腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的潛在機制與干預(yù)策略

陳玉容 張孟雁

(1.海南醫(yī)學(xué)院 海南?？?571199;2.重慶三峽學(xué)院 重慶 404020)

1 腸道菌群與運動性疲勞之間的關(guān)系

腸道菌群是指存在于人體腸道中，數(shù)量極為龐大的微生物群落，其中包含了多種細菌、真菌和病毒等生物體，具有調(diào)節(jié)免疫功能、合成營養(yǎng)物質(zhì)、代謝毒素等重要的生理功能。近年來，越來越多的研究表明，腸道菌群與運動性疲勞之間存在一定的關(guān)聯(lián)。

研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的多樣性與運動性疲勞的嚴重程度相關(guān)，腸道菌群多樣性較低的人群在運動中的疲勞感更為明顯［1］。此外，一些腸道菌群的變化也可能會影響到身體的能量代謝和神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)，進而對運動能力產(chǎn)生影響。例如，腸道中缺乏Lactobacillus、Bifidobacterium 等乳酸菌和膳食纖維殘留物的降解細菌，可能會使體內(nèi)的短鏈脂肪酸的產(chǎn)生量降低，從而降低運動能力。

運動性疲勞是運動訓(xùn)練中常見的現(xiàn)象，對運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力具有重要影響。其機制涉及多種因素，包括肌肉疲勞、神經(jīng)遞質(zhì)紊亂和代謝紊亂等。近年來，腸道菌群作為一個熱門的研究領(lǐng)域，引起了人們廣泛關(guān)注。腸道菌群是指人體腸道內(nèi)寄生的大量微生物群落，包括細菌、真菌和病毒等。它們具有多種功能，如參與食物消化吸收、合成維生素、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和抗炎作用等。

在腸道菌群的干預(yù)策略方面，益生菌和益生元的補充是一種常見的方法。益生菌是指對人體有益的活菌，可以通過口服或其他途徑補充到腸道中，調(diào)節(jié)菌群平衡。益生元是一類不被人體消化，但可以被腸道菌群利用的物質(zhì)，可以促進有益菌的生長和活性。益生菌和益生元的補充可以改善腸道菌群的組成，增加有益菌的數(shù)量，減少有害菌的生長，從而調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能，減輕炎癥反應(yīng)，改善營養(yǎng)吸收和能量代謝，提高運動者的運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力。

除了益生菌和益生元的補充，膳食調(diào)控和營養(yǎng)優(yōu)化也是腸道菌群干預(yù)的重要策略［2］。合理的膳食結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)攝入可以為腸道菌群提供合適的營養(yǎng)物質(zhì)，促進有益菌的生長和代謝活性。例如，增加膳食中的纖維素和益生元（如果膠、低聚果糖等），可以提供有益菌所需的能量和底物，增加它們的生長和活性。此外，適當控制飲食中的脂肪、糖分和蛋白質(zhì)攝入量，可以減少腸道內(nèi)有害菌的生長和代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，有助于維持腸道菌群的平衡。

此外，臨床實踐中的應(yīng)用也是未來研究的重點。隨著對腸道菌群與運動性疲勞關(guān)系認識的不斷深入，將腸道菌群作為輔助診斷和治療的指標，逐漸應(yīng)用于臨床實踐中，有助于優(yōu)化運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力的管理。例如，通過腸道菌群評估和干預(yù)，可以制訂個性化的運動訓(xùn)練計劃，調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)攝入，提供更有效的運動康復(fù)方案［3］。

2 腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的潛在機制

腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的潛在機制是一個復(fù)雜而多樣的領(lǐng)域，以下是對腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的潛在機制的詳細探討。

