腸道菌群對于人體骨骼肌運動機能的影響

祁江濤　陳子超

摘要：腸道菌群是人體的重要組織，對于人體的生理機能有著重要的影響。骨骼肌被認為是人體最大的器官，對機體自主運動、姿勢維持和代謝穩態至關重要。腸道菌群對于人體骨骼肌能夠產生不同方面的影響，目前有關腸道菌群對于骨骼肌影響的研究逐步增多，并提出了腸道-肌肉軸的理論。因此本文就腸道菌群對于骨骼肌的影響進行研究，將腸道菌群影響骨骼肌的方式和機制進行闡述，為進一步的研究提供參考。

關鍵詞：腸道菌群;骨骼肌;運動機能

前言

人體中包含著許多復雜的器官，不同的器官發揮的功能不同，這些器官中胃腸道主要承擔著消化和吸收的功能，但是胃腸道的其它組織也會影響著人體的運動機能，例如腸道菌群。腸道菌群中存在著許許多多的微生物，這些微生物廣泛參與人體的各項機能，也對人體的運動機能產生著至關重要的影響。據數據統計，胃腸道中微生物細胞數量是人體細胞總數的1.3倍，基因數量約為人類基因組數量的100倍，數量龐大的微生物對人體的影響也是巨大的。它會影響人體的運動、消化以及免疫等系統的功能，微生物系統穩態的變化也會引起人體各個系統的變化，當人體的腸道菌發生紊亂時，人體的運動機能也會下降;反之，當人體腸道菌群的活性上升時，人體的運動機能也會得到某種程度的提高。研究證實腸道菌群和人體的運動系統的功能密切相關，對骨骼肌的運動功能也密切相關。因此，本文就腸道菌群對人體骨骼肌運動機能的影響進行研究，探討腸道菌群對于骨骼肌運動機能的影響以及影響機制。

1腸道菌群對于人體的影響

人體的胃腸道里面包含著許多的微生物，這些微生物組成的菌群也就是腸道菌群，對人體產生著不同方面的影響。腸道菌群可以影響人體的生理功能，例如緩解人體肌肉的疲勞感和緊張感，幫助人體更好的進行恢復;另一方面，腸道菌群也與人體的心理相關，腸道菌群可以調節抑郁癥等其他心理疾病。在對小鼠被動游泳的研究中，游泳十六周之后的小鼠對于糖水的偏愛度也降低，抑郁癥狀也更輕。同時，腸道菌群對于調節其他生理疾病也有著幫助，它可以調節人體的代謝性疾病，能夠促進人體中短鏈脂肪酸的生成，從而降低糖尿病和肥胖等代謝性疾病的發生率;也可以緩解帕金森疾病的癥狀，通過分泌的各種物質來降低患糖尿病等代謝性疾病的風險。

總之，合適的腸道菌群對于人體的各項功能是有幫助的，可以幫助人體的各個系統正常的進行運作，但是每個人體內的菌群不同，如何找到適合每個人需要補充的菌群以達到身體的平衡就需要進一步去研究。

2腸道菌群對人體骨骼肌的影響

2.1腸道菌群對骨骼肌質量的影響

骨骼是人體的重要的組織，也是最大的器官，約占人體瘦器官的40%，有著運動、支持和保護身體的功能，是人體運動系統中不可或缺的一部分。而腸道菌群對于維持和發揮骨骼肌的功能有著重要的影響，腸道菌群可以改變骨骼肌的質量，人體的腸道微生物的數量減少也會引起肌肉質量的改變。

研究證實腸道菌群中含有的短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）作為腸道菌群和骨骼肌的連接中介對骨骼肌的質量有著影響，Ticinesi的研究證實，當腸道菌群中的微生物衰老時，它產生的SCFA也會減少，進而產生一系列的化學反應，最終導致肌肉的力量和質量均下降。相對于無菌小鼠而言，有菌小鼠的骨量以及骨骼肌的質量也更高，對于骨量以及骨骼肌質量的調節主要也是通過SCFAs完成的。這也進一步說明短鏈脂肪酸可以調節骨骼肌的質量，當體內的能量不足時，補充短鏈脂肪酸可以增加骨骼肌的質量，而當人體體內的能量過剩時，補充短鏈脂肪酸并不會對人體的骨骼肌的質量有著增加的影響。

上述研究表明，腸道菌群對于肌肉質量的影響，主要是腸道菌群中短鏈脂肪酸增加和減少來完成的，短鏈脂肪酸起著代謝和調節的作用，所以就有學者針對性的提出了腸道-肌肉軸的假設，以短鏈脂肪酸為中介進行研究。

2.2腸道菌群對骨骼肌形狀的影響

當骨骼肌的質量發生改變時，伴隨著骨骼肌重量的增加和減少，骨骼肌的形狀也會發生著相應的變化。研究證實，有菌小鼠和無菌小鼠相比，缺乏腸道微生物組的無菌小鼠骨骼肌重量減輕，肌肉中有關肌肉萎縮的酶增加，骨骼肌也顯示出萎縮的跡象。肌肉形狀的改變也就意味著肌纖維粗細的改變，這與腸道菌群有著密切的聯系，伴隨著菌群的改變，肌纖維的粗細也會改變，實驗表明，將豬體內的菌群移植到無菌小鼠體內，無菌小鼠體內肌纖維的差異和豬體內肌纖維的差異是一致的[1]，這說明隨著菌群的改變，肌纖維的特性也發生了改變，導致肌肉的形狀也會發生改變。同時也進一步證明了腸道-肌肉軸的存在。

