肠道菌群与运动机能的相关性

周燕　陈子超

摘要：肠道微生物与我们机体的运动也有密不可分的关系。本研究通过对国内外文献的搜集，综述了肠道菌群与运动机能之间的关系，主要从运动成绩和运动能力两方面展开，探究了肠道菌群与运动机能之间的作用机制。并对相关文献进行综述和了解，分析现有资料存在的不足，为后续研究的开展明确方向。

关键词：肠道菌群;微生物;运动机能

近几年来，越来越多的学者开始关注肠道菌群与运动机能之间的关系，旨在探究肠道菌群对人运动能力是否有用，有哪些用。而大部分的研究都认为肠道菌群与运动成绩和能力之间有间接的联系，因此，肠道菌群与运动之间是相互影响的。本研究查阅了大量的国内外文献，对相关内容进行归纳与概括，以方便未来开展更多相关的研究。

1 肠道菌群与运动成绩的关系

肠道菌群在维持人体免疫功能方面有重要作用，而稳定的菌群结构也可以影响运动员的运动成绩，成为了其重要的因素之一。益生菌作为肠道菌群中的有益菌，能够调节人体的免疫功能，改善肠道菌群的环境。近些年，学界开始将肠道菌群与运动员的运动表现结合在一起，许多研究都围绕益生菌对运动员的成绩展开。运动员的运动成绩提升可以从各个方面去评定，如肌肉力量、速度、耐力、肌肉疲劳时间等，那肠道菌群的改变具体能够改变哪一个方面，仍然值得学者去深思去探讨。就目前的研究来看，多数学者都较为偏向对耐力、力量和疲劳时间的探讨，当然这也得出了让我们较为满意的结果。但是，大部分的研究都采用的是益生菌结合蛋白或其他物质的研究，如益生菌结合慢性消化蛋白、益生菌结合酪蛋白，单独采用某一种益生菌研究很少，常见的益生菌有乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热菌等，也很难评判到底是某一种益生菌对运动员成绩产生的影响还是其他物质。但可以确定的是，益生菌对于人体各个方面的益处，与运动员的成绩和表现是离不开的。尤其是高温运动导致的胃肠功能紊乱，这对于运动员的成绩和表现都有着重要的影响，益生菌对于这种长时间处于高温训练的运动员来说，延长了疲劳时间，而这样的多种益生菌的补充则被认为是可以提高运动成绩的潜在机制，尤其是对于需要提高耐力的运动员来说。当然益生菌的功能远不止这一个，它还可以减轻运动员肌肉损伤导致的运动能力下降的问题，同时促进肌肉的恢复，从而维持运动员的运动成绩。除了研究运动员这一群体，也有对普通人群展开的研究，但是这类研究较少。运动员与普通人的肠道菌群有一定的区别，运动员由于长期训练和运动，肠道内的菌群种类相对于普通人来说更为丰富。但肠道菌群多样性的差异并没有带来不一样的研究结果，相反，益生菌的补充对普通人来说，其有氧耐力的相关性能也会被提升{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}。这种结果表明了通过服用益生菌来改善肠道菌群的方式，能够提升一定的运动成绩，无论是专业运动员还是没有接受过训练的普通人。

