夏亞麗 伊木清

1 上海體育學院（上海200438）

2 國家體育總局運動醫(yī)學研究所（國家體育總局運動營養(yǎng)重點實驗室，國家運動營養(yǎng)測試研究中心）

人體的腸道菌群（gut microbiota，GM）是由數(shù)以萬億計細菌共同構成的復雜群落，通過腦-腸軸和肌-腸軸調(diào)節(jié)宿主多種生理過程，影響機體的物質(zhì)能量代謝、免疫及下丘腦-垂體-腎上腺軸（hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA axis）等功能[1]。腸道菌群失調(diào)將影響上述功能而導致消化吸收與代謝障礙、炎癥、自主免疫性疾病以及神經(jīng)內(nèi)分泌功能受損等（圖1）[1]。因此，人體胃腸道微生物的組成已成為評價機體健康的一個重要標志。

圖1 腸道菌群的作用與作用機制（選自文獻[2]）

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）將益生菌（probiotics）定義為“在適當劑量下給宿主帶來健康益處的活微生物”[3]。益生菌作為一種天然、安全、方便的營養(yǎng)補充劑，通過調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，對宿主產(chǎn)生健康有益效應。研究表明：益生菌具有改善乳糖不耐受、預防腸道感染、調(diào)節(jié)免疫機能、降低血清膽固醇、抗腫瘤和調(diào)節(jié)骨量等作用[4-9]。運動機體補充益生菌可緩解因大強度運動引發(fā)的氧化應激、炎癥反應以及物質(zhì)能量代謝失衡等應激反應，這可能是改善運動員整體健康水平和運動能力的一種重要“治療”方法[10]。

本文以 endurance exercise、physical activity、gut microbiota、probiotics、metabolism、intestinal barrier、inflammation、immunity、oxidative stress、gut-muscle axis、gut-brain axis、exercise performance、mechanism 等關鍵詞相互組合，于MEDLINE、EMBASE和SCI等數(shù)據(jù)庫中進行了文獻的檢索及引用文獻的追蹤，并就補充益生菌對運動機體物質(zhì)能量代謝、腸道屏障、免疫機能、氧化應激、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)功能和健康狀態(tài)的影響及其作用機制進行了綜述。

1 益生菌對運動機體物質(zhì)能量代謝的影響

腸道微生物群被認為是維持人體宿主健康狀態(tài)的基石，其不僅決定了從食物中獲得營養(yǎng)和能量的有效性，而且產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)宿主的新陳代謝。

腸道菌群作用于骨骼肌代謝，是論證肌-腸軸存在的形式之一。分析運動員和久坐人群的腸道微生物群代謝表型及功能元基因組，發(fā)現(xiàn)在運動員中與增強肌肉功能有關的碳水化合物、氨基酸代謝以及糞便代謝物短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFAs）都相對增加[11]。Zhao等[12]基于非靶向代謝組學和16S rDNA測序分析方法，對半程馬拉松運動員的糞便代謝產(chǎn)物與微生物結(jié)構進行綜合分析，結(jié)果顯示，長距離耐力跑可引起腸道環(huán)境中某些微生物群（如科氏桿菌科）的豐度及40 種糞便代謝物產(chǎn)生顯著變化，其中有機酸（主要增加代謝物）和核酸成分（主要減少代謝物）的代謝物差異最大?？梢娔c道微生物可以通過調(diào)節(jié)某些細菌類群對耐力運動引起的糞便代謝產(chǎn)物的改變做出快速反應。

益生菌直接調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成，改善宿主的蛋白質(zhì)、脂類以及碳水化合物代謝，促進維生素的產(chǎn)生，有助于宿主的營養(yǎng)吸收和能量獲得，進而調(diào)節(jié)肝臟、腎臟、肌肉等器官的代謝[13]。Chen 等[14，15]的研究就顯示，與對照組相比，補充植物乳桿菌TWK10 可降低大鼠運動后血乳酸和血糖濃度，提高葡萄糖利用率，改善能量供給，增加腓腸肌Ⅰ型肌纖維的數(shù)量和瘦體重，同時，降低血氨和肌酸激酶（creatine kinase，CK）水平，抵抗疲勞，從而改善運動機能。該作者認為，腸道微生物群在平衡能量和改善體成分方面參與了宿主代謝表型的形成，從而影響了機體活動，但沒有解釋這一結(jié)果發(fā)生的細胞與分子機制。

