腸道細菌分解膳食纖維與植物多酚產生的代謝物，會進入血液循環影響全身細胞粒線體的效率、數量與更新速度，研究者將這條路徑稱為腸道粒線體軸。
短鏈脂肪酸是這條路徑的主要訊號分子
腸道菌發酵膳食纖維的主要產物為丁酸、丙酸與乙酸，其中丁酸的機制最清楚，在結腸上皮細胞可直接進入粒線體β氧化，約佔這類細胞ATP供應的七成。
纖維攝取不足者丁酸產量偏低。結腸上皮細胞因此能量匱乏，黏膜屏障完整性下降，腸道通透性增加。
丁酸的作用不限於腸道。丁酸進入血液循環後可活化GPR41與GPR43受體，經AMPK路徑上調PGC-1α的表現，並具有組蛋白去乙醯酶抑制作用，影響能量代謝與抗發炎相關基因。
丙酸與乙酸分工不同。丙酸主要由擬桿菌屬與Akkermansia muciniphila產生，可提升骨骼肌與肝臟的脂肪酸氧化效率；乙酸則誘導白色脂肪組織褐色化，提高產熱蛋白UCP1的表現。
腸道屏障是上游環節。Akkermansia muciniphila生活在腸道黏液層，可減少細菌內毒素進入血液，而內毒素會在全身細胞誘發粒線體發炎。
尿石素A必須經腸道菌轉化才會出現
該分子不存在於任何食物中，而是特定菌株將石榴、莓果與核桃所含鞣花單寧轉化的二次代謝產物，可強化PINK1與Parkin訊號，引導受損粒線體被分解回收。
尿石素A已有人體試驗數據。Amazentis公司2022年發表的試驗指出，65歲以上受試者補充4個月後，腿部肌肉耐力提升約17%，肌力增加約12%，醯基肉鹼與GDF-15等發炎標誌物下降。
轉化能力存在個體差異。全球約40%人口的腸道具備可完整轉化鞣花單寧的菌群，主要為Enterocloster bolteae與Gordonibacter屬菌株，其餘約六成即使大量攝取石榴與莓果，也難以產生足量尿石素A。
菌相也被觀察到與運動表現有關
哈佛醫學院2019年刊登於《Nature Medicine》的研究指出，波士頓馬拉松選手賽後韋榮氏球菌豐度升高，該菌可將乳酸轉化為丙酸，動物實驗中移植該菌叢的小鼠跑步耐力提升約13%。
飲食方面，建議增加抗性澱粉攝取，來源包括冷卻後的米飯與馬鈴薯、香蕉與豆類，並多樣化攝取蔬果多酚、減少超加工食品與精製糖，以及謹慎使用抗生素。
整體而言，市售益生菌廣告多以改善腸道健康為訴求，較少說明菌株、作用路徑、劑量與見效時間。
