腸道菌群與運(yùn)動(dòng)機(jī)能的相關(guān)性

周燕 陳子超

摘要：腸道微生物與我們機(jī)體的運(yùn)動(dòng)也有密不可分的關(guān)系。本研究通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的搜集，綜述了腸道菌群與運(yùn)動(dòng)機(jī)能之間的關(guān)系，主要從運(yùn)動(dòng)成績(jī)和運(yùn)動(dòng)能力兩方面展開(kāi)，探究了腸道菌群與運(yùn)動(dòng)機(jī)能之間的作用機(jī)制。并對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述和了解，分析現(xiàn)有資料存在的不足，為后續(xù)研究的開(kāi)展明確方向。

關(guān)鍵詞：腸道菌群;微生物;運(yùn)動(dòng)機(jī)能

近幾年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注腸道菌群與運(yùn)動(dòng)機(jī)能之間的關(guān)系，旨在探究腸道菌群對(duì)人運(yùn)動(dòng)能力是否有用，有哪些用。而大部分的研究都認(rèn)為腸道菌群與運(yùn)動(dòng)成績(jī)和能力之間有間接的聯(lián)系，因此，腸道菌群與運(yùn)動(dòng)之間是相互影響的。本研究查閱了大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行歸納與概括，以方便未來(lái)開(kāi)展更多相關(guān)的研究。

1 腸道菌群與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)系

腸道菌群在維持人體免疫功能方面有重要作用，而穩(wěn)定的菌群結(jié)構(gòu)也可以影響運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)，成為了其重要的因素之一。益生菌作為腸道菌群中的有益菌，能夠調(diào)節(jié)人體的免疫功能，改善腸道菌群的環(huán)境。近些年，學(xué)界開(kāi)始將腸道菌群與運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)結(jié)合在一起，許多研究都圍繞益生菌對(duì)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)展開(kāi)。運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)提升可以從各個(gè)方面去評(píng)定，如肌肉力量、速度、耐力、肌肉疲勞時(shí)間等，那腸道菌群的改變具體能夠改變哪一個(gè)方面，仍然值得學(xué)者去深思去探討。就目前的研究來(lái)看，多數(shù)學(xué)者都較為偏向?qū)δ土?、力量和疲勞時(shí)間的探討，當(dāng)然這也得出了讓我們較為滿意的結(jié)果。但是，大部分的研究都采用的是益生菌結(jié)合蛋白或其他物質(zhì)的研究，如益生菌結(jié)合慢性消化蛋白、益生菌結(jié)合酪蛋白，單獨(dú)采用某一種益生菌研究很少，常見(jiàn)的益生菌有乳酸桿菌、雙歧桿菌、嗜熱菌等，也很難評(píng)判到底是某一種益生菌對(duì)運(yùn)動(dòng)員成績(jī)產(chǎn)生的影響還是其他物質(zhì)。但可以確定的是，益生菌對(duì)于人體各個(gè)方面的益處，與運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)和表現(xiàn)是離不開(kāi)的。尤其是高溫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的胃腸功能紊亂，這對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)和表現(xiàn)都有著重要的影響，益生菌對(duì)于這種長(zhǎng)時(shí)間處于高溫訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，延長(zhǎng)了疲勞時(shí)間，而這樣的多種益生菌的補(bǔ)充則被認(rèn)為是可以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的潛在機(jī)制，尤其是對(duì)于需要提高耐力的運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)。當(dāng)然益生菌的功能遠(yuǎn)不止這一個(gè)，它還可以減輕運(yùn)動(dòng)員肌肉損傷導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)能力下降的問(wèn)題，同時(shí)促進(jìn)肌肉的恢復(fù)，從而維持運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。除了研究運(yùn)動(dòng)員這一群體，也有對(duì)普通人群展開(kāi)的研究，但是這類研究較少。運(yùn)動(dòng)員與普通人的腸道菌群有一定的區(qū)別，運(yùn)動(dòng)員由于長(zhǎng)期訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)，腸道內(nèi)的菌群種類相對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)更為豐富。但腸道菌群多樣性的差異并沒(méi)有帶來(lái)不一樣的研究結(jié)果，相反，益生菌的補(bǔ)充對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，其有氧耐力的相關(guān)性能也會(huì)被提升{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}。這種結(jié)果表明了通過(guò)服用益生菌來(lái)改善腸道菌群的方式，能夠提升一定的運(yùn)動(dòng)成績(jī)，無(wú)論是專業(yè)運(yùn)動(dòng)員還是沒(méi)有接受過(guò)訓(xùn)練的普通人。

