肠道菌群对于人体骨骼肌运动机能的影响

祁江涛　陈子超

摘要：肠道菌群是人体的重要组织，对于人体的生理机能有着重要的影响。骨骼肌被认为是人体最大的器官，对机体自主运动、姿势维持和代谢稳态至关重要。肠道菌群对于人体骨骼肌能够产生不同方面的影响，目前有关肠道菌群对于骨骼肌影响的研究逐步增多，并提出了肠道-肌肉轴的理论。因此本文就肠道菌群对于骨骼肌的影响进行研究，将肠道菌群影响骨骼肌的方式和机制进行阐述，为进一步的研究提供参考。

关键词：肠道菌群;骨骼肌;运动机能

前言

人体中包含着许多复杂的器官，不同的器官发挥的功能不同，这些器官中胃肠道主要承担着消化和吸收的功能，但是胃肠道的其它组织也会影响着人体的运动机能，例如肠道菌群。肠道菌群中存在着许许多多的微生物，这些微生物广泛参与人体的各项机能，也对人体的运动机能产生着至关重要的影响。据数据统计，胃肠道中微生物细胞数量是人体细胞总数的1.3倍，基因数量约为人类基因组数量的100倍，数量庞大的微生物对人体的影响也是巨大的。它会影响人体的运动、消化以及免疫等系统的功能，微生物系统稳态的变化也会引起人体各个系统的变化，当人体的肠道菌发生紊乱时，人体的运动机能也会下降;反之，当人体肠道菌群的活性上升时，人体的运动机能也会得到某种程度的提高。研究证实肠道菌群和人体的运动系统的功能密切相关，对骨骼肌的运动功能也密切相关。因此，本文就腸道菌群对人体骨骼肌运动机能的影响进行研究，探讨肠道菌群对于骨骼肌运动机能的影响以及影响机制。

1肠道菌群对于人体的影响

人体的胃肠道里面包含着许多的微生物，这些微生物组成的菌群也就是肠道菌群，对人体产生着不同方面的影响。肠道菌群可以影响人体的生理功能，例如缓解人体肌肉的疲劳感和紧张感，帮助人体更好的进行恢复;另一方面，肠道菌群也与人体的心理相关，肠道菌群可以调节抑郁症等其他心理疾病。在对小鼠被动游泳的研究中，游泳十六周之后的小鼠对于糖水的偏爱度也降低，抑郁症状也更轻。同时，肠道菌群对于调节其他生理疾病也有着帮助，它可以调节人体的代谢性疾病，能够促进人体中短链脂肪酸的生成，从而降低糖尿病和肥胖等代谢性疾病的发生率;也可以缓解帕金森疾病的症状，通过分泌的各种物质来降低患糖尿病等代谢性疾病的风险。

总之，合适的肠道菌群对于人体的各项功能是有帮助的，可以帮助人体的各个系统正常的进行运作，但是每个人体内的菌群不同，如何找到适合每个人需要补充的菌群以达到身体的平衡就需要进一步去研究。

2肠道菌群对人体骨骼肌的影响

2.1肠道菌群对骨骼肌质量的影响

骨骼是人体的重要的组织，也是最大的器官，约占人体瘦器官的40%，有着运动、支持和保护身体的功能，是人体运动系统中不可或缺的一部分。而肠道菌群对于维持和发挥骨骼肌的功能有着重要的影响，肠道菌群可以改变骨骼肌的质量，人体的肠道微生物的数量减少也会引起肌肉质量的改变。

研究证实肠道菌群中含有的短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）作为肠道菌群和骨骼肌的连接中介对骨骼肌的质量有着影响，Ticinesi的研究证实，当肠道菌群中的微生物衰老时，它产生的SCFA也会减少，进而产生一系列的化学反应，最终导致肌肉的力量和质量均下降。相对于无菌小鼠而言，有菌小鼠的骨量以及骨骼肌的质量也更高，对于骨量以及骨骼肌质量的调节主要也是通过SCFAs完成的。这也进一步说明短链脂肪酸可以调节骨骼肌的质量，当体内的能量不足时，补充短链脂肪酸可以增加骨骼肌的质量，而当人体体内的能量过剩时，补充短链脂肪酸并不会对人体的骨骼肌的质量有着增加的影响。

上述研究表明，肠道菌群对于肌肉质量的影响，主要是肠道菌群中短链脂肪酸增加和减少来完成的，短链脂肪酸起着代谢和调节的作用，所以就有学者针对性的提出了肠道-肌肉轴的假设，以短链脂肪酸为中介进行研究。

2.2肠道菌群对骨骼肌形状的影响

当骨骼肌的质量发生改变时，伴随着骨骼肌重量的增加和减少，骨骼肌的形状也会发生着相应的变化。研究证实，有菌小鼠和无菌小鼠相比，缺乏肠道微生物组的无菌小鼠骨骼肌重量减轻，肌肉中有关肌肉萎缩的酶增加，骨骼肌也显示出萎缩的迹象。肌肉形状的改变也就意味着肌纤维粗细的改变，这与肠道菌群有着密切的联系，伴随着菌群的改变，肌纤维的粗细也会改变，实验表明，将猪体内的菌群移植到无菌小鼠体内，无菌小鼠体内肌纤维的差异和猪体内肌纤维的差异是一致的[1]，这说明随着菌群的改变，肌纤维的特性也发生了改变，导致肌肉的形状也会发生改变。同时也进一步证明了肠道-肌肉轴的存在。