2 肠道菌群与运动能力的关系

很少有学者研究肠道菌群和运动能力之间的关系，最早的一项研究是从2015年开始的，其研究的机制方向是抗氧化酶，即肠道内的某些微生物可以抑制抗氧化酶的活性，而抗氧化酶又可以帮助机体减轻身体的疲劳和氧化应激，添加益生菌后，抗氧化酶的活性得到恢复，这种效果可以帮助提升机体运动性能，使其在剧烈运动后能量恢复的更快。同样的，益生菌的添加，还可以在不增加体重的情况下，增加肌肉的质量，降低脂肪的含量，这种作用使得肌肉对葡萄糖的利用率提高，从而延迟了疲劳反映，提高了耐力。以上这些论述都是基于小鼠实验提出的，目前关于人体的实验还相对较少。益生菌与运动能力的关系也被解释为益生菌改善了运动员的疾病症状（如呼吸道感染）来影响人的运动能力，这种能力包括最大摄氧量和疲劳时间。当然，在影响肠道微生物的物质中不只有益生菌，还有微量营养素及碳水化合物等等。众所周知，运动员的饮食与其运动成绩也有着密不可分的关系，而不同的饮食会造成肠道微生物群的不同。蛋白质不仅是我们人体每日所需的物质之一，还是运动员提高成绩的重要元素，但过量补充蛋白质，不仅不会提高运动员的运动能力，摄入的蛋白质中过量的牛磺酸会导致肠道内的微生物群的组成发生变化，从而对运动能力产生一定的影响{Moreno-Pérez， 2018 #32}。但类似的研究较少，仍然需要进行再探讨。碳水化合物是维持机体能量的重要来源之一，运动员在运动前可能会通过摄入大量的碳水化合物来储存体内的糖原，而这种方式可能会导致肠道微生物群的改变，从而影响肠道健康，出现胃肠不适的现象，相反，摄入适量的碳水化合物可以提高机体的运动能力，降低疲劳，因此在摄入时应把握摄入量。像铁、锌、维生素这类的微量元素对于运动员来说也是十分重要的，这是因为运动过程中会产生大量的汗液和体液，所以运动员应当及时的补充必要的微量营养素，同时，这些微量营养素也能够对人体内的肠道微生物群产生影响，摄入一定量的微量营养素可以增加肠道内的微生物，从而对机体的运动能力产生影响。

3 肠道菌群影响运动机能的机制

现有的文献都表明肠道菌群只能间接影响人体的运动机能，因此建立这两者关系的机制问题也应被广泛研究和探讨。根据现有的文獻资料，本研究认为肠道菌群主要通过免疫功能、抗氧化能力、代谢等方面影响运动机能。

3.1 免疫机制

在免疫机制的广泛研究中，常被探讨的主要是胃肠反应和呼吸道炎症。众所周知，肠道菌群的种类会影响人体的胃肠反应，一个良好的胃肠状态能够帮助运动员在运动过程中维持正常的状态，从而防止其运动机能受到影响。而呼吸道炎症则会影响运动员在比赛中的表现，同时会提高其出现打喷嚏、流鼻涕等现象。服用益生菌可以提高人体的免疫力，从而降低以上症状的发生率。主要是因为益生菌可以干预促炎细胞因子，抑制这种因子的增加，从而降低运动员的炎症感染。不仅如此，益生菌还可以促进体内的抗炎因子白介素的产生，增加抗炎因子的浓度，从而用于抵抗炎症风险。这种种迹象都表明了益生菌能够用于抗击炎症，也许可以用于运动员减少疾病，通常意义上来讲，运动员没有疾病风险，其在运动的过程中就能够投入更多的精力，以及更好的提高其运动的成绩。但是有学者表示，虽然其体内的抗炎细胞因子得到了抑制，但是没有发现这种情况与其运动表现有任何的关系。然而这种结果是相对较少的，绝大多数的研究结果都说明了当运动员摄入益生菌后，其体内的抗炎因子增加，促炎细胞因子被抑制后，运动的能力都有所提升，比如肌肉力量和最大摄氧量。这也就意味着，虽然没有研究指出益生菌能够直接影响运动员的成绩，但确实是可以通过增加免疫力和健康情况来间接的影响他们的运动机能。

3.2 抗氧化性机制

关于抗氧化机制的研究数量较少，但同样有一些研究证明了益生菌能够提高抗氧化性。众所周知，氧化会使机体变老，因此，抗氧化就意味着抗衰老，这对于运动员来说非常的重要。运动员为了保持良好的身体状态和运动成绩，需要采用一些手段来防止肌肉细胞的衰老。在人体肠道菌群中，许多的菌类都可以改善人体的氧化机制。如发酵乳杆菌，长期服用可以提高人体血清中抗氧化活性，改善人体的氧化应激状态。对于运动员来说，这种氧化应激会导致脂质、蛋白质和DNA的氧化损伤，从而降低运动成绩。在运动过程中由于耗氧量增加，一定程度上会导致肌肉纤维缺氧，同时，长期的剧烈运动引起的组织损伤也有可能激活体内的炎症细胞，从而对运动成绩产生影响。抗氧化性机制的另一方面在于抗氧化酶水平，摄入益生菌后，体内的抗氧化酶水平得到了提高，这种提高帮助清除了体内过多的自由基，减少了能量的消耗，从而延迟了运动产生的疲劳。