1.1 糖代謝和脂代謝

劇烈運動過程中，機體加快葡萄糖和脂肪酸氧化，而通過腸道菌群調(diào)節(jié)其肌肉產(chǎn)能物質(zhì)的可用性是一種有效機制。

Nay 等[16]用廣譜抗生素干預小鼠21 天以減少腸道微生物群，發(fā)現(xiàn)其跑步耐力下降，體外收縮實驗中，指長伸肌疲勞指數(shù)增加；經(jīng)過10天的腸道菌群自然恢復后，一些糖代謝標志物，例如回腸組織中的G蛋白偶聯(lián)受體41（G protein coupled receptor 41，GPR41）和鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白1（sodium-glucose cotransporter 1，SGLT-1）基因的表達與肌糖原水平產(chǎn)生變化，有效地恢復了肌耐力，可見調(diào)控微生物群落能改變肌肉代謝功能，影響肌肉生物能量的產(chǎn)生。Houghton 的團隊[17]使用可表達典型肌肉表型標志物的分化的人骨骼肌成肌細胞LHCN-M2作為模型，發(fā)現(xiàn)血液中的微生物群代謝物異香草酸3-O-硫酸鹽（isovanillic acid 3-Osulfate，IVAS）通過葡萄糖轉(zhuǎn)運因子4（glucose transporter 4，GLUT 4）和磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol-3-hydroxykinase，PI3K）依賴機制刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運的劑量依賴性增加，此外IVAS 還上調(diào)了GLUT1、GLUT4 和PI3K p85 蛋白，增加了蘇氨酸激酶（protein kinase B，Akt）的磷酸化，可見微生物來源的酚類代謝物可提高人體肌細胞吸收和代謝葡萄糖的能力，為腸道微生物群與骨骼肌能量來源、利用提供了一種新的聯(lián)系。微生物群通過肝腸循環(huán)和腸道代謝影響膽汁酸（bile acids，BAs）代謝，在腸道中，BAs 刺激成纖維細胞生長因子15 （fibroblast growth factors，F(xiàn)GF15）的分泌，活化下丘腦AgRP/NPY（agouti generelated protein/nerve peptide Y）神經(jīng)元中FGF受體，抑制AgRP/NPY 神經(jīng)元，以改善葡萄糖耐受性，控制葡萄糖穩(wěn)態(tài)[18]。

B?ckhed等[19]的研究證實，無菌（germ-free，GF）鼠通過兩種互補但獨立的機制來維持持久的瘦表型，這兩種機制均導致脂肪酸代謝的增加。一方面與骨骼肌和肝臟磷酸化的腺苷酸激活蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK）及肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（carnitine palmityl transferase-1，CPT-1）水平升高有關；另一方面，與禁食誘導脂肪因子（fasting induced adipose factor，F(xiàn)iaf）含量升高，誘導了過氧化物酶體增殖活化受體γ輔激活因子1α（peroxidosome proliferation-activated receptor gamma coactivator 1，PGC-1α）和脂肪酸氧化相關酶的基因表達有關。BAs作為代謝功能的整合者，激活法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR），調(diào)節(jié)類固醇反應元件結(jié)合蛋白-1c（steroid response element binding protein -1c，SREBP-1c）、碳水化合物反應元件結(jié)合蛋白（carbohydrate response element binding protein，ChREBP）和可促進脂肪酸攝取和氧化的過氧化物酶體增殖物激活受體α（peroxisome proliferator-activated receptor-α，PPAR-α）[20]。Watanabe 等[21]用BAs 處理棕色脂肪細胞和骨骼肌細胞，發(fā)現(xiàn)通過增加由BAs 與TGR5（takeda G-protein receptor 5 ）結(jié)合而產(chǎn)生的cAMP（cyclic adenosine monophosphate）的產(chǎn)量，提高了細胞D2（type 2 iodothyronine deiodinase）活性和耗氧量，可見BA-TGR5-cAMP-D2 信號通路是調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)的關鍵機制，可用于改善代謝控制。

