运动导致的肠道微生物产氢增加是代谢健康的一个可能因素

Barton等人（2018年）最近评估了职业橄榄球运动员和健康年龄匹配的久坐对照组之间粪便微生物群的差异。作者报告说，在体力活动的个体中，肠道微生物组具有相当优势，其特征是微生物多样性和功能/代谢活性更大，通过全元基因组鸟枪测序进行评估。似乎氨基酸和碳水化合物代谢的增加，以及微生物群驱动的短链脂肪酸（SCFA）的上升，与不活动的对应物相比，与增强体质（加上饮食调整）和整体健康相关。尽管存在许多尚未解决的问题，但运动饮食和代谢健康之间的肯定联系可归因于肠道微生物群及其代谢产物的组成结构。我同意这一坚实的结论，并在这里提出了一个可信的假设，即有益的代谢效应可能还包括运动驱动的微生物产生氢气（H2）的增加。

H2最近被认为是一种生物活性气体，具有选择性抗氧化剂、抗炎和抗凋亡剂以及信号分子的功能（Ohta，2014）。氢是肠道菌群的丰富代谢物，在各种动物模型和人类疾病中充当预防和治疗气体，而其体内平衡的可能失衡可能会对人类健康产生不利影响。例如，内源性H2输出不足与几种肠道微生物群介导的疾病有关（Ostojic，2018；Smith等人，2019），而饮食干预后产生H2的细菌过剩似乎与更好的心脏代谢健康相关（Suzuki等人，2009）。最近的一项试验表明，运动本身可能有类似的效果，并上调氢特异性细菌，以激发积极的代谢适应。Allen等人（2018年）报告，在先前久坐的瘦肉和肥胖女性中，经过6周的运动训练后，产氢细菌属（例如梭状芽孢杆菌属、拉奇诺匹拉属、玫瑰杆菌属）大量增加，在恢复久坐活动后减少。本研究中发现的肠道微生物群的运动诱导调节与代谢适应度的几种生物标志物（例如，身体成分、VO2max）的有利变化密切相关，表明运动刺激、肠道微生物群的成分和功能变化（涉及氢）之间可能存在相互联系，以及更好的新陈代谢健康。早期的一项研究表明，急性运动会增加乳果糖试验后呼吸H2的排泄（Ehrenpreis等人，2002年），这一结果在最近的肠道运动挑战研究（Gaskell等人，2020年）中得到证实，这意味着结肠细菌是运动期间额外内源性氢的来源。

由于释氢细菌的活性较高，可能会出现由运动驱动的额外H2产生，但可能伴随着氢营养菌（例如硫酸盐还原菌、产甲烷菌、醋酸菌）的活性/丰度降低（或相对较低）；每种成分对消化氢周转量的净收益仍未解决。理论上，由于运动驱动的肠道缺氧导致发酵增加，以及运动期间乳酸作为主要代谢底物的利用率提高，可能有助于促进产氢微生物群（Allen et al.，2018），额外的H2可能可用于显示其在人体内的代谢足迹（Suzuki等人，2009年；Ohta，2014年）。这种氢对代谢健康的特定生物标记物的离散效应目前尚不清楚，但可能部分负责先前研究中证明的运动的整体肠道衍生功能代谢益处（Barton等人，2018年）因此，监测运动后全身代谢后遗症的H2的管腔产生及其药代动力学-药效学特征非常有必要支持这一假设，同时考虑微生物群特征、运动方案的个体差异（例如，单次运动与长期运动）以及其他环境刺激，在抽样良好的稳健纵向随机对照试验中。

即运动的有益代谢效应可能涉及运动驱动的肠道微生物产氢增加。然而，肠道微生物群的其他代谢物（如SCFA、硫酸盐）也可能参与这一过程，而内源性氢甚至可能被氢营养细菌用作底物（Smith等人，2019年）。这需要在运动过程中对肠道氢进行仔细的监测，并考虑其平衡与个体微生物分布的关系，这可能包括产氢和耗氢属的远的丰度。为了进一步规定运动的微生物群驱动的代谢益处，还应考虑其他饮食因素，例如富含纤维的饮食，使肠道细菌产生更多SCFA（Barton等人，2018）。此外，运动引起的肠道微生物群变化似乎取决于肥胖状况（Allen等人，2018年），运动增加了瘦肉但不肥胖参与者的粪便代谢物。这些发现意味着肥胖和瘦身程度对肠道微生物群有促进作用，这在接受减肥手术的受试者中也可以看到（Palmisano et al.，2020）。此外，肠道细菌产生氢气的增加也可能产生不利影响。例如，额外的氢气可能会导致腹胀和打嗝，这可能会损害正常的蠕动和肠上皮功能，或危及可通过运动调节乳酸代谢使用的细菌物种（Huang等人，2019年），这需要进一步研究。