運動對心肺健康、肌肉力量、葡萄糖代謝、免疫系統(tǒng)和心理健康有影響。新的橫斷面研究證據表明，運動鍛煉與腸道微生物群組成之間可能存在密切關聯。

干預研究支持鍛煉對腸道微生物群的有益影響。縱向研究表明，經常中等強度的耐力運動對腸道微生物產生最有益的影響，但是不同類型的運動訓練方案（例如，阻力、間歇、伸展/柔韌性、耐力/有氧等）對腸道微生物群的影響存在差異。其他如飲食攝入，結腸運送時間，訓練狀態(tài)，共享訓練環(huán)境，自愿性，健康或疾病狀況，年齡，性別等因素也是評估運動和腸道菌群的混雜因素。

反過來，腸道微生物群對運動表現、恢復和疾病模式的各種指標都有間接影響，例如通過肌細胞因子，激素，神經肽和其他代謝物發(fā)出信號，調節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸的激活，以及影響與表現相關的代謝途徑。

了解腸道微生物群在運動表現中的各種作用，對于尋求改善鍛煉結果以及減少訓練恢復時間的普通人和運動員來說都非常重要。

01

最近的研究表明，運動對腸道微生物群有很多好處。它與有益微生物物種數量的增加和微生物多樣性的豐富以及短鏈脂肪酸合成和碳水化合物代謝的增強有關。

適度運動的頻率會導致厚壁菌門的多樣性更大。包括Faecalibacterium prausnitzii（產生丁酸，抗炎共生菌），顫螺菌屬(Oscillospira) ，有助于更健康腸道環(huán)境的Lachnospira和Coprococcus屬的成員。

研究發(fā)現，鍛煉與女性中具有促進健康功能的細菌的比例更高有關。包括以產生丁酸鹽的能力而聞名的F. prausnitzii（普拉梭菌）和Roseburia hominis，以及運動員體內豐富的Akkermansia muciniphila，低水平與肥胖和糖尿病等代謝狀況有關。

一項研究調查了 40 名國際職業(yè)橄欖球聯盟球員的微生物組，并將其與 BMI 高或低的相似年齡的對照組進行比較。結果表明，運動員腸道微生物多樣性顯著著增加。

與對照組相比，許多其他參數也顯示出顯著改善的結果。其中包括短鏈脂肪酸 (SCFA)，該研究發(fā)現與對照組相比，運動員體內的乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽和戊酸鹽水平明顯更高?！?/p>

簡而言之，運動已被證明可以顯著改善與身體表現和健康相關的幾個指標，特別是在有益細菌類型及其功能方面。

然而，這些觀察性研究的結果只能確認訓練狀態(tài)和微生物群之間的關聯，而不能確定因果關系。

運動與腸道微生物群組成之間的關聯似乎是雙向的。來自動物研究的越來越多的證據也表明腸道微生物群在宿主的身體機能中起著重要作用。腸道微生物群的組成和代謝活動可能有助于消化膳食化合物并改善運動期間的能量收集，這可以為運動員在高強度運動和恢復期間提供代謝益處。

觀察性研究表明，與久坐的受試者相比，運動員微生物組中與氨基酸和碳水化合物代謝相關的代謝活動和途徑增加。

在腸道中，細菌將不易消化的碳水化合物發(fā)酵成短鏈脂肪酸乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。訓練和定期鍛煉與人類糞便短鏈脂肪酸含量增加有關，并且在動物研究中，特定短鏈脂肪酸與改善身體機能有關。

大多數短鏈脂肪酸從腸道吸收并有助于宿主的能量代謝。

丁酸鹽主要被結腸中的上皮細胞用作能量來源。

乙酸鹽在肌肉組織中代謝，但也可以穿過血腦屏障。

丙酸鹽可用作肝臟中葡萄糖合成的前體。

此外，短鏈脂肪酸可改善腸道屏障完整性，降低局部和全身炎癥風險。臨床前研究強烈表明短鏈脂肪酸可能是身體機能的關鍵調節(jié)劑。

值得注意的是，宿主可能不是唯一受益于運動期間與微生物群的共生關系的一方。

目前關于腸道微生物群與身體機能之間相互作用如下：

Maija Marttinen et al., Nutrients.2020

02

你可能想知道運動是否會改變微生物群，或者擁有健康的微生物群是否會讓你更加活躍想運動。其實這用一句俗話講就是“先有雞還是先有蛋”的情景。

• 腸道微生物群 —> 運動：

例如，腸道菌群失調會引起炎癥，從而導致負面情緒，抑郁等癥狀，而抑郁不利于外出和積極運動鍛煉。

• 運動 —> 腸道微生物群：

多項研究表明，運動實際上可以改變你的腸道微生物群。

女性：運動與久坐女性菌群有差異

2017 年一項針對女性的研究表明，積極活動方式的女性和久坐女性之間腸道微生物群特征的差異。

積極參與者被選為在試驗期間在 7 天內進行至少 10 小時運動的組。久坐組參加安靜的活動，并從日常生活中不是經常運動的女性中挑選出來，每周進行 3 次不超過 30 分鐘的適度運動。

11 個屬（細菌的分類等級）在運動女性和久坐女性之間存在顯著差異。重要的是，運動的女性群體擁有更豐富的促進健康的細菌，包括Faecalibacterium prausnitzii、Roseburia hominis和Akkermansia muciniphila.

他們還發(fā)現“體脂百分比、肌肉質量和身體活動與幾種細菌種群顯著相關。” 

換句話說就是，過著積極的生活方式更能取悅某些細菌，這是一種正向反饋。

橄欖球運動員比久坐者具有更高的α多樣性

一項對愛爾蘭男性職業(yè)橄欖球運動員的研究表明，與久坐的對照組相比，運動員腸道微生物群的 α 多樣性（細菌豐富度，例如在糞便樣本中鑒定了多少細菌種類）更高。

腸道微生物群多樣性與蛋白質消耗和血漿肌酸激酶水平呈正相關，血漿肌酸激酶水平是運動引起的肌肉損傷的生物標志物。

與高 BMI 對照組的比例相比，在橄欖球運動員和低體重指數 (BMI) 對照組中檢測到的Akkermansia細菌比例更高。與低 BMI 的對照組相比，運動員中擬桿菌屬的含量顯著減少。

從大人群水平上看，Akkermansia和擬桿菌屬與肥胖呈負相關。

在微生物代謝水平上也檢測到橄欖球運動員和久坐對照組之間的差異，在運動員中檢測到的氨基酸和碳水化合物代謝途徑活性增加。此外，與久坐的對照組相比，橄欖球運動員的糞便 SCFA（乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽）水平更高。

競技自行車運動員中：經常訓練者普氏菌高

在競技自行車運動員中，每周訓練超過 11 小時的自行車手比那些不經常訓練的人的普氏菌相對豐度更高。

此外，元轉錄組學分析表明，普氏菌的轉錄與微生物組中的支鏈氨基酸 (BCAA) 代謝途徑呈正相關。支鏈氨基酸，尤其是亮氨酸，是促進肌肉蛋白質合成的必需氨基酸，可以促進運動后的恢復。（詳見本文09章節(jié)——蛋白質小節(jié)）

與業(yè)余自行車手相比，在職業(yè)自行車手中發(fā)現了更多的糞便Methanobrevibacter smithii。該菌與上調的甲烷代謝相關，這與腸道微生物組中短鏈脂肪酸代謝途徑的上調呈正相關。

遺憾的是，該研究沒有飲食控制和非運動員對照組。與在騎自行車的人中觀察到的結果一致，在一小群精英競走者中，糞便微生物群被分為普氏菌或擬桿菌為主的腸型。

馬拉松運動員：韋榮球菌增加

馬拉松運動員中的韋榮球菌豐度在馬拉松后顯著增加。此外，同一研究小組使用來自超級馬拉松運動員和奧運會級別賽艇運動員的糞便樣本進行宏基因組分析，結果顯示與運動前樣本相比，運動后與乳酸和丙酸代謝相關的基因富集。