腸道微生物群為骨骼肌線粒體提供必要的代謝產(chǎn)物，可調(diào)節(jié)參與線粒體生物發(fā)生的關鍵轉(zhuǎn)錄輔助激活因子、轉(zhuǎn)錄因子和酶，如NAD 依賴性蛋白脫乙?；竤irtuin-1（SIRT1），PGC-1α，AMPK 基因[22]。其中，微生物降解腸道碳水化合物的最終產(chǎn)物SCFAs 構成了食物、腸道微生物和宿主物質(zhì)能量代謝之間的聯(lián)系。一系列研究已證實SCFAs 參與宿主能量代謝，上調(diào)線粒體生物合成的調(diào)節(jié)劑SIRT1[23]，以提高肌細胞能源生產(chǎn)效率；增加棕色脂肪組織中PGC-1α和解偶聯(lián)蛋白1（uncoupling proteins 1，UCP-1）的蛋白表達，加速產(chǎn)熱和脂肪酸氧化[24]；通過直接增加AMP/ATP 比值或間接由游離脂肪酸受體2（free fatty acid receptor 2，F(xiàn)FAR2）-瘦素途徑激活AMPK[25]；激活調(diào)節(jié)UCP2-AMPK-ACC（uncoupling protein 2-adenosine monophosphate activated protein kinase-acetyl-CoA carboxylase）和PGC-1α通路，以增加ATP的產(chǎn)生，提高肌纖維的代謝效率[26]。

1.2 蛋白質(zhì)和氨基酸代謝

腸道微生物群可提高氨基酸生物利用度，優(yōu)化蛋白質(zhì)的分解、吸收和代謝。使用基因表達數(shù)據(jù)和組織特異性基因組級代謝模型（genome-scale metabolic models，GEMs），比較GF 小鼠和常規(guī)小鼠代謝差異，研究人員發(fā)現(xiàn)后者胃腸道中游離氨基酸的分布發(fā)生改變[27]。Li等[28]采用比較基因組分析法，發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌ZJ316 有34 個基因編碼胞內(nèi)肽酶，23 個基因編碼不同特異性的蛋白酶，并編碼除纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸以外的大多數(shù)氨基酸的完整生物合成途徑，可見益生菌影響了蛋白質(zhì)水解酶系統(tǒng)與氨基酸生物合成。

在一項涉及優(yōu)秀橄欖球運動員的人體研究中發(fā)現(xiàn)，腸道微生物多樣性指數(shù)與蛋白質(zhì)攝入量和CK濃度呈正相關[29]。志愿者在進行抗阻訓練的同時聯(lián)合補充益生菌BC30 和慢吸收的酪蛋白，結(jié)果顯示益生菌BC30提高蛋白質(zhì)的吸收率，有增加受試者垂直跳躍能力的趨勢（P=0.10），對體成分、運動能力和健康的自我感知均顯示有益作用[30]。鐵人三項運動員在進行常規(guī)訓練的同時補充植物乳桿菌PS128，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其血漿中支鏈氨基酸（branched chain amino acid，BCAAs）含量顯著升高，可見益生菌有效地改善了運動時肌肉能量代謝的動態(tài)平衡，提高肌肉適應能力，維持運動能力[31]。給男性足球運動員補充干酪乳桿菌，于力竭運動后4小時和1個月后分別采集尿樣，測定尿中苯乙酰谷氨酰胺和氨的含量，結(jié)果顯示：以肌酐水平校正后，補充益生菌組苯乙酰谷氨酰胺含量明顯增加，氨含量低于對照組，表明補充益生菌可能對控制運動產(chǎn)生的氨有幫助[32]。

