Interakcje suplementów sportowych z mikrobiotą

Temat wpływu aktywności fizycznej na mikrobiotę jelitową sportowców był już poruszany wielokrotnie. Jak powszechnie wiadomo, nieodłącznym elementem sportu jest suplementacja. Rynek suplementów diety z roku na rok staje się coraz obfitszy. Obecnie mamy bardzo szeroki wybór odżywek przeznaczonych dla sportowców. Producenci bombardują nas ofertami cudownych środków, które mają wspierać odchudzanie, działać prozdrowotnie, czy wspomagać szeroko pojętą formę sportową. Czy każdy z produktów, od którego uginają się sklepowe półki, jest bezpieczny?

Tutaj nasuwa się kolejne pytanie. Skoro wysiłek fizyczny o charakterze wytrzymałościowym zaburza równowagę mikrobioty jelitowej, to jaki wpływ na jej stan mają dostępne na rynku suplementy?

Klasyfikacja suplementów sportowych

Australijski Instytut sportu AIS opracował system klasyfikacji ABCD, który dzieli żywność dla sportowców i składniki suplementów na cztery grupy zgodnie z dostępnymi dowodami naukowymi, które określają, czy produkt jest bezpieczny, dozwolony i skuteczny w poprawianiu wyników sportowych.

AIS przestrzega przed zażywaniem suplementów wieloskładnikowych (np. mieszanek przedtreningowych). Produkty te zawierają długą listę składników. W niektórych przypadkach dawki tych składników nie są podane na etykiecie pod pretekstem, że jest to „zastrzeżona mieszanka”, do której producent ma specjalne prawa własności.

Należy podkreślić, iż system klasyfikacji ABCD koncentruje się na żywności dla sportowców i poszczególnych składnikach, a nie na konkretnych produktach czy markach suplementów [1].

Suplementy sportowe z twardymi dowodami interakcji z mikrobiotą

Polifenole

Wzmożona aktywność fizyczna prowadzi do zwiększenia liczby wolnych rodników. Po przekroczeniu endogennych zdolności przeciwutleniających organizmu prowadzi do wystąpienia stresu oksydacyjnego. Często jest on manifestowany osłabieniem mięśni i zmęczeniem [3].

Kluczową podkategorią przeciwutleniaczy są polifenole, bardzo liczna grupa naturalnych związków pochodzenia roślinnego [4]. Aktywność biologiczna polifenoli nie ogranicza się tylko do ich zdolności przeciwutleniających, gdyż wykazują one działanie przeciwzapalne i przeciwinfekcyjne [5]. Wykazano, że suplementacja polifenoli ma pozytywny wpływ na stan mikroflory, określony przez autorów badania jako „podobny do prebiotyku” [6].

Korzystne działanie polifenoli zaobserwowano w badaniach in vitro z mikroflorą jelitową człowieka oraz in vivo w badaniach przedklinicznych i klinicznych, stymulując wzrost pożytecznych bakterii, takich jak Lactobacilli i Bifidobacteria [6]. Inne pożyteczne gatunki, których wzrostowi sprzyjają polifenole, dotyczą Akkermansia, Faecalibacterium prausnitzii i Roseburia [7,8].

Białka

Liczne badania naukowe wykazują, że spożywanie odżywek białkowych w połączeniu z treningiem zwiększa masę mięśniową oraz poprawia wyniki sportowe [9].  Podaż białka, niezbędna do wspomagania adaptacji metabolicznej, naprawy, przebudowy i wymiany białka na ogół waha się w granicach od 1,2 do 2,0 g/kg m.c/dzień [10]. Ilości te obejmują całkowitą podaż białka w ciągu dnia, zarówno z diety, jak i suplementów diety. Badania naukowe wykazują, że wyższe dawki nie przekładają się na większe korzyści [10]. 

Dokonując oceny wpływu białek na skład i funkcjonalność mikroflory jelitowej, należy wziąć pod uwagę ilość białka, jakość, oraz źródło [11]. Białka o innym składzie aminokwasów mogą w różny sposób wpływać na mikroflorę jelitową. Sugeruje się, że białka pochodzenia roślinnego są korzystniejsze dla mikrobioty niż białka pochodzenia zwierzęcego. Wysokie spożycie białka zwierzęcego wiąże się ze wzrostem enterotypu Bacteroides [12], który zaangażowany jest w rozwój insulinooporności [68].

Obserwacja trzytygodniowej suplementacji kazeiną, białkiem sojowym lub związkiem maltodekstryny u ludzi z otyłością i nadwagą nie wykazała wpływu na skład bakterii i różnorodność mikroflory kału. Jednak, co ciekawe, każda z diet wysokobiałkowych spowodowała przesunięcie stężenia metabolitów w kale i moczu (izomaślanu pochodzącego z aminokwasów) wytwarzanego przez mikroflorę jelitową. Stwierdzono zmniejszenie maślanu w kale w obu grupach, co sugeruje możliwy negatywny wpływ spożycia dużej ilości białka na zdrowie okrężnicy u osób nieaktywnych [12].

