益生菌補充對耐力運動員健康的影響

□ 劉玉潔 劉靜民（清華大學體育部 北京 100084）

1、前言

益生菌是含有活的微生物的補充劑，通過改善腸道微生物平衡而有益地影響宿主生物體。微生物被定義為益生菌的標準是該菌株為人類來源，對人類使用安全，在酸和膽汁中穩(wěn)定，并且粘附于腸粘膜。對于人類來說，這主要包括發(fā)酵乳制品以及含有凍干細菌的柜臺制劑。所涉及的微生物通常是乳酸生產(chǎn)者，例如乳酸桿菌和雙歧桿菌。益生菌除了對非免疫性腸道防御的作用（其特征在于腸道微生物群落的穩(wěn)定化）之外，還可以增強體液免疫應答，從而促進腸道免疫屏障。此外，益生菌已被證明可以刺激非特異性宿主對微生物病原體的抗性，從而有助于免疫消除，并調節(jié)宿主對潛在有害抗原的免疫應答，并具有下調超敏反應的潛力。在過去的幾年中，益生菌補充劑越來越受到人們的歡迎，特別是在減少消化道疾病和常見傳染病方面。來自3720名非運動員的隨機對照試驗數(shù)據(jù)的最新Cochrane系統(tǒng)評價益生菌對上呼吸道感染癥狀（URS）益處的結果表明，益生菌比安慰劑更好地降低URS發(fā)病率約47%，急性URS發(fā)作的平均持續(xù)時間約為2天。

運動員在訓練和比賽中過度疲勞、情緒紊亂、表現(xiàn)不佳和胃腸不適是常見現(xiàn)象。激烈運動期間的心理和生理需求可啟動激活交感神經(jīng)—腎上腺髓質和下丘腦—垂體—腎上腺（HPA）軸的應激反應，導致壓力和分解代謝激素，炎性細胞因子和微生物分子的釋放。劇烈運動會增加運動員上呼吸道感染（URTI）和消化障礙的患病率。2311名運動員在參加1988年奧運會馬拉松比賽后的一周中URTI的發(fā)生率較高，與對照組相比，運動員的體力和心理壓力更大。由于鍛煉后的肺通氣功能強化，皮膚磨損，其暴露的病原體可能增多。如前所述，一些運動員是也容易發(fā)生胃腸道癥狀（GI），如日常長跑或比賽中經(jīng)常發(fā)生的腹部不適和腹瀉。20%-50%的運動員患有胃腸道癥狀，而且隨著運動強度的增加更加嚴重。在一項對29名訓練有素的男子鐵人三項運動員的研究中，Jeukendrup等發(fā)現(xiàn)，在比賽中，93%的人報告消化障礙，兩名參與者因嚴重嘔吐和腹瀉而不得不放棄比賽。馬拉松、三項全能運動員和超耐力運動員血漿內毒素（LPS）濃度為5-284pg/ml，其中多達93%的運動員報告消化系統(tǒng)紊亂。

在訓練和比賽中預防疾病是運動員，教練員和科研人員的首要任務。特別是耐力運動員，在訓練和比賽期間的強度都較大，更容易引發(fā)健康問題。益生菌作為近年來興起的營養(yǎng)補劑，在普通人和病人中廣泛應用，但其對于運動員健康的影響尚不明確，相關的人體實驗研究也較少。本綜述試圖全面概述益生菌在預防和緩解運動員上呼吸道感染以及胃腸道癥狀的作用。

2、益生菌補充對運動員上呼吸道感染的作用

2.1、運動與上呼吸道感染

流行病學研究表明劇烈的急性或慢性運動與上呼吸道感染的風險增加有關。在馬拉松比賽之后的2周期間，風險似乎特別高。在訓練期間，運動量過大時，呼吸道感染的風險增加。運動員的大多數(shù)上呼吸道疾病是由于病毒，病毒（愛潑斯坦·巴爾二氏病毒）的激活，過敏以及運動引起的呼吸道上皮組織損傷。有人認為運動上呼吸道感染（URTI）與運動不足和強烈運動之間存在J形關系，而中等運動是保護性運動。激烈運動有一種細胞因子反應，首先是促炎作用，然后是抗炎作用，持續(xù)24小時。然而，長期的強化訓練可能會引起慢性應激反應，部分原因是皮質醇釋放導致粘膜受損和可能的系統(tǒng)性免疫。盡管已經(jīng)報道了其他免疫標記物的變化，但大多數(shù)運動研究還是監(jiān)測唾液免疫球蛋白A（IgA）的變化，因為該抗體對粘膜免疫至關重要。強烈的訓練可以導致唾液IgA減少，而適度運動則可以增加。