此外，益生菌作為功能性微生物通過其酶組合物和代謝產(chǎn)物的釋放來改善食物的營養(yǎng)成分，以增加游離氨基酸[33]、生物活性肽[34]、γ-氨基丁酸[35]和其他營養(yǎng)物質(zhì)及代謝物的濃度，在宿主能量代謝中發(fā)揮作用。

1.3 維生素代謝

維生素B作為能量產(chǎn)生必需的輔助因子直接參與細胞的三羧酸循環(huán)，促進ATP 生成。Magnúsdóttir 等[36]利用PubSEED 平臺分析256 株人腸道細菌的基因組，預測40%～65%人的腸道菌群具有8 種B 族維生素的生物合成途徑。對從健康母乳中分離出的發(fā)酵乳桿菌CECT5716進行全基因組測序，發(fā)現(xiàn)該菌株含有核黃素和葉酸生物合成的基因簇[37]。有研究表明：轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子PdxR 可激活維生素B6 的活性形式吡哆醛5’-磷酸（pyridoxal 5’-phosphate，PLP）的合成酶基因的表達，參與調(diào)節(jié)克羅氏芽孢桿菌中維生素B6的合成[38]。

綜上，在大強度運動中，機體新陳代謝加速，糖原儲存減少，供能不足，導致肌肉疲勞，限制運動能力，而益生菌可改善腸道菌群的組成，提高SCFAs、氨基酸、BAs、維生素等代謝產(chǎn)物水平，以促進宿主能量獲取和儲存，提高供能效率，改善肌肉健康，緩解機體疲勞，提高耐力運動能力。

2 益生菌對運動機體腸道屏障和免疫機能的影響

2.1 大強度運動對腸道屏障和免疫機能的影響

腸道微生物群和黏膜完整性受飲食、環(huán)境和體力活動等因素的影響。大強度運動時機體將血液從內(nèi)臟循環(huán)重新分配到呼吸組織和肌肉組織，導致胃腸道局部血流量減少，滲透壓改變，腸系膜血、氧、營養(yǎng)素供應不足，代謝物清除不足，而持續(xù)的腸道低灌注/缺血引起pH 降低，進而導致氧化應激，破壞腸上皮細胞緊密連接蛋白，引起腸細胞損傷，粘膜破裂，腸屏障區(qū)代謝紊亂[39]；胃腸動力增加，改變神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，極易引起嘔吐、腹痛、腹瀉[40]。

此外，上皮屏障功能失調(diào)引發(fā)“腸漏癥”，細菌易位，病原體/毒素被吸收到組織和血液中，導致代謝性內(nèi)毒素血癥，這些分子可刺激巨噬細胞膨脹，激活炎癥細胞因子合成，提高機體對傳染病和自身免疫性疾病的易感性，從而促進局部和全身免疫激活[41-42]，如在耐力運動期間或之后會發(fā)生短暫免疫抑制，增加運動員上呼吸道和胃腸道疾病的發(fā)病率。

肌-腸軸理論還認為，細菌膜脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）對肌肉Toll 樣受體（toll-like receptors，TLRs）的激活是肌肉與微生物交互作用（cross-talk）的另一途徑。Frost 等[43]用LPS 刺激C2C12 成肌細胞和小鼠骨骼肌，檢測腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）、白介素-6（interleukin-6，IL-6）的調(diào)控，證實LPS 能刺激骨骼肌中的細胞因子表達，導致骨骼肌的代謝和收縮特性受損。