2 腸道菌群與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系

很少有學(xué)者研究腸道菌群和運(yùn)動(dòng)能力之間的關(guān)系，最早的一項(xiàng)研究是從2015年開(kāi)始的，其研究的機(jī)制方向是抗氧化酶，即腸道內(nèi)的某些微生物可以抑制抗氧化酶的活性，而抗氧化酶又可以幫助機(jī)體減輕身體的疲勞和氧化應(yīng)激，添加益生菌后，抗氧化酶的活性得到恢復(fù)，這種效果可以幫助提升機(jī)體運(yùn)動(dòng)性能，使其在劇烈運(yùn)動(dòng)后能量恢復(fù)的更快。同樣的，益生菌的添加，還可以在不增加體重的情況下，增加肌肉的質(zhì)量，降低脂肪的含量，這種作用使得肌肉對(duì)葡萄糖的利用率提高，從而延遲了疲勞反映，提高了耐力。以上這些論述都是基于小鼠實(shí)驗(yàn)提出的，目前關(guān)于人體的實(shí)驗(yàn)還相對(duì)較少。益生菌與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系也被解釋為益生菌改善了運(yùn)動(dòng)員的疾病癥狀（如呼吸道感染）來(lái)影響人的運(yùn)動(dòng)能力，這種能力包括最大攝氧量和疲勞時(shí)間。當(dāng)然，在影響腸道微生物的物質(zhì)中不只有益生菌，還有微量營(yíng)養(yǎng)素及碳水化合物等等。眾所周知，運(yùn)動(dòng)員的飲食與其運(yùn)動(dòng)成績(jī)也有著密不可分的關(guān)系，而不同的飲食會(huì)造成腸道微生物群的不同。蛋白質(zhì)不僅是我們?nèi)梭w每日所需的物質(zhì)之一，還是運(yùn)動(dòng)員提高成績(jī)的重要元素，但過(guò)量補(bǔ)充蛋白質(zhì)，不僅不會(huì)提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力，攝入的蛋白質(zhì)中過(guò)量的?；撬釙?huì)導(dǎo)致腸道內(nèi)的微生物群的組成發(fā)生變化，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生一定的影響{Moreno-Pérez， 2018 #32}。但類似的研究較少，仍然需要進(jìn)行再探討。碳水化合物是維持機(jī)體能量的重要來(lái)源之一，運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)前可能會(huì)通過(guò)攝入大量的碳水化合物來(lái)儲(chǔ)存體內(nèi)的糖原，而這種方式可能會(huì)導(dǎo)致腸道微生物群的改變，從而影響腸道健康，出現(xiàn)胃腸不適的現(xiàn)象，相反，攝入適量的碳水化合物可以提高機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力，降低疲勞，因此在攝入時(shí)應(yīng)把握攝入量。像鐵、鋅、維生素這類的微量元素對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)也是十分重要的，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的汗液和體液，所以運(yùn)動(dòng)員應(yīng)當(dāng)及時(shí)的補(bǔ)充必要的微量營(yíng)養(yǎng)素，同時(shí)，這些微量營(yíng)養(yǎng)素也能夠?qū)θ梭w內(nèi)的腸道微生物群產(chǎn)生影響，攝入一定量的微量營(yíng)養(yǎng)素可以增加腸道內(nèi)的微生物，從而對(duì)機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生影響。

3 腸道菌群影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能的機(jī)制

現(xiàn)有的文獻(xiàn)都表明腸道菌群只能間接影響人體的運(yùn)動(dòng)機(jī)能，因此建立這兩者關(guān)系的機(jī)制問(wèn)題也應(yīng)被廣泛研究和探討。根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，本研究認(rèn)為腸道菌群主要通過(guò)免疫功能、抗氧化能力、代謝等方面影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