在小鼠中進行的一項后續(xù)研究表明，研究人員從跑步者的糞便中分離培養(yǎng)出Veillonella atypica菌株，給小鼠灌注，結果發(fā)現，小鼠開始跑得更多，在跑步機上的跑步時間增加了 13% 。

中強度鍛煉的人：促進健康和抗炎細菌增加

除了由專業(yè)或競技運動員進行的高強度訓練外，根據世界衛(wèi)生組織 (WHO) 每周進行 150 分鐘中等強度運動的指導方針，以推薦的最低水平進行運動 ，似乎足以改變腸道微生物群的組成。

與久坐不動的女性相比，以低強度進行連續(xù)運動的絕經前女性的嗜粘蛋白阿克曼菌、普拉梭菌等的豐度增加。這些都是與促進健康和抗炎作用相關的細菌種類。

此外，運動組和久坐組之間不同的飲食模式可能影響了腸道微生物群的組成，與久坐的女性相比，運動女性的膳食纖維攝入量明顯更高，久坐組加工肉類的攝入量比例明顯更高。

長期運動的人：菌群多樣性更高

在迄今為止最長的運動干預中，研究了在 6 個月內，具有相似運動能耗的不同強度和方式的定期有氧訓練對腸道微生物群的影響。

總共 88 名久坐的超重/肥胖受試者被隨機分為四個組，包括習慣性生活（對照組）、非機動自行車積極通勤、休閑時間中等強度的運動或劇烈運動。

與對照組相比，所有運動組的 β多樣性（樣本間差異）都發(fā)生了變化，劇烈運動組的參與者組內菌群差異度變小，換句話說就是構成趨向一致。

此外，與對照組相比，劇烈運動組在3個月時的 α多樣性增加更多。這表明可能需要更劇烈的運動來誘導久坐、超重/肥胖受試者的腸道微生物群發(fā)生變化。

在一項關于劇烈運動的研究中，擬桿菌門增加，厚壁菌門/擬桿菌門比率下降。這一結果與運動員有關，因為擬桿菌的增加在復雜糖聚合物的代謝轉化和蛋白質降解中起著至關重要的作用。

梭菌屬和Blautia屬也減少了。梭菌在全身免疫反應中起著重要作用，而Blautia會增加促炎細胞因子的釋放。有趣的是，結腸葡萄糖濃度與擬桿菌呈正相關，并與厚壁菌門、厚壁菌門/擬桿菌門比率和Blautia屬相反。此外，Blautia屬的豐度較低與更好的全身胰島素敏感性相關。

這些結果強調了腸道底物攝取對全身的重要性，尤其是葡萄糖和蛋白質攝取，可能對腸道微生物群產生積極影響。

Lensu, S. et al., Metabolites, 2021

在兒童和老年人中也證明了身體活動水平與腸道微生物群組成之間的關聯。

兒童：運動者菌群中梭菌目、毛螺菌科增加

來自美國腸道項目的 7-18 歲兒童研究隊列中，在控制協(xié)變量（年齡、性別和使用抗生素和益生菌）。運動頻率與富含厚壁菌門的腸道微生物群有關。此外，每天鍛煉的兒童在梭菌目、毛螺菌科中的屬增加了。

老年男性：與糞桿菌和Lachnospira菌有關

在老年男性中，根據步數和自我報告的活動測量的體力活動與微生物 α 多樣性無關，但體力活動水平與糞桿菌屬和Lachnospira屬之間存在適度關聯。

這些研究表明，運動員或經常運動人群與久坐人群之間的腸道微生物群組成存在差異。

運動者菌群特征可能與飲食有關

然而，運動員和身體活躍的人體內微生物群組成的一些特征可能是通過飲食來解釋的，而不是運動的影響。

運動員經常遵循支持訓練和表現的嚴格飲食，而極端運動通常與極端飲食有關。與正常人群相比，運動員的蛋白質攝入量可能要高得多。蛋白質補充劑通常用于滿足訓練者對蛋白質的更高需求，盡管蛋白質補充劑的流行也可能受到有關增加肌肉質量和改善性能和恢復的說法的影響。

攝入大量蛋白質后，未被吸收的蛋白質會進入結腸并促進特定細菌的生長和選擇。

持續(xù) 10 周的蛋白質補充劑（乳清分離物和牛肉水解物）增加了跑步者擬桿菌的豐度，并減少了與健康相關的分類群，包括Roseburia spp、Blautia spp 和長雙歧桿菌。然而，腸道微生物群組成的這種改變對宿主健康的長期影響仍不清楚。

動物研究：運動產生的變化與年齡、飲食、是否自愿、個體生理狀態(tài)等因素都有關

很少有研究關注自愿運動對腸道微生物群的影響，迄今為止，除了七項實驗研究外，所有研究都使用了小鼠模型。這些初步研究表明，運動會影響腸道微生物群的組成。

大鼠定期跑步運動與產丁酸菌的增加以及丁酸鹽濃度的增加有關。其他動物研究表明，通過影響小鼠腸道微生物組成，每日輪式跑步運動可能會改善不健康狀態(tài)的某些方面，例如飲食引起的肥胖、糖尿病和毒性。這些影響包括改變優(yōu)勢門厚壁菌門和擬桿菌門之間的比例。然而，這在研究之間并不總是相同。

在對動物進行的運動研究中，對于哪些種群受慢性運動的影響幾乎沒有達成一致。除了運動和乳酸桿菌之間的正相關關系之外，沒有其他分類群在經常鍛煉的小鼠或大鼠中相對豐度持續(xù)增加。

運動所產生的變化似乎取決于個人的生理狀態(tài)。例如，無論是肥胖-高血壓大鼠還是正常大鼠，有規(guī)律的強迫運動對微生物群的豐度都有不同的影響。高脂飲食的大鼠運動對微生物群的改變與正常飲食的大鼠不同，并且糖尿病小鼠產生的改變與其對照小鼠不同。

總的來說，這些發(fā)現表明，長期運動對微生物群的調節(jié)不僅取決于個體的生理狀態(tài)，還取決于飲食。此外，動物強制運動與自愿運動之間的另一個顯著差異是運動量。這在人類騎自行車的數據中得到了概括，需要在動物模型中進一步研究。

此外，年齡，性別也會呈現不同效果。據觀察，與成年大鼠相比，運動對幼年大鼠的微生物群產生更有效的改變。在這些檢查運動訓練對腸道微生物群的影響的小鼠研究中，一個共同的發(fā)現是增加了α多樣性。

在研究人類腸道微生物群時，很難分別研究運動和飲食。這種關系因飲食攝入變化而變得更加復雜（例如，抗阻力訓練運動員的蛋白質攝入量增加或耐力運動員的碳水化合物攝入量增加，以及總體能量和營養(yǎng)攝入量的增加）。

為什么部分運動人群和久坐人群的菌群無顯著差異？

韓國的一項研究表明，高蛋白/限制性膳食纖維與健康久坐人群之間的腸道微生物多樣性或有益細菌沒有顯著差異。然而，當蛋白質或膳食纖維攝入量符合 KRDA（韓國推薦膳食允許量）時，腸道微生物多樣性和有益細菌的相對豐度與健康久坐的受試者相比有顯著差異。這些結果表明，運動對腸道微生物群的積極影響取決于蛋白質和膳食纖維的攝入量。結果還表明，在補充益生菌之前，應解決營養(yǎng)充足的問題。

研究人群之間膳食攝入量的差異，可能解釋了不同研究結果之間觀察到的一些不一致之處。

在韓國的一項臨床研究中，總蛋白質攝入量與微生物多樣性呈負相關 ，而愛爾蘭職業(yè)橄欖球運動員的高蛋白質攝入量與微生物多樣性增加有關。韓國運動員不符合膳食纖維攝入量的膳食建議（建議≥ 25 g/天；健美運動員的中位攝入量 19 g/天，耐力運動員 17 g/天），而愛爾蘭橄欖球運動員的纖維攝入量處于推薦水平（中位攝入量 39 克/天）。

