運動員腸道菌群區系與身體素質的關系研究現狀

劉志剛，馮海峰，莊俊濤，劉勉

山東農業大學體育與藝術學院，山東泰安271018

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運動員腸道菌群區系與身體素質的關系研究現狀

劉志剛，馮海峰*，莊俊濤，劉勉

山東農業大學體育與藝術學院，山東泰安271018

摘要：本論文綜述了運動員胃腸道菌群的變化與身體素質的關系。微生態制劑可以明顯提高運動員的運動能力，解決運動性胃腸綜合征問題，提高運動員的身體素質。

關鍵詞：運動員；腸道菌群；體質

*同等貢獻作者：馮海峰（1962-），女，副教授，研究方向為小球類運動.

運動員機體是一個復雜的有機體，各個功能系統之間呈相輔相成的聯系，平衡的胃腸免疫系統以及積極的免疫活性可以防止運動引起的胃腸綜合征的發生［1-3］。關于體育運動對運動員腸道菌群區系與身體素質的關系研究，國內外有所報道［1-10］，現綜述如下，以促使同行對本領域的深入研究。

1　運動員胃腸道正常菌群的組成及其作用

1.1運動員胃腸道正常菌群的組成

隨著運動員微生態學研究的深入，證實定植在機體胃腸道內微生物菌群區系主要是由細菌組成，前期對抽取的山東農大運動員腸道的正常菌群進行分離鑒定，對定植在胃腸道內的正常微生物區系進行研究，發現運動員腸道中的優勢菌群為嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、卷曲乳桿菌（L. crispatus）、鼠李糖乳桿菌（L. rhamnosus）和唾液乳桿菌（L. salivarius）［11］。乳酸桿菌是應用最早、應用歷史最長的微生物添加劑，也是機體腸道的優勢菌群之一。

通常人胃腸道棲息的細菌大約30個屬，主要分為三種類型：共生菌、致病菌、和中間性菌。第1種為共生菌，包括類桿菌、優桿菌、消化球菌和雙歧桿菌，其功能主要為輔助維生素、蛋白質合成，促進消化吸收和防止外來菌進入；第2種為致病菌，包括韋氏梭菌、葡萄球菌、變形桿菌和假單胞菌，它們有致自身感染的作用，但在菌群處于平衡狀態時數量較少，不表現出致病性；第3種為中間性菌，包括大腸埃希氏菌、鏈球菌和韋榮球菌，其作用介于前兩種之間［4，5］。總的說來腸道菌群主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成，其中專性厭氧菌占99%以上，而僅類桿菌及雙歧桿菌就占細菌總數的90%以上。

1.2運動員胃腸道正常菌群的作用

1.2.1正常菌群對機體的作用腸道正常菌群對機體有免疫和營養兩方面的作用。與機體免疫的關系包括特異性免疫與非特異性免疫兩個方面。特異性免疫是由于原藉菌（固有菌群）與宿主組織具有相同的或相似的抗原性，導致宿主對原籍菌不易產生抗體，如對雙歧桿菌，盡管菌的數量很大，機體一般不會產生抗體；對于一些外籍菌（過路菌），機體仍然能產生特異性抗體，并且這種抗體能象正常的免疫抗體一樣提供保護。正常菌群在免疫方面的作用，更重要的還是非特異性免疫反應。正常菌群作為抗原，能夠刺激宿主的免疫機能成熟。

與營養的關系包括幫助消化吸收，合成維生素和蛋白質。幫助消化吸收，如消化道中的微生物在食物的消化吸收中起重要的作用。人體胃腸道正常菌群均參與營養物質的吸收，如大腸內的微生物能提高蛋白質的生物學價值；腸菌群中數量最多的雙歧桿菌由于能產生各種酶，將不溶性蛋白、脂肪和糖等變為可溶性，以利吸收。合成維生素和蛋白質，腸道菌能合成維生素已得到試驗證實，不同細菌產生維生素的能力不同，如雙歧桿菌能產生維生素B1、B2、B6、B12、葉酸、煙酸，大腸桿菌能產生維生素K，乳鏈球菌能產生維生素C。總之，機體為正常菌群提供進行生命活動的場所，而正常菌群則通過促進機體營養物質的吸收和消化，以維護機體健康和增強其抗感染的能力［5，11］。