3.1 免疫機(jī)制

在免疫機(jī)制的廣泛研究中，常被探討的主要是胃腸反應(yīng)和呼吸道炎癥。眾所周知，腸道菌群的種類會(huì)影響人體的胃腸反應(yīng)，一個(gè)良好的胃腸狀態(tài)能夠幫助運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中維持正常的狀態(tài)，從而防止其運(yùn)動(dòng)機(jī)能受到影響。而呼吸道炎癥則會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員在比賽中的表現(xiàn)，同時(shí)會(huì)提高其出現(xiàn)打噴嚏、流鼻涕等現(xiàn)象。服用益生菌可以提高人體的免疫力，從而降低以上癥狀的發(fā)生率。主要是因?yàn)橐嫔梢愿深A(yù)促炎細(xì)胞因子，抑制這種因子的增加，從而降低運(yùn)動(dòng)員的炎癥感染。不僅如此，益生菌還可以促進(jìn)體內(nèi)的抗炎因子白介素的產(chǎn)生，增加抗炎因子的濃度，從而用于抵抗炎癥風(fēng)險(xiǎn)。這種種跡象都表明了益生菌能夠用于抗擊炎癥，也許可以用于運(yùn)動(dòng)員減少疾病，通常意義上來(lái)講，運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有疾病風(fēng)險(xiǎn)，其在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中就能夠投入更多的精力，以及更好的提高其運(yùn)動(dòng)的成績(jī)。但是有學(xué)者表示，雖然其體內(nèi)的抗炎細(xì)胞因子得到了抑制，但是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種情況與其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有任何的關(guān)系。然而這種結(jié)果是相對(duì)較少的，絕大多數(shù)的研究結(jié)果都說(shuō)明了當(dāng)運(yùn)動(dòng)員攝入益生菌后，其體內(nèi)的抗炎因子增加，促炎細(xì)胞因子被抑制后，運(yùn)動(dòng)的能力都有所提升，比如肌肉力量和最大攝氧量。這也就意味著，雖然沒(méi)有研究指出益生菌能夠直接影響運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，但確實(shí)是可以通過(guò)增加免疫力和健康情況來(lái)間接的影響他們的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

3.2 抗氧化性機(jī)制

關(guān)于抗氧化機(jī)制的研究數(shù)量較少，但同樣有一些研究證明了益生菌能夠提高抗氧化性。眾所周知，氧化會(huì)使機(jī)體變老，因此，抗氧化就意味著抗衰老，這對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)非常的重要。運(yùn)動(dòng)員為了保持良好的身體狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)成績(jī)，需要采用一些手段來(lái)防止肌肉細(xì)胞的衰老。在人體腸道菌群中，許多的菌類都可以改善人體的氧化機(jī)制。如發(fā)酵乳桿菌，長(zhǎng)期服用可以提高人體血清中抗氧化活性，改善人體的氧化應(yīng)激狀態(tài)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，這種氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA的氧化損傷，從而降低運(yùn)動(dòng)成績(jī)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于耗氧量增加，一定程度上會(huì)導(dǎo)致肌肉纖維缺氧，同時(shí)，長(zhǎng)期的劇烈運(yùn)動(dòng)引起的組織損傷也有可能激活體內(nèi)的炎癥細(xì)胞，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)產(chǎn)生影響。抗氧化性機(jī)制的另一方面在于抗氧化酶水平，攝入益生菌后，體內(nèi)的抗氧化酶水平得到了提高，這種提高幫助清除了體內(nèi)過(guò)多的自由基，減少了能量的消耗，從而延遲了運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的疲勞。