未消化的膳食纖維是腸道微生物群的重要能量和碳源，是短鏈脂肪酸合成的底物，是微生物多樣性的關鍵貢獻者。高蛋白飲食與低膳食纖維飲食相結合，可能對腸道微生物群組成有害，而不是單獨攝入高蛋白。

營養(yǎng)補充劑介入運動和微生物關聯

此外，主要來自動物研究的有限數據表明，流行的運動營養(yǎng)補充劑，如咖啡因、支鏈氨基酸、碳酸氫鈉和肉堿，可以改變腸道微生物群的組成。大型研究隊列的結果表明，運動與梭菌和毛螺菌科中的屬增加有關。

其他小樣本人群研究

盡管有幾項研究調查了可能缺乏足夠統(tǒng)計功效的小樣本群，但有趣的是，通常諸如Akkermansia  和Prevotella等屬在運動員和身體活躍的受試者中含量更高。然而，由于臨床研究的數量仍然有限，參與者的人口統(tǒng)計學和膳食攝入量（特別是膳食纖維攝入量）差異很大，因此應謹慎得出結論。

運動對腸道菌群的影響需要考慮運動期間的飲食因素，那么運動前后對營養(yǎng)元素是否會顯著變化？

一個研究小組表明，運動訓練干預改變了久坐、未受過訓練的芬蘭女性的腸道微生物群組成，而飲食習慣、體重或身體成分沒有改變。

作者證明，耐力運動改變了超重、久坐女性的腸道微生物群，這些女性參加了一項運動干預，包括每周 3 次、持續(xù)六周的自行車訓練。研究表明，在訓練干預后，總攝入量或常量營養(yǎng)素或膳食纖維的攝入量沒有差異。

然而，耐力運動增加了Verrucomicrobia和Akkermansia相對豐度并減少腸道中與炎癥相關的變形菌數量。此外，變形菌門和疣微菌門屬對運動有反應，并且與年齡、體重、體脂百分比和食物攝入量無關。另一項研究為期 12 周的有氧運動訓練計劃顯著增加了擬桿菌屬的相對豐度，但是在年長、久坐的女性中，營養(yǎng)攝入沒有變化。

Mohr AE, et al., J Int Soc Sports Nutr. 2020

04

除了影響腸道微生物群，運動還會影響胃腸道生理機能。盡管運動通常是一種有益的或“刺激性”壓力，但如果持續(xù)時間和強度的增加得不到足夠的訓練、休息、營養(yǎng)和抗氧化狀態(tài)的支持，它就會變得有害。

運動后的生理效應

運動會激活自主神經系統(tǒng)，增加外周組織和胃腸道中皮質醇和兒茶酚胺、腎上腺素和去甲腎上腺素的循環(huán)濃度。這會導致流向胃腸道的血流量減少，導致缺氧、ATP 耗竭和氧化應激。這些作用會破壞腸道屏障，增加腸道通透性、內毒素血癥、營養(yǎng)消耗和炎癥。胃腸道通過釋放與胃腸道紊亂相關的神經遞質，如 γ-氨基丁酸 (GABA)、神經肽 Y 和多巴胺來應對壓力激活。這些生理效應與運動的強度、持續(xù)時間和頻率成正比。

長時間運動可能造成胃腸道紊亂

雖然低至中等強度的運動促進胃腸蠕動和轉運時間，但劇烈的 [ >60%最大攝氧量(VO_2max) ] 或長時間 (≥2 小時) 運動可能會產生相反的效果，并會造成急性胃腸道紊亂。定期運動可促進適應以維持腸道血流并減少炎癥，當然恢復也必須足夠。

為什么耐力運動員中常出現胃腸道問題？

胃腸道問題很常見，特別是在耐力運動員中，30-50% 的運動員出現胃腸道不適癥狀。這些癥狀可以通過生理，機械，心理，營養(yǎng)因子，包括血流量減少，增加的腸通透性引起的，產量增加應激激素和炎癥細胞因子，胃排空不足。

然而，在耐力跑之外，很少評估胃腸道癥狀。例如，一項對參加 4 天嚴格越野滑雪行軍的士兵的研究顯示腸道通透性增加，但沒有報告胃腸道癥狀，這使得對主觀體驗的影響和對運動表現的影響尚不清楚。

腸道上皮具有高周轉率（3-5 天），需要大量的能量和營養(yǎng)。在沒有足夠燃料的情況下長時間高強度訓練的運動員有可能出現腸道完整性和功能紊亂以及胃腸道癥狀。特別是，習慣性碳水化合物攝入量不足會增加對長時間、持續(xù)劇烈運動的促炎應激反應。

高強度運動帶來的負面影響

在對 29 名訓練有素的男性鐵人三項運動員的研究中，在比賽中，93% 的人報告消化功能紊亂，兩名參與者因嚴重嘔吐和腹瀉而不得不放棄比賽。這些在運動員中很常見，因為在劇烈運動期間體溫升高，血液從胃腸道流向周邊肌肉和器官，如心臟和肺。遠離腸道的血流重新分布以及對腸黏膜的熱損傷可導致腸道屏障破壞，繼而引發(fā)炎癥反應。

在每周進行 4-10 小時耐力運動的健康年輕成年男性騎自行車者中，僅以 70% 的最大工作負荷進行 1 小時的運動就會產生內臟灌注不足，這會導致胃腸道循環(huán)減少、腸道通透性增加和小器官受損。

另一項研究表明，在 70% VO₂max 下運動的人會導致內臟血流量減少 60-70%，當血流量減少 50% 時，運動引起的缺血會導致腸道通透性增加 。

加一句題外話，例如明星，網紅為了美，限制碳水攝入，同時大量高強度鍛煉來達到快速瘦身的效果，其實損害了腸道健康，可能會引起全身炎癥反應，不要盲目效仿。

然而，研究主要集中在運動期間急性攝入（之前和期間）對胃腸道癥狀的影響，而不是習慣性飲食，盡管越來越多的運動員和研究人員關注避免食物的策略，例如低發(fā)酵低聚糖，二糖、單糖 、FODMAP 飲食或無麩質飲食。

劇烈運動 -> 胃腸道紊亂 -> 影響腸道微生物群

導致胃腸道癥狀的氧化應激增加和腸道屏障功能紊亂也會影響腸道微生物群。LPS（由腸道通透性增加引起的革蘭氏陰性菌的成分）的易位會導致內毒素血癥并觸發(fā)促炎細胞因子分泌到胃腸道中，這可能會影響腸道微生物群并進一步加劇病情。

反過來：腸道微生物群失調 -> 胃腸道紊亂

相反，微生物代謝物丁酸鹽和丙酸鹽可作為結腸細胞的能量來源，減少粘膜降解、胃腸道通透性和炎性細胞因子。

腸道微生物群可作為生物標志物

由于微生物組成和多樣性的改變與運動員胃腸道不適的流行有關，因此腸道微生物群組成可用作運動后代謝和全身壓力的生物標志物。

例如，一項研究運動對血清和糞便代謝組以及腸道微生物群的急性影響的研究表明，一次運動上調骨骼肌底物利用和血清中碳水化合物代謝物的代謝途徑，增加糞便氨和氨基酸代謝物，并增加梭菌的豐度。因此，微生物和代謝物譜的急劇變化可以提供有關運動對胃腸道和代謝影響的信息。

此外，考慮到運動對腸道微生物群的影響以及對以腸道為中心的飲食策略的需求，胃腸道癥狀評估可以補充有關腸道微生物群組成的信息。

05

一般運動員在運動訓練中攝入大量單糖，以最大限度地儲存糖原和維持血糖，同時盡量減少膳食纖維和抗性淀粉的攝入，以防止胃腸道紊亂。膳食纖維和抗性淀粉攝入不足可能會導致排便減少，從而導致腸道功能下降，也會降低腸道微生物群的多樣性。

