两项研究---一项研究以小鼠为研究对象，另一项研究以人类受试者为研究对象---提供首个明确的证据证实锻炼独自就能够改变肠道微生物组成。这两项研究的目的是将锻炼引起的变化与可能改变肠道菌群的其他因素（如饮食或抗生素的使用）区分开来。
在第一项研究中，研究人员将来自锻炼小鼠和久坐小鼠的粪便移植到久坐的无菌小鼠的结肠内，其中这些无菌小鼠是在无菌设施中饲养的，没有它们自己的肠道菌群。在第二项研究中，这些研究人员追踪了从一种久坐的生活方式转换到一种积极锻炼的生活方式再转换回去时，人类受试者在肠道菌群组成上的变化。
图片来自Gut Microbes, doi:10.1080/19490976.2017.1372077。
美国伊利诺伊大学运动学与社区健康系教授Jeffrey Woods说，“它们是首批证实锻炼能够影响你的肠道而不依赖于饮食或其他因素的研究。”Woods与前博士生Jacob Allen（如今是位于美国俄亥俄州哥伦布市的全国儿童医院的一名博士后研究员）共同领导这两项研究。第一项在小鼠中开展的研究是Woods团队与美国梅奥诊所的科学家们一同完成的。第二项在人体中开展的研究是Woods团队完成的。
在这项小鼠研究中，受体小鼠的肠道菌群变化反映了供者小鼠的肠道菌群变化：在接受来自锻炼小鼠和久坐小鼠的肠道菌群移植的受体小鼠在肠道菌群上存在着明显的差异。Woods说：“这向我们证实了这种移植起作用了。”
接受来自锻炼小鼠的肠道菌群移植的受体小鼠也具有较高比例的产生丁酸的微生物，其中丁酸是一种短链脂肪酸（SCFA），可促进健康的肠细胞产生，降低炎症并且为宿主产生能量。它们似乎也更加抵抗实验性的溃疡性结肠炎（一种炎症性肠病）。
Allen说，“我们发现接受来自锻炼小鼠的肠道菌群移植的小鼠对诱导结肠炎的化学物质作出的反应减弱了。这会降低炎症和增加促进更快恢复的再生分子产生。”
在这项人体研究中，这些研究人员招募了18名苗条的久坐成年人和14名肥胖的久坐成年人，获得这些受试者的肠道微生物组样品，然后让这些受试者开始一项锻炼计划，在此期间这些受试者进行每周3次每次在指导下开展30～60分钟的心血管锻炼，共持续六周。这些研究人员在这项锻炼计划结束时以及在采取另外6周久坐行为之后，又一次获得这些受试者的肠道微生物组样品。这些受试者在整个研究过程中保持正常的饮食。
由于锻炼，粪便中的SCFA（特别是丁酸）浓度在人体肠道中上升。在这些受试者恢复到久坐的生活方式后，它们的水平再次下降。对肠道菌群的遗传测试证实这与产生丁酸和其他SCFA的微生物所占的比例发生的变化相对应。
在开始时肠道中具有显著更低水平的产生SCFA的微生物的苗条受试者中，产生SCFA的微生物所占的比例发生最为显著的增加。肥胖受试者在产生SCFA的微生物所占的比例上仅发生适度的增加。这些研究人员说，肠道中的不同微生物所占的比例在这项研究的初始阶段也存在着差异。
Woods说：“最终结果就是肥胖受试者的肠道微生物组与苗条受试者的肠道微生物组对锻炼作出的反应中存在着明显的差异。我们还需开展更多的研究来确定其中的原因是什么。”