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Integrating metagenomics and metabolomics to study the gut microbiome and host relationships in sports across different energy systems

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dc.creatorAya, Viviana
dc.creatorPardo-Rodriguez, Daniel
dc.creatorVega, Laura Camila
dc.creatorCala, Mónica P.
dc.creatorRamírez, Juan David
dc.date.accessioned2026-02-05T14:53:36Z
dc.date.available2026-02-05T14:53:36Z
dc.date.created2024-10-31
dc.date.issued2025-05-02
dc.descriptionEl microbioma intestinal desempeña un papel fundamental en la modulación del metabolismo del huésped, influyendo en la producción de energía, la utilización de nutrientes y la adaptación fisiológica general. En los atletas, estas funciones microbianas pueden especializarse aún más para satisfacer las demandas metabólicas únicas de las diferentes disciplinas deportivas. Este estudio exploró el papel del microbioma intestinal en la modulación del metabolismo del huésped en atletas colombianos, comparando levantadores de pesas de élite (n=16) y ciclistas (n=13) mediante análisis ómicos integrativos. Muestras fecales y de plasma recolectadas un mes antes de un evento internacional se sometieron a perfiles metagenómicos, metabolómicos y lipidómicos. El análisis metagenómico reveló vías microbianas significativas, incluyendo la biosíntesis III de L-arginina y el inicio de la biosíntesis de ácidos grasos. Vías metabólicas clave, como la biosíntesis de fenilalanina, tirosina y triptófano; la biosíntesis de arginina; y la biosíntesis de folato, se enriquecieron en ambos grupos de atletas. La metabolómica y la lipidómica plasmáticas revelaron perfiles metabólicos distintos y una separación entre los tipos de atletas mediante modelos multivariados. Las vías relacionadas con los lípidos, como la formación de gotitas lipídicas y la síntesis de glucolípidos, impulsan las diferencias. Cabe destacar que los niveles elevados de carnitina, aminoácidos y glicerolípidos en levantadores de pesas sugieren adaptaciones metabólicas específicas del sistema energético. Estos hallazgos subrayan la compleja relación entre la composición de la microbiota intestinal y las respuestas metabólicas adaptadas a las exigencias deportivas, sentando las bases para estrategias personalizadas que optimicen el rendimiento. Esta investigación destaca el potencial de la modulación dirigida de la microbiota intestinal como base para intervenciones personalizadas que satisfagan las demandas energéticas específicas en las disciplinas deportivas.
dc.description.abstractThe gut microbiome plays a critical role in modulating host metabolism, influencing energy production, nutrient utilization, and overall physiological adaptation. In athletes, these microbial functions may be further specialized to meet the unique metabolic demands of different sports disciplines. This study explored the role of the gut microbiome in modulating host metabolism among Colombian athletes by comparing elite weightlifters (n=16) and cyclists (n=13) through integrative omics analysis. Fecal and plasma samples collected one month before an international event underwent metagenomic, metabolomic, and lipidomic profiling. Metagenomic analysis revealed significant microbial pathways, including L-arginine biosynthesis III and fatty acid biosynthesis initiation. Key metabolic pathways, such as phenylalanine, tyrosine, and tryptophan biosynthesis; arginine biosynthesis; and folate biosynthesis, were enriched in both athlete groups. Plasma metabolomics and lipidomics revealed distinct metabolic profiles and a separation between athlete types through multivariate models, with lipid-related pathways such as lipid droplet formation and glycolipid synthesis driving the differences. Notably, elevated carnitine, amino acid, and glycerolipid levels in weightlifters suggest energy systemspecific metabolic adaptations. These findings underscore the complex relationship between the gut microbiota composition and metabolic responses tailored to athletic demands, laying the groundwork for personalized strategies to optimize performance. This research highlights the potential for targeted modulation of the gut microbiota as a basis for tailored interventions to support specific energy demands in athletic disciplines.
dc.format.extent19 pp
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.1038/s41598-025-98973-2
dc.identifier.urihttps://repository.urosario.edu.co/handle/10336/47446
dc.language.isoeng
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International*
dc.rights.accesRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/*
dc.source.bibliographicCitationBarton, W. et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut 67, 625–633 (2018).
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dc.source.bibliographicCitationScheiman, J. et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat. Med. 25, 1104–1109 (2019).
dc.source.bibliographicCitationCockburn, D. W. et al. Molecular details of a starch utilization pathway in the human gut symbiont eubacterium rectale. Mol. Microbiol. 95, 209–230 (2015).
dc.source.bibliographicCitationOttman, N., Geerlings, S. Y., Aalvink, S., de Vos, W. M. & Belzer, C. Action and function of Akkermansia muciniphila in microbiome ecology, health and disease. Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 31, 637–642 (2017).
dc.source.instnameinstname:Universidad del Rosariospa
dc.source.reponamereponame:Repositorio Institucional EdocURspa
dc.subjectMicrobioma intestinal
dc.subjectAtletas
dc.subjectMetabolómica
dc.subjectMetagenómica
dc.subjectLipidómica
dc.subjectDeportes
dc.subject.keywordGut microbiome
dc.subject.keywordAthletes
dc.subject.keywordMetabolomics
dc.subject.keywordMetagenomics
dc.subject.keywordLipidomics
dc.subject.keywordSports
dc.titleIntegrating metagenomics and metabolomics to study the gut microbiome and host relationships in sports across different energy systems
dc.typejournalArticle
dc.type.hasVersioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.spaArtículo
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