FEATURE

Veillonella : แบคทีเรียในลำไส้ที่ช่วยเสริมประสิทธิภาพให้กับนักวิ่งมาราธอน | Main Stand



มาราธอน เป็นการวิ่งที่อาศัยทั้งความแข็งแรงของร่างกาย กล้ามเนื้อ และจิตใจ รวมทั้งโภชนาการอาหาร เทคนิคการฝึกซ้อมต่าง ๆ เพื่อให้ผู้วิ่งสามารถเข้าสู่เส้นชัยที่ระยะ 42.195 กิโลเมตรได้


 

แต่นักวิจัยได้ค้นพบสิ่งที่นักวิ่งเหล่านี้มีเหมือนกัน นั่นคือแบคทีเรียจิ๋วในลำไส้ ที่แทบจะไม่พบในมนุษย์ธรรมดาอย่างเราเลย

แบคทีเรียดังกล่าวคืออะไร แล้วมันช่วยในการวิ่งได้อย่างไร Main Stand จะพาทุกท่านไปหาคำตอบกัน

 

วิวัฒนาการของนักวิ่ง

โดยปกติแล้ว นักวิ่งระดับอีลิท (Elite) สามารถวิ่งได้ในเวลาน้อยกว่า 3 ชั่วโมง หมายถึงว่าพวกเขาต้องทำความเร็วเฉลี่ยไม่น้อยกว่า 14 กิโลเมตร/ชั่วโมง ตลอดทั้งการแข่งขัน และหากต้องการทำลายสถิติ 1 ชั่วโมง 59 นาที 40 วินาที ของ เอลิอุด คิปโชเก้ นักวิ่งคนแรกที่ทำเวลาได้ต่ำกว่า 2 ชั่วโมง ในรายการ Ineos 1:59 Challenge (แม้จะไม่ถูกนับเป็นสถิติโลกอย่างเป็นทางการ) ก็ต้องวิ่งให้ได้ความเร็วเฉลี่ยสูงถึง 21 กิโลเมตร/ชั่วโมง


Photo : www.letsrun.com

เพื่อเป้าหมายนั้น ต้องแลกมาด้วยการฝึกซ้อมอย่างหนักตลอดปี คุมเรื่องโภชนาการอย่างเข้มงวด ซึ่งส่วนผลให้บรรดานักวิ่งอีลิทมีสรีระที่บางกว่าคนทั่วไป แต่อัดแน่นไปด้วยกล้ามเนื้อ ที่สามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีไขมันน้อยกว่า ดูดซับออกซิเจน และขับแลคเตทออกได้ดีกว่ามนุษย์ทั่วไปอย่างเรา

แลคเตท หรือกรดแลคติก เป็นสารที่ถูกสร้างโดยร่างกาย ในขณะทำงานหนัก เช่น ขณะกำลังสปรินต์ การสร้างพลังงานของมนุษย์จะเน้นไปที่ระบบอันแอโรบิค ซึ่งไม่ใช้ออกซิเจนในกระบวนการ แต่นำแลคเตทเหล่านี้มาสลายกลูโคส เพื่อสร้างพลังงานแทน

สำหรับนักวิ่งระยะทางไกล อย่างการวิ่งมาราธอน จะมีสัดส่วนใยกล้ามเนื้อแบบ สโลว์ทวิตช์ ที่มากกว่า เพราะมันประกอบด้วย เอนไซม์ และ ไมโตคอนเดรีย ที่ใช้ออกซิเจนในกระบวนการให้พลังงานได้ดีกว่า ทำให้ร่างกายของนักวิ่งเหล่านี้จะสร้างพลังงานแบบแอโรบิค หรือแบบใช้ออกซิเจน ส่งผลให้มีปริมาณของแลคเตทในร่างกายน้อยกว่านักวิ่งระยะสั้น ที่มีใยกล้ามเนื้อแบบ ฟาส์ตทวิตช์ ซึ่งเน้นกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนมากกว่า

หลังจากฝึกซ้อมอย่างเข้มข้น นักวิ่งเหล่านี้ย่อมโฟกัสไปที่รายการระดับเมเจอร์ ได้แก่การแข่งมาราธอนที่ บอสตัน, ชิคาโก, โตเกียว, ลอนดอน, เบอร์ลิน, และนิวยอร์ก หรือคัดโควต้าเพื่อลงวิ่งในมหกรรมกีฬาโอลิมปิก แหล่งต้นกำเนิดมาราธอนสมัยใหม่อย่างเป็นทางการ