3.3 代谢机制

肠道微生物群改变会在肌肉中表现出明显的纤维特性和脂代谢特征，这种现象会使得个体的肌肉和脂肪含量发生变化，换句话说，胖的人和瘦的人，他们体内的肠道微生物数量种类不同，所以他们的代谢特征也不同，而机体代谢之间的差异，有可能会影响其骨骼肌的发育。因此，肠道微生物对于我们的新陈代谢来说，有着十分重要的地位，许多学者都开始探究肠道微生物与骨骼肌之间的关系，但是目前没有足够的证据证明肠道微生物与骨骼肌之间具有直接的联系，多数研究都是通过探讨它们之间的间接作用。比如说糖代谢，运动员在运动中需要消耗大量的能量，而这些能量来源于体内的糖原物质，通过改变肠道微生物群的方式，能够影响肌肉中葡萄糖的转运与表达，这也就意味着，肠道微生物对肌肉中糖原的含量有影响，进而影响机体的骨骼肌的代谢。同时，骨骼肌代谢水平可以决定机体在运动中产生疲劳的时间，所以可以认为肠道微生物通过影响宿主骨骼肌代谢来影响运动机能。

因此，我们可以说肠道微生物在影响代谢的过程中，产生的物质可能对运动机能产生影响，而这些影响主要体现在延迟机体疲劳和加速恢复上。例如支链氨基酸，这种物质人体无法合成，只能通过饮食或者影响微生物来产生这些物质，而支链氨基酸的补充对于运动员来说十分的重要，它可以降低肌肉产生的疲劳，帮助运动员快速恢复，虽然支链氨基酸并没有被證明可以提高运动成绩，但它确实影响了机体的运动机能。同样的，肠道微生物通过影响代谢进而影响运动机能的证据还能够通过职业运动员和不运动的人之间的差异来解释。职业运动员体内的肠道微生物种群较久坐不动的人来说更加的丰富，这导致他们之间新陈代谢的差异，而运动员由于新陈代谢水平较高，导致其代谢物与普通人相比有所增加，而这个结果会导致其肌肉的周转率和整体的健康水平相关，但这种说法不是绝对的，因为有许多的方式可以影响代谢物，比如饮食。另外一个说法是肠道微生物产生的乙酸可以促进耐力的恢复，当机体耐力受到微生物群平衡的影响时，可以通过注入乙酸来恢复耐力水平。

4 结语

现有研究显示，肠道菌群可以通过影响免疫功能、抗氧化性和代谢能力来影响人体的运动机能，大多表现在延缓运动疲劳的产生，加快机体能量恢复，降低组织的炎症发生。但由于现有的文献资料较少，且大多开展的还是动物实验，人体实验也多为运动员，针对普通人群的研究较少，因此在肠道菌群对人体运动机能的作用上还不能够完全下定论。未来希望能够逐渐将实验转移到人体，并且增加实验人群的范围，这样才能使实验结果具有普遍性，从而确定肠道菌群与运动机能之间的关系，为人体科学提供更多的理论和实践支撑。

参考文献：

[1]Li， H， Chan， et al. Evaluation of Antifatigue Effects of 20（S）-Ginsenoside Rg3 in Forced Swimming Mice[J]. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences， 2018.

[2]Li Shanshan.Information assessment and prevention of risks caused by human factor in large-scale sports events，BCPT，2019.08.

[3]BERMON S， PETRIZ B， KAJĖNIENĖ A， et al. The microbiota： an exercise immunology perspective [J]. Exercise immunology review， 2015， 21： 70–9.

[4]GEORGES J， LOWERY R P， YAMAN G， et al. The effects of probiotic supplementation on lean body mass， strength， and power， and health indicators in resistance trained males： A pilot study [Z]. The Eleventh International Society of Sports Nutrition （ISSN） Conference and Expo. 2014： 38

基金项目;四川省科技厅重点研发“运动机能与人体肠道菌群的相关性研究”（课题编号：2020YFS0265）