2.2 益生菌改善運動機體腸道屏障功能

馬拉松運動員在比賽前28 天補充益生菌可降低其賽后胃腸道癥狀的發(fā)生率和嚴重程度，但其確切機制尚未闡明[44]。23名訓練有素的男性服用14周的混合益生菌，可降低大強度運動后糞便中表明腸道通透性增強的連蛋白（zonulin）含量[45]。對鐵人三項運動員進行為期12周多株益生菌聯(lián)合補充劑干預，在耐力訓練期間，可以通過維持腸道通透性，以降低機體內(nèi)毒素水平，減少胃腸道癥狀[46]。在一項雙盲交叉試驗中，10名運動員服用益生菌膠囊，與補充安慰劑相比，其運動前后血清LPS 濃度均有中度至大幅度降低，胃腸道不適癥狀輕微減輕，高溫運動時的跑步能力提高，但其作用機制尚不清楚[47]。

現(xiàn)有的研究表明：益生菌具有直接的抗菌活性和調(diào)節(jié)作用，能有效地抑制病原菌的侵襲、定植和易位[48]；促進腸粘膜糖蛋白的合成，增強粘膜層的保護作用[49]；產(chǎn)生廣譜抑菌素、SCAFs等代謝物，降低pH值，或產(chǎn)生對致病微生物具有毒性作用的有機酸、細菌素和生物表面活性劑等物質(zhì)[50]；增加營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，優(yōu)化絨毛吸收區(qū)功能，產(chǎn)生良性循環(huán)[51]。

研究證實：鼠李糖乳桿菌（lactobacillus rhamnosus，LGG）通過抑制核因子κB（NF-κB）信號通路，減輕促炎細胞因子對上皮屏障完整性和炎癥的影響[52]；在小鼠或人結(jié)腸細胞模型中，LGG 可激活抗凋亡Akt，并通過TNF-α、IL-1 或干擾素（IFN）抑制促凋亡的p38 MAPK（mitogen activated protein kinase）的激活，阻止細胞因子誘導的凋亡[53]。因此，益生菌可提高正常情況下促凋亡細胞因子環(huán)境中腸細胞的存活率，以緩解因高強度運動引發(fā)的胃腸道屏障損傷。

2.3 益生菌改善運動機體免疫機能

采用雙盲、隨機、安慰劑對照的交叉研究方式，對已補充短雙歧桿菌BR3 和嗜熱鏈球菌FP4 21 天的抗阻訓練運動員進行一次性大強度離心運動以造成骨骼肌纖維受損，于運動前至運動后72 h 測定上臂圍、肘關節(jié)活動度、主觀肌肉酸痛度、屈肘等速肌力、血漿IL-6及CK濃度以評估益生菌對損傷后的運動能力及急性炎癥反應的影響，結(jié)果顯示補充益生菌可降低安靜狀態(tài)下至運動后48小時的IL-6濃度，減輕運動損傷后的肌肉功能下降癥狀，其潛在機制有待闡明[54]。

早期研究發(fā)現(xiàn)，與健康運動員相比，疲勞運動員血CD4陽性T細胞分泌IFN-γ明顯減少，經(jīng)4周益生菌治療可逆轉(zhuǎn)其T細胞缺陷，使IFN-γ分泌量增加到與正常人相似的水平[55]。Strasser及其團隊[56]給13名訓練有素的運動員補充混合益生菌制劑，服用安慰劑的運動員出現(xiàn)一種或多種上呼吸道感染（upper respiratory tract infection，URTI）癥狀的比例比益生菌組增加了2.2倍，具有顯著性差異，表明補充益生菌可緩解URTI癥狀，預防感染，增強機體免疫功能；在隨機雙盲安慰劑對照試驗中，雖然益生菌組和安慰劑組URTI的發(fā)生率均較低、且組間差異無統(tǒng)計學意義，但發(fā)現(xiàn)定期攝入益生菌減少EB 病毒（EBV）和巨細胞病毒（CMV）抗體的數(shù)量，顯示其具有免疫調(diào)節(jié)作用[57]。

益生菌可能的作用機制包括與腸道微生物群、粘膜免疫系統(tǒng)相互作用以及向各種器官和系統(tǒng)發(fā)出免疫信號；通過修飾非特異性和體液免疫能力來增強宿主的免疫功能，如增強非特異性細胞免疫反應，活化巨噬細胞、自然殺傷細胞、抗原特異性細胞毒性T 淋巴細胞，并以特異性和劑量依賴性的應答方式釋放各種細胞因子，改善腸粘膜免疫系統(tǒng)[58]。