此外，運動員比非運動員消耗更多的動物蛋白來滿足肌肉增生的需要。蛋白質攝入過多會導致腸道微生物中氮底物過量，產生腐敗的發(fā)酵產物，如氨、硫化氫、胺、酚、硫醇和吲哚。隨著食糜通過腸道，碳水化合物含量減少，腐爛的發(fā)酵變得更加有害。

實際上，蛋白質攝入過量，同時結腸中可發(fā)酵的膳食底物較低，會導致結腸黏膜DNA損傷。

高強度運動通過血液影響腸道微生物群

此外，高強度運動刺激血液從腸道器官重新分配到肌肉，同時它們積極進行細胞呼吸。血液的頻繁重新分布可能會通過內臟低灌注和缺血以及隨后的再灌注來擾亂腸道微生物群。因此，需要研究特定運動類型和運動員飲食對腸道微生物群的長期影響。

腸道微生物群在胃腸道功能、腸道免疫、內分泌以及調節(jié)氧化應激和水合水平等方面扮演多種角色，對腸道微生物群改善運動員腸道屏障功能的機制的研究也就越來越多。

微生物群產生的 SCFA 影響一系列宿主過程

在結腸和盲腸中，復雜的植物來源的多糖被消化，隨后被腸道微生物（如乳桿菌、雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、擬桿菌）發(fā)酵成短鏈脂肪酸和氣體，這些氣體也被專門的細菌（如還原性產乙酸菌）用作碳和能源、硫酸鹽還原菌和產甲烷菌。腸道中乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽在結腸和糞便中的摩爾比約為 60:20:20。腸道微生物群的組成，微生物群之間的代謝相互作用，及主要膳食宏量和微量營養(yǎng)素的數量和類型，決定了腸道微生物群產生的短鏈脂肪酸的類型和數量。

一個人吃的植物來源的多糖、寡糖、抗性淀粉和膳食纖維越多，這些細菌就越能將這些難以消化的食物來源發(fā)酵成有益的短鏈脂肪酸。微生物群產生的短鏈脂肪酸影響一系列宿主過程，包括控制結腸 pH 值，進而影響微生物群組成、腸道運動、腸道通透性和上皮細胞增殖。

06

運動引起的壓力會改變分解代謝激素、細胞因子和腸道微生物群，這可能會導致胃腸道紊亂、焦慮、抑郁和表現不佳。腸道微生物群在人類生物學的許多方面都具有基礎性作用，包括新陳代謝、內分泌、神經元和免疫功能。

Allison Clark & Núria Mach，J Int Soc Sports Nutr. 2016

胃腸道通過釋放 GABA、NPY和多巴胺等激素來應對壓力

GABA，這是身體的主要抑制中樞神經系統(tǒng)的神經遞質，調節(jié)血壓和心率和在各種胃腸道功能中起著重要作用，如運動性，胃排空和瞬態(tài)下食道括約肌放松，以及焦慮、抑郁，疼痛感和免疫反應。

適度運動可以增加下丘腦中的 GABA 水平，從而降低靜息血壓、心率和交感神經張力。在 25 °C 水中強迫游泳時，發(fā)現大鼠海馬 GABA 水平下降（基線的 70%）。

神經肽 Y（NPY）也會在胃腸道中響應各種壓力刺激（例如劇烈運動）而釋放，并在減弱 HPA 軸方面發(fā)揮作用。

注：神經肽Y是一種36個氨基酸的肽，位于整個腸腦軸，是大腦中最普遍的神經肽，在壓力恢復和炎癥過程中發(fā)揮作用。

檢測了 12 名訓練有素的賽艇運動員的神經肽 Y血清水平，發(fā)現運動后神經肽Y的濃度顯著增加。雖然很少有研究研究了血清和海馬 NPY 水平對運動的反應，但這些結果表明它在減少劇烈運動時的壓力反應方面發(fā)揮作用。

多巴胺（去甲腎上腺素和腎上腺素的前體）也可以在胃腸道壓力期間合成。

多巴胺的產生取決于幾個因素：

• 其前體酪氨酸的水平

• 直接產生多巴胺的腸道細菌

• 所經歷的壓力類型

• 性別 

整個腸道中有多種多巴胺受體，表明它在腸-腦軸中發(fā)揮作用。胃腸道、脾臟和胰腺會產生大量的多巴胺。在人胃上皮細胞中發(fā)現了多巴胺合成的限速酶酪氨酸羥化酶，表明其功能存在于大腦中的神經傳遞之外。每天大約 1-2 小時的習慣性運動已被證明會增加大腦中的多巴胺水平。

腸道微生物群如何與周圍組織(如胃腸道粘膜層)的應激激素直接相互作用？

去甲腎上腺素(NE)已顯示對腸道嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)、博德特氏菌屬(Bordetella)、空腸彎曲桿菌(Campylobacter jejuni)、幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)、李斯特菌(Listeria)和沙門氏菌(Salmonella enterica)有直接影響。

其中去甲腎上腺素促進致病細菌生長的一些方法是，通過增加其毒力因子 K99 菌毛粘附素的表達以及激活鼠傷寒沙門氏菌中毒力相關因子的表達來促進大腸桿菌粘附在腸壁上，然后使這些細菌更容易感染。

此外，去甲腎上腺素還會增加非致病性大腸桿菌和其他革蘭氏陰性菌的水平。

微生物組如何調節(jié)運動引起的壓力反應？

最近發(fā)表了一項研究，揭示了對胃腸道和全身健康很重要的，獨特微生物群—宿主相互作用。

在結腸炎小鼠模型中，自愿跑步 6 周會減輕癥狀，而強制跑步機跑步會加劇腸道炎癥和臨床結果。糞便和盲腸水平與 6 周強制跑步機跑步組相比，與免疫功能和腸道疾病密切相關的在自愿跑步者中顯著降低。

此外，與久坐組相比，強制組中的瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)在腸道粘液降解中具有明確的作用，以及增加了丁弧菌屬、Oscillospira屬和糞球菌屬。

這項針對運動和壓力動物的初步研究表明，運動可以改變微生物群的組成以及代謝功能，這可能根據運動強度和自愿性等對菌群產生積極或消極的影響。

07

由于營養(yǎng)、遺傳和環(huán)境因素，在人類臨床研究中剖析腸道微生物群對運動表現的確切作用可能很困難。無菌動物模型克服了其中的許多挑戰(zhàn)，并已被用于證明腸道微生物群對身體表現結果所起的作用。 

失去腸道微生物群的小鼠，運動表現下降

研究了無特定病原體 (SPF)、無菌 (GF) 和脆弱擬桿菌(Bacteroides fragilis)無菌小鼠的游泳能力。GF 小鼠從游泳到精疲力竭的時間最短，SPF小鼠最長，表明在沒有腸道微生物群的情況下表現會下降。觀察到與SPF小鼠相比，GF 小鼠表現降低的類似發(fā)現。

其他研究：失去腸道微生物群的小鼠運動表現無影響，但肌肉功能下降

與上述相反，另外的研究，GF 小鼠和 SPF 小鼠在運動至精疲力竭時的身體表現沒有差異。然而，與 SPF 小鼠相比，GF 小鼠表現出肌肉質量減少、肌纖維減少和肌肉力量降低。GF 小鼠的肌肉萎縮與線粒體生物合成失調和氧化能力降低有關。SPF 小鼠腸道微生物群的移植恢復了 GF 小鼠的肌肉質量，與未治療的 GF 小鼠相比，用短鏈脂肪酸混合治療增加了 GF 小鼠的骨骼肌質量和肌肉力量。

抗生素治療極大地改變了腸道微生物群的組成

研究證明腸道微生物群在光譜抗生素治療后耗竭，同時減少了小鼠的耐力運行時間，通過重新接種微生物群恢復后，耐力能力恢復正常。耐力能力的變化與肌肉質量、肌纖維類型或線粒體功能的變化無關，但與肌糖原水平的變化有關，在重新接種后恢復。