2.2、補充益生菌的效果

最近的研究表明，益生菌，特別是乳桿菌屬，可以通過劇烈運動減輕免疫力的變化，從而積極影響運動員的上呼吸道健康。瑞士乳桿菌L10可能是URTI預防性治療的有前景的益生菌。研究發(fā)現(xiàn)運動員補充瑞士乳桿菌L10顯著縮短了URTI發(fā)作的持續(xù)時間，減少了益生菌組中的發(fā)病數(shù)量，并且有減輕癥狀的趨勢。然而，URTI的發(fā)生率并未受到補充益生菌的影響。其他研究也報道了其他乳酸桿菌益生菌對耐力運動員URTI發(fā)病率和免疫功能的某些方面的有益作用。例如，Cox等人觀察到在冬季期間每人服用乳酸桿菌益生菌的受試者中呼吸系統(tǒng)疾病的日數(shù)較少，呼吸系統(tǒng)疾病的嚴重程度較輕，這是由于自發(fā)性IFN-γ產(chǎn)生較高。但是，該研究的受試者人數(shù)很少，僅在4周內記錄了疾病癥狀。Gleeson等人研究報道了冬季訓練期間耐力運動員補充益生菌（乳酸桿菌屬）可以降低URTI的發(fā)生率，并改善了唾液IgA水平的維持。West等人還研究了發(fā)酵乳桿菌VRI-330（1×109CFU/d）對99名騎自行車者的自我報告的呼吸系統(tǒng)疾病和血清細胞因子癥狀的影響，呼吸道感染癥狀的負荷（癥狀嚴重度×癥狀天數(shù)的總和）減少，并且益生菌組對OTC藥物的使用較少，但是差異主要表現(xiàn)在男性受試者，對女性的作用不大。最近，另一項發(fā)表的關于運動員的研究報告指出，與安慰劑相比，URTI的持續(xù)時間，數(shù)量和嚴重程度有所下降，盡管URTI的發(fā)病率不受影響。

Gleeson等人評估了唾液乳桿菌在減少運動員中URTI和粘膜免疫標記物的頻率方面的潛在作用，并發(fā)現(xiàn)沒有益處。另外，Kekkonen等人將141名馬拉松運動員隨機成鼠李糖乳桿菌GG（Lactobacillus rhamnosus GG，LGG） 組和對照組， LGG 組使用4x1010CFU/d的乳基飲料。受試者參與加了馬拉松比賽后被跟蹤了2周，以確定其對呼吸道感染的作用，結果發(fā)現(xiàn)呼吸道感染發(fā)作沒有差異。Gleeson等人還研究調查了在春季對耐力運動員補充乳酸桿菌作用，結果發(fā)現(xiàn)并沒有改善URTI和唾液抗微生物蛋白水平。通過在耐力運動員中（N=243）每天攝入干酪乳桿菌，發(fā)現(xiàn)每天攝入益生菌并不能降低上呼吸道感染癥狀（URS）的發(fā)作率，這可能與URS發(fā)病率低有關。但定期攝入益生菌可降低血漿愛潑斯坦-巴爾二氏病毒（EBV）和巨細胞病毒（CMV）抗體效價，這種效應可被解釋為對總體免疫狀態(tài)有益。

另外，Salarkia等研究了益生菌酸奶對46名女性耐力游泳運動員的影響。干預組使用含有嗜酸乳桿菌，德氏乳酸桿菌，雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌的益生菌酸奶400mL，而對照組接受相同量的普通酸奶。他們觀察到，益生菌酸奶可以使耐力游泳比賽后的呼吸道感染發(fā)作次數(shù)和一些癥狀的持續(xù)時間減少。攝入益生菌酸奶也導致了最大攝氧量的顯著改善，這可能是由于URTI減少所致。

3、益生菌補充對動員胃腸道癥狀的作用

3.1、運動與胃腸道紊亂

劇烈運動也會導致許多胃腸道（GI）癥狀，如腹瀉和胃灼熱。長跑可以影響胃和腸粘膜的完整性并增加其滲透性。據(jù)估計，25%-90%的耐力運動員會出現(xiàn)與胃腸道（GI）窘迫相關的癥狀（如痙攣，腹瀉，惡心和腹痛），并且經(jīng)常會成為未完成比賽的原因。在訓練時，運動員和教練員往往不重視胃腸道的癥狀，這可能會影響訓練效率和完成情況。耐力訓練引起胃腸組織血流量，氧氣和營養(yǎng)物質減少，同時胃腸上皮細胞通透性增加，刺激炎癥免疫反應。這種所謂的“漏腸”可能導致內毒素血癥，病原體或內毒素能夠穿過腸屏障進入血液循環(huán)，導致免疫系統(tǒng)—微生物群體動態(tài)平衡的破壞。Jeukendrup等分析了脂多糖（LPS）水平，這是內膜壞死陰性細菌中發(fā)現(xiàn)的內毒素，來自29名運動員的血液樣本在長距離鐵人三項運動之前和之后1小時，2小時和16小時被采集。如果假設LPS濃度＞5.0pg/mL時存在內毒素血癥，則在比賽后1小時，68%的運動員出現(xiàn)內毒素血癥。

