腸道菌群與運(yùn)動機(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)動也有密不可分的關(guān)系。本研究通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的搜集，綜述了腸道菌群與運(yùn)動機(jī)能之間的關(guān)系，主要從運(yùn)動成績和運(yùn)動能力兩方面展開，探究了腸道菌群與運(yùn)動機(jī)能之間的作用機(jī)制。并對相關(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)研究的開展明確方向。

關(guān)鍵詞：腸道菌群;微生物;運(yùn)動機(jī)能

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

1 腸道菌群與運(yùn)動成績的關(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)動員的運(yùn)動成績，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)界開始將腸道菌群與運(yùn)動員的運(yùn)動表現(xiàn)結(jié)合在一起，許多研究都圍繞益生菌對運(yùn)動員的成績展開。運(yùn)動員的運(yùn)動成績提升可以從各個方面去評定，如肌肉力量、速度、耐力、肌肉疲勞時間等，那腸道菌群的改變具體能夠改變哪一個方面，仍然值得學(xué)者去深思去探討。就目前的研究來看，多數(shù)學(xué)者都較為偏向?qū)δ土?、力量和疲勞時間的探討，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，常見的益生菌有乳酸桿菌、雙歧桿菌、嗜熱菌等，也很難評判到底是某一種益生菌對運(yùn)動員成績產(chǎn)生的影響還是其他物質(zhì)。但可以確定的是，益生菌對于人體各個方面的益處，與運(yùn)動員的成績和表現(xiàn)是離不開的。尤其是高溫運(yùn)動導(dǎo)致的胃腸功能紊亂，這對于運(yùn)動員的成績和表現(xiàn)都有著重要的影響，益生菌對于這種長時間處于高溫訓(xùn)練的運(yùn)動員來說，延長了疲勞時間，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)動成績的潛在機(jī)制，尤其是對于需要提高耐力的運(yùn)動員來說。當(dāng)然益生菌的功能遠(yuǎn)不止這一個，它還可以減輕運(yùn)動員肌肉損傷導(dǎo)致的運(yùn)動能力下降的問題，同時促進(jìn)肌肉的恢復(fù)，從而維持運(yùn)動員的運(yùn)動成績。除了研究運(yùn)動員這一群體，也有對普通人群展開的研究，但是這類研究較少。運(yùn)動員與普通人的腸道菌群有一定的區(qū)別，運(yùn)動員由于長期訓(xùn)練和運(yùn)動，腸道內(nèi)的菌群種類相對于普通人來說更為豐富。但腸道菌群多樣性的差異并沒有帶來不一樣的研究結(jié)果，相反，益生菌的補(bǔ)充對普通人來說，其有氧耐力的相關(guān)性能也會被提升{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}。這種結(jié)果表明了通過服用益生菌來改善腸道菌群的方式，能夠提升一定的運(yùn)動成績，無論是專業(yè)運(yùn)動員還是沒有接受過訓(xùn)練的普通人。

2 腸道菌群與運(yùn)動能力的關(guān)系

很少有學(xué)者研究腸道菌群和運(yùn)動能力之間的關(guān)系，最早的一項研究是從2015年開始的，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)動性能，使其在劇烈運(yùn)動后能量恢復(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驗提出的，目前關(guān)于人體的實驗還相對較少。益生菌與運(yùn)動能力的關(guān)系也被解釋為益生菌改善了運(yùn)動員的疾病癥狀（如呼吸道感染）來影響人的運(yùn)動能力，這種能力包括最大攝氧量和疲勞時間。當(dāng)然，在影響腸道微生物的物質(zhì)中不只有益生菌，還有微量營養(yǎng)素及碳水化合物等等。眾所周知，運(yùn)動員的飲食與其運(yùn)動成績也有著密不可分的關(guān)系，而不同的飲食會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)動員提高成績的重要元素，但過量補(bǔ)充蛋白質(zhì)，不僅不會提高運(yùn)動員的運(yùn)動能力，攝入的蛋白質(zhì)中過量的?；撬釙?dǎo)致腸道內(nèi)的微生物群的組成發(fā)生變化，從而對運(yùn)動能力產(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)體能量的重要來源之一，運(yùn)動員在運(yùn)動前可能會通過攝入大量的碳水化合物來儲存體內(nèi)的糖原，而這種方式可能會導(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)動能力，降低疲勞，因此在攝入時應(yīng)把握攝入量。像鐵、鋅、維生素這類的微量元素對于運(yùn)動員來說也是十分重要的，這是因為運(yùn)動過程中會產(chǎn)生大量的汗液和體液，所以運(yùn)動員應(yīng)當(dāng)及時的補(bǔ)充必要的微量營養(yǎng)素，同時，這些微量營養(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養(yǎng)素可以增加腸道內(nèi)的微生物，從而對機(jī)體的運(yùn)動能力產(chǎn)生影響。