W kolejnym badaniu oceniono wpływ 10-tygodniowej suplementacji białka (10 g izolatu serwatki plus 10 g białka hydrolizatu wołowego dziennie) na mikroflorę jelitową u sportowców uprawiających sporty wytrzymałościowe. Choć nie odnotowano wpływu na poziom SCFA, amoniaku lub pH to zaobserwowano spadek liczby bakterii prozdrowotnych (Roseburia, Blautia i Bifidobacterium longum).

Na podstawie tych danych autorzy badania wysunęli spekulację, iż długoterminowa suplementacja białka może negatywnie wpływać na stan mikrobioty jelitowej sportowców [14]. Przy czym warto zaznaczyć, że długofalowe konsekwencje spadku liczby bakterii (Blautia , Roseburia i Bifidobacterium longum ) dla zdrowia jelit są nieznane [14]. Wpływ długotrwałego spożywania wysokobiałkowych suplementów na mikroflorę jelitową nie został wciąż zbadany.

W innym z badań stwierdzono, że wysokie spożycie białka u elitarnych sportowców pozytywnie koreluje z różnorodnością drobnoustrojów.  Co sugeruje, że trening fizyczny jest niezbędny dla zdrowej i zrównoważonej mikroflory jelitowej, jaki i masy i funkcji mięśni [15]. Zgodnie z tymi obserwacjami prawidłowo zbilansowana podaż białka w diecie powinna wspierać nie tylko wyniki sportowe, ale także dobrą kondycję jelit [16].

Należy przypomnieć, iż zapotrzebowanie na białko w diecie sportowców jest podwyższone, a diety wysokobiałkowe mogą wpływać na mikroflorę jelitową i poziom fermentacji białek [17].

Omega-3 (wielonienasycone kwasy tłuszczowe-PUFA)

Badania wykazują, że kwasy tłuszczowe omega-3 mają znaczący wpływ na pracę komórek odpornościowych, a także współpracują z mikrobiotą w regulacji stanu zapalnego i odporności organizmu [18,19]. Omega-3 wykazują działanie przeciwzapalne po wysiłku [20] i wpływają na integralność jelit [21]. Udowodniono również, że wpływają na prawidłowy stosunek bakterii Firmicutes: Bacteroidetes oraz poziomy Coprococcus i Faecalibacterium, a także zwiększenie liczebności dobroczynnych Bifidobacterium, Lachnospira, Roseburia i Lactobacillus oraz innych rodzajów bakterii wytwarzających maślan [22–24].

Ponadto poziomy omega-3 PUFA w osoczu korelują z rodziną Lachnospiraceae, bakterią wytwarzającą krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) [22]. Udowodniono, iż suplementacja Omega-3 zapobiegła występowaniu zaburzeń neuropsychiatrycznych i dysbiozy jelitowej spowodowanych silnym stresem w okresie dojrzewania, a efekt ochronny suplementacji utrzymywał się także w życiu dorosłym [25,26]. Jako, iż korzystne działanie omega-3 na stan mikroflory jelitowej jest bardzo dobrze udokumentowany zostały w ostatnim czasie zaproponowane jako prebiotyki [27].

Probiotyki

Podaż probiotyków może przyczyniać się do zachowania ogólnego, dobrego stanu zdrowia, a także pośrednio utrzymywać lub poprawiać wyniki sportowców. Wykazano, że probiotyki pozytywnie oddziałują na stan jelit, pobudzają system immunologiczny [61] oraz aktywność przeciwutleniającą [62].

Zaburzenia odporności wywołane dużym obciążeniem treningowym zwiększają podatność na zakażenia układu moczowego, wpływają na przewód pokarmowy, co w efekcie przekłada się na wydajność [63]. Regularne przyjmowanie probiotyków wzmacnia barierę błony śluzowej jelit [64] oraz łagodzi stan zapalny wywołany wysiłkiem [65]. Ponadto sprzyja poprawie nastroju [66]. Ćwiczenia fizyczne zwiększają poziom tryptofanu, prekursora w procesie produkcji serotoniny [67]. Wnioskować śmiało można, iż odpowiedni poziom aktywności w połączeniu z dobrym stanem mikrobioty jelitowej może mieć kluczowe znaczenie dla równowagi psychicznej.

Suplementy sportowe z umiarkowanymi  dowodami interakcji z mikrobiotą

Aminokwasy rozgałęzione (BCAA)

Choć w ostatnich czasach spekulowano na temat działania BCAA to przeprowadzone w maju 2020 r. badanie na grupie rowerzystów udowodniło jej pozytywny wpływ. Podaż BCAA przed podjęciem aktywności oraz w czasie jej trwania skróciła czas, oraz zmniejszyła stopień odczuwanego wysiłku w porównaniu z placebo.  Ostra suplementacja BCAA  znacząco poprawiła wyniki w jeździe na rowerze wśród osób aktywnych rekreacyjnie, co było związane z obniżoną oceną wysiłku [28].

