探究运动与肠道微生物菌群的关系

杨琨

摘 要 运动能够促进人体健康已经被得到了证实，尤其是在防止肥胖、增强代谢并预防心血管疾病等层面的效果较为显著。但是运动带来的益处不止这些，进行适度的运动可以改善肠道菌群的构造，抑制有害菌群的产生，并增加健康有益菌，借助肠道菌群与肠粘膜两者之间的联系促进人体的健康。本文就运动对肠道菌群的作用进行阐述。

关键词 肠道菌群 运动 相互作用

中图分类号：R563 文献标识码：A

近年来，运动与健康相互结合的作用逐渐引起人们的关注。众所周知，运动可以改变身体的形态结构、增强体质、增进健康、提高我们的生活质量。在疾病预防方面，运动能够增强人的心肺功能、改善骨密度，降低患糖尿病、心血管病和骨质疏松等疾病的风险，进而降低病死率。在治疗方面，运动是诸多疾病的常用非药物治疗手段。同时，运动不仅与身体的五大系统机能状态密切相关，更具有调节心理状态，改善紧张情绪的功能。运动可以从一定程度上影响机体的免疫、肠道菌群以及新陈代谢，在提高消化系统功能运动的时候，还会导致腹肌的活力，而且额对胃肠道也有按摩的效果，促进了肠胃的蠕动，令人体的食欲提升。在运动的时候，人体的胃肠道循环与供给也有一定的巩固，胃肠道的各种消化液也充足，促进了人体吸收营养物质，有效的提升了机体的吸收功能。所以，运动对于多种肠道以及代谢类疾病的产生与蔓延，有较为明显的防止效果。肠道作为人体的核心代谢与免疫“零件”，因为肠道菌群的不断变化，改善生活方式能够对菌群紊乱患者的菌群起到显著作用。借助改善肠道菌群进行防治部分疾病逐渐成为炙手可热的话题，其中适度运动就是有效调节肠道菌群构造的一种健康无副作用途径之一。

1肠道菌群概述

一般来说，正常人的肠道储存着大量而又各种各样的微生物，以细菌居多，被称之为肠道菌群，肠道菌群包含的细胞超过一千种，是人体细胞总体的十倍之多 。另外，细菌按照各自需要氧气量的不同可以分为三大类，即厌氧菌、需氧菌以及兼性厌氧菌三种，肠道菌群主要是厌氧菌。肠道菌群是人体内至关重要的一部分，与人体的各项生理以及病理活动有潜在的联系，与人体的关系较为复杂。肠道菌群内存在的微生物不仅参与构成消化道内卡位，借助争夺营养物质与其他共同抵制外来微生物的系统，还贯穿人体内一些关键的代谢流程，比如，把有机物质深层次水解成较为简单、便与吸收的小分子物质，并参与到胆汁、药品或者是毒性物质的代谢过程中。除此之外，肠道菌的影响不只局限于他们存在的消化道内，经过多年对于这群微生物和宿主之间调控作用的深入研究，科学家发现肠道菌群对于宿主的脑部亦有重大影响：菌丛在正常情况下可促进身心健康，与宿主在相互依赖的同时有存在着约束的关系，时刻保持着动态平衡，相反地，只要菌丛感受到宿主与外界环境带来的变化，就会打破原有的平衡，并形成两种组合方式，即破坏生理性组合以及生成病理性组合，最终导致肠道内菌群失调，严重的会引起宿主抑郁、认知障碍或者是自闭症等其他的脑部疾病。人体中的细菌一般存在于皮肤表层、鼻腔、生殖管道或者是消化道中。据调查显示，肠道内的细菌总共达到一百万亿，主要遍布回肠、盲肠以及直肠，一般存在形式为乳酸杆菌、大肠杆菌、索状芽孢杆菌等。其中，乳酸杆菌与类杆菌被划分为有益菌，可以改善肠道的蠕动；索状芽孢杆菌被称为有害菌，它能够引发肠道的炎症；大肠杆菌作为一种条件致病菌，换言之，即为“中立细菌”，一般情况下在肠道内起到积极作用，但是只要脱离控制就会损害健康。通常而言，肠道内的细菌会根据一定的比重进行分布，各个菌种会相互制约。互相利用，令肠道菌群在数量与活性上构成一种相对稳定的平衡，这样的平衡有助于维持机体消化体系的正常功能。当人体的周边环境发生改变的时候，肠道菌群之间的平衡也会发生紊乱，导致有益菌、有害菌与各种致病菌发生变化，这样的突发情况称之为肠道菌群失调。按照肠道菌群在肠道之内分布情况，能够将他们划分为膜菌群与腔菌群两种：膜菌群还被称为原籍菌，在出生之后的几天之内可以通过接触粘膜而定植，属于长时间存在的细菌，成年时也会大量存在，与定植部位的皮肤有直接关联，比如双歧杆菌、拟杆菌等等；腔菌群又被称为外籍菌，一般存在于肠腔之内，数量较少，性质不稳定，比如场球菌，大肠杆菌等等。只要腔菌群的数量突然增加或者降低，就会引发疾病，通过肠道菌群失调引发阿的一系列病症称之为肠道菌群失调症，通常表现为恶心、腹胀、消化紊乱、便秘等等。