多項研究報告了類似的發(fā)現，其中與未治療的對照組相比，使用多種抗生素治療的小鼠的跑步機運行時間更短。

SCFA 產生的影響及其對運動表現的作用

通過用具有不同底物可用性的纖維喂養(yǎng)小鼠，以在腸道中產生微生物 SCFA。與喂食高度可發(fā)酵纖維的小鼠相比，喂食可發(fā)酵纖維減少的小鼠的跑步時間顯著縮短，這表明微生物群及其底物都與身體機能有關。

為了進一步探索 SCFAs 在表現能力中的假定作用，對抗生素治療的小鼠進行皮下注射乙酸鹽或丁酸鹽。乙酸鹽而非丁酸鹽的輸注改善了抗生素引起的劇烈運動帶來的不良反應。

無菌動物當然是一種極端模型，可能無法解釋在人類微生物群中觀察到的更細微的差異。不過，無菌動物模型的研究已經建立了腸道微生物群與身體機能之間的因果關系。

總體而言，恢復腸道微生物群失調似乎可以有效恢復嚙齒動物的運動能力和骨骼肌參數。

此外，腸道微生物群組成的差異或腸道微生物群的缺乏可以調節(jié)與肌肉結構、肌肉力量和/或能量利用相關的運動能力。

08

身體活動分為力量和耐力兩大類，這取決于你的身體如何產生能量來維持你的運動表現。

力量運動通常高強度，如舉重、短跑和拳擊。這些運動通過鍛煉細胞的無氧途徑來增強肌肉質量。這就是說你的肌肉利用其有限的糖原儲備來制造 ATP（肌肉的燃料），而無需使用氧氣。

最近的一項研究表明，宿主骨骼肌在無氧運動期間產生的乳酸通過循環(huán)進入腸腔，為結腸中利用乳酸的物種提供了選擇性優(yōu)勢。這項開創(chuàng)性工作的結果表明，在高強度運動期間，宿主以乳酸的形式為特定細菌提供燃料，這些細菌又會產生代謝物，例如丙酸鹽，對運動宿主有益。

這與耐力運動不同，有氧運動允許身體以較低的強度進行運動，但運動時間要長得多，例如長跑、騎自行車和滑雪，此類運動肌肉使用氧氣將脂肪和糖類轉化為 ATP 作為燃料。

測量心血管健康最流行的方法是 V0₂最大值，它可以查看你的身體在劇烈運動期間可以使用的最大氧氣量。用于評估耐力表現，并且可以通過高強度運動得到顯著改善。

幾項研究表明，微生物群組成與心肺健康之間的關系可以解釋“分類豐富度”（微生物組中鑒定的細菌多樣性）的 20% 以上的變化。注意到這些變化與其他因素無關，包括年齡、脂肪攝入量和碳水化合物攝入量。

有氧運動對微生物群及身體的益處

研究表明，有氧運動對你的微生物群有好處，包括有益菌和整體多樣性豐度增加。

重復進行有氧運動可以增加健康個體和患有慢性便秘的中年患者的胃腸道轉運時間。

有氧運動還會增加糞便 SCFA 濃度，從而降低結腸腔的 pH 值。

此外，作為運動副產物并在全身循環(huán)的代謝物（例如乳酸），可能會通過腸道過濾并作為某些細菌分類群（例如韋永氏菌）的能量來源。

有氧運動類型及建議

有氧運動是長期而穩(wěn)定的，確保為你的肌肉提供氧氣，以便它們可以產生燃料 (ATP)。這包括任何可以提高心率并長時間保持心率的運動。

比如：步行、慢跑、跳舞、慢騎自行車、橢圓機和健身房的劃船機、登山、游泳等都是有氧運動。但是，鍛煉的強度和持續(xù)時間還是根據身體的總體健康水平而異。

有氧運動是長期的。放輕松，堅持下去，你的身體會適應的。

NHS 已經發(fā)布了成人的運動建議：

或者

09

適當的訓練計劃旨在平衡精英運動員所經歷的全身壓力因素以及個性化的飲食計劃，以提高表現并減少運動引起的壓力癥狀。

某種營養(yǎng)素對應激反應的調節(jié)程度取決于其持續(xù)時間、運動員的整體營養(yǎng)狀況、運動的類型和強度、生理狀況以及腸道微生物群的組成和功能。由于精英運動員的壓力反應相當復雜（從腸漏到分解代謝和抑郁癥），定義標準的飲食計劃很困難。

一般來說，許多精英運動員被鼓勵攝入大量的簡單碳水化合物和蛋白質以及少量的脂肪和纖維，以提供快速的能量來源，同時避免潛在的消化問題，例如高纖維飲食有時會出現的脹氣和腹脹。精英運動員的飲食計劃也基于某些微量營養(yǎng)素的消耗，如鐵、鈣、氨基酸、必需脂肪酸和抗氧化劑。

飲食設計應考慮腸道微生物群

由于飲食強烈影響微生物群的組成和功能，通過營養(yǎng)治療調節(jié)腸道微生物群可以改善運動員的壓力反應并提高表現。可以假設，每個飲食計劃可能都伴隨著微生物群的同步調整。為運動員設計個性化飲食時的另一個重要考慮因素是了解微生物組如何隨時間變化。

目前和未來運動員或經常的鍛煉計劃應根據其對腸道微生物群的潛在影響來考慮飲食策略，包括以運動為中心的飲食策略（例如，蛋白質補充劑、碳水化合物負荷）對腸道微生物群的影響以及以腸道為中心的飲食策略的影響。

對性能的飲食策略，除了攝入益生元、益生菌和合生元外，攝入足夠的膳食纖維、多種蛋白質來源，并強調不飽和脂肪，尤其是 omega-3脂肪酸，在優(yōu)化運動員的健康和表現。

蛋白質是骨骼肌的主要成分。然而，特定氨基酸在肝臟和骨骼肌的吸收和分解代謝以及它們調節(jié)肌肉蛋白質合成反應的能力方面有所不同。

必需氨基酸，尤其是支鏈氨基酸 (BCAA)，對于肌肉蛋白質合成至關重要，并且比非必需氨基酸產生更大的肌肉蛋白質合成反應。因此，膳食蛋白質會影響蛋白質利用和骨骼肌對運動的合成代謝反應。

補充亮氨酸導致血漿亮氨酸和總支鏈氨基酸濃度顯著增加，并改善耐力表現和上肢力量，影響血漿色氨酸：支鏈氨基酸比率。BCAA 的補充也被用于通過改變大腦神經遞質的產生（如 5-HTP、多巴胺和去甲腎上腺素）來調節(jié)運動期間疲勞的影響。由于缺乏證據，無法對運動員應服用的 BCAA 類型或數量提出建議。

運動員可能需要的蛋白質是一般人群的兩倍

用以維持蛋白質合成、能量產生、免疫功能和腸道完整性和運動引起的壓力的結果。

這對于耐力和阻力訓練的運動員來說比較重要。耐力運動員可能需要在運動后恢復期攝入更多的蛋白質，尤其是在禁食狀態(tài)下進行耐力運動時，因為這可能會增加肌絲蛋白水解。

雖然根據飲食和生理因素而變化，例如消化率、氨基酸的數量和組成、食物基質以及其他營養(yǎng)素的存在，但約 10% 的蛋白質未被消化，可能會到達結腸被腸道細菌分泌的蛋白酶進行蛋白水解。

Hughes RL, et al.,  Adv Nutr.  2021

關于腸道微生物群代謝，氨基酸可以根據其發(fā)酵代謝產物進行分類：含硫氨基酸、芳香族氨基酸和色氨酸。

過量蛋白質攝入的不利影響

這些代謝物包括支鏈脂肪酸和短鏈脂肪酸、氨、硫化物、吲哚和酚類化合物。雖然其中一些代謝物（例如 SCFA 和吲哚）可能具有改善腸道完整性等有益效果，但其他代謝物（例如氨和對甲酚）會降低腸道上皮完整性。過量的蛋白質攝入可能會導致蛋白水解代謝物的產生水平超過宿主吸收、轉化或解毒有害代謝物的能力，導致對腸道屏障功能、炎癥和結腸健康的不利影響。

