体育运动与肠道微生物和益生菌

作者：丁文京

（作品登记证书：国作登字-2021-A-00276322）

结论

人人类肠道微生物群是一个复杂的生态系统，对宿主起着重要的作用。最近大规模的宏基因组研究已经提供了对其结构和功能潜力的见解。我们对人类肠道微生物群的理解仍在快速发展，调节免疫反应、氧化应激、代谢过程和营养物质生物利用度被认为是微生物群影响训练适应的主要机制。微生物群也可能对肌肉蛋白质合成、线粒体的生物发生和功能以及肌肉糖原的储存产生影响。失调可能会降低生理适应，增加炎症标志物和活性氧的产生以及自由基大分子的破坏，所有这些都会导致骨骼肌萎缩。与运动员和运动相关的肠道微生物群研究是未来研究的重点领域。根据目前的知识，对运动员，肠道微生物群干预可能对人体有益，从而产生更好的运动成绩。

虽然目前的文献有限，初步的研究表明，运动、相关饮食因素和身体成分等一系列运动成分促进了更“健康相关”的肠道微生物群。典型特征包括促进健康的细菌种类更丰富、微生物多样性增加、功能途径和微生物相关代谢产物增加、可调节粘膜免疫的细菌丰度刺激和屏障功能改善。与久坐对照组相比，运动员的粪便代谢物增加，整体健康状况得到改善。

未来的研究

我们对人类肠道微生物组群的理解仍在快速发展，但这一知识的实际应用仍处于初级阶段。将微生物组研究转化为对人类宿主有专门益处的靶向调节所必需的研究是未来发展的一个重要方向。研究肠道微生物在运动和运动表现中的作用仍存在许多差距和局限性。虽然还没有任何结论性的发现，进一步的研究和学科间的合作可能有助于阐明运动与肠道微生物之间的联系以及对运动成绩的潜在影响。

肠道微生物群的变化是由多种潜在的机制触发的，这些机制目前还不太清楚。研究领域的挑战和限制因素参与了肠道微生物的变化。对于各个因素在其中的重要性，以及它们在改变肠道微生物群的作用，还需要进一步研究。鉴于微生物群与免疫系统之间的密切关系及其与多种疾病的关系，有必要了解哪些因素会改变肠道微生物群，运动似乎是其中之一。通过改变饮食或锻炼习惯来控制肠道微生物群，可能是未来预防或治疗多种疾病的有力工具。需要进一步研究肠道不同细菌对不同运动的不同反应（如，最大摄氧量、疲劳时间、最大重复负荷等）以及这些效应的机制（例如，短链脂肪酸产生、抗氧化酶活性、肌肉蛋白质合成、糖原形成、能量收获和燃料利用、炎症等）。

考虑到运动员通常有不同的饮食，对运动员肠道微生物组的研究必须包括饮食和补充摄入量，否则它可能是确定运动对微生物组组成的特定影响的混杂因素。虽然个人的微生物群似乎是由他们的主要饮食模式驱动的。探讨膳食碳水化合物，特别是益生元等多糖，对人体健康的影响，进一步了解饮食组成、肠道微生物群和代谢产物之间的关系，确定肠道“关键”微生物及其作用，特别是厚壁菌门成员中的作用，应该是未来研究的重点（Flint, et al. 2012.）。还需要进行更大规模和更长时间的研究，以解决人口统计学（如性别、年龄、种族等）之间的效应或反应是否不同。

饮食和运动的影响已被证明是相互正交的，饮食是研究内部和研究之间的一个混杂因素。因此，运动对肠道微生物的决定性影响必须使参与者的饮食标准化。除了饮食，遗传、表观遗传学、睡眠行为、性别、年龄等变量以及许多其他因素都会影响肠道微生物的变异性以及表现反应。这种可变性使得很难就肠道微生物的影响得出具体结论，在设计或解释肠道微生物与宿主相互作用的研究时，应始终予以考虑。

研究表明，益生菌的补充有益于运动员的有氧和无氧能力。并不是所有这些过程都被很好地理解，并且有明确的需要在未来的研究中探索这种肠-肌肉的联系。这些研究应以运动员为重点，努力提高对其生理肌肉功能维持的认识，以及是否通过益生菌和/或益生元调节肠道微生物群，或调节饮食或运动刺激（例如，补充剂的数量或类型；运动方式、持续时间、强度）可能有助于增加对刺激的积极反应。由于益生菌菌株特异性的特点，不同的益生菌菌株在胃肠道中的存活率不同，个人肠道微生物的组成也可能影响肠道中益生菌的持久性和功能。并非所有益生菌菌株都能存活足够的数量，使其进入肠道微生物，即使益生菌到达肠道微生物，也可能不会持续那么长时间或对每个个体产生相同的效果。需要进一步研究不同益生菌菌株的效果、与膳食成分的相互作用（例如，不同总体膳食模式的运动员的效果差异）、膳食补充剂的使用以及不同运动模式（如力量训练）下的效果。

目前，对人类生理学有贡献的功能性基因库仍然没有得到很大的探索。通过利用最新的组学数据集，填补现有的功能知识空白应通过以下途径来解决：最需要的基因清单、分子和细胞高通量测量的开发和应用、实验模型的开发和合理使用，以及直接研究人类宿主中可观察到的分子效应（Heintz-Buschart, et al. 2018.）。

粪便微生物移植这样的非靶向干预在某些情况下有效，但在其他情况下无效的根本原因还不清楚，而有效的、知情的、精确的微生物组调节仍处于初级阶段。这就需要推动更多更大规模的纵向和介入性研究，采用最新的方法学工具，包括多组学技术和新颖的体外方法，并将重点放在宿主身上，而不是微生物组本身。这些研究将进一步促进我们对微生物组的理解，有能力阐明缺失的环节，并将使我们能够更好地预测干预的反应。因此，对扰动的综合研究将使我们能够真正推进对人类肠道微生物群的研究，从关联到调节（Schmidt, et al. 2018.）。

未来的研究需要更好地描述高蛋白消费的影响以及（结合）纤维和脂肪消费的类型和数量。研究人员应检查不同类型的运动、运动员和体育锻炼方案对肠道微生物群的影响。未来的研究还应采用纵向设计以及更先进的高通量测序和生物信息学分析，以提供对肠道微生物对运动员健康和表现影响的更深入理解和功能原因。这些信息可以用来开发新的治疗和营养策略，以调节微生物群，提高运动员的整体表现和健康。最终，这项工作将确定肠道微生物群的代谢能力是如何通过运动形成的，并阐明其影响健康和疾病的功能作用（Mohr, et al. 2020.）。

目前还没有关于体力活动促进肠道微生物组成的建议。未来的研究应该集中在当前推荐的体力活动剂量对肠道微生物组分的贡献上（Tzemah Shahar, et al. 2020.）。