2运动通过参与肠道菌群结构的调节提高免疫力

据有关调查显示，运动员摄入的蛋白质水平一般会比普通人高而且从蛋白质摄入水平与肠道菌群的种类线性关系中可以看出，呈现明显的正相关。从另一方面而言，适量的运动可以改善肠道微生物的丰富度，也可以影响肠道微生物的群落，间接影响人体的健康。另外，通过长时间的锻炼，受试者的粪便当中的短链脂肪酸特别是丁酸显著增加，但是当运动停止后，逐渐上升的菌群又会发生逆轉，在体型较瘦的受试者中，产生短链脂肪酸的微生物增长较快，而且浓度变化与衍生丁酸和相关短链脂肪酸的微生物成一定比例，这表明运动可以脱离饮食和其他原因对肠道菌群产生作用，但是对于肥胖者来说增加不够明显。

另一则研究表明，运动可能通过调节肠道菌群结构对机体产生有益作用。人体肠道中定植着与自身细胞数量相当的微生物，它们能够编码多种多样的酶类，与宿主的营养、代谢和免疫等方面密切相关，受到宿主的遗传背景、年龄、健康状态、饮食习惯、药物使用及生活方式等多种因素的影响。运动不仅能够降低粪便在肠道中的存储时间，降低病原体与胃肠道黏膜的接触，还能够提升高脂与低脂饮品动物的肠道，从某种程度上令高脂饮食动物的菌群水平像正常靠近。肠道菌群主要参与机体的免疫体系并抗击外来感染。肠道菌群严格要求免疫系统 高效辨别益生菌与有害菌。倘若肠道菌群发生混乱引发肠道菌群失衡，很可能导致与免疫有关的肠道性疾病、肥胖、糖尿病等等。除此之外，肠道菌群能够直接或者间接借助上皮细胞干扰树突状细胞与想关细胞的各项功能，调剂并诱导其更加成熟。另外，肠道菌群还能够借助免疫体系增强肠道黏膜的免疫，换句话说，这很有可能是人体阻碍外界病原体进入人体的机制之一。人体免疫体系在改善肠道菌群的时候，会受到肠道菌群的阻碍；肠道菌群借助各种途径与脑神经进行沟通，调节人体的情绪，睡眠状况与心理。从此可知，肠道菌群与机体的功能之间潜在相关的作用，肠道菌群的构造极有可能会成为影响人体健康的关键途径。在此次的研究中，我们借助16SrDNA的高端技术，综合分析人群与部分人群粪便当中的肠道菌群的构造。从肠道菌群的层面上探索运动对机体健康的作用，辨别运动引起的“健康肠道菌”，除了可以令人们从一个先进的角度全面了解运动的用途之外，还可以借助肠道菌群干预运动功能为相关的疾病提供重要的临床依据。目前，运动与肠道菌群之间关系的研究还在初期，但初步的研究表明，运动不仅能够改变健康动物的肠道菌群结构，还能够弱化氯化联苯诱发的肠道菌群变化。比如，MatsuMoto 等人借助温度凝胶电泳技术向世人证实了运动可以有效改善人体肠道菌群的构造；将雄性大白鼠放入自愿转轮当中，研究者令其运动五周之后，观察老鼠体内肠道菌群构造发生了明显的变化，其中通过代谢产生短链脂肪酸的菌群种类有所增加。后来，有一项大致接近的研究借助变性梯度凝胶电泳技术研究发现，将雄性老鼠放入自主轮转中后，进行为期六天的运动，观察到其肠道菌群的%Z-多样性发生较为明显的变化： 乳酸杆菌和双歧杆菌丰度增加，梭状芽孢杆菌和肠球菌属丰度减少。长时间保持运动可以明显提升肠道中健康细菌的数量，抵制有害细菌的滋生，比如健康菌在运动组当中显著增加的肠道菌如拟杆菌科，双歧杆菌属的 Bifidobacterium_adolescentis 以及Anaerostipes_hadrus， 能够产生丰富的 SCFAs。SCFAs可以直接作用G 蛋白偶联受体，比如 ，GPR43有一定的抗炎杀菌的效果，可以高效维持肠粘膜免疫体系的动态平衡 。能够了解到运动可以借助肠道菌群和肠粘膜免疫体系的潜在关联，调节人体的免疫系统，由此看来，这有可能是运动促进身心健康的机制之一。通过深入的研究，可知运动可以改善劣质的身体情况，比如，人体周围潜在的污染源，高脂肪饮食带来的肥胖等各个方面的原因引起的肠道菌群不协调：服用多氯化联苯 （ Polychlorinated biphenyls，PCBs）可以有效改善小鼠体内肠道菌群的构造，另外，进行适量的运动可以有效改善 PCBs导致的肠道菌群的变化。除了以上通过动物研究获得的数据以外，在人与人的研究过程中，得到的结果一样是运动能够改善人体内肠道菌群的构造：（1）男性从事长时间的橄榄球运动与没有运动习惯的男性对比起来，从事运动的男性体内的肠道菌群种类显著高于没有运动习惯的男性，其中阿克曼菌（ Akkermansia） 增加较为明显，Akkermansia在促进人体消化道粘膜系统与避免肥胖等一系列疾病层面上有不可或缺的效果； （2）另外一项相似的研究通过分析1493个来自“美国胃肠道工程（ American Gut Project） ” 的志愿者粪便样本当中研究发现，习惯进行运动的人，其肠道菌群种类更多，其中厚壁菌（ Firmicutes） 门的数量增加的较为明显，另外，肠道菌群种类的增多间接表明人体的肠道处于健康的状态 。不仅在雄性动物中得出这样的结果，研究者在雌性的老鼠以及马的身上也有一致的发现，具有差异性的运动强度与运动时间均可以引起肠道菌群的构造发生变化。以上的研究结果当中菌群种类增加或者是减少会由于研究模型、运动方法、运动强度与采用的研究技术的差异性而有一定的不同。即便如此，这些研究同样是为运动对肠道菌群构造产生的作用提供了参考凭证。

