腸道菌群調節運動性疲勞的潛在機制與干預策略

陳玉容 張孟雁

(1.海南醫學院 海南海口 571199;2.重慶三峽學院 重慶 404020)

1 腸道菌群與運動性疲勞之間的關系

腸道菌群是指存在于人體腸道中，數量極為龐大的微生物群落，其中包含了多種細菌、真菌和病毒等生物體，具有調節免疫功能、合成營養物質、代謝毒素等重要的生理功能。近年來，越來越多的研究表明，腸道菌群與運動性疲勞之間存在一定的關聯。

研究發現，腸道菌群的多樣性與運動性疲勞的嚴重程度相關，腸道菌群多樣性較低的人群在運動中的疲勞感更為明顯［1］。此外，一些腸道菌群的變化也可能會影響到身體的能量代謝和神經免疫調節，進而對運動能力產生影響。例如，腸道中缺乏Lactobacillus、Bifidobacterium 等乳酸菌和膳食纖維殘留物的降解細菌，可能會使體內的短鏈脂肪酸的產生量降低，從而降低運動能力。

運動性疲勞是運動訓練中常見的現象，對運動表現和恢復能力具有重要影響。其機制涉及多種因素，包括肌肉疲勞、神經遞質紊亂和代謝紊亂等。近年來，腸道菌群作為一個熱門的研究領域，引起了人們廣泛關注。腸道菌群是指人體腸道內寄生的大量微生物群落，包括細菌、真菌和病毒等。它們具有多種功能，如參與食物消化吸收、合成維生素、調節免疫反應和抗炎作用等。

在腸道菌群的干預策略方面，益生菌和益生元的補充是一種常見的方法。益生菌是指對人體有益的活菌，可以通過口服或其他途徑補充到腸道中，調節菌群平衡。益生元是一類不被人體消化，但可以被腸道菌群利用的物質，可以促進有益菌的生長和活性。益生菌和益生元的補充可以改善腸道菌群的組成，增加有益菌的數量，減少有害菌的生長，從而調節免疫系統的功能，減輕炎癥反應，改善營養吸收和能量代謝，提高運動者的運動表現和恢復能力。

除了益生菌和益生元的補充，膳食調控和營養優化也是腸道菌群干預的重要策略［2］。合理的膳食結構和營養攝入可以為腸道菌群提供合適的營養物質，促進有益菌的生長和代謝活性。例如，增加膳食中的纖維素和益生元（如果膠、低聚果糖等），可以提供有益菌所需的能量和底物，增加它們的生長和活性。此外，適當控制飲食中的脂肪、糖分和蛋白質攝入量，可以減少腸道內有害菌的生長和代謝產物的產生，有助于維持腸道菌群的平衡。

此外，臨床實踐中的應用也是未來研究的重點。隨著對腸道菌群與運動性疲勞關系認識的不斷深入，將腸道菌群作為輔助診斷和治療的指標，逐漸應用于臨床實踐中，有助于優化運動表現和恢復能力的管理。例如，通過腸道菌群評估和干預，可以制訂個性化的運動訓練計劃，調整膳食結構和營養攝入，提供更有效的運動康復方案［3］。

2 腸道菌群調節運動性疲勞的潛在機制

腸道菌群調節運動性疲勞的潛在機制是一個復雜而多樣的領域，以下是對腸道菌群調節運動性疲勞的潛在機制的詳細探討。

2.1 能量代謝和營養吸收

腸道菌群在能量代謝和營養吸收中扮演著重要角色。特定的菌群可以參與食物的分解和發酵過程，產生短鏈脂肪酸等有益物質。這些短鏈脂肪酸可以為腸道細胞提供能量，并通過調節能量代謝和營養吸收，影響機體的能量儲備和供給。在運動過程中，能量供應是至關重要的，而腸道菌群的失衡可能導致能量供應的不足或不穩定，從而影響運動性疲勞的發生及其程度。

2.2 神經遞質和中樞疲勞

腸道菌群可以合成和代謝多種神經遞質，例如γ-氨基丁酸（GABA）、多巴胺等。這些神經遞質對中樞神經系統的功能和調控具有重要影響。中樞疲勞是指由中樞神經系統調節引起的疲勞狀態，而腸道菌群的失調可能通過影響神經遞質的合成和代謝，進而影響中樞神經系統的調控功能，促進中樞疲勞的發生［5］。例如，GABA是一種抑制性神經遞質，它對于情緒、焦慮和壓力的調節具有重要作用。腸道菌群可以產生GABA，并通過調節其水平來影響中樞神經系統的功能狀態。研究發現，腸道菌群的失調可能導致GABA 水平的改變，進而影響中樞神經系統的調控能力，加重運動性疲勞的程度。

