腸道菌群與運動機能的相關性

周燕　陳子超

摘要：腸道微生物與我們機體的運動也有密不可分的關系。本研究通過對國內外文獻的搜集，綜述了腸道菌群與運動機能之間的關系，主要從運動成績和運動能力兩方面展開，探究了腸道菌群與運動機能之間的作用機制。并對相關文獻進行綜述和了解，分析現有資料存在的不足，為后續研究的開展明確方向。

關鍵詞：腸道菌群;微生物;運動機能

近幾年來，越來越多的學者開始關注腸道菌群與運動機能之間的關系，旨在探究腸道菌群對人運動能力是否有用，有哪些用。而大部分的研究都認為腸道菌群與運動成績和能力之間有間接的聯系，因此，腸道菌群與運動之間是相互影響的。本研究查閱了大量的國內外文獻，對相關內容進行歸納與概括，以方便未來開展更多相關的研究。

1 腸道菌群與運動成績的關系

腸道菌群在維持人體免疫功能方面有重要作用，而穩定的菌群結構也可以影響運動員的運動成績，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，能夠調節人體的免疫功能，改善腸道菌群的環境。近些年，學界開始將腸道菌群與運動員的運動表現結合在一起，許多研究都圍繞益生菌對運動員的成績展開。運動員的運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，仍然值得學者去深思去探討。就目前的研究來看，多數學者都較為偏向對耐力、力量和疲勞時間的探討，當然這也得出了讓我們較為滿意的結果。但是，大部分的研究都采用的是益生菌結合蛋白或其他物質的研究，如益生菌結合慢性消化蛋白、益生菌結合酪蛋白，單獨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動員成績產生的影響還是其他物質。但可以確定的是，益生菌對于人體各個方面的益處，與運動員的成績和表現是離不開的。尤其是高溫運動導致的胃腸功能紊亂，這對于運動員的成績和表現都有著重要的影響，益生菌對于這種長時間處于高溫訓練的運動員來說，延長了疲勞時間，而這樣的多種益生菌的補充則被認為是可以提高運動成績的潛在機制，尤其是對于需要提高耐力的運動員來說。當然益生菌的功能遠不止這一個，它還可以減輕運動員肌肉損傷導致的運動能力下降的問題，同時促進肌肉的恢復，從而維持運動員的運動成績。除了研究運動員這一群體，也有對普通人群展開的研究，但是這類研究較少。運動員與普通人的腸道菌群有一定的區別，運動員由于長期訓練和運動，腸道內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果，相反，益生菌的補充對普通人來說，其有氧耐力的相關性能也會被提升{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}{Huang， 2019 #29}。這種結果表明了通過服用益生菌來改善腸道菌群的方式，能夠提升一定的運動成績，無論是專業運動員還是沒有接受過訓練的普通人。

2 腸道菌群與運動能力的關系

很少有學者研究腸道菌群和運動能力之間的關系，最早的一項研究是從2015年開始的，其研究的機制方向是抗氧化酶，即腸道內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體減輕身體的疲勞和氧化應激，添加益生菌后，抗氧化酶的活性得到恢復，這種效果可以幫助提升機體運動性能，使其在劇烈運動后能量恢復的更快。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，目前關于人體的實驗還相對較少。益生菌與運動能力的關系也被解釋為益生菌改善了運動員的疾病癥狀（如呼吸道感染）來影響人的運動能力，這種能力包括最大攝氧量和疲勞時間。當然，在影響腸道微生物的物質中不只有益生菌，還有微量營養素及碳水化合物等等。眾所周知，運動員的飲食與其運動成績也有著密不可分的關系，而不同的飲食會造成腸道微生物群的不同。蛋白質不僅是我們人體每日所需的物質之一，還是運動員提高成績的重要元素，但過量補充蛋白質，不僅不會提高運動員的運動能力，攝入的蛋白質中過量的牛磺酸會導致腸道內的微生物群的組成發生變化，從而對運動能力產生一定的影響{Moreno-Pérez， 2018 #32}。但類似的研究較少，仍然需要進行再探討。碳水化合物是維持機體能量的重要來源之一，運動員在運動前可能會通過攝入大量的碳水化合物來儲存體內的糖原，而這種方式可能會導致腸道微生物群的改變，從而影響腸道健康，出現胃腸不適的現象，相反，攝入適量的碳水化合物可以提高機體的運動能力，降低疲勞，因此在攝入時應把握攝入量。像鐵、鋅、維生素這類的微量元素對于運動員來說也是十分重要的，這是因為運動過程中會產生大量的汗液和體液，所以運動員應當及時的補充必要的微量營養素，同時，這些微量營養素也能夠對人體內的腸道微生物群產生影響，攝入一定量的微量營養素可以增加腸道內的微生物，從而對機體的運動能力產生影響。

3 腸道菌群影響運動機能的機制

現有的文獻都表明腸道菌群只能間接影響人體的運動機能，因此建立這兩者關系的機制問題也應被廣泛研究和探討。根據現有的文獻資料，本研究認為腸道菌群主要通過免疫功能、抗氧化能力、代謝等方面影響運動機能。

