肠道菌群调节运动性疲劳的潜在机制与干预策略

陈玉容 张孟雁

(1.海南医学院 海南海口 571199;2.重庆三峡学院 重庆 404020)

1 肠道菌群与运动性疲劳之间的关系

肠道菌群是指存在于人体肠道中，数量极为庞大的微生物群落，其中包含了多种细菌、真菌和病毒等生物体，具有调节免疫功能、合成营养物质、代谢毒素等重要的生理功能。近年来，越来越多的研究表明，肠道菌群与运动性疲劳之间存在一定的关联。

研究发现，肠道菌群的多样性与运动性疲劳的严重程度相关，肠道菌群多样性较低的人群在运动中的疲劳感更为明显［1］。此外，一些肠道菌群的变化也可能会影响到身体的能量代谢和神经免疫调节，进而对运动能力产生影响。例如，肠道中缺乏Lactobacillus、Bifidobacterium 等乳酸菌和膳食纤维残留物的降解细菌，可能会使体内的短链脂肪酸的产生量降低，从而降低运动能力。

运动性疲劳是运动训练中常见的现象，对运动表现和恢复能力具有重要影响。其机制涉及多种因素，包括肌肉疲劳、神经递质紊乱和代谢紊乱等。近年来，肠道菌群作为一个热门的研究领域，引起了人们广泛关注。肠道菌群是指人体肠道内寄生的大量微生物群落，包括细菌、真菌和病毒等。它们具有多种功能，如参与食物消化吸收、合成维生素、调节免疫反应和抗炎作用等。

在肠道菌群的干预策略方面，益生菌和益生元的补充是一种常见的方法。益生菌是指对人体有益的活菌，可以通过口服或其他途径补充到肠道中，调节菌群平衡。益生元是一类不被人体消化，但可以被肠道菌群利用的物质，可以促进有益菌的生长和活性。益生菌和益生元的补充可以改善肠道菌群的组成，增加有益菌的数量，减少有害菌的生长，从而调节免疫系统的功能，减轻炎症反应，改善营养吸收和能量代谢，提高运动者的运动表现和恢复能力。

除了益生菌和益生元的补充，膳食调控和营养优化也是肠道菌群干预的重要策略［2］。合理的膳食结构和营养摄入可以为肠道菌群提供合适的营养物质，促进有益菌的生长和代谢活性。例如，增加膳食中的纤维素和益生元（如果胶、低聚果糖等），可以提供有益菌所需的能量和底物，增加它们的生长和活性。此外，适当控制饮食中的脂肪、糖分和蛋白质摄入量，可以减少肠道内有害菌的生长和代谢产物的产生，有助于维持肠道菌群的平衡。

此外，临床实践中的应用也是未来研究的重点。随着对肠道菌群与运动性疲劳关系认识的不断深入，将肠道菌群作为辅助诊断和治疗的指标，逐渐应用于临床实践中，有助于优化运动表现和恢复能力的管理。例如，通过肠道菌群评估和干预，可以制订个性化的运动训练计划，调整膳食结构和营养摄入，提供更有效的运动康复方案［3］。

2 肠道菌群调节运动性疲劳的潜在机制

肠道菌群调节运动性疲劳的潜在机制是一个复杂而多样的领域，以下是对肠道菌群调节运动性疲劳的潜在机制的详细探讨。

2.1 能量代谢和营养吸收

肠道菌群在能量代谢和营养吸收中扮演着重要角色。特定的菌群可以参与食物的分解和发酵过程，产生短链脂肪酸等有益物质。这些短链脂肪酸可以为肠道细胞提供能量，并通过调节能量代谢和营养吸收，影响机体的能量储备和供给。在运动过程中，能量供应是至关重要的，而肠道菌群的失衡可能导致能量供应的不足或不稳定，从而影响运动性疲劳的发生及其程度。

2.2 神经递质和中枢疲劳

肠道菌群可以合成和代谢多种神经递质，例如γ-氨基丁酸（GABA）、多巴胺等。这些神经递质对中枢神经系统的功能和调控具有重要影响。中枢疲劳是指由中枢神经系统调节引起的疲劳状态，而肠道菌群的失调可能通过影响神经递质的合成和代谢，进而影响中枢神经系统的调控功能，促进中枢疲劳的发生［5］。例如，GABA是一种抑制性神经递质，它对于情绪、焦虑和压力的调节具有重要作用。肠道菌群可以产生GABA，并通过调节其水平来影响中枢神经系统的功能状态。研究发现，肠道菌群的失调可能导致GABA 水平的改变，进而影响中枢神经系统的调控能力，加重运动性疲劳的程度。