Badania dotyczące wpływu suplementacji BCAA na mikrobiotę jelitową są nadal ograniczone do badań na zwierzętach, gdzie udokumentowano kilka korzystnych efektów u świń i myszy [29-33]. Odnotowano, że suplementacja BCAA w diecie wspomaga pracę jelit, poprawia jelitowe wchłanianie aminokwasów (AA) i glukozy oraz poprawia odporność organizmu [34].

Wykazano [35] zwiększoną liczebność Akkermansia i Bifidobacterium oraz o zmniejszony poziom Enterobacteriaceae, oraz zmiany w metabolizmie lipidów i cukrów u myszy karmionych mieszanką wzbogaconą w BCAA (1,5 mg / g masy ciała dziennie, począwszy od 11. do 15. miesiąca życia). Zauważono również zmniejszenie zaburzeń metabolicznych i poprawę wrażliwości insulinowej dzięki niwelowaniu stanu zapalnego [36]. Aby poznać wpływ suplementacji BCAA na mikroflorę jelitową ludzi, potrzebne są dalsze badania.

Glutamina

Glutamina jest szeroko stosowana w żywieniu sportowców. Podanie dawek 30 g L-glutaminy dziennie przez okres 14 dni u osób dorosłych z otyłością, wpływały na zmiany w składzie mikroflory jelitowej [37]. Odnotowano zmniejszony stosunek Firmicutes: Bacteroidetes w porównaniu z grupą kontrolną; ponadto zmniejszyła się liczba bakterii z rodzaju Veillonella, podczas gdy liczba z rodzaju Prevotella wzrosła.

Zwiększona ilość Veillonella wiąże się z wyższym poziomem zapalenia jelit, rozwojem zapalenia okrężnicy i chorobą Leśniowskiego-Crohna [38,39]. Wzrost liczby Prevotella stanowi tarczę ochronną przeciwko stanom zapalnym i chorobom niezakaźnym okrężnicy [42]. Ponadto, ostatnie badanie wykazało, że 14-dniowa suplementacja 30 g glutaminy spowodowała znacznie zmniejszenie obwodu talii u osób z nadwagą oraz zmniejszenie poziomu insuliny w surowicy [40]. Te odkrycia sugerują, że suplementacja gutaminą u ludzi może pozytywnie wpływać na skład mikrobioty oraz wykazywać działanie przeciwzapalne. Powyższe wnioski wysunięte zostały z badań przeprowadzonych na zwierzętach, co sprawia, że ​​konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań na ludziach [41].

Wodorowęglan sodu

Wodorowęglan sodu to tani i powszechnie dostępny produkt gospodarstwa domowego znany jako soda oczyszczona. Woda mineralna bogata w wodorowęglany jest stosowana jako suplement sportowy poprawiający wydolność [43].

Przyjmowana przed intensywnym treningiem lub zawodami znacząco poprawia równowagę kwasowo-zasadową organizmu [44]. Analiza mikrobioty wykazała, że ​​spożycie wody bogatej w wodorowęglany (ok. 2,5 g dziennie przez ok. 7 dni) może korzystnie wpływać na zmiany w mikroflorze jelitowej. Stymuluje też wzrost liczby bakterii (Christensenellaecae i Dehalobacteriaceae) oraz prowadzi do zmniejszenia Bifidobacteriaceae [45]. Co ciekawe, u osób szczupłych (BMI <25) zaobserwowano wzrost ilości Christensenellaceae w porównaniu z osobami otyłymi (BMI> 30) [46].

Witamina D

Witaminą D jest powszechnie suplementowana nie tylko wśród sportowców. Reguluje wiele funkcji komórek, ma wpływ na masę i siłę mięśni szkieletowych. Niedobór witaminy D wpływa negatywnie na mikrobiom jelitowy, ograniczając jego zdolność do produkcji witamin z grupy B w jelicie, co może negatywnie wpływać na układ odpornościowy [47].

Badanie eksperymentalne przeprowadzone na zdrowych ochotnikach [48] wykazało, że duża dawka (> 34 300 IU / tydzień przez osiem tygodni)  witaminy D powodowało zmniejszenie ilości Proteobakterie, wzrost Bacteroidetes i ogólnie bogactwo bakterii. Równolegle zaobserwowano spadek patogenów takich jak Pseudomonas i Escherichia / Shigella [49].

W dostępnej literaturze możemy znaleźć dowody wskazujące na pozytywny wpływ suplementacji witaminy D na skład mikrobiomu przewodu pokarmowego, co jest przydatne zarówno w odniesieniu do zdrowych osób, jak i  sportowców. Biorąc pod uwagę niedostatek i niejednorodność dotychczas prowadzonych badań przeprowadzenie dalszych badań w tym kierunku uznaje się za uzasadnione.