3 腸道菌群干預策略在運動性疲勞中的應用

3.1 益生菌和益生元的補充

益生菌是一種有益的腸道菌群，可以通過補充益生菌來改善腸道菌群的平衡，并可能對調節運動性疲勞起到積極作用。研究表明，益生菌的補充可以增加腸道中有益菌的數量，改善腸道菌群的多樣性，并改善運動表現和促進體能恢復。例如，乳酸菌和雙歧桿菌等常用的益生菌與運動性疲勞的改善相關。此外，益生元是一種可以為腸道菌群提供營養的物質，其補充也被認為有助于腸道菌群的平衡和功能調節。益生元主要存在于一些食物中，如豆類、全谷類、水果和蔬菜等，適量攝入這些食物有助于維持腸道菌群的健康。

3.2 膳食調控和營養優化

膳食調控和營養優化是干預腸道菌群調節運動性疲勞的重要策略之一。合理調整膳食結構以及增加攝入營養素的種類和量，可以影響腸道菌群的組成和功能。增加膳食中的纖維素和植物性食物攝入，如全谷類、蔬菜和水果，可以提供益生元和有益菌所需的營養，促進腸道菌群的健康。此外，膳食中的抗氧化劑和抗炎食物也可能對減輕炎癥反應和改善運動性疲勞具有正面效應。例如，富含抗氧化維生素C 和E 的食物（如柑橘類水果、堅果和綠葉蔬菜）以及富含ω-3 脂肪酸的食物（如魚類和亞麻籽），對減輕運動引起的氧化應激和炎癥有益。

3.3 運動訓練與腸道菌群的相互作用

運動訓練本身也可能對腸道菌群產生影響，并與腸道菌群相互作用。研究發現，適度的有氧運動和體力訓練可以改善腸道菌群的多樣性和組成。運動訓練通過多種機制對腸道菌群產生影響。首先，運動訓練可以增加腸蠕動和血液循環，改善腸道環境的氧化還原狀態，有利于有益菌的生長和代謝活性的提高。其次，運動訓練對免疫系統和炎癥反應有調節作用，可能通過改變腸道菌群的組成和代謝產物的釋放，對運動性疲勞產生影響［6］。此外，運動訓練還可以影響神經調節，通過腸腦軸的相互作用，調節腸道菌群的活性和功能。因此，結合適度的運動訓練和腸道菌群干預策略，可能產生協同效應，提高運動表現，并促進體能恢復。

4 運動訓練中腸道菌群的重要性與研究挑戰

4.1 運動訓練中腸道菌群的重要性

腸道菌群在運動性疲勞中的調節作用引起了人們的廣泛關注和研究。了解腸道菌群與運動性疲勞的關系，對于優化運動表現和恢復能力具有重要意義。針對腸道菌群的干預策略包括：益生菌和益生元的補充，膳食的調控和營養優化，適度的運動訓練以及抗生素的慎重使用。個性化運動訓練和腸道菌群評估監測技術的創新是未來發展的趨勢。然而，未來的研究仍需關注個體差異和多樣性、腸道—腦軸相互作用以及微生物組轉移等方面，并解決相關挑戰。綜合考慮這些因素，可以為個體制定個性化的干預策略，并進一步優化個體的運動表現和恢復能力。

4.2 研究面臨的挑戰與解決方法

腸道菌群是一個復雜的生態系統，其組成和功能受多種因素的影響，包括遺傳、環境、飲食習慣和藥物使用等。因此，如何準確評估這些因素對腸道菌群和運動性疲勞的影響，是一個重要的挑戰。在研究設計和數據分析中需要考慮這些復雜的影響因素，以得出準確的結論。

腸道菌群與運動性疲勞的關系是一個多因素的綜合效應，需要綜合考慮能量代謝、免疫調節、神經遞質和毒素代謝等多個機制的相互作用。這要求研究人員綜合分析和解釋這些復雜的機制，以揭示腸道菌群在運動性疲勞中的作用機制。跨學科的合作和綜合分析方法的應用將有助于更好地理解腸道菌群與運動性疲勞之間的關系。