非蛋白質成分有助于運動后的蛋白質合成反應

另一個領域是全食物蛋白質與蛋白質補充劑的影響，因為全食物具有相同或更好的增效作用。例如，攝入全雞蛋與蛋清相比，攝入全脂牛奶與脫脂牛奶相比，會導致更多的氨基酸攝入和運動后肌原蛋白合成，表明非蛋白質成分（例如，脂質、碳水化合物、微量營養(yǎng)素和其他生物活性化合物）有助于運動后的蛋白質合成反應。

過量蛋白質補充劑增加結直腸癌風險

蛋白質補充劑，包括添加到能量飲料中的支鏈氨基酸和?；撬?/strong>，通常被運動員用來增強運動對骨骼肌的合成代謝和適應性作用，并促進恢復。過量的牛磺酸會導致?；悄懰?TCA)、脫氧膽酸(DCA) 和硫化氫 (H₂S) 濃度升高，這與結直腸癌風險增加有關；然而，這些補充劑對運動腸道微生物群的影響尚不清楚。

谷氨酰胺

運動前幾天食用高蛋白、低碳水化合物的飲食會導致運動后血漿谷氨酰胺濃度降低。然而，谷氨酰胺補充劑幾乎沒有得到對健康、營養(yǎng)良好的運動員的嚴格控制的科學研究的支持。此外，研究者指出谷氨酰胺補充劑應取決于癥狀（即血漿谷氨酰胺水平低、腸漏）。

酪氨酸

新的中央疲勞假說指出，當血清素水平升高而多巴胺水平降低時，疲勞就會開始，這可能是許多運動員服用酪氨酸補充劑以防止其消耗的原因，盡管尚未確定推薦的補充劑量。酪氨酸或 4-羥基苯丙氨酸可在體內由苯丙氨酸合成，存在于許多高蛋白食物中，如豆制品、雞肉、火雞、魚、花生、杏仁、鱷梨、牛奶、奶酪、酸奶和芝麻。

腸道微生物群通過增加膳食蛋白質的生物利用度和吸收以及增加肌肉蛋白質合成影響肌肉功能

有證據表明，腸道微生物有助于蛋白質的吸收和利用。例如，益生菌補充劑（副干酪乳桿菌）增強了植物蛋白的生物利用度，將必需氨基酸和支鏈氨基酸的濃度提高到與動物蛋白相當的濃度。此外，當與蛋白質共同給藥時，益生菌凝結芽孢桿菌(GBI-30,6086) 減少了上皮細胞炎癥，改善了營養(yǎng)吸收，并產生了增加人類氨基酸吸收的蛋白酶。這些作用可以減少肌肉損傷并促進肌肉恢復，從而提高適應能力和表現。

需要注意的是，細菌雖發(fā)酵氨基酸，但它們代謝動物和植物蛋白的方式不同。每個飲食計劃都伴隨著微生物群組成和功能的同步調整。因此，純素食者、素食者、雜食者和紅肉攝入量高的飲食的微生物群組成差異很大。

多項研究表明在高蛋白飲食中添加抗性淀粉可以抵消高蛋白攝入的負面影響，進一步說明攝入足夠的膳食纖維對腸道和整體健康的重要性。

毫無疑問，充足的碳水化合物消耗對于繁重的訓練計劃和成功的運動表現至關重要。

碳水化合物怎么補充？

對于每天訓練超過 2 小時的運動員，膳食碳水化合物的攝入量為每天 7 至 12 克/千克，脂肪攝入量通常小于每天體重的 1 克/千克（消耗總卡路里的 20%）。

碳水化合物在長時間的劇烈運動中恢復肌肉和肝臟糖原儲存，減輕壓力激素水平升高，如皮質醇，并可以限制與高強度運動相關的免疫抑制。高碳水化合物飲食（8.5 g/Kg/d；總能量攝入的 65%）和隨意食用碳水化合物在高強度訓練期間可以減少疲勞并改善身體機能和情緒。

運動前和運動中攝入大量簡單碳水化合物

針對運動員的飲食建議在運動前攝入大量簡單碳水化合物以維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)，并在運動前攝入低纖維以減少胃腸道不適，同時補充說，以植物為基礎的高纖維飲食可能會降低能量供應。在運動前和運動期間攝入簡單碳水化合物（例如，葡萄糖、果糖、蔗糖、右旋糖）可以減輕疲勞、提高運動表現、促進水重吸收和維持水分充足。

攝入等量的果糖和葡萄糖，優(yōu)化果糖吸收減輕不適

然而，葡萄糖和果糖負荷以及果糖與葡萄糖的比例會影響腸道微生物發(fā)酵和胃腸道應激。葡萄糖和果糖的組合導致比攝入單一碳水化合物更高的碳水化合物氧化率，減少運動期間內源性能量儲存的消耗。攝入等量的果糖和葡萄糖可優(yōu)化果糖吸收，減少微生物發(fā)酵，從而減輕胃腸道不適癥狀。

乳糖提高運動表現和恢復能力

乳糖還可以作為運動前、運動中和運動后的良好燃料來源，以提高運動表現和恢復能力，同時還可能促進對腸道微生物群的有益影響，例如雙歧桿菌和乳酸桿菌的增加。

注意：

高碳水化合物飲食不會改善免疫功能，也不會防止經過大量訓練后血漿谷氨酰胺濃度降低。

富含簡單和精制碳水化合物的飲食不會促進健康的腸道微生物群組成，也不會產生有益的短鏈脂肪酸。

需要更多的研究來了解微生物群從飲食中提取營養(yǎng)的能力，并包括宿主的代謝變化。

一般每 1,000 卡路里攝入足夠的纖維總量為 14 克，即成年女性為 25 克，成年男性為 38 克。

低膳食纖維供應與較低的微生物群多樣性、較少的短鏈脂肪酸產生和較少的抗病原菌相關，所有這些都可能對宿主產生有害的長期后果。

運動員或運動鍛煉期間可以通過增加植物性食物的攝入量（例如全谷類、豆類、蔬菜、水果和堅果），同時在恢復期和訓練期減少來自高添加糖、精制碳水化合物和脂肪的加工食品的能量，從而獲得足夠的膳食纖維攝入量，因為在激烈的訓練或比賽之前吃高纖維飲食可能會導致胃腸道不適，如腹脹、脹氣。

腹脹詳見：“肚子像氣球？”“好像懷孕？”——可能是腹脹惹的禍

此外，膳食纖維和大量食用植物性食物似乎會抑制細菌從蛋白質中產生有害代謝物，這強調了攝入足夠的復合碳水化合物以維持腸道微生物組碳水化合物發(fā)酵的重要性。

運動員的脂肪消耗量往往很低，占膳食能量的 15-30% 。長時間運動期間脂肪代謝的增加（30-50% 的膳食能量）可能具有糖原節(jié)約作用，并可能改善耐力表現和健康。

高脂腸內營養(yǎng)可以減輕腸道灌注不足導致消化功能紊亂后的腸道炎癥、細菌易位和腸道損傷。

高脂飲食的危害

另一方面，高脂飲食會導致類似焦慮的行為增加，選擇性破壞探索性、認知性和刻板行為，神經炎癥破壞腸道屏障功能的標志物，以及與高脂肪飲食的小鼠相比增加循環(huán)內毒素和淋巴細胞表達。

在人類中，與高碳水化合物飲食（65% 的飲食能量）相比，富含脂肪的飲食（62% 的飲食能量）可能對免疫功能有害。

這些作者比較了 10 名未經訓練的年輕男性在每周 3-4 次持續(xù) 7 周的耐力訓練期間食用富含碳水化合物的飲食，和10 名高脂飲食的受試者。高脂飲食的運動員的 NK 細胞活性較低。