Napoje sportowe węglowodanowo-elektrolitowe

Węglowodanowe napoje sportowe w różnych formach (płynne, żelowe lub stałe) w połączeniu z elektrolitami podwyższają zdolności wysiłkowe w porównaniu z podaniem niekalorycznych napoi kontrolnych [50]. Tego typu suplementy mogą powodować dyskomfort w jelitach, w zależności od ich składu [51].

Nie ma badań ukierunkowanych na sprawdzenie zmian w liczebności różnych szczepów bakteryjnych flory jelitowej, dlatego potrzebne są szczegółowe badania w celu wyjaśnienia ich interakcji z mikrobiotą.

L-karnityna

Suplementy zawierające L-karnitynę są stosowane przez sportowców w celu zwiększenia sprawności fizycznej i wydajności [52] oraz ze względu na jej właściwości przyspieszania regeneracji po ćwiczeniach [53].  L-karnityna odgrywa rolę w utrzymaniu zdolności mikroflory okrężnicy do fermentacji błonnika. Z kolei niskie spożycie błonnika może wpływać na metaboliczne szlaki karnityny związane ze zwiększonym ryzykiem miażdżycy i chorób sercowo-naczyniowych [54].

W tym wypadku L-karnityna może sprzyjać rozwojowi miażdżycy i zakrzepicy poprzez przemiany zależne od mikroflory jelitowej [55–57]. Wyniki te należy traktować ostrożnie ze względu na niedostateczną liczbę prób w badaniach. Z drugiej strony, karnityna może mieć korzystny wpływ na zdrowie metaboliczne i układ sercowo-naczyniowy funkcji poprzez stymulację utleniania glukozy, polepszoną tolerancję glukozy i wrażliwość na insulinę [55].

Kofeina

Spożycie kofeiny jest bardzo cenione wśród sportowców ze względu na jej korzystny wpływ na wydajność, jako iż hamuje negatywny wpływ adenozyny na neuroprzekaźnictwo, pobudzenie i ból [58]. Mimo iż istnieje obszerna literatura na temat jej skutków biologicznych i farmakologicznych, to wpływ na mikroflorę jelitową nie jest dobrze poznany.

Do chwili obecnej istnieje niewiele badań dotyczących możliwych skutków spożycia kofeiny na skład mikroflory jelitowej. Na przykład obserwując skutki 3-tygodniowej suplementacji [59] w dziennej dawce trzech filiżanek kawy (u 16 zdrowych dorosłych) sprzyjała wzrostowi liczba korzystnych szczepów Bifidobacteria. Jednak, jak deklarują autorzy, na to badanie wpłynęły pewne ograniczenia, takie jak brak kontroli i placebo.

W kolejnym z badań suplementacja zieloną herbatą (dzienne spożycie 0,27 / 0,45 g kofeiny) przez 12 tygodni nie miało istotnego wpływu na skład mikroflory jelitowej. Brak istotnych różnic w różnorodności bakterii w kale zaobserwowano między 12 tygodniową suplementacją zieloną herbata a placebo. Ostatecznie wysunięto wniosek, że suplementacja GT bogata w katechiny i kofeinę nie ma długotrwałego wpływu na skład mikroflory jelitowej u osób o prawidłowej masie ciała i osoby z nadwagą [60].

Podsumowanie

Przy wyborze suplementacji powinniśmy dokonywać wyboru w sposób przemyślany, tak aby nie zaszkodzić swojemu zdrowiu.  Najrozsądniejszym wyborem wydaje się zakup poszczególnych produktów, aniżeli często oferowanych przez producentów mieszanek o niewiadomym w pełni składzie.