2.1 能量代謝和營養(yǎng)吸收

腸道菌群在能量代謝和營養(yǎng)吸收中扮演著重要角色。特定的菌群可以參與食物的分解和發(fā)酵過程，產(chǎn)生短鏈脂肪酸等有益物質(zhì)。這些短鏈脂肪酸可以為腸道細胞提供能量，并通過調(diào)節(jié)能量代謝和營養(yǎng)吸收，影響機體的能量儲備和供給。在運動過程中，能量供應(yīng)是至關(guān)重要的，而腸道菌群的失衡可能導(dǎo)致能量供應(yīng)的不足或不穩(wěn)定，從而影響運動性疲勞的發(fā)生及其程度。

2.2 神經(jīng)遞質(zhì)和中樞疲勞

腸道菌群可以合成和代謝多種神經(jīng)遞質(zhì)，例如γ-氨基丁酸（GABA）、多巴胺等。這些神經(jīng)遞質(zhì)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能和調(diào)控具有重要影響。中樞疲勞是指由中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)引起的疲勞狀態(tài)，而腸道菌群的失調(diào)可能通過影響神經(jīng)遞質(zhì)的合成和代謝，進而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控功能，促進中樞疲勞的發(fā)生［5］。例如，GABA是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它對于情緒、焦慮和壓力的調(diào)節(jié)具有重要作用。腸道菌群可以產(chǎn)生GABA，并通過調(diào)節(jié)其水平來影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的失調(diào)可能導(dǎo)致GABA 水平的改變，進而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控能力，加重運動性疲勞的程度。

3 腸道菌群干預(yù)策略在運動性疲勞中的應(yīng)用

3.1 益生菌和益生元的補充

益生菌是一種有益的腸道菌群，可以通過補充益生菌來改善腸道菌群的平衡，并可能對調(diào)節(jié)運動性疲勞起到積極作用。研究表明，益生菌的補充可以增加腸道中有益菌的數(shù)量，改善腸道菌群的多樣性，并改善運動表現(xiàn)和促進體能恢復(fù)。例如，乳酸菌和雙歧桿菌等常用的益生菌與運動性疲勞的改善相關(guān)。此外，益生元是一種可以為腸道菌群提供營養(yǎng)的物質(zhì)，其補充也被認為有助于腸道菌群的平衡和功能調(diào)節(jié)。益生元主要存在于一些食物中，如豆類、全谷類、水果和蔬菜等，適量攝入這些食物有助于維持腸道菌群的健康。

3.2 膳食調(diào)控和營養(yǎng)優(yōu)化

膳食調(diào)控和營養(yǎng)優(yōu)化是干預(yù)腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的重要策略之一。合理調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)以及增加攝入營養(yǎng)素的種類和量，可以影響腸道菌群的組成和功能。增加膳食中的纖維素和植物性食物攝入，如全谷類、蔬菜和水果，可以提供益生元和有益菌所需的營養(yǎng)，促進腸道菌群的健康。此外，膳食中的抗氧化劑和抗炎食物也可能對減輕炎癥反應(yīng)和改善運動性疲勞具有正面效應(yīng)。例如，富含抗氧化維生素C 和E 的食物（如柑橘類水果、堅果和綠葉蔬菜）以及富含ω-3 脂肪酸的食物（如魚類和亞麻籽），對減輕運動引起的氧化應(yīng)激和炎癥有益。

3.3 運動訓(xùn)練與腸道菌群的相互作用

運動訓(xùn)練本身也可能對腸道菌群產(chǎn)生影響，并與腸道菌群相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，適度的有氧運動和體力訓(xùn)練可以改善腸道菌群的多樣性和組成。運動訓(xùn)練通過多種機制對腸道菌群產(chǎn)生影響。首先，運動訓(xùn)練可以增加腸蠕動和血液循環(huán)，改善腸道環(huán)境的氧化還原狀態(tài)，有利于有益菌的生長和代謝活性的提高。其次，運動訓(xùn)練對免疫系統(tǒng)和炎癥反應(yīng)有調(diào)節(jié)作用，可能通過改變腸道菌群的組成和代謝產(chǎn)物的釋放，對運動性疲勞產(chǎn)生影響［6］。此外，運動訓(xùn)練還可以影響神經(jīng)調(diào)節(jié)，通過腸腦軸的相互作用，調(diào)節(jié)腸道菌群的活性和功能。因此，結(jié)合適度的運動訓(xùn)練和腸道菌群干預(yù)策略，可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高運動表現(xiàn)，并促進體能恢復(fù)。