2.3肠道菌群对骨骼肌功能的影响

骨骼肌是人体的重要组成部分，主要功能是维持人体运动，而肠道菌群可以对骨骼肌的功能也有着不同程度的影响，肠道菌群可以调节肌肉的代谢以及缓解肌肉的疲劳感，对于提升肌肉的耐力和力量都有帮助。

多名学者对于肠道菌群对于肌肉耐力及力量的影响进行了研究，研究发现，和被注射抗生素的小鼠相比，被注射醋酸盐的小鼠的耐力时长更久;相比较无菌小鼠来说，有菌小鼠的耐力游泳时间更长;肠道含有的益生菌也可以积极地促进运动员身体的恢复，在饮食中补充益生元或者益生菌能够改善新陈代谢以及免疫等功能，也能够减轻运动员的疲劳感以及缓解由于训练所带来的紧张感和压力，适合的益生菌也可以积极地促进运动员进行高强度的训练。这是因为肠道菌群中的微生物增加了人体内葡萄糖的利用率，从而提高了骨骼肌的耐力，进而提高人体的运动表现。胃肠道微生物群受到损伤时会影响人体的代谢功能，导致人体有关肌肉蛋白质的合成减少，从而导致肌肉的功能下降。同时在其他研究中，肠道菌群也与老年人肌少症有着影响，随着年龄的增长，老年人体内的肠道菌群发生紊乱，有关肌肉萎缩的酶进一步增加，肠道菌群的代谢功能减少，最终导致老年人的肌肉进一步萎缩和减少。

通过上述研究我们可以了解到，肠道菌群能够对骨骼肌的耐力和力量产生着影响，可以提高肌肉的耐力和力量，提升训练表现。同时随着年龄的增长，肌肉萎缩的速度会加快。如何补充合适的肠道菌群以减缓随年龄增长的肌肉减少和萎缩的速度，增强骨骼肌的耐力和力量，需要在接下来的研究中进行。

3肠道菌群对于人体骨骼肌影响的机制

在肠道菌群对于人体骨骼肌的研究中，SCFAs（短链脂肪酸）扮演者重要的角色，很多学者的研究都是以SCFAs为中介进行研究的。短链脂肪酸是肠道菌群的重要代谢产物之一，它由丙酸、乙酸以及丁酸组成，主要通过影响骨骼肌的代谢功能来对骨骼肌产生影响，短链脂肪酸可以调节骨骼肌糖原、骨骼肌脂以及骨骼肌线粒体的代谢来发挥作用[2]。有研究结果显示肠道菌群与骨骼肌之间存在相互作用的关系，但具体机制并无统一定论。有学者提出可能存在肠肌轴，认为骨骼肌代谢和收缩等功能的失常与肠道菌群的紊乱、易位，继而触发促炎信号，导致机体炎症水平的上升有关。肠道微生物群可以对肌肉产生影响，正常的肠道微生物群可以增加体内对于蛋白质的利用度和维生素的合成，能够进一步增加肌肉的健康程度。但是随着年龄的增长，肠道微生物群的改变，微生物群中有关激素以及各种酶的合成也有可能是导致人体骨骼肌力量和质量下降的原因。

有关肠道菌群对于骨骼肌影响的机制目前大多数学者提出来的都是肠道-肌肉轴的假设，但是还没有进一步的研究将假设进一步进行验证，同时有关的实验在动物身上进行的较多，在人身上的研究较为缺乏，需要进一步完善该方面的研究来对肠道菌群影响人体骨骼肌的机制进行探讨。

小结

本文对于肠道菌群对于骨骼肌的影響和影响机制进行了探讨，发现肠道菌群主要是影响骨骼肌的代谢功能来对骨骼肌产生影响的，肠道菌群对于人体的骨骼肌产生着正面的和负面的影响，代谢功能的好坏影响到肌肉的力量和耐力，影响到运动表现。因此接下来的研究重点应对于肠道菌群对于骨骼肌代谢的功能进一步进行研究。同时目前有关肠道-肌肉轴的假设也未能完全进行验证，有关该方面的研究也过少，大多数文献仅在文献中提及，没有专门的研究来进行，所以在接下来的研究中需要更加完善。

参考文献：

[1]Li， H， Chan， et al. Evaluation of Antifatigue Effects of 20（S）-Ginsenoside Rg3 in Forced Swimming Mice[J]. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences， 2018.

[2]Li Shanshan.Information assessment and prevention of risks caused by human factor in large-scale sports events，BCPT，2019.08.

[3]陈文迪，张诗琪，王亚楠，李咏贤，刘颖，徐宏伟.被动游泳运动对小鼠抑郁样行为及其肠道菌群组成的影响[J].微生物学杂志，2021，41（05）：52-62.

[4]Ticinesi Andrea，Nouvenne Antonio，Cerundolo Nicoletta，Catania Pamela，Prati Beatrice，Tana Claudio，Meschi Tiziana. Gut Microbiota， Muscle Mass and Function in Aging： A Focus on Physical Frailty and Sarcopenia.[J]. Nutrients，2019，11（7）：

基金项目：四川省科技厅重点研发“运动机能与人体肠道菌群的相关性研究”（课题编号：2020YFS0265）