BIBLIOGRAFIA

1. https://www.ais.gov.au/nutrition/supplements
2. Close, G.L.; Hamilton, D.L.; Philp, A.; Burke, L.M.; Morton, J.P. New strategies in sport nutrition to increase exercise performance. Free Radic. Biol. Med. 2016, 98, 144–158. [CrossRef] [PubMed]
3. Nocella, C.; Cammisotto, V.; Pigozzi, F.; Borrione, P.; Fossati, C.; D’Amico, A.; Cangemi, R.; Peruzzi, M.; Gobbi, G.; Ettorre, E.; et al. Impairment between Oxidant and Antioxidant Systems: Short- and Long-term Implications for Athletes’ Health. Nutrients 2019, 11, 1353. [CrossRef] [PubMed]
4. Manach, C.; Scalbert, A.; Morand, C.; Remesy, C.; Jimenez, L. Polyphenols: Food sources and bioavailability. Am. J. Clin. Nutr. 2004, 79, 727–747. [CrossRef] [PubMed]
5. Ismail, T.; Sestili, P.; Akhtar, S. Pomegranate peel and fruit extracts: A review of potential anti-inflammatory and anti-infective effects. J. Ethnopharmacol. 2012, 143, 397–405. [CrossRef]
6. Espin, J.C.; Gonzalez-Sarrias, A.; Tomas-Barberan, F.A. The gut microbiota: A key factor in the therapeutic effects of (poly)phenols. Biochem. Pharmacol. 2017, 139, 82–93. [CrossRef]
7. Anhe, F.F.; Roy, D.; Pilon, G.; Dudonne, S.; Matamoros, S.; Varin, T.V.; Garofalo, C.; Moine, Q.; Desjardins, Y.; Levy, E.; et al. A polyphenol-rich cranberry extract protects from diet-induced obesity, insulin resistance and intestinal inflammation in association with increased Akkermansia spp. population in the gut microbiota of mice. Gut 2015, 64, 872–883. [CrossRef] [PubMed]
8. Li, Z.; Henning, S.M.; Lee, R.P.; Lu, Q.Y.; Summanen, P.H.; Thames, G.; Corbett, K.; Downes, J.; Tseng, C.H.; Finegold, S.M.; et al. Pomegranate extract induces ellagitannin metabolite formation and changes stool microbiota in healthy volunteers. Food Funct. 2015, 6, 2487–2495. [CrossRef] [PubMed]
9. Zając A., Poprzęcki S., Czuba M., Zydek G., Gołaś A.: Żywienie i suplementacja w sporcie. Wyd. AWF Katowi- ce, Katowice 2012.
10. Cooper R., Naclerio F., Allgrove J., Jimenez A.: Creatine supplementation with specific view to exercise/sports performance: an update. J. Int. Soc. Sports. Nutr. 2012, 9, 33. doi:10.1186/1550-2783-9-33 (data dostępu: 9.09.2015). Kreatyna – zastosowanie w sporcie i medycynie 415
11. Mills, S.; Stanton, C.; Lane, J.A.; Smith, G.J.; Ross, R.P. Precision Nutrition and the Microbiome, Part I: Current State of the Science. Nutrients 2019, 11, 923. [CrossRef] [PubMed]
12. Beaumont, M.; Portune, K.J.; Steuer, N.; Lan, A.; Cerrudo, V.; Audebert, M.; Dumont, F.; Mancano, G.; Khodorova, N.; Andriamihaja, M.; et al. Quantity and source of dietary protein influence metabolite production by gut microbiota and rectal mucosa gene expression: A randomized, parallel, double-blind trial in overweight humans. Am. J. Clin. Nutr. 2017, 106, 1005–1019. [CrossRef] [PubMed]
13. Wu, G.D.; Chen, J.; Hoffmann, C.; Bittinger, K.; Chen, Y.Y.; Keilbaugh, S.A.; Bewtra, M.; Knights, D.; Walters, W.A.; Knight, R.; et al. Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes. Science 2011, 334, 105–108. [CrossRef]
14. Moreno-Perez, D.; Bressa, C.; Bailen, M.; Hamed-Bousdar, S.; Naclerio, F.; Carmona, M.; Perez, M.; Gonzalez-Soltero, R.; Montalvo-Lominchar, M.G.; Carabana, C.; et al. Effect of a Protein Supplement on the Gut Microbiota of Endurance Athletes: A Randomized, Controlled, Double-Blind Pilot Study. Nutrients 2018, 10, 337. [CrossRef] [PubMed]
15. Clarke, S.F.; Murphy, E.F.; O’Sullivan, O.; Lucey, A.J.; Humphreys, M.; Hogan, A.; Hayes, P.; O’Reilly, M.; Jeffery, I.B.; Wood-Martin, R.; et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut 2014, 63, 1913–1920. [CrossRef] [PubMed]
16. Karlund, A.; Gomez-Gallego, C.; Turpeinen, A.M.; Palo-Oja, O.M.; El-Nezami, H.; Kolehmainen, M. Protein Supplements and Their Relation with Nutrition, Microbiota Composition and Health: Is More Protein Always Better for Sportspeople? Nutrients 2019, 11, 829. [CrossRef] [PubMed]
17. Clark, A.; Mach, N. Exercise-induced stress behavior, gut-microbiota-brain axis and diet: A systematic review for athletes. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2016, 13, 43. [CrossRef] [PubMed]