目前，國内为数不多的有关运动对肠道菌群影响的研究主要集中在八段锦、五禽戏、太极拳等传统体育项目上，研究认为其可改善宿主肠道菌群结构，增加益生菌，抑制致病菌生长和定植。通常而言，肠道菌群存在于人体的肠道内，借助保护肠道、给予营养，参与调控身体的新陈代谢对人体的健康产生作用。集体内的肠道菌群失调能够导致肥胖、脂肪肝、糖尿病等各种代谢性疾病。所以，肠道菌群的变化可以作为衡量机体健康状况的重要标准。运动除了能够改善肠道菌群的构造之外，它作为一种环境刺激性因素，可以提高肠道菌群的多样性。另外，运动还可以影响肠道菌群、人体免疫以及机体代谢之间的联系，肠道菌群主要影响机体的营养与新陈代谢，改善肠道的蠕动与发育。肠道菌群可以改善食物的被吸收，帮助机体得到充足的能量并进行存储，这些与运动中的能量消耗有直接关联。无菌动物的研究表示肠道菌群你对于胃肠道免疫体系的成长有帮助作用，可以阻碍机体的各项生理过程。从运动改变肠道菌群的方面看来，对一般人而言，是利大于弊，然而，对于患有代谢性疾病的患者而言有一定程度的危害，此时，可以食用适量的益生菌，或者是益生元等来弥补代谢性疾病患者，比如糖尿病患者体内双歧杆菌数量的减少的状况。

3总结

运动对于人体的作用除了表现在改善胃肠道健康、提升血液循环以外，还能够强健骨骼、增强肌肉力量、增加热量的消耗有效避免肥胖，也能够改变肠道菌群的组成，且增加有利于肠道健康的微生物比例。随着科技的不断进步，研发出来的新型保健食品和各种药品，凭借充足的医学知识与实验数据为依据，服用之后的效果令人毋庸置疑 ，然而价格较为昂贵，另外，其效果也仅仅是局限于身体的一部分而且作用时间有限。为自身的健康状况打下坚实基础，就要严格要求自己养成良好的运动习惯，不仅经济无毒副作用，而且效果显著。运动可以改善肠道内菌群的构造，增加健康菌，有效抑制有害菌群的产生，借助肠道菌群与肠粘膜两者之间的联系促进人体健康，运动对于人体而言除了可以促进代谢还与菌群有密切联系，一般人们借助运动调节身体健康，有效防止相关疾病的出现或者是过早的发生。据调查显示，即使运动对肠道菌群方面的探索仍处于初级阶段，而且作用机制也不够明确，然而可以肯定的是，运动作为一项被广泛应用、无毒副作用且节省成本的“药物”，是治疗延缓性代谢疾病有效的途径，希望将来的探索可以更加深入地揭示运动对肠道菌群你的作用原理，从而为处于各个健康阶段的人做出适合自身的运动指导。

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