ในการวิ่งมาราธอนสมัยใหม่ครั้งแรก ที่โอลิมปิกเกมส์ กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ เมื่อปี 1896 สไปริดอน หลุยส์ คว้าเหรียญทองไปได้สำเร็จ ด้วยเวลา 2 ชั่วโมง 58 นาที 50 วินาที อย่างไรก็ตาม หลุยส์ วิ่งในระยะทางรวมเพียง 40 กิโลเมตรเท่านั้น น้อยกว่าค่ามาตรฐานในปัจจุบันอยู่ 2.195 กิโลเมตร

หากนำความเร็วเฉลี่ยในการวิ่งของเขา (13.4203 กิโลเมตร/ชั่วโมง) มาคำนวณหาเวลาที่ หลุยส์ จะใช้วิ่งมาราธอนตามระยะทางเต็ม เขาจะใช้เวลารวม 3 ชั่วโมง 8 นาที 39 วินาที โดยไม่คำนึงปัจจัยความเร่ง ลม สภาพอากาศ หรือผลกระทบจากอาการอ่อนล้าของเขา ที่อาจทำให้เวลาเพิ่มหรือลดลงจากนี้ได้


Photo : medium.com

เวลาผ่านไป 122 ปี สถิติที่ได้รับรองจากสหพันธ์สมาคมกรีฑานานาชาติ (IAAF) ณ ตอนนี้ เป็นของ เอลิอุด คิปโชเก้ ด้วยเวลา 2 ชั่วโมง 1 นาที 39 วินาที ทำไว้เมื่อตอนลงแข่ง เบอร์ลิน มาราธอน ปี 2018 ที่ผ่านมา

จะเห็นว่าเวลาการวิ่งในระยะทางที่เท่าเดิมนั้น ลดลงมากกว่า 1 ชั่วโมง แน่นอนว่าความรู้เกี่ยวกับร่างกายของมนุษย์เรานั้นได้พัฒนาขึ้นอย่างก้าวกระโดดในระหว่างช่วงนี้ กอปรกับเทคโนโลยีต่าง ๆ ทั้งชุด รองเท้า พร้อมกับเทคนิคเล็กน้อยที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการวิ่งให้กับนักกีฬายุคหลัง

และนอกเหนือจากที่กล่าวไว้ข้างต้น นักชีววิทยาได้ค้นพบอีกหนึ่งตัวช่วยสำคัญ ลึกลงไปในร่างกายของนักวิ่งเหล่านี้ …

 

แรกรู้จักกับ Veillonella

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ได้ศึกษาจุลชีพในลำไส้นักวิ่งที่ลงแข่งรายการ บอสตัน มาราธอน เมื่อปี 2015 รวมทั้งสิ้น 15 ราย มาเทียบกับบุคคลทั่วไป ที่ใช้ชีวิตกินนอนตามปกติอีก 10 คน โดยใช้วิธีเก็บตัวอย่างอุจจาระ เป็นระยะเวลา 1 อาทิตย์ก่อนและหลังแข่งด้วยกัน


Photo : www.sbnation.com

เหตุผลที่ต้องศึกษาในลำไส้ใหญ่ เพราะจุลชีพหรือ Microbiome ภายในร่างกาย ที่ประกอบไปด้วยแบคทีเรียระหว่าง 300-500 สปีชีส์นั้น มีความเชื่อมโยงที่สามารถระบุได้ว่าร่างกายของเราแข็งแรงดีหรือไม่ โดยเหตุที่ต้องเก็บตัวอย่างอุจจาระนั้น ก็เนื่องจากลำไส้แทบเป็นปราการด่านสุดท้ายก่อนที่กากอาหารจะออกมาสัมผัสโลกภายนอกนั่นเอง

ผลที่ได้มาหลังจากการทำ 16s rDNA sequencing ที่จะหาลำดับเบสของชิ้นส่วนยืน เพื่อแยกสปีซีส์ของแบคทีเรียต่าง ๆ จากตัวอย่างอุจจาระที่ส่งตรวจ คือการพบ Veillonella แบคทีเรียตระกูลหนึ่ง ที่ตรวจเจอในนักวิ่ง โดยแทบไม่พบในบุคคลทั่วไปเลย และจากการเก็บข้อมูลตลอด 2 อาทิตย์ พบว่าปริมาณของมันพุ่งขึ้นหลังการวิ่งมาราธอนสิ้นสุดลง และไม่สอดคล้องกับการกินอาหารของนักวิ่ง แปลว่าแบคทีเรียดังกล่าวไม่ได้ถูกนำเข้าร่างกายผ่านการรับประทานอาหาร