18. . Back, M.; Hansson, G.K. Omega-3 fatty acids, cardiovascular risk, and the resolution of inflammation. FASEB J. 2019, 33, 1536–1539. [CrossRef] [PubMed] Nutrients 2020, 12, 17 32 of 33
19. Kim, M.; Qie, Y.; Park, J.; Kim, C.H. Gut Microbial Metabolites Fuel Host Antibody Responses. Cell Host Microbe 2016, 20, 202–214. [CrossRef] [PubMed]
20. Maughan, R.J.; Burke, L.M.; Dvorak, J.; Larson-Meyer, D.E.; Peeling, P.; Phillips, S.M.; Rawson, E.S.; Walsh, N.P.; Garthe, I.; Geyer, H.; et al. IOC Consensus Statement: Dietary Supplements and the High-Performance Athlete. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2018, 28, 104–125. [CrossRef]
21. Whiting, C.V.; Bland, P.W.; Tarlton, J.F. Dietary n-3 polyunsaturated fatty acids reduce disease and colonic proinflammatory cytokines in a mouse model of colitis. Inflamm. Bowel Dis. 2005, 11, 340–349. [CrossRef]
22. Andersen, A.D.; Molbak, L.; Michaelsen, K.F.; Lauritzen, L. Molecular fingerprints of the human fecal microbiota from 9 to 18 months old and the effect of fish oil supplementation. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2011, 53, 303–309. [CrossRef]
23. Balfego, M.; Canivell, S.; Hanzu, F.A.; Sala-Vila, A.; Martinez-Medina, M.; Murillo, S.; Mur, T.; Ruano, E.G.; Linares, F.; Porras, N.; et al. Effects of sardine-enriched diet on metabolic control, inflammation and gut microbiota in drug-naive patients with type 2 diabetes: A pilot randomized trial. Lipids Health Dis. 2016, 15, 78. [CrossRef]
24. Watson, H.; Mitra, S.; Croden, F.C.; Taylor, M.; Wood, H.M.; Perry, S.L.; Spencer, J.A.; Quirke, P.; Toogood, G.J.; Lawton, C.L.; et al. A randomised trial of the effect of omega-3 polyunsaturated fatty acid supplements on the human intestinal microbiota. Gut 2018, 67, 1974–1983. [CrossRef]
25. Robertson, R.C.; Seira Oriach, C.; Murphy, K.; Moloney, G.M.; Cryan, J.F.; Dinan, T.G.; Paul Ross, R.; Stanton, C. Omega-3 polyunsaturated fatty acids critically regulate behaviour and gut microbiota development in adolescence and adulthood. Brain Behav. Immun. 2017, 59, 21–37. [CrossRef]
26. Provensi, G.; Schmidt, S.D.; Boehme, M.; Bastiaanssen, T.F.S.; Rani, B.; Costa, A.; Busca, K.; Fouhy, F.; Strain, C.; Stanton, C.; et al. Preventing adolescent stress-induced cognitive and microbiome changes by diet. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2019, 116, 9644–9651. [CrossRef]
27. Costantini, L.; Molinari, R.; Farinon, B.; Merendino, N. Impact of Omega-3 Fatty Acids on the Gut Microbiota. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 2645. [CrossRef] [PubMed]
28. https://www.jsams.org/article/S1440-2440(20)30805-7/fulltext
29. Lynch, C.J.; Gern, B.; Lloyd, C.; Hutson, S.M.; Eicher, R.; Vary, T.C. Leucine in food mediates some of the postprandial rise in plasma leptin concentrations. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2006, 291, E621–E630. [CrossRef] [PubMed]
30. Zhang, S.; Qiao, S.; Ren, M.; Zeng, X.; Ma, X.; Wu, Z.; Thacker, P.; Wu, G. Supplementation with branched-chain amino acids to a low-protein diet regulates intestinal expression of amino acid and peptide transporters in weanling pigs. Amino Acids 2013, 45, 1191–1205. [CrossRef] [PubMed]
31. Zhang, Y.; Guo, K.; LeBlanc, R.E.; Loh, D.; Schwartz, G.J.; Yu, Y.H. Increasing dietary leucine intake reduces diet-induced obesity and improves glucose and cholesterol metabolism in mice via multimechanisms. Diabetes 2007, 56, 1647–1654. [CrossRef]
32. D’Antona, G.; Ragni, M.; Cardile, A.; Tedesco, L.; Dossena, M.; Bruttini, F.; Caliaro, F.; Corsetti, G.; Bottinelli, R.; Carruba, M.O.; et al. Branched-chain amino acid supplementation promotes survival and supports cardiac and skeletal muscle mitochondrial biogenesis in middle-aged mice. Cell Metab. 2010, 12, 362–372. [CrossRef]
33. Ren, M.; Zhang, S.H.; Zeng, X.F.; Liu, H.; Qiao, S.Y. Branched-chain Amino Acids are Beneficial to Maintain Growth Performance and Intestinal Immune-related Function in Weaned Piglets Fed Protein Restricted Diet. Asian-Australas. J. Anim. Sci. 2015, 28, 1742–1750. [CrossRef]
