug. 2023. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482303/
Melkonian, Erica A, and Mark P Schury. “Biochemistry, Anaerobic Glycolysis.” Nih.gov, StatPearls Publishing, 2019. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546695/
Scheiman, Jonathan et al. “Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism.” Nature medicine vol. 25,7 (2019): 1104-1109. doi:10.1038/s41591-019-0485-4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7368972/
van den Bogert, Bartholomeus, et al. “Draft Genome Sequence of Veillonella Parvula HSIVP1, Isolated from the Human Small Intestine.” Genome Announcements, vol. 1, no. 6, 26 Dec. 2013, doi:10.1128/genomea.00977-13. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3853057/
Zhang, Shi-Min, and Shir-Ly Huang. “The Commensal Anaerobe Veillonella dispar Reprograms Its Lactate Metabolism and Short-Chain Fatty Acid Production during the Stationary Phase.” Microbiology spectrum, vol. 11,2 e0355822. 28 Mar. 2023, doi:10.1128/spectrum.03558-22. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10100942/
Arnold, Paige K, and Lydia W S Finley. “Regulation and function of the mammalian tricarboxylic acid cycle.” The Journal of biological chemistry vol. 299,2 (2023): 102838. doi:10.1016/j.jbc.2022.102838. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9871338/
Huang, Yanna et al. “Cloning of D-lactate dehydrogenase genes of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and their roles in D-lactic acid production.” 3 Biotech vol. 7,3 (2017): 194. doi:10.1007/s13205-017-0822-6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5491441/
Gross, Kristen et al. “Impact of probiotic Veillonella atypica FB0054 supplementation on anaerobic capacity and lactate.” iScience vol. 27,1 108643. 8 Dec. 2023, doi:10.1016/j.isci.2023.108643. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10784697/
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