3 肠道菌群干预策略在运动性疲劳中的应用

3.1 益生菌和益生元的补充

益生菌是一种有益的肠道菌群，可以通过补充益生菌来改善肠道菌群的平衡，并可能对调节运动性疲劳起到积极作用。研究表明，益生菌的补充可以增加肠道中有益菌的数量，改善肠道菌群的多样性，并改善运动表现和促进体能恢复。例如，乳酸菌和双歧杆菌等常用的益生菌与运动性疲劳的改善相关。此外，益生元是一种可以为肠道菌群提供营养的物质，其补充也被认为有助于肠道菌群的平衡和功能调节。益生元主要存在于一些食物中，如豆类、全谷类、水果和蔬菜等，适量摄入这些食物有助于维持肠道菌群的健康。

3.2 膳食调控和营养优化

膳食调控和营养优化是干预肠道菌群调节运动性疲劳的重要策略之一。合理调整膳食结构以及增加摄入营养素的种类和量，可以影响肠道菌群的组成和功能。增加膳食中的纤维素和植物性食物摄入，如全谷类、蔬菜和水果，可以提供益生元和有益菌所需的营养，促进肠道菌群的健康。此外，膳食中的抗氧化剂和抗炎食物也可能对减轻炎症反应和改善运动性疲劳具有正面效应。例如，富含抗氧化维生素C 和E 的食物（如柑橘类水果、坚果和绿叶蔬菜）以及富含ω-3 脂肪酸的食物（如鱼类和亚麻籽），对减轻运动引起的氧化应激和炎症有益。

3.3 运动训练与肠道菌群的相互作用

运动训练本身也可能对肠道菌群产生影响，并与肠道菌群相互作用。研究发现，适度的有氧运动和体力训练可以改善肠道菌群的多样性和组成。运动训练通过多种机制对肠道菌群产生影响。首先，运动训练可以增加肠蠕动和血液循环，改善肠道环境的氧化还原状态，有利于有益菌的生长和代谢活性的提高。其次，运动训练对免疫系统和炎症反应有调节作用，可能通过改变肠道菌群的组成和代谢产物的释放，对运动性疲劳产生影响［6］。此外，运动训练还可以影响神经调节，通过肠脑轴的相互作用，调节肠道菌群的活性和功能。因此，结合适度的运动训练和肠道菌群干预策略，可能产生协同效应，提高运动表现，并促进体能恢复。

4 运动训练中肠道菌群的重要性与研究挑战

4.1 运动训练中肠道菌群的重要性

肠道菌群在运动性疲劳中的调节作用引起了人们的广泛关注和研究。了解肠道菌群与运动性疲劳的关系，对于优化运动表现和恢复能力具有重要意义。针对肠道菌群的干预策略包括：益生菌和益生元的补充，膳食的调控和营养优化，适度的运动训练以及抗生素的慎重使用。个性化运动训练和肠道菌群评估监测技术的创新是未来发展的趋势。然而，未来的研究仍需关注个体差异和多样性、肠道—脑轴相互作用以及微生物组转移等方面，并解决相关挑战。综合考虑这些因素，可以为个体制定个性化的干预策略，并进一步优化个体的运动表现和恢复能力。

4.2 研究面临的挑战与解决方法

肠道菌群是一个复杂的生态系统，其组成和功能受多种因素的影响，包括遗传、环境、饮食习惯和药物使用等。因此，如何准确评估这些因素对肠道菌群和运动性疲劳的影响，是一个重要的挑战。在研究设计和数据分析中需要考虑这些复杂的影响因素，以得出准确的结论。

肠道菌群与运动性疲劳的关系是一个多因素的综合效应，需要综合考虑能量代谢、免疫调节、神经递质和毒素代谢等多个机制的相互作用。这要求研究人员综合分析和解释这些复杂的机制，以揭示肠道菌群在运动性疲劳中的作用机制。跨学科的合作和综合分析方法的应用将有助于更好地理解肠道菌群与运动性疲劳之间的关系。