3.3 代謝機(jī)制

腸道微生物群改變會(huì)在肌肉中表現(xiàn)出明顯的纖維特性和脂代謝特征，這種現(xiàn)象會(huì)使得個(gè)體的肌肉和脂肪含量發(fā)生變化，換句話說(shuō)，胖的人和瘦的人，他們體內(nèi)的腸道微生物數(shù)量種類不同，所以他們的代謝特征也不同，而機(jī)體代謝之間的差異，有可能會(huì)影響其骨骼肌的發(fā)育。因此，腸道微生物對(duì)于我們的新陳代謝來(lái)說(shuō)，有著十分重要的地位，許多學(xué)者都開(kāi)始探究腸道微生物與骨骼肌之間的關(guān)系，但是目前沒(méi)有足夠的證據(jù)證明腸道微生物與骨骼肌之間具有直接的聯(lián)系，多數(shù)研究都是通過(guò)探討它們之間的間接作用。比如說(shuō)糖代謝，運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中需要消耗大量的能量，而這些能量來(lái)源于體內(nèi)的糖原物質(zhì)，通過(guò)改變腸道微生物群的方式，能夠影響肌肉中葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)與表達(dá)，這也就意味著，腸道微生物對(duì)肌肉中糖原的含量有影響，進(jìn)而影響機(jī)體的骨骼肌的代謝。同時(shí)，骨骼肌代謝水平可以決定機(jī)體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生疲勞的時(shí)間，所以可以認(rèn)為腸道微生物通過(guò)影響宿主骨骼肌代謝來(lái)影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能。

因此，我們可以說(shuō)腸道微生物在影響代謝的過(guò)程中，產(chǎn)生的物質(zhì)可能對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生影響，而這些影響主要體現(xiàn)在延遲機(jī)體疲勞和加速恢復(fù)上。例如支鏈氨基酸，這種物質(zhì)人體無(wú)法合成，只能通過(guò)飲食或者影響微生物來(lái)產(chǎn)生這些物質(zhì)，而支鏈氨基酸的補(bǔ)充對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)十分的重要，它可以降低肌肉產(chǎn)生的疲勞，幫助運(yùn)動(dòng)員快速恢復(fù)，雖然支鏈氨基酸并沒(méi)有被證明可以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)，但它確實(shí)影響了機(jī)體的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。同樣的，腸道微生物通過(guò)影響代謝進(jìn)而影響運(yùn)動(dòng)機(jī)能的證據(jù)還能夠通過(guò)職業(yè)運(yùn)動(dòng)員和不運(yùn)動(dòng)的人之間的差異來(lái)解釋。職業(yè)運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)的腸道微生物種群較久坐不動(dòng)的人來(lái)說(shuō)更加的豐富，這導(dǎo)致他們之間新陳代謝的差異，而運(yùn)動(dòng)員由于新陳代謝水平較高，導(dǎo)致其代謝物與普通人相比有所增加，而這個(gè)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致其肌肉的周轉(zhuǎn)率和整體的健康水平相關(guān)，但這種說(shuō)法不是絕對(duì)的，因?yàn)橛性S多的方式可以影響代謝物，比如飲食。另外一個(gè)說(shuō)法是腸道微生物產(chǎn)生的乙酸可以促進(jìn)耐力的恢復(fù)，當(dāng)機(jī)體耐力受到微生物群平衡的影響時(shí)，可以通過(guò)注入乙酸來(lái)恢復(fù)耐力水平。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)有研究顯示，腸道菌群可以通過(guò)影響免疫功能、抗氧化性和代謝能力來(lái)影響人體的運(yùn)動(dòng)機(jī)能，大多表現(xiàn)在延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生，加快機(jī)體能量恢復(fù)，降低組織的炎癥發(fā)生。但由于現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料較少，且大多開(kāi)展的還是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，人體實(shí)驗(yàn)也多為運(yùn)動(dòng)員，針對(duì)普通人群的研究較少，因此在腸道菌群對(duì)人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的作用上還不能夠完全下定論。未來(lái)希望能夠逐漸將實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到人體，并且增加實(shí)驗(yàn)人群的范圍，這樣才能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有普遍性，從而確定腸道菌群與運(yùn)動(dòng)機(jī)能之間的關(guān)系，為人體科學(xué)提供更多的理論和實(shí)踐支撐。

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