34. Zhou, H.; Yu, B.; Gao, J.; Htoo, J.K.; Chen, D. Regulation of intestinal health by branched-chain amino acids. Anim. Sci. J. 2018, 89, 3–11. [CrossRef]
35. Yang, Z.; Huang, S.; Zou, D.; Dong, D.; He, X.; Liu, N.; Liu, W.; Huang, L. Metabolic shifts and structural changes in the gut microbiota upon branched-chain amino acid supplementation in middle-aged mice. Amino Acids 2016, 48, 2731–2745. [CrossRef] [PubMed]
36. Everard, A.; Belzer, C.; Geurts, L.; Ouwerkerk, J.P.; Druart, C.; Bindels, L.B.; Guiot, Y.; Derrien, M.; Muccioli, G.G.; Delzenne, N.M.; et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 9066–9071. [CrossRef] [PubMed]
37. de Souza, A.Z.; Zambom, A.Z.; Abboud, K.Y.; Reis, S.K.; Tannihao, F.; Guadagnini, D.; Saad, M.J.; Prada, P.O. Oral supplementation with L-glutamine alters gut microbiota of obese and overweight adults: A pilot study. Nutrition 2015, 31, 884–889. [CrossRef]
38. Swidsinski, A.; Weber, J.; Loening-Baucke, V.; Hale, L.P.; Lochs, H. Spatial organization and composition of the mucosal flora in patients with inflammatory bowel disease. J. Clin. Microbiol. 2005, 43, 3380–3389. [CrossRef]
39. Keighley, M.R.; Arabi, Y.; Dimock, F.; Burdon, D.W.; Allan, R.N.; Alexander-Williams, J. Influence of inflammatory bowel disease on intestinal microflora. Gut 1978, 19, 1099–1104. [CrossRef]
40. Abboud, K.Y.; Reis, S.K.; Martelli, M.E.; Zordao, O.P.; Tannihao, F.; de Souza, A.Z.Z.; Assalin, H.B.; Guadagnini, D.; Rocha, G.Z.; Saad, M.J.A.; et al. Oral Glutamine Supplementation Reduces Obesity, Pro-Inflammatory Markers, and Improves Insulin Sensitivity in DIO Wistar Rats and Reduces Waist Circumference in Overweight and Obese Humans. Nutrients 2019, 11, 536. [CrossRef]
41. Perna, S.; Alalwan, T.A.; Alaali, Z.; Alnashaba, T.; Gasparri, C.; Infantino, V.; Hammad, L.; Riva, A.; Petrangolini, G.; Allegrini, P.; et al. The Role of Glutamine in the Complex Interaction between Gut Microbiota and Health: A Narrative Review. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 5232. [CrossRef]
42. De Filippo, C.; Cavalieri, D.; Di Paola, M.; Ramazzotti, M.; Poullet, J.B.; Massart, S.; Collini, S.; Pieraccini, G.; Lionetti, P. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 14691–14696. [CrossRef] [PubMed]
43. Carr, A.J.; Hopkins, W.G.; Gore, C.J. Effects of acute alkalosis and acidosis on performance: A meta-analysis. Sports Med. 2011, 41, 801–814. [CrossRef] [PubMed]
44. Burke, L.M. Practical considerations for bicarbonate loading and sports performance. Nestle Nutr. Inst. Workshop Ser. 2013, 75, 15–26. [CrossRef] [PubMed]
45. Murakami, S.; Goto, Y.; Ito, K.; Hayasaka, S.; Kurihara, S.; Soga, T.; Tomita, M.; Fukuda, S. The Consumption of Bicarbonate-Rich Mineral Water Improves Glycemic Control. Evid. Based Complement. Altern. Med. 2015, 2015, 824395. [CrossRef]
46. Goodrich, J.K.; Waters, J.L.; Poole, A.C.; Sutter, J.L.; Koren, O.; Blekhman, R.; Beaumont, M.; Van Treuren, W.; Knight, R.; Bell, J.T.; et al. Human genetics shape the gut microbiome. Cell 2014, 159, 789–799. [CrossRef]
47. Gominak, S.C. Vitamin D deficiency changes the intestinal microbiome reducing B vitamin production in the gut. The resulting lack of pantothenic acid adversely affects the immune system, producing a “pro-inflammatory” state associated with atherosclerosis and autoimmunity. Med. Hypotheses 2016, 94, 103–107. [CrossRef]
48. Bashir, M.; Prietl, B.; Tauschmann, M.; Mautner, S.I.; Kump, P.K.; Treiber, G.; Wurm, P.; Gorkiewicz, G.; Hogenauer, C.; Pieber, T.R. Effects of high doses of vitamin D3 on mucosa-associated gut microbiome vary between regions of the human gastrointestinal tract. Eur. J. Nutr. 2016, 55, 1479–1489. [CrossRef]
49. Waterhouse, M.; Hope, B.; Krause, L.; Morrison, M.; Protani, M.M.; Zakrzewski, M.; Neale, R.E. Vitamin D and the gut microbiome: A systematic review of in vivo studies. Eur. J. Nutr. 2019, 58, 2895–2910. [CrossRef] [PubMed]
50. O’Brien, W.J.; Rowlands, D.S. Fructose-maltodextrin ratio in a carbohydrate-electrolyte solution differentially affects exogenous carbohydrate oxidation rate, gut comfort, and performance. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2011, 300, G181–G189. [CrossRef] [PubMed]