3 腸道菌群影響運(yùn)動機(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)動機(jī)能，因此建立這兩者關(guān)系的機(jī)制問題也應(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免疫功能、抗氧化能力、代謝等方面影響運(yùn)動機(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，腸道菌群的種類會影響人體的胃腸反應(yīng)，一個良好的胃腸狀態(tài)能夠幫助運(yùn)動員在運(yùn)動過程中維持正常的狀態(tài)，從而防止其運(yùn)動機(jī)能受到影響。而呼吸道炎癥則會影響運(yùn)動員在比賽中的表現(xiàn)，同時會提高其出現(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。主要是因為益生菌可以干預(yù)促炎細(xì)胞因子，抑制這種因子的增加，從而降低運(yùn)動員的炎癥感染。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。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)動員減少疾病，通常意義上來講，運(yùn)動員沒有疾病風(fēng)險，其在運(yùn)動的過程中就能夠投入更多的精力，以及更好的提高其運(yùn)動的成績。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，但是沒有發(fā)現(xiàn)這種情況與其運(yùn)動表現(xiàn)有任何的關(guān)系。然而這種結(jié)果是相對較少的，絕大多數(shù)的研究結(jié)果都說明了當(dāng)運(yùn)動員攝入益生菌后，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，雖然沒有研究指出益生菌能夠直接影響運(yùn)動員的成績，但確實是可以通過增加免疫力和健康情況來間接的影響他們的運(yùn)動機(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，氧化會使機(jī)體變老，因此，抗氧化就意味著抗衰老，這對于運(yùn)動員來說非常的重要。運(yùn)動員為了保持良好的身體狀態(tài)和運(yùn)動成績，需要采用一些手段來防止肌肉細(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)。對于運(yùn)動員來說，這種氧化應(yīng)激會導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA的氧化損傷，從而降低運(yùn)動成績。在運(yùn)動過程中由于耗氧量增加，一定程度上會導(dǎo)致肌肉纖維缺氧，同時，長期的劇烈運(yùn)動引起的組織損傷也有可能激活體內(nèi)的炎癥細(xì)胞，從而對運(yùn)動成績產(chǎn)生影響?？寡趸詸C(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)過多的自由基，減少了能量的消耗，從而延遲了運(yùn)動產(chǎn)生的疲勞。

3.3 代謝機(jī)制

腸道微生物群改變會在肌肉中表現(xiàn)出明顯的纖維特性和脂代謝特征，這種現(xiàn)象會使得個體的肌肉和脂肪含量發(fā)生變化，換句話說，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，有可能會影響其骨骼肌的發(fā)育。因此，腸道微生物對于我們的新陳代謝來說，有著十分重要的地位，許多學(xué)者都開始探究腸道微生物與骨骼肌之間的關(guān)系，但是目前沒有足夠的證據(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)研究都是通過探討它們之間的間接作用。比如說糖代謝，運(yùn)動員在運(yùn)動中需要消耗大量的能量，而這些能量來源于體內(nèi)的糖原物質(zhì)，通過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，骨骼肌代謝水平可以決定機(jī)體在運(yùn)動中產(chǎn)生疲勞的時間，所以可以認(rèn)為腸道微生物通過影響宿主骨骼肌代謝來影響運(yùn)動機(jī)能。

因此，我們可以說腸道微生物在影響代謝的過程中，產(chǎn)生的物質(zhì)可能對運(yùn)動機(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)人體無法合成，只能通過飲食或者影響微生物來產(chǎn)生這些物質(zhì)，而支鏈氨基酸的補(bǔ)充對于運(yùn)動員來說十分的重要，它可以降低肌肉產(chǎn)生的疲勞，幫助運(yùn)動員快速恢復(fù)，雖然支鏈氨基酸并沒有被證明可以提高運(yùn)動成績，但它確實影響了機(jī)體的運(yùn)動機(jī)能。同樣的，腸道微生物通過影響代謝進(jìn)而影響運(yùn)動機(jī)能的證據(jù)還能夠通過職業(yè)運(yùn)動員和不運(yùn)動的人之間的差異來解釋。職業(yè)運(yùn)動員體內(nèi)的腸道微生物種群較久坐不動的人來說更加的豐富，這導(dǎo)致他們之間新陳代謝的差異，而運(yùn)動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，而這個結(jié)果會導(dǎo)致其肌肉的周轉(zhuǎn)率和整體的健康水平相關(guān)，但這種說法不是絕對的，因為有許多的方式可以影響代謝物，比如飲食。另外一個說法是腸道微生物產(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，可以通過注入乙酸來恢復(fù)耐力水平。

4 結(jié)語

現(xiàn)有研究顯示，腸道菌群可以通過影響免疫功能、抗氧化性和代謝能力來影響人體的運(yùn)動機(jī)能，大多表現(xiàn)在延緩運(yùn)動疲勞的產(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，且大多開展的還是動物實驗，人體實驗也多為運(yùn)動員，針對普通人群的研究較少，因此在腸道菌群對人體運(yùn)動機(jī)能的作用上還不能夠完全下定論。未來希望能夠逐漸將實驗轉(zhuǎn)移到人體，并且增加實驗人群的范圍，這樣才能使實驗結(jié)果具有普遍性，從而確定腸道菌群與運(yùn)動機(jī)能之間的關(guān)系，為人體科學(xué)提供更多的理論和實踐支撐。

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基金項目;四川省科技廳重點(diǎn)研發(fā)“運(yùn)動機(jī)能與人體腸道菌群的相關(guān)性研究”（課題編號：2020YFS0265）