綜上，益生菌與腸道微生物之間相互作用，促進腸黏膜完整性，預防內(nèi)毒素易位，縮短運動員胃腸道癥狀持續(xù)時間；與粘膜免疫系統(tǒng)相互作用，向各器官和系統(tǒng)發(fā)出免疫信號，調(diào)節(jié)宿主的免疫和炎癥反應，提高機體免疫功能，降低URTI 癥狀的發(fā)病率、嚴重程度和/或持續(xù)時間，一定程度上緩解大強度運動給機體帶來的應激反應，有助于改善運動機能。

3 益生菌對運動機體氧化應激的影響

大強度運動中，因體能下降、肌肉疲勞、損傷、熱應激和缺血再灌注等現(xiàn)象，引起自由基和活性氧（ROS）的增加。因ROS 超過機體內(nèi)源性抗氧化防御機制，使氧化和抗氧化水平失衡，從而導致的氧化應激，可促進蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA 的氧化反應，導致蛋白質(zhì)變性、脂質(zhì)過氧化、DNA 羥化、線粒體功能障礙和細胞凋亡，損害細胞活力[59]。

腸道菌群穩(wěn)態(tài)是影響抗氧化內(nèi)源性防御系統(tǒng)及機體運動能力的重要環(huán)境因子。Xu等[60]觀察到氧化狀態(tài)與腸道乳酸菌和雙歧桿菌屬呈負相關，與大腸桿菌呈正相關。Hsu等[61]研究了無特定病原（SPF）、無菌（GF）和脆弱擬桿菌（BF）小鼠腸道細菌與運動能力的關系，發(fā)現(xiàn)與GF小鼠相比，SPF和BF小鼠的耐力游泳時間更長，SPF小鼠血清谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）和過氧化氫酶（catalase，CAT）水平均高于GF 小鼠，BF 小鼠血清GPx 水平高于GF 小鼠?？梢娔c道微生物區(qū)系的缺乏降低了抗氧化酶的活性和整體運動能力，而益生菌可調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，減輕機體氧化應激的反應，改善運動能力。人體研究表明，運動員在劇烈運動4周期間服用的副乳桿菌和LGG可發(fā)揮較強的抗氧化活性，使血漿抗氧化水平升高，他們認為益生菌產(chǎn)生抗氧化作用的機制與微生物合成維生素B1、B5和B6等抗氧化物質(zhì)有關[62]。

相關研究表明，益生菌的抗氧化應激機制包括以下幾個方面：益生菌具有螯合金屬離子的能力，干酪乳桿菌KCTC3260通過螯合Fe2+或Cu2+而具有較高的抗氧化能力[63]；自身具備抗氧化酶系統(tǒng)，發(fā)酵乳桿菌E-3 和E-18 可表達Mn-SOD[64]、干酪乳桿菌BL23 能生產(chǎn)CAT[65]、發(fā)酵乳桿菌ME-3 具有完整的谷胱甘肽合成系統(tǒng)[66]；產(chǎn)生具有抗氧化活性的多種代謝產(chǎn)物，瑞士乳桿菌CD6 可產(chǎn)生影響DNA 復制、修復和甲基化效率的葉酸[67]；介導抗氧化信號通路，植物乳桿菌FC225 通過介導核因子NF-E2相關因子（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信號通路的抗氧化酶表達以達到抗氧化保護作用[68]。