ทีมวิจัยยังได้ทดลองแบบเดียวกันกับนักวิ่งระยะไกลแบบอัลตร้ามาราธอน (ระยะไกลกว่ามาราธอน) อีก 87 คน และผลลัพธ์นั้นออกมาคล้ายคลึงกัน คือพบปริมาณ Veillonella ในลำไส้มากกว่าบุคคลทั่วไป และเพิ่มปริมาณอย่างเห็นได้ชัดหลังวิ่งจบ



Photo : www.clearvuehealth.com

และเพื่อหาคำตอบว่าแบคทีเรียตัวนี้ส่งผลอย่างไรต่อร่างกายของนักวิ่ง ทีมวิจัยจึงแยกเชื้อ Veillonella atypica จากตัวอย่างที่เก็บจากนักวิ่งเหล่านี้มาเพาะเลี้ยงต่อ ก่อนนำมาฉีดให้กับหนูทดลอง ผลลัพธ์คือ หนูที่ได้รับแบคทีเรียตัวนี้ สามารถวิ่งได้ไกลกว่าหนูที่ไม่ได้รับ 13%

จากการทดลองดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์พบว่า นักวิ่งมาราธอน กับแบคทีเรีย มีความสัมพันธ์ที่ได้ประโยชน์ร่วมกัน เพราะแม้ว่านักวิ่งระยะทางไกลจะมีสัดส่วนใยกล้ามเนื้อแบบอันแอโรบิคที่น้อยกว่า แต่การสร้างแลคเตทของมัน ตลอดช่วงการแข่งขันราว 2-3 ชั่วโมง ก็ยังมากพอจะส่งผลให้กล้ามเนื้อเกิดอาการล้าขึ้นได้


Photo : harvard.edu

ในตรงนี้เอง แบคทีเรีย Veillonella จะช่วยเผาผลาญแลคเตทให้เป็น กรดไขมันสายสั้น (SCFA) อย่าง Acetate และ Propionate ที่สามารถถูกดูดซึมกลับเข้ากระแสเลือด ช่วยให้ร่างกายใช้พลังงานจากไขมันได้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น โดยในเวลาเดียวกัน แลคเตทเหล่านี้ก็ช่วยให้แบคทีเรีย Veillonella เติบโตและมีปริมาณมากขึ้น อย่างที่ตรวจพบในช่วงจบการแข่งขันนั่นเอง

นั่นคือเหตุผลที่ทำไมนักวิ่งระยะทางไกลเหล่านี้ จึงสามารถวิ่งนานระดับ 2-3 ชั่วโมงในความเร็วเฉลี่ยที่สูงกว่าใครหลายคนทำได้ในการวิ่งระยะสั้น โดยไม่รู้สึกล้าหรือมีปัญหากับกล้ามเนื้อมากนัก


Photo : www.worldmarathonmajors.com

ในปัจจุบัน งานวิจัยนี้ยังเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ที่ชี้ให้เห็นความเชื่อมโยงระหว่างความสามารถในการวิ่งของมนุษย์ กับจุลชีพภายในลำไส้ โดยยังมีอีกหลายประเด็นที่อาจต่อยอดไปได้จากนี้ ไม่ว่าจะเป็นเหตุใดที่ร่างกายนักกีฬาเหล่านี้ถึงอุดมไปด้วย Veillonella และเราสามารถเพิ่มปริมาณของมันให้กับมนุษย์ธรรมดา เพื่อเปลี่ยนให้เขากลายเป็นนักวิ่งระดับโลกได้หรือไม่ ?

ในระหว่างการแข่งขัน สิ่งที่เล็กในระดับแบคทีเรียเหล่านี้ ก็สามารถกลายเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ตัดสินผลแพ้ชนะได้ และมีส่วนช่วยสำคัญในการร่นระยะเวลาวิ่งมาราธอนลงไปได้เป็นหลักชั่วโมง และยังมีโอกาสจะลดลงต่อไปได้ในอีกในอนาคตอันใกล้นี้

 

แหล่งอ้างอิง

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0485-4
https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/06/performance-enhancing-bacteria-found-in-the-human-microbiome/
https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/344156
https://olympics.com/en/olympic-games/athens-1896/results/athletics/marathon-men



AUTHOR

กรทอง วิริยะเศวตกุล

Astronomy, Liverpool, You.
     


PHOTO

อภิสิทธิ์ โชติพิบูลย์ทรัพย์

Graphic Designer แห่ง Main Stand ผู้รับเหมางานภาพกราฟิกหน้าปกบทความทุกชิ้น
     


x