1.2.2正常菌群對機體腸道病原菌的作用正常菌群提供的保護腸道免受潛在病原菌定植的能力稱為定植抗力。荷蘭微生物學者Van der waaij等提出定植抗力學說，認為人或動物腸道內厭氧菌占95%以上，對外來菌（致病菌或非致病菌）在其腸道內定居表現出一定的定植抗力［12，13］。定植抗力受宿主因素和正常微生物群的雙重影響，而尤以后者為重要。宿主因素主要為機械清除（如腸蠕動、纖毛運動等）、粘液分泌、上皮細胞脫落和分泌型免疫球蛋白抗體（IgA），而正常微生物群主要來自其他厭氧菌的成員。任何有正常微生物群棲居的腔道都有定植抗力存在，而尤以腸道為最明顯。

2　運動員胃腸道正常菌群的的作用機理［14,15,16］

正常菌群的作用機理目前還不是很清楚，但主要的有以下幾種理論或假說。

2.1優勢菌群理論

在機體的正常微生物群中只有少數種群在數量上占有絕對的優勢，在整個群起控制作用。該優勢種群受到破壞即可導致微生態失調。

2.2生物屏障理論

正常微生物群構成機體的防御屏障，這包括生物學屏障和化學屏障兩類，生物學屏障是指微生物群有序的定植于黏膜皮膚等的表面形成生物膜樣結構，從而影響致病菌等的定植繁殖；化學屏障是指正常菌群所產生的代謝產物乙酸、丙酸、乳酸、細菌素和其他活性物質。

2.3生物奪氧理論

是指微生態制劑中有益的耗氧微生物在生物體內定植，可降低局部氧分子濃度，扶植厭氧微生物生長，提高其定植力，從而使失調的微生態恢復平衡，達到治療疾病的目的。

2.4三流循環假說

三流循環即能源流、物質流及基因流的循環能源運轉，正常微生物群內部與宿主保持著能源交換和運轉的關系。植物、動物及人類與正常微生物之間或正常微生物彼此之間都存在著能源的交換；物質交換，正常微生物群與宿主通過降解與合成進行物質交換。裂解的細胞與細胞外酶可為微生物利用，而微生物產生的酶、維生素、刺激素以及微生物的細胞成分也可為宿主細胞利用；基因交換，在正常微生物之間有著廣泛的基因交換，如耐性因子、產毒因子等都可在正常微生物之間通過物質的傳遞進行交換。微生態制劑可以抑制腐敗微生物的過度生長，降解腸道內有毒物質如氨、酚等，保證微生態系統中能量流、物質流和基因流的正常運轉。

3　運動員胃腸道微生態平衡

微生態平衡是在長期的歷史進化過程中形成的正常微生物與人在不同發展階段的動態生理組合。微生態平衡是微生態學的核心，正確地了解該平衡，有利于運動員采取合理的生態防治措施，以恢復和保持這種平衡。

3.1維持胃腸道微生態平衡的因素

由胃腸道正常菌群與宿主間共同形成的微生態系統，其成分至少包括：生物成分，如原籍菌、外籍菌和胃腸道上皮細胞；食源性非生物成分，即在小腸中沒有被消化的食物；來自唾液和腸、胃、胰、肝臟的分泌物，包括激素、酶、粘液、膽鹽、尿素、免疫球蛋白、肽等，以及其它一些未知成分。所有這些成分的相互作用共同維持微生態平衡，使宿主得以正常存活。其中，胃腸道正常菌之間的交互作用是促使腸道中細菌達到平衡的主要力量［7，9，13］。

3.2胃腸道微生態平衡失調的因素

造成胃腸道微生態失調的因素很多，歸納起來分為環境、機體、微生物三個方面。影響胃腸道微生態平衡的環境因素主要因素有：溫度、酸堿度、空氣中氧含量、氨含量、病原微生物、食物、飲水和藥物。氧含量過低、氨含量過高、病原微生物增多、氣溫過高過低、食物的突然改變、飲水污染和抗生素的使用等均會直接造成機體生理機能嚴重失調、代謝紊亂、感染，造成疾病的發生與流行。藥物中對微生態平衡影響最大的是抗生素。抗生素的使用不當會摧毀機體所擁有的正常微生物屏障，使那些原來被菌群屏障所抑制的內源性或外源性病原菌得以大量繁殖。例如，運動員在治療腹瀉時，由于大量使用抗生素，不僅殺死了致病菌，也對腸道內的厭氧菌（如乳桿菌、雙岐桿菌等）有明顯抑制或殺滅作用，使機體的抵抗力下降，同時增加對外源性感染的敏感性［7，12］。環境對微生物的影響以間接為主，主要是通過機體生理功能的改變，從而使微生物菌群失調，定植狀態異常以及微生物性能改變。機體的生理功能、免疫功能、遺傳性能等因素的改變均會直接或間接影響胃腸道微生態系統的平衡。生理異常有胃酸減少或缺乏、腸道蠕動過速或緩慢和膽酸分泌減少、腸道黏液分泌過少等。免疫缺陷、營養失調、疾病等可以引起免疫減弱或抑制的因素都能導致微生態失調。