因此，腸道微生物狀況對運動機體抗氧化酶系統(tǒng)的潛在作用至關重要，補充益生菌有利于減輕氧化應激，改善運動能力。

4 益生菌對運動機體神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

劇烈運動引發(fā)機體生理和心理應激反應，激活交感神經(jīng)-腎上腺髓質(zhì)和HPA 軸，改變腸道微生物群組成，導致應激激素、炎癥細胞因子和微生物分子釋放入循環(huán)系統(tǒng)，引發(fā)全身炎癥和免疫反應[69]。過度訓練和競技比賽還可引起晝夜節(jié)奏擾亂、神經(jīng)內(nèi)分泌軸失衡、心理狀態(tài)（情緒、行為和認知）變化，嚴重者甚至出現(xiàn)焦慮、抑郁等情緒障礙，影響睡眠質(zhì)量，導致訓練動機降低。

腸道微生物群被認為與神經(jīng)內(nèi)分泌免疫通路有關，產(chǎn)生了腦-腸軸的概念。Allen 等[70]的一項研究表明，微生物群可調(diào)節(jié)運動引起的應激反應，認為運動中的生理和情緒壓力與腸道微生物組成的變化之間存在高度的相關性。Clark等[69]也認為腸道微生物群具有內(nèi)分泌器官的功能（如分泌血清素、多巴胺或其他神經(jīng)遞質(zhì)），在許多方面促進各種神經(jīng)遞質(zhì)和激素的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)，會影響運動員的情緒、動機和疲勞感。

對長期服用嬰兒雙歧桿菌的大鼠進行強迫游泳實驗，與對照組相比，服用益生菌的大鼠血漿中色氨酸和犬尿酸濃度明顯升高，額葉皮層中的5 羥基吲哚乙酸（5-hydroxyindoleacetic acid ，5-HIAA）和杏仁核皮質(zhì)中的二羥苯乙酸（dihydroxy- phenyl acetic acid，DOPAC）含量降低，證明益生菌對運動應激具有潛在的抗抑郁作用[71]。在人體研究中發(fā)現(xiàn)，補充益生菌可降低對悲傷情緒的整體認知反應能力、焦慮樣行為和應激水平[72，73]。腸道內(nèi)的益生菌可通過腦-腸軸調(diào)節(jié)5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）水平，影響情緒障礙者的睡眠參數(shù)，達到緩解慢性疲勞綜合征的目的[74]。運動人體中腸道細菌與大腦相互作用及其機制仍需更多研究，以充分證實益生菌具有改善運動員的情緒、疲勞、抑郁和整體健康的作用。

5 小結(jié)與展望

運動員在訓練和比賽中普遍存在機體疲勞、腸胃不適、肌肉微損傷、免疫力低下、炎癥、抗氧化功能受損、神經(jīng)內(nèi)分泌失衡等運動應激反應，將補充天然、安全的益生菌產(chǎn)品納入其運動營養(yǎng)干預中是很有價值的。益生菌可優(yōu)化胃腸道菌群結(jié)構，促進機體新陳代謝、能量供給，提高肌肉質(zhì)量；緩解腸道屏障功能障礙，改善機體免疫機能，控制炎癥反應；抑制機體氧化應激，減輕氧化損傷；緩解心理應激、情緒障礙，提高睡眠質(zhì)量（圖2）。因此，對大強度運動人群適量補充益生菌有利于改善應激反應和運動機能。

目前研究表明：具有上述作用的益生菌主要有植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、雙岐桿菌、嗜熱鏈球菌等。但由于運動類型、訓練強度、益生菌補充的類型和劑量以及測評方式的不同，也有很多研究未能證實益生菌的有益作用。益生菌的補充取決于菌株、微生物組成和代謝物，目前對運動員補充益生菌的菌種選擇和劑量并沒有明確的建議。未來，隨著基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學等技術的成熟和廣泛運用，應針對性研究特定菌株的定植和對腸道微生物區(qū)系的影響，選擇合適的菌種以適應運動員的個體差異性；進行益生菌補充劑的劑量反應實驗應結(jié)合運動、臨床和免疫機能測試結(jié)果以及飲食和運動的平行變化，確定可改善運動能力和免疫機能的濃度/劑量，以充分發(fā)揮益生菌的功效。

圖2 補充益生菌改善運動應激反應的作用與作用機制