4 運動訓(xùn)練中腸道菌群的重要性與研究挑戰(zhàn)

4.1 運動訓(xùn)練中腸道菌群的重要性

腸道菌群在運動性疲勞中的調(diào)節(jié)作用引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。了解腸道菌群與運動性疲勞的關(guān)系，對于優(yōu)化運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力具有重要意義。針對腸道菌群的干預(yù)策略包括：益生菌和益生元的補充，膳食的調(diào)控和營養(yǎng)優(yōu)化，適度的運動訓(xùn)練以及抗生素的慎重使用。個性化運動訓(xùn)練和腸道菌群評估監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新是未來發(fā)展的趨勢。然而，未來的研究仍需關(guān)注個體差異和多樣性、腸道—腦軸相互作用以及微生物組轉(zhuǎn)移等方面，并解決相關(guān)挑戰(zhàn)。綜合考慮這些因素，可以為個體制定個性化的干預(yù)策略，并進一步優(yōu)化個體的運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力。

4.2 研究面臨的挑戰(zhàn)與解決方法

腸道菌群是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，其組成和功能受多種因素的影響，包括遺傳、環(huán)境、飲食習(xí)慣和藥物使用等。因此，如何準確評估這些因素對腸道菌群和運動性疲勞的影響，是一個重要的挑戰(zhàn)。在研究設(shè)計和數(shù)據(jù)分析中需要考慮這些復(fù)雜的影響因素，以得出準確的結(jié)論。

腸道菌群與運動性疲勞的關(guān)系是一個多因素的綜合效應(yīng)，需要綜合考慮能量代謝、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)遞質(zhì)和毒素代謝等多個機制的相互作用。這要求研究人員綜合分析和解釋這些復(fù)雜的機制，以揭示腸道菌群在運動性疲勞中的作用機制。跨學(xué)科的合作和綜合分析方法的應(yīng)用將有助于更好地理解腸道菌群與運動性疲勞之間的關(guān)系。

腸道菌群的評估和監(jiān)測技術(shù)也需要不斷創(chuàng)新和改進。傳統(tǒng)的方法如16S rRNA 基因測序已經(jīng)為人們提供了腸道菌群組成的部分信息，但新興的方法如宏基因組測序和代謝組學(xué)分析可以提供更全面和深入的信息。同時，非侵入性的監(jiān)測技術(shù)如糞便標本的收集和分析，也為長期監(jiān)測腸道菌群變化提供了便利。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，腸道菌群評估和監(jiān)測技術(shù)將更加精準、高效和便捷，為運動醫(yī)學(xué)研究和個性化訓(xùn)練提供更有力的支持。

在解決這些挑戰(zhàn)的過程中，跨學(xué)科的合作將發(fā)揮關(guān)鍵作用。腸道菌群研究需要結(jié)合運動醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等多個學(xué)科的知識和方法。此外，技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進步也是未來研究的關(guān)鍵方向。腸道菌群評估和監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新將為研究提供更準確、全面和便捷的工具。傳統(tǒng)的16S rRNA基因測序已經(jīng)為人們提供了腸道菌群組成的部分信息，而新興的宏基因組測序和代謝組學(xué)分析等方法可以提供更全面和深入的信息。這些高通量測序技術(shù)的進一步發(fā)展和普及將使研究人員能夠更準確地了解腸道菌群的組成和功能，從而深入探究其與運動性疲勞的關(guān)系。

傳統(tǒng)的腸道菌群樣本采集方法包括糞便樣本的收集和分析，但這種方法在長期監(jiān)測中存在一些限制。未來的研究將探索更便捷、無創(chuàng)和實時的監(jiān)測技術(shù)，如口腔樣本、尿液樣本和呼氣氣味分析等，以實現(xiàn)對腸道菌群變化的持續(xù)監(jiān)測。這將為研究人員提供更多樣化和可靠的數(shù)據(jù)，有助于揭示腸道菌群與運動性疲勞之間的關(guān)聯(lián)［7］。