腸道菌群的評估和監測技術也需要不斷創新和改進。傳統的方法如16S rRNA 基因測序已經為人們提供了腸道菌群組成的部分信息，但新興的方法如宏基因組測序和代謝組學分析可以提供更全面和深入的信息。同時，非侵入性的監測技術如糞便標本的收集和分析，也為長期監測腸道菌群變化提供了便利。隨著技術的進一步發展，腸道菌群評估和監測技術將更加精準、高效和便捷，為運動醫學研究和個性化訓練提供更有力的支持。

在解決這些挑戰的過程中，跨學科的合作將發揮關鍵作用。腸道菌群研究需要結合運動醫學、營養學、微生物學和神經科學等多個學科的知識和方法。此外，技術的不斷創新和進步也是未來研究的關鍵方向。腸道菌群評估和監測技術的創新將為研究提供更準確、全面和便捷的工具。傳統的16S rRNA基因測序已經為人們提供了腸道菌群組成的部分信息，而新興的宏基因組測序和代謝組學分析等方法可以提供更全面和深入的信息。這些高通量測序技術的進一步發展和普及將使研究人員能夠更準確地了解腸道菌群的組成和功能，從而深入探究其與運動性疲勞的關系。

傳統的腸道菌群樣本采集方法包括糞便樣本的收集和分析，但這種方法在長期監測中存在一些限制。未來的研究將探索更便捷、無創和實時的監測技術，如口腔樣本、尿液樣本和呼氣氣味分析等，以實現對腸道菌群變化的持續監測。這將為研究人員提供更多樣化和可靠的數據，有助于揭示腸道菌群與運動性疲勞之間的關聯［7］。

4.3 未來研究關注點

未來的研究將繼續深入探索腸道菌群與運動性疲勞之間的關系，重點關注個體差異、腸道—腦軸的相互作用和微生物組轉移等方面［8-9］。這些研究將提供更深入的理解和細化的干預措施，以滿足不同運動者的需求［10］。

首先，需要進一步關注個體的差異性和多樣性對腸道菌群與運動性疲勞的影響。個體之間在腸道菌群組成和功能上存在差異，這些差異可能與運動性疲勞的發生和恢復有關。通過深入探索個體差異和多樣性對運動性疲勞的影響，可以為個性化運動訓練提供更精細化和定制化的策略［13］。

其次，腸道菌群與腦部功能之間的相互作用也是一個重要的研究領域。腸道菌群通過腸道—腦軸與中樞神經系統進行相互作用，這種相互作用對于運動性疲勞的調節可能具有重要影響。未來的研究將更加關注腸道菌群如何通過神經遞質的產生和調節、炎癥反應的調控以及腸道—腦信號傳導通路的影響等方面，揭示腸道—腦軸在運動性疲勞中的作用機制。此外，微生物組轉移也是一個值得關注的研究方向。微生物組轉移是指從一個個體向另一個個體傳遞腸道菌群的過程。在運動員間的共享環境、團隊訓練和比賽等情況下，微生物組轉移可能對運動性疲勞產生影響。進一步了解微生物組轉移的影響因素和機制，有助于制定相應的干預策略，以改善運動員的表現和恢復能力［11］。

最后，在應用層面，個性化運動訓練的發展趨勢將進一步推動運動醫學與腸道菌群研究的融合。了解個體的腸道菌群特征及其與運動性疲勞的關聯，可以幫助制訂針對性的訓練計劃和營養調整方案，以最大程度提高運動表現和恢復能力。個性化運動訓練，不僅關注運動員的生理特征和運動能力，還需要考慮腸道菌群的狀態和功能。未來，運動訓練中將越來越多地引入腸道菌群評估和監測，以實現個性化訓練的目標。

5 結語

腸道菌群作為運動性疲勞的調節因素，在運動醫學領域中具有重要意義。通過了解腸道菌群與運動性疲勞的關系，可以制定針對性的干預策略，優化運動表現和恢復能力。未來的研究將更加關注個體差異、腸道—腦軸的相互作用以及微生物組轉移等方面。在運動訓練中，需要綜合考慮營養攝入、膳食結構、運動類型和強度等因素，并將其與腸道菌群的相互作用結合起來。通過營養優化和制訂個體化的運動訓練方案，可以最大程度發揮腸道菌群在調節運動性疲勞中的作用，提高運動表現和恢復能力［12-13］。綜上所述，深入研究腸道菌群調節運動性疲勞的機制和干預策略對于優化運動表現和恢復能力具有重要意義。未來的研究將進一步探索個體差異、腸道—腦軸的相互作用和微生物組轉移等方面，為運動訓練提供更加精準和個性化的指導，從而推動運動醫學領域的發展。