腸道內微生物菌群的自身狀態與機體間關系的改變，也會引起微生態失調。優勢菌常常是決定一個微生物群生態平衡的核心因素，一般腸道內的厭氧菌占絕對優勢，如果這個優勢下降或消失，就會導致微生態平衡的破壞［10，12］。

總之，影響上述三種成分的因素十分復雜，而且它們相互之間亦互相影響，這三個方面的因素都有可能最終導致胃腸道微生態平衡的失調。

3.3運動員胃腸道微生態平衡的恢復

在某種意義上，胃腸道是控制和調節運動員適應和再生能力系統的一部分。在運動過程中，機體所發生的一系列的變化將會導致胃腸系統的功能及其結構的變化，這些變化均會降低胃腸道對體液及營養物質的吸收，導致脫水和能量貯存不足，從而影響運動員的運動能力。近年來，體育運動已經以不同的形式在社會中廣泛流行，經常從事體育鍛煉，對胃腸道的機能有良好影響，可以使胃腸的蠕動增強，消化液的分泌增多，因而提高了消化和吸收的能力，使人的食欲增加，有利于增強體質。當運動員機體胃腸道微生態平衡失調時，機體就會表現出一系列癥狀。如劇烈的緊張性運動則會導致胃腸功能紊亂，引起嘔吐、腹痛、腹瀉等不良癥狀，這在運動員，尤其是耐力運動員中尤為常見，即引起運動性胃腸綜合征［2，3］。治療這一類疾病的關鍵也就在于糾正微生態平衡失調，使之得到恢復，用于恢復菌群失調的措施一般有三種：免疫接種、抗生素治療和菌群調節。前兩種主要針對病原菌，而后一種則是針對正常菌，在前兩種方法均受到嚴重限制或存在嚴重缺陷的情況下，用于恢復菌群失調的最佳途徑只能是從微生態學角度治療了，即用正常菌群的某一種或某幾種成分制成活菌制劑來糾正菌群失調。

4　微生態制劑對運動員身體素質的增強作用

定植在胃腸道內微生物菌群區系主要是由許多細菌組成，它們附著在腸內粘膜上，參與機體的食物消化、藥物代謝、合成維生素和防止外源致病菌入侵腸道，對于維持人類健康和實現各種生理功能起著非常重要的作用。人體腸道內這些微生物與人體胃腸的功能關系密切。在研究運動員胃腸功能的變化時，胃腸道的微生物區系是不容忽視的因素。通過運動員口服微生態制劑來研究微生態制劑對運動員身體素質的增強作用，結果發現農業大學運動員口服微生態制劑后明顯增強了運動員的抗應急、抗疲勞、抗感冒的能力［17］。可見運動員腸道菌群區系與身體素質關系密切，堅持服用微生態制劑可以明顯提高運動員的運動能力。這一研究結果不僅有助于解決運動性胃腸綜合征問題，進一步闡明運動性胃腸綜合征的發病機制，了解和掌握運動中胃腸功能變化的規律，科學地指導體育訓練，促進我國競技體育的發展，而且還將為我國全民健身計劃的開展實施提供科學的指導依據。

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The Research Status about Relationship between Intestinal Flora of Athletes and Physical Quality

LIU Zhi-gang*，FENG Hai-feng*，ZHUANG Jun-tao，LIU Mian

Sports and Art College of Shandong Agricultural University，Taian 271018，China

Abstract：In this paper，athletes intestinal flora fauna and physical relationship is reviewed. Insisting on taking probiotics can improve the athletes' athletic ability significantly and solve the problem of gastrointestinal motility syndrome. The physical quality of athletes is greatly enhanced.

Keywords：Athletes；intestinal flora；physical quality

中圖法分類號：［R153.5］

文獻標識碼：A

文章編號：1000-2324（2016）03-0477-04

收稿日期：2016-02-10修回日期：2016-03-20

基金項目：山東星火計劃項目

作者簡介：劉志剛（1958-），男，副教授，研究方向為足球運動及陽光體育運動. E-mail：zhigang5807@sina.com