注：NK 細胞溶解一定數量腫瘤靶細胞的能力

Omega-6 多不飽和脂肪酸

它可以改變細胞膜流動性并間接影響免疫功能，包括減少 IL-2 的產生和抑制有絲分裂原誘導的淋巴細胞增殖，從而在運動期間和運動后產生潛在的不良免疫功能。

omega-3 多不飽和脂肪酸

它的最佳劑量約為 1–2 g/d，二十碳五烯酸與二十二碳六烯酸的比例為 2:1，可能會減少運動過程中 ROS 的產生。

高脂飲食對運動的影響不明確

到目前為止，由于結果相互矛盾，很難就補充 omega-3 的數量和持續(xù)時間向運動員提出任何明確的建議。目前，高脂肪飲食對后續(xù)運動表現的影響是模棱兩可的，并且缺乏關于壓力個體的信息。

最重要的是，攝入高脂肪和卡路里的飲食與慢性“低度”全身炎癥、腸道通透性和血漿LPS增加以及總細菌多樣性降低以及擬桿菌和梭菌的相對比例增加有關。因此，似乎食用高脂肪飲食也可能導致腸道微生物群發(fā)生不利變化。

運動員通常不會補充維生素和其他抗氧化劑，但建議運動員應考慮增加抗氧化劑的攝入量，如維生素 C、E、β-胡蘿卜素和多酚，以減少 ROS 的形成和脂質過氧化。

用藍莓和綠茶提取物（作為布洛芬替代品）補充多酚并沒有改變既定的炎癥和氧化應激，但增加了腸道細菌多酚代謝特征的代謝物（例如馬尿酸鹽、4-羥基馬尿酸、4-甲基兒茶酚硫酸鹽）和跑步者在3天劇烈運動后恢復期間的生酮。

不推薦補充個別微量營養(yǎng)素或食用大劑量的簡單抗氧化劑混合物

盡管沒有任何負面影響的報道，但富含多酚提取物（藍莓和綠茶）的運動員飲食并沒有減輕劇烈運動帶來的生理壓力，也沒有提高恢復速度。

攝入大劑量的個別維生素（在運動員中并不少見）可能弊大于利，因為大多數維生素在體內主要作為輔酶發(fā)揮作用。一旦這些酶系統(tǒng)飽和，游離形式的維生素就會產生毒性作用。因此，運動鍛煉期間應該通過增加水果和蔬菜的攝入量來獲得復雜的抗氧化化合物混合物。

常規(guī)益生菌包括雙歧桿菌屬和乳酸桿菌，盡管在運動員中研究的其他細菌包括芽孢桿菌屬、腸球菌屬、鏈球菌屬、韋永氏菌或酵母布拉氏酵母菌。

益生菌帶來的健康益處及對運動效果的影響

益生菌可減少感染、炎癥、肌肉酸痛和胃腸道通透性或不適。迄今為止，益生菌益處的最實質性證據是改善上呼吸道感染的發(fā)生率、持續(xù)時間和嚴重程度，這可能會間接提高運動成績。

呼吸道癥狀改善的研究包括來自乳酸桿菌家族的有機體。L.salivarius也可能通過增加產生丁酸鹽的類群Roseburia和Lachnospiraceae 來降低胃腸道通透性，并減少疣微菌。雖然有證據表明益生菌功能的共享機制，但益生菌的益處通常取決于益生菌的菌株和劑量。

益生菌可以通過改善腸道通透性和抗氧化狀態(tài)以及減少炎癥來減輕劇烈運動對運動員胃腸道不適和肌肉酸痛的影響。布拉氏酵母菌和嗜酸乳桿菌和雙歧雙歧桿菌的組合有助于預防旅行者腹瀉。

益生菌還可以通過生物活性代謝物的產生（例如短鏈脂肪酸、神經遞質）、腸道 pH 的調節(jié)和腸道的改變等機制改善營養(yǎng)吸收和利用、糖原儲存、身體成分、能量收集、激素產生以及認知和情緒微生物群的活動。例如，植物乳桿菌增加了鐵人三項運動員的耐力表現，同時增加了糞便短鏈脂肪酸。

一項對小鼠的研究表明，從一名奧林匹克舉重運動員身上分離出的細菌菌株 [ L. salivarius亞種 salicinius (SA-03)] 通過增加肝臟和肌肉糖原并降低乳酸、血尿素氮、氨和肌酸激酶在運動后提高耐力表現和肌肉力量。

然而，更多的研究表明，多菌株益生菌比單菌株益生菌具有更強的增效作用，這表明多種菌株可能以互補的方式發(fā)揮作用以提供性能優(yōu)勢。

益生菌可能因此有利于通過直接和間接的機制，提高運動成績，雖然增補效應的證據仍然稀少。

益生菌如何補充？

益生菌菌株和劑量的差異以及個人的基線飲食、免疫狀態(tài)和微生物群組成可能會導致研究之間的結果存在差異，從而使比較和得出結論變得困難。

大多數針對運動員的益生菌補充研究并未評估腸道微生物群，因此很難確定療效是否取決于基線或參與者腸道微生物群組成的變化。同時飲食攝入，尤其是纖維和益生元底物的攝入，也可能影響益生菌的作用，因此應在分析中加以考慮。因為消費者應該意識到，如果沒有足夠營養(yǎng)的飲食支持，單獨補充益生菌可能不會產生預期的效果。

此外，針對運動的益生菌補充研究通常樣本量較小（即 10 至 30 名參與者），并且通常僅包括或主要包括男性參與者，這是有問題的，因為存在可能是性別特定的影響。

發(fā)酵食品對運動的影響

人們越來越關注發(fā)酵食品中活培養(yǎng)物的影響 ，以及它們的影響或與腸道微生物群的關聯。然而，很少有研究調查發(fā)酵食品（包括酸奶、開菲爾、酸菜）對運動的影響。

三項使用開菲爾或發(fā)酵乳的研究報告稱，運動誘發(fā)的 CRP 或肌酸磷酸激酶和肌肉酸痛降低，表明這些發(fā)酵食品對減少炎癥有積極作用。一項小鼠研究報告了開菲爾對力量和耐力的增效作用。因此，含有活微生物的發(fā)酵食品可能對炎癥和運動表現有益。

合生元是“包含活微生物和宿主微生物選擇性利用的底物的混合物，它賦予宿主健康益處”。合生元可能是益生菌和益生元的組合（互補合生元），盡管單個成分不一定需要滿足益生菌和益生元的標準，只要它們在共同給藥時協(xié)同作用（協(xié)同合生元）。因此，益生元成分可以增強益生菌（協(xié)同合生元）的功能，或者這兩種成分在引入腸道及其常駐微生物（互補合生元）后可以提供獨立的有益功能。

這種微生物和選擇性利用底物的組合可能比單獨補充益生元或益生菌具有不同的效果。然而，只有 1 項研究調查了這些成分對身體活躍的人類的協(xié)同和獨立影響。合生元補充劑（副干酪乳桿菌431、動物雙歧桿菌乳酸亞種BB-12、嗜酸乳桿菌LA-5、鼠李糖乳桿菌）與單獨補充益生元（阿拉伯膠）相比，LGG、raftiline、raftilose、乳鐵蛋白、免疫球蛋白、阿拉伯膠）與血清 IL-16 濃度的增加較小相關，但合生元補充劑和阿拉伯膠單獨都不影響 SCFA 濃度、免疫或胃腸通透性。因此，與單獨補充益生元或益生菌相比，合生元可能對運動員的健康和表現產生不同或額外的影響。

微量營養(yǎng)素有助于免疫功能、炎癥、能量代謝和骨骼健康，影響運動表現。充足的鐵、鋅和維生素 A、E、C、B-6 和 B-12 的攝入量對于適當的免疫功能至關重要，在運動員的高強度訓練和比賽條件下可能會受到影響。