肠道菌群的评估和监测技术也需要不断创新和改进。传统的方法如16S rRNA 基因测序已经为人们提供了肠道菌群组成的部分信息，但新兴的方法如宏基因组测序和代谢组学分析可以提供更全面和深入的信息。同时，非侵入性的监测技术如粪便标本的收集和分析，也为长期监测肠道菌群变化提供了便利。随着技术的进一步发展，肠道菌群评估和监测技术将更加精准、高效和便捷，为运动医学研究和个性化训练提供更有力的支持。

在解决这些挑战的过程中，跨学科的合作将发挥关键作用。肠道菌群研究需要结合运动医学、营养学、微生物学和神经科学等多个学科的知识和方法。此外，技术的不断创新和进步也是未来研究的关键方向。肠道菌群评估和监测技术的创新将为研究提供更准确、全面和便捷的工具。传统的16S rRNA基因测序已经为人们提供了肠道菌群组成的部分信息，而新兴的宏基因组测序和代谢组学分析等方法可以提供更全面和深入的信息。这些高通量测序技术的进一步发展和普及将使研究人员能够更准确地了解肠道菌群的组成和功能，从而深入探究其与运动性疲劳的关系。

传统的肠道菌群样本采集方法包括粪便样本的收集和分析，但这种方法在长期监测中存在一些限制。未来的研究将探索更便捷、无创和实时的监测技术，如口腔样本、尿液样本和呼气气味分析等，以实现对肠道菌群变化的持续监测。这将为研究人员提供更多样化和可靠的数据，有助于揭示肠道菌群与运动性疲劳之间的关联［7］。

4.3 未来研究关注点

未来的研究将继续深入探索肠道菌群与运动性疲劳之间的关系，重点关注个体差异、肠道—脑轴的相互作用和微生物组转移等方面［8-9］。这些研究将提供更深入的理解和细化的干预措施，以满足不同运动者的需求［10］。

首先，需要进一步关注个体的差异性和多样性对肠道菌群与运动性疲劳的影响。个体之间在肠道菌群组成和功能上存在差异，这些差异可能与运动性疲劳的发生和恢复有关。通过深入探索个体差异和多样性对运动性疲劳的影响，可以为个性化运动训练提供更精细化和定制化的策略［13］。

其次，肠道菌群与脑部功能之间的相互作用也是一个重要的研究领域。肠道菌群通过肠道—脑轴与中枢神经系统进行相互作用，这种相互作用对于运动性疲劳的调节可能具有重要影响。未来的研究将更加关注肠道菌群如何通过神经递质的产生和调节、炎症反应的调控以及肠道—脑信号传导通路的影响等方面，揭示肠道—脑轴在运动性疲劳中的作用机制。此外，微生物组转移也是一个值得关注的研究方向。微生物组转移是指从一个个体向另一个个体传递肠道菌群的过程。在运动员间的共享环境、团队训练和比赛等情况下，微生物组转移可能对运动性疲劳产生影响。进一步了解微生物组转移的影响因素和机制，有助于制定相应的干预策略，以改善运动员的表现和恢复能力［11］。

最后，在应用层面，个性化运动训练的发展趋势将进一步推动运动医学与肠道菌群研究的融合。了解个体的肠道菌群特征及其与运动性疲劳的关联，可以帮助制订针对性的训练计划和营养调整方案，以最大程度提高运动表现和恢复能力。个性化运动训练，不仅关注运动员的生理特征和运动能力，还需要考虑肠道菌群的状态和功能。未来，运动训练中将越来越多地引入肠道菌群评估和监测，以实现个性化训练的目标。

5 结语

肠道菌群作为运动性疲劳的调节因素，在运动医学领域中具有重要意义。通过了解肠道菌群与运动性疲劳的关系，可以制定针对性的干预策略，优化运动表现和恢复能力。未来的研究将更加关注个体差异、肠道—脑轴的相互作用以及微生物组转移等方面。在运动训练中，需要综合考虑营养摄入、膳食结构、运动类型和强度等因素，并将其与肠道菌群的相互作用结合起来。通过营养优化和制订个体化的运动训练方案，可以最大程度发挥肠道菌群在调节运动性疲劳中的作用，提高运动表现和恢复能力［12-13］。综上所述，深入研究肠道菌群调节运动性疲劳的机制和干预策略对于优化运动表现和恢复能力具有重要意义。未来的研究将进一步探索个体差异、肠道—脑轴的相互作用和微生物组转移等方面，为运动训练提供更加精准和个性化的指导，从而推动运动医学领域的发展。