3.1 免疫機制

在免疫機制的廣泛研究中，常被探討的主要是胃腸反應和呼吸道炎癥。眾所周知，腸道菌群的種類會影響人體的胃腸反應，一個良好的胃腸狀態能夠幫助運動員在運動過程中維持正常的狀態，從而防止其運動機能受到影響。而呼吸道炎癥則會影響運動員在比賽中的表現，同時會提高其出現打噴嚏、流鼻涕等現象。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生率。主要是因為益生菌可以干預促炎細胞因子，抑制這種因子的增加，從而降低運動員的炎癥感染。不僅如此，益生菌還可以促進體內的抗炎因子白介素的產生，增加抗炎因子的濃度，從而用于抵抗炎癥風險。這種種跡象都表明了益生菌能夠用于抗擊炎癥，也許可以用于運動員減少疾病，通常意義上來講，運動員沒有疾病風險，其在運動的過程中就能夠投入更多的精力，以及更好的提高其運動的成績。但是有學者表示，雖然其體內的抗炎細胞因子得到了抑制，但是沒有發現這種情況與其運動表現有任何的關系。然而這種結果是相對較少的，絕大多數的研究結果都說明了當運動員攝入益生菌后，其體內的抗炎因子增加，促炎細胞因子被抑制后，運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動機能。

3.2 抗氧化性機制

關于抗氧化機制的研究數量較少，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，氧化會使機體變老，因此，抗氧化就意味著抗衰老，這對于運動員來說非常的重要。運動員為了保持良好的身體狀態和運動成績，需要采用一些手段來防止肌肉細胞的衰老。在人體腸道菌群中，許多的菌類都可以改善人體的氧化機制。如發酵乳桿菌，長期服用可以提高人體血清中抗氧化活性，改善人體的氧化應激狀態。對于運動員來說，這種氧化應激會導致脂質、蛋白質和DNA的氧化損傷，從而降低運動成績。在運動過程中由于耗氧量增加，一定程度上會導致肌肉纖維缺氧，同時，長期的劇烈運動引起的組織損傷也有可能激活體內的炎癥細胞，從而對運動成績產生影響。抗氧化性機制的另一方面在于抗氧化酶水平，攝入益生菌后，體內的抗氧化酶水平得到了提高，這種提高幫助清除了體內過多的自由基，減少了能量的消耗，從而延遲了運動產生的疲勞。

3.3 代謝機制

腸道微生物群改變會在肌肉中表現出明顯的纖維特性和脂代謝特征，這種現象會使得個體的肌肉和脂肪含量發生變化，換句話說，胖的人和瘦的人，他們體內的腸道微生物數量種類不同，所以他們的代謝特征也不同，而機體代謝之間的差異，有可能會影響其骨骼肌的發育。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，許多學者都開始探究腸道微生物與骨骼肌之間的關系，但是目前沒有足夠的證據證明腸道微生物與骨骼肌之間具有直接的聯系，多數研究都是通過探討它們之間的間接作用。比如說糖代謝，運動員在運動中需要消耗大量的能量，而這些能量來源于體內的糖原物質，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運與表達，這也就意味著，腸道微生物對肌肉中糖原的含量有影響，進而影響機體的骨骼肌的代謝。同時，骨骼肌代謝水平可以決定機體在運動中產生疲勞的時間，所以可以認為腸道微生物通過影響宿主骨骼肌代謝來影響運動機能。

因此，我們可以說腸道微生物在影響代謝的過程中，產生的物質可能對運動機能產生影響，而這些影響主要體現在延遲機體疲勞和加速恢復上。例如支鏈氨基酸，這種物質人體無法合成，只能通過飲食或者影響微生物來產生這些物質，而支鏈氨基酸的補充對于運動員來說十分的重要，它可以降低肌肉產生的疲勞，幫助運動員快速恢復，雖然支鏈氨基酸并沒有被證明可以提高運動成績，但它確實影響了機體的運動機能。同樣的，腸道微生物通過影響代謝進而影響運動機能的證據還能夠通過職業運動員和不運動的人之間的差異來解釋。職業運動員體內的腸道微生物種群較久坐不動的人來說更加的豐富，這導致他們之間新陳代謝的差異，而運動員由于新陳代謝水平較高，導致其代謝物與普通人相比有所增加，而這個結果會導致其肌肉的周轉率和整體的健康水平相關，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生的乙酸可以促進耐力的恢復，當機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耐力水平。

4 結語

現有研究顯示，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動機能，大多表現在延緩運動疲勞的產生，加快機體能量恢復，降低組織的炎癥發生。但由于現有的文獻資料較少，且大多開展的還是動物實驗，人體實驗也多為運動員，針對普通人群的研究較少，因此在腸道菌群對人體運動機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移到人體，并且增加實驗人群的范圍，這樣才能使實驗結果具有普遍性，從而確定腸道菌群與運動機能之間的關系，為人體科學提供更多的理論和實踐支撐。

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基金項目;四川省科技廳重點研發“運動機能與人體腸道菌群的相關性研究”（課題編號：2020YFS0265）