3.2、補充益生菌的效果

West等人觀察到益生菌補充（動物雙歧桿菌乳酸亞種：2×109 CFU/日）28天，降低了465名積極鍛煉的健康男性和女性的隊列中患胃腸道疾病的風險。相反，141名服用安慰劑或鼠李糖乳桿菌3個月的隨機雙盲干預研究顯示，馬拉松后2周內胃腸道疾病發(fā)作次數(shù)無顯著差異。但與安慰劑組相比，鼠李糖乳桿菌組在訓練期間將胃腸癥狀發(fā)作的持續(xù)時間縮短了33%，在馬拉松后的2周期間縮短了57%。這支持了以前的觀點，即益生菌可以減少風險組的胃腸道癥狀。還有一項研究調查了14周多種益生菌補充劑對糞便中zonulin濃度的影響，數(shù)據(jù)顯示補充益生菌14周后大便中zonulin濃度明顯下降。因為基線平均濃度 （參考范圍＜30ng·ml-1）略高于正常水平，服用益生菌14周后下降至正常水平，這些數(shù)據(jù)表明，調查隊列的受過訓練的男性在基線時的腸滲透性已經(jīng)輕度增加，可能受到他們平常運動訓練的影響。推測補充益生菌的作用超過了激活zonulin系統(tǒng)的細菌，并且可以在深腸中定居和/或甚至取代zonulin系統(tǒng)的細菌。這種關于補充益生菌后zonulin降低的觀察結果對于在改善腸屏障降低運動員對內毒素血癥和相關細胞因子產(chǎn)生的易感性的觀點上有重要意義。特別有趣的是一項小型交叉研究，10名運動員在35℃和40%濕度下運動直到他們在80%的通氣閾值下疲勞，并且補充有含有45億CFU乳酸菌，雙歧桿菌和鏈球菌菌株的益生菌膠囊。主要的乳酸桿菌和雙歧桿菌菌株，因為它們已被證明可以增加緊密連接蛋白的表達，從而保持腸屏障對各種生理壓力源的完整性。補充益生菌4周后，血清中的LPS水平降低，腸道粘膜通透性改善，胃腸不適的減少并且減少了在熱環(huán)境中運動的疲勞。

4、討論

雖然大多數(shù)文章沒有特別指出益生菌治療的有效作用，但提示免疫功能增強，并且腸粘膜通透性被改善，這可能會提高耐力運動員中的運動表現(xiàn)。因此，益生菌補充劑可以作為間接促成劑。然而，有關運動員服用益生菌補劑的研究設計有缺陷，益生菌補充的劑量-反應實驗研究應該調查運動結果，臨床結果，免疫功能以及飲食和運動方案在幾周到幾個月內的平行變化。正如Pyne等人所建議的，在不同運動員組中補充益生菌的設計良好研究有必要了解運動員飲食、活動水平、臨床結果和補充益生菌引起的腸道微生物群落改變之間的復雜關系。

Minocha提醒說，薈萃分析和系統(tǒng)綜述的結果結合了不同類型益生菌的研究結果來檢查任何疾病狀態(tài)下的效果，應謹慎解讀。特定的菌株在特定的疾病狀態(tài)下是有效的，并且不同的益生菌菌株在其調節(jié)免疫系統(tǒng)的能力上有所不同。沒有兩種益生菌是完全相似的，所以我們不應該期望來自使用不同物種或菌株、不同配方和不同劑量方案的研究的可重復結果。因此，需要通過嚴格設計（隨機、雙盲、局部控制）研究來仔細證明每種菌株的功效。在普通人群中，最近的幾項大規(guī)模人體研究表明，定期長期攝入各種益生菌－益生元組合可以減少冬季呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和嚴重程度，從而改善健康狀況。其他研究已經(jīng)報道，益生菌與縮短感冒癥狀和減輕癥狀的嚴重程度相關，而在春季期間成人感染發(fā)病率沒有影響。補充有益菌株的酸奶已被用于幫助治療一些胃腸道疾病，如炎癥和上皮屏障功能恢復。由于益生菌的影響是菌株特異性的，因此尚未有針對運動員劑量和菌株的特定飲食建議。對于已經(jīng)評估的唾液乳桿菌和鼠李糖乳桿菌的菌株對上呼吸道感染的作用還有待進一步研究證明，對干酪乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌的研究表明其對上呼吸道感染有效，但發(fā)酵乳桿菌對于胃腸道癥狀和免疫標記物的影響也有待進一步研究。

看起來益生菌補充應該可以在緊張的訓練和比賽期間協(xié)助有呼吸和胃腸疾病史的運動員調整身體狀態(tài)，取得更好的運動成績。未來對益生菌補充劑與運動誘發(fā)疾病之間關系的研究還應該討論最合適的菌株，制造益生菌的最佳包封形式以及益生菌可提升運動表現(xiàn)和氧化應激及免疫力的最佳濃度/劑量。