2.3腸道菌群對骨骼肌功能的影響

骨骼肌是人體的重要組成部分，主要功能是維持人體運動，而腸道菌群可以對骨骼肌的功能也有著不同程度的影響，腸道菌群可以調節肌肉的代謝以及緩解肌肉的疲勞感，對于提升肌肉的耐力和力量都有幫助。

多名學者對于腸道菌群對于肌肉耐力及力量的影響進行了研究，研究發現，和被注射抗生素的小鼠相比，被注射醋酸鹽的小鼠的耐力時長更久;相比較無菌小鼠來說，有菌小鼠的耐力游泳時間更長;腸道含有的益生菌也可以積極地促進運動員身體的恢復，在飲食中補充益生元或者益生菌能夠改善新陳代謝以及免疫等功能，也能夠減輕運動員的疲勞感以及緩解由于訓練所帶來的緊張感和壓力，適合的益生菌也可以積極地促進運動員進行高強度的訓練。這是因為腸道菌群中的微生物增加了人體內葡萄糖的利用率，從而提高了骨骼肌的耐力，進而提高人體的運動表現。胃腸道微生物群受到損傷時會影響人體的代謝功能，導致人體有關肌肉蛋白質的合成減少，從而導致肌肉的功能下降。同時在其他研究中，腸道菌群也與老年人肌少癥有著影響，隨著年齡的增長，老年人體內的腸道菌群發生紊亂，有關肌肉萎縮的酶進一步增加，腸道菌群的代謝功能減少，最終導致老年人的肌肉進一步萎縮和減少。

通過上述研究我們可以了解到，腸道菌群能夠對骨骼肌的耐力和力量產生著影響，可以提高肌肉的耐力和力量，提升訓練表現。同時隨著年齡的增長，肌肉萎縮的速度會加快。如何補充合適的腸道菌群以減緩隨年齡增長的肌肉減少和萎縮的速度，增強骨骼肌的耐力和力量，需要在接下來的研究中進行。

3腸道菌群對于人體骨骼肌影響的機制

在腸道菌群對于人體骨骼肌的研究中，SCFAs（短鏈脂肪酸）扮演者重要的角色，很多學者的研究都是以SCFAs為中介進行研究的。短鏈脂肪酸是腸道菌群的重要代謝產物之一，它由丙酸、乙酸以及丁酸組成，主要通過影響骨骼肌的代謝功能來對骨骼肌產生影響，短鏈脂肪酸可以調節骨骼肌糖原、骨骼肌脂以及骨骼肌線粒體的代謝來發揮作用[2]。有研究結果顯示腸道菌群與骨骼肌之間存在相互作用的關系，但具體機制并無統一定論。有學者提出可能存在腸肌軸，認為骨骼肌代謝和收縮等功能的失常與腸道菌群的紊亂、易位，繼而觸發促炎信號，導致機體炎癥水平的上升有關。腸道微生物群可以對肌肉產生影響，正常的腸道微生物群可以增加體內對于蛋白質的利用度和維生素的合成，能夠進一步增加肌肉的健康程度。但是隨著年齡的增長，腸道微生物群的改變，微生物群中有關激素以及各種酶的合成也有可能是導致人體骨骼肌力量和質量下降的原因。

有關腸道菌群對于骨骼肌影響的機制目前大多數學者提出來的都是腸道-肌肉軸的假設，但是還沒有進一步的研究將假設進一步進行驗證，同時有關的實驗在動物身上進行的較多，在人身上的研究較為缺乏，需要進一步完善該方面的研究來對腸道菌群影響人體骨骼肌的機制進行探討。

小結

本文對于腸道菌群對于骨骼肌的影響和影響機制進行了探討，發現腸道菌群主要是影響骨骼肌的代謝功能來對骨骼肌產生影響的，腸道菌群對于人體的骨骼肌產生著正面的和負面的影響，代謝功能的好壞影響到肌肉的力量和耐力，影響到運動表現。因此接下來的研究重點應對于腸道菌群對于骨骼肌代謝的功能進一步進行研究。同時目前有關腸道-肌肉軸的假設也未能完全進行驗證，有關該方面的研究也過少，大多數文獻僅在文獻中提及，沒有專門的研究來進行，所以在接下來的研究中需要更加完善。

參考文獻：

[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]陳文迪，張詩琪，王亞楠，李詠賢，劉穎，徐宏偉.被動游泳運動對小鼠抑郁樣行為及其腸道菌群組成的影響[J].微生物學雜志，2021，41（05）：52-62.

[4]Ticinesi Andrea，Nouvenne Antonio，Cerundolo Nicoletta，Catania Pamela，Prati Beatrice，Tana Claudio，Meschi Tiziana. Gut Microbiota， Muscle Mass and Function in Aging： A Focus on Physical Frailty and Sarcopenia.[J]. Nutrients，2019，11（7）：

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）