4.3 未來研究關(guān)注點

未來的研究將繼續(xù)深入探索腸道菌群與運動性疲勞之間的關(guān)系，重點關(guān)注個體差異、腸道—腦軸的相互作用和微生物組轉(zhuǎn)移等方面［8-9］。這些研究將提供更深入的理解和細化的干預(yù)措施，以滿足不同運動者的需求［10］。

首先，需要進一步關(guān)注個體的差異性和多樣性對腸道菌群與運動性疲勞的影響。個體之間在腸道菌群組成和功能上存在差異，這些差異可能與運動性疲勞的發(fā)生和恢復(fù)有關(guān)。通過深入探索個體差異和多樣性對運動性疲勞的影響，可以為個性化運動訓(xùn)練提供更精細化和定制化的策略［13］。

其次，腸道菌群與腦部功能之間的相互作用也是一個重要的研究領(lǐng)域。腸道菌群通過腸道—腦軸與中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行相互作用，這種相互作用對于運動性疲勞的調(diào)節(jié)可能具有重要影響。未來的研究將更加關(guān)注腸道菌群如何通過神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)的調(diào)控以及腸道—腦信號傳導(dǎo)通路的影響等方面，揭示腸道—腦軸在運動性疲勞中的作用機制。此外，微生物組轉(zhuǎn)移也是一個值得關(guān)注的研究方向。微生物組轉(zhuǎn)移是指從一個個體向另一個個體傳遞腸道菌群的過程。在運動員間的共享環(huán)境、團隊訓(xùn)練和比賽等情況下，微生物組轉(zhuǎn)移可能對運動性疲勞產(chǎn)生影響。進一步了解微生物組轉(zhuǎn)移的影響因素和機制，有助于制定相應(yīng)的干預(yù)策略，以改善運動員的表現(xiàn)和恢復(fù)能力［11］。

最后，在應(yīng)用層面，個性化運動訓(xùn)練的發(fā)展趨勢將進一步推動運動醫(yī)學(xué)與腸道菌群研究的融合。了解個體的腸道菌群特征及其與運動性疲勞的關(guān)聯(lián)，可以幫助制訂針對性的訓(xùn)練計劃和營養(yǎng)調(diào)整方案，以最大程度提高運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力。個性化運動訓(xùn)練，不僅關(guān)注運動員的生理特征和運動能力，還需要考慮腸道菌群的狀態(tài)和功能。未來，運動訓(xùn)練中將越來越多地引入腸道菌群評估和監(jiān)測，以實現(xiàn)個性化訓(xùn)練的目標。

5 結(jié)語

腸道菌群作為運動性疲勞的調(diào)節(jié)因素，在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有重要意義。通過了解腸道菌群與運動性疲勞的關(guān)系，可以制定針對性的干預(yù)策略，優(yōu)化運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力。未來的研究將更加關(guān)注個體差異、腸道—腦軸的相互作用以及微生物組轉(zhuǎn)移等方面。在運動訓(xùn)練中，需要綜合考慮營養(yǎng)攝入、膳食結(jié)構(gòu)、運動類型和強度等因素，并將其與腸道菌群的相互作用結(jié)合起來。通過營養(yǎng)優(yōu)化和制訂個體化的運動訓(xùn)練方案，可以最大程度發(fā)揮腸道菌群在調(diào)節(jié)運動性疲勞中的作用，提高運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力［12-13］。綜上所述，深入研究腸道菌群調(diào)節(jié)運動性疲勞的機制和干預(yù)策略對于優(yōu)化運動表現(xiàn)和恢復(fù)能力具有重要意義。未來的研究將進一步探索個體差異、腸道—腦軸的相互作用和微生物組轉(zhuǎn)移等方面，為運動訓(xùn)練提供更加精準和個性化的指導(dǎo)，從而推動運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。