此外，由于汗液和尿液的流失以及氧化應激的增加，運動員對某些微量營養(yǎng)素的飲食需求可能會增加。此外，女運動員或女性增加鍛煉缺鐵的風險更高，影響健康和表現。

微量營養(yǎng)素與腸道微生物群

缺乏抗氧化微量營養(yǎng)素（例如，維生素 C 和 E 以及硒）會減少共生腸道細菌的數量，同時促進大腸桿菌的增加。

在壓力增加的動物中，維生素 C、維生素 E、多酚、硫辛酸和微生物抗氧化劑的抗氧化劑混合物可恢復腸道氧化還原狀態(tài)，這與雙歧桿菌和乳桿菌增加以及大腸桿菌減少有關。然而，過量攝入某些微量營養(yǎng)素也可能增加感染易感性。例如，嬰兒過量補鐵會增加病原微生物，包括大腸桿菌，并導致腸道炎癥。

因此，在壓力增加或微量營養(yǎng)素缺乏的情況下補充微量營養(yǎng)素可能對免疫和炎癥具有微生物群介導的益處。

鈣和維生素D 

鈣和維生素D支持骨骼健康。此外，維生素 D 可能通過調節(jié)鈣依賴性收縮、蛋白質依賴性骨骼肌合成代謝、線粒體功能和胰島素敏感性來影響骨骼肌質量和強度。纖維攝入后雙歧桿菌、毛螺菌科和擬桿菌的增加與鈣吸收的增加呈正相關。這可能是由于短鏈脂肪酸的產生，它通過降低結腸 pH 值或調節(jié)信號通路或基因表達來增加鈣吸收。維生素 D 的攝入也會影響腸道微生物群，盡管結果的可變性排除了確定補充劑對特定分類群的影響的能力。攝入鈣和維生素 D 與腸道微生物群之間的雙向關系對所有年齡段運動員的骨骼健康都有重要意義，無論是生長還是維持骨密度，以降低骨折風險。

胃腸道問題在運動員和長期運動鍛煉人群中比較常見。為了緩解癥狀，運動員可能會避免或限制某些會引發(fā)癥狀的食物。運動員還可以采用營養(yǎng)策略來增加胃排空并改善水和營養(yǎng)物質的吸收，包括避免高 FODMAP食物和含麩質食物。

FODMAP 是不易消化的短鏈碳水化合物，可增加胃腸道內的滲透負荷。腸道微生物可以將這些膳食成分發(fā)酵形成氣體，從而導致有些人出現腹脹和胃腸道不適。

最近一項調查耐力運動員 FODMAP 攝入量的研究報告稱，高攝入量都會導致胃腸道癥狀。初步結果表明，低FODMAP飲食減輕了運動員胃腸道癥狀。然而，FODMAP也充當腸道微生物群的燃料，它們的限制可能會影響群落的組成和功能。

有一種推測，無麩質飲食之所以能改善胃腸道癥狀，并不是其本身，而是其中 FODMAP 食物的減少。

只有一項研究調查了無麩質飲食對非腹腔耐力運動員的影響，其中報告無麩質飲食對表現、胃腸道癥狀、健康、腸道損傷或炎癥沒有影響。

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運動可能是改變腸道菌群組成和恢復腸道共生的重要干預措施

目前的研究支持運動作為一種重要的行為因素的作用，它可以影響腸道微生物組成和功能的定性和定量變化，并對宿主有益。運動可以豐富微生物群的多樣性，刺激可以調節(jié)粘膜免疫、改善屏障功能的細菌的增殖，并刺激能夠產生防止胃腸道疾病和提高性能的物質的細菌和功能通路。

盡管這些變化可能不會以類似的方式在個體間發(fā)生，也可能取決于微生物群和宿主的基線特征。

值得注意的是，某些菌群可能在運動員中富集，例如與瘦表型相關的A. muciniphila和產生丙酸鹽的Veillonella（通過乳酸代謝）。精英運動員身上豐富多樣的、有利于代謝的腸道微生物群，很可能是在整個青春期和成年期參加高水平運動期間，多年高營養(yǎng)攝入和高強度運動和訓練的累積表現。

運動帶來的益處涉及內在和外在因素的結合

常運動的人更有可能接觸到他們的環(huán)境生物圈，并遵循整體健康的生活方式，因此擁有更健康的微生物群。

同時，耐力訓練的內在適應性，例如血流量減少、組織缺氧以及轉運和吸收能力增加，可導致胃腸道發(fā)生變化。胃腸道轉運時間的變化又會影響結腸腔內的 pH 值，這可能導致腸道微生物群的組成發(fā)生變化。而較長的結腸轉運時間與腸道微生物群多樣性的減少有關，同時伴隨著從近端結腸到遠端結腸的轉運過程中 pH 值的增加。

長時間過度運動對腸道功能產生不利影響

盡管運動通常有益健康，但如果持續(xù)時間和強度的增加，且得不到足夠的休息、營養(yǎng)的支持，它就會變得有害。

劇烈運動將血液從內臟循環(huán)重新分配到活躍的呼吸組織。長時間的腸道低灌注會損害黏膜穩(wěn)態(tài)并導致腸細胞損傷，可能會導致腸道缺血，特別是在脫水的情況下，表現為腹部絞痛、腹瀉或偶爾血性腹瀉，也會使腸道通透性增加，產生炎癥。這種不利影響在耐力運動中尤其如此。

目前對人體腸道微生物群與運動之間相互作用的研究仍然缺乏

尤其是與控制飲食相結合的研究，這是一個重要的混雜因素。準確測量營養(yǎng)成分和飲食質量，將有助于把運動對腸道微生物群的影響與其他混雜因素區(qū)分開來。

研究還應記錄液體攝入量或測量水合生物標志物（如和肽素），以確定水合狀態(tài)是否影響腸道微生物群，反之亦然。

此外，飲食和運動對腸道微生物群的影響通常是短暫的，并且在干預完成后不會持續(xù)。這表明長期的生活習慣對于誘導腸道微生物群的穩(wěn)定變化是必要的。在關鍵發(fā)育窗口期間的干預措施可能對腸道微生物群產生更持久的影響，當然這需要進一步研究。

Mohr AE, et al., J Int Soc Sports Nutr. 2020

未來的研究應側重于使用分層方法，使用人體臨床試驗來識別可能有益于運動表現的目標細菌，并使用動物和體外研究來確定因果關系和機制。

然后可以再次使用人體試驗來確定是否補充已鑒定的細菌或實施飲食習慣（例如，益生元/不易消化的碳水化合物、?-3 脂肪酸補充劑、蛋白質攝入量的類型/數量），以提高細菌豐度和/或功能有利于運動表現。

需要在控制飲食的情況下調查高蛋白飲食、全食物蛋白質來源和蛋白質補充劑的影響的臨床研究，以確定這些飲食模式和成分對運動員腸道微生物群的影響。

此外，需要更多的研究來闡明膳食脂肪的數量和類型對腸道微生物群的影響以及隨后微生物群介導的（例如，通過膽汁酸）對運動表現的影響。

總之，人們越來越意識到，微生物群的個體差異會導致運動反應和健康結果的差異性。

未來的研究還應該整合其他“組學”數據

整合其他“組學”數據，以確定可能導致、促成、介導或調節(jié)飲食和運動對腸道微生物群的影響的潛在代謝物、基因和表觀遺傳修飾。

“組學”數據的使用與機器學習方法相結合，有可能揭示腸道微生物群與其代謝物、飲食和運動表現之間的新關聯，并預測對飲食策略的個性化反應。這些發(fā)現的影響包括提高運動員成績和改善健康，尤其是胃腸道和呼吸系統(tǒng)健康的潛力。

此外，研究應對腸道微生物群、飲食和人類健康之間的相互作用有更深入的了解，這些相互作用可能具有超越運動人群的影響和應用，以造福所有人的健康。

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主要參考文獻：