51. Guillochon, M.; Rowlands, D.S. Solid, Gel, and Liquid Carbohydrate Format Effects on Gut Comfort and Performance. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2017, 27, 247–254. [CrossRef] [PubMed]
52. Brass, E.P. Supplemental carnitine and exercise. Am. J. Clin. Nutr. 2000, 72, 618S–623S. [CrossRef] [PubMed]
53. Fielding, R.; Riede, L.; Lugo, J.P.; Bellamine, A. l-Carnitine Supplementation in Recovery after Exercise. Nutrients 2018, 10, 349. [CrossRef]
54. Ghonimy, A.; Zhang, D.M.; Farouk, M.H.; Wang, Q. The Impact of Carnitine on Dietary Fiber and Gut Bacteria Metabolism and Their Mutual Interaction in Monogastrics. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 1008. [CrossRef]
55. Ussher, J.R.; Lopaschuk, G.D.; Arduini, A. Gut microbiota metabolism of L-carnitine and cardiovascular risk. Atherosclerosis 2013, 231, 456–461. [CrossRef]
56. Johri, A.M.; Heyland, D.K.; Hetu, M.F.; Crawford, B.; Spence, J.D. Carnitine therapy for the treatment of metabolic syndrome and cardiovascular disease: Evidence and controversies. Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 2014, 24, 808–814. [CrossRef]
57. Koeth, R.A.; Lam-Galvez, B.R.; Kirsop, J.; Wang, Z.; Levison, B.S.; Gu, X.; Copeland, M.F.; Bartlett, D.; Cody, D.B.; Dai, H.J.; et al. l-Carnitine in omnivorous diets induces an atherogenic gut microbial pathway in humans. J. Clin. Investig. 2019, 129, 373–387. [CrossRef]
58. Mielgo-Ayuso, J.; Marques-Jimenez, D.; Refoyo, I.; Del Coso, J.; Leon-Guereno, P.; Calleja-Gonzalez, J. Effect of Caffeine Supplementation on Sports Performance Based on Differences Between Sexes: A Systematic Review. Nutrients 2019, 11, 2313. [CrossRef] Nutrients 2020, 12, 17 33 of 33
59. Jaquet, M.; Rochat, I.; Moulin, J.; Cavin, C.; Bibiloni, R. Impact of coffee consumption on the gut microbiota: A human volunteer study. Int. J. Food Microbiol. 2009, 130, 117–121. [CrossRef] [PubMed]
60. Janssens, P.L.; Penders, J.; Hursel, R.; Budding, A.E.; Savelkoul, P.H.; Westerterp-Plantenga, M.S. Long-Term Green Tea Supplementation Does Not Change the Human Gut Microbiota. PLoS ONE 2016, 11, e0153134. [CrossRef] [PubMed]
61. Mishra, V.; Shah, C.; Mokashe, N.; Chavan, R.; Yadav, H.; Prajapati, J. Probiotics as potential antioxidants: A systematic review. J. Agric. Food Chem. 2015, 63, 3615–3626. [CrossRef]
62. Lin, M.Y.; Yen, C.L. Antioxidative ability of lactic acid bacteria. J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 1460–1466. [CrossRef]
63. West, N.P.; Pyne, D.B.; Cripps, A.W.; Hopkins, W.G.; Eskesen, D.C.; Jairath, A.; Christophersen, C.T.; Conlon, M.A.; Fricker, P.A. Lactobacillus fermentum (PCC(R)) supplementation and gastrointestinal and
64. Mack, D.R.; Ahrne, S.; Hyde, L.; Wei, S.; Hollingsworth, M.A. Extracellular MUC3 mucin secretion follows adherence of Lactobacillus strains to intestinal epithelial cells in vitro. Gut 2003, 52, 827–833. [CrossRef] [PubMed]
65. Lamprecht, M.; Bogner, S.; Schippinger, G.; Steinbauer, K.; Fankhauser, F.; Hallstroem, S.; Schuetz, B.; Greilberger, J.F. Probiotic supplementation affects markers of intestinal barrier, oxidation, and inflammation in trained men; a randomized, double-blinded, placebo-controlled trial. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2012, 9, 45. [CrossRef]
66. Grant, M.C.; Baker, J.S. An overview of the effect of probiotics and exercise on mood and associated health conditions. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017, 57, 3887–3893. [CrossRef]
67. Gostner, J.M.; Becker, K.; Sperner-Unterweger, B.; Überall, F.; Fuchs, D.; Strasser, B. Role of Tryptophan Metabolism in Mood, Behavior, and Cognition. In Targeting the Broadly Pathogenic Kynurenine Pathway; Springer: Cham, Switzerland, 2015; pp. 75–89.
68. Pedersen, H.K.; Gudmundsdottir, V.; Nielsen, H.B.; Hyotylainen, T.; Nielsen, T.; Jensen, B.A.; Forslund, K.; Hildebrand, F.; Prifti, E.; Falony, G.; et al. Human gut microbes impact host serum metabolome and insulin sensitivity. Nature 2016, 535, 376–381. [CrossRef] [PubMed]