劉志剛，馮海峰，莊俊濤，劉勉

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)體育與藝術(shù)學(xué)院，山東泰安271018

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運動員腸道菌群區(qū)系與身體素質(zhì)的關(guān)系研究現(xiàn)狀

劉志剛，馮海峰*，莊俊濤，劉勉

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)體育與藝術(shù)學(xué)院，山東泰安271018

摘要：本論文綜述了運動員胃腸道菌群的變化與身體素質(zhì)的關(guān)系。微生態(tài)制劑可以明顯提高運動員的運動能力，解決運動性胃腸綜合征問題，提高運動員的身體素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：運動員；腸道菌群；體質(zhì)

*同等貢獻作者：馮海峰（1962-），女，副教授，研究方向為小球類運動.

運動員機體是一個復(fù)雜的有機體，各個功能系統(tǒng)之間呈相輔相成的聯(lián)系，平衡的胃腸免疫系統(tǒng)以及積極的免疫活性可以防止運動引起的胃腸綜合征的發(fā)生［1-3］。關(guān)于體育運動對運動員腸道菌群區(qū)系與身體素質(zhì)的關(guān)系研究，國內(nèi)外有所報道［1-10］，現(xiàn)綜述如下，以促使同行對本領(lǐng)域的深入研究。

1　運動員胃腸道正常菌群的組成及其作用

1.1運動員胃腸道正常菌群的組成

隨著運動員微生態(tài)學(xué)研究的深入，證實定植在機體胃腸道內(nèi)微生物菌群區(qū)系主要是由細菌組成，前期對抽取的山東農(nóng)大運動員腸道的正常菌群進行分離鑒定，對定植在胃腸道內(nèi)的正常微生物區(qū)系進行研究，發(fā)現(xiàn)運動員腸道中的優(yōu)勢菌群為嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、卷曲乳桿菌（L. crispatus）、鼠李糖乳桿菌（L. rhamnosus）和唾液乳桿菌（L. salivarius）［11］。乳酸桿菌是應(yīng)用最早、應(yīng)用歷史最長的微生物添加劑，也是機體腸道的優(yōu)勢菌群之一。

通常人胃腸道棲息的細菌大約30個屬，主要分為三種類型：共生菌、致病菌、和中間性菌。第1種為共生菌，包括類桿菌、優(yōu)桿菌、消化球菌和雙歧桿菌，其功能主要為輔助維生素、蛋白質(zhì)合成，促進消化吸收和防止外來菌進入；第2種為致病菌，包括韋氏梭菌、葡萄球菌、變形桿菌和假單胞菌，它們有致自身感染的作用，但在菌群處于平衡狀態(tài)時數(shù)量較少，不表現(xiàn)出致病性；第3種為中間性菌，包括大腸埃希氏菌、鏈球菌和韋榮球菌，其作用介于前兩種之間［4，5］?？偟恼f來腸道菌群主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成，其中專性厭氧菌占99%以上，而僅類桿菌及雙歧桿菌就占細菌總數(shù)的90%以上。

1.2運動員胃腸道正常菌群的作用

1.2.1正常菌群對機體的作用腸道正常菌群對機體有免疫和營養(yǎng)兩方面的作用。與機體免疫的關(guān)系包括特異性免疫與非特異性免疫兩個方面。特異性免疫是由于原藉菌（固有菌群）與宿主組織具有相同的或相似的抗原性，導(dǎo)致宿主對原籍菌不易產(chǎn)生抗體，如對雙歧桿菌，盡管菌的數(shù)量很大，機體一般不會產(chǎn)生抗體；對于一些外籍菌（過路菌），機體仍然能產(chǎn)生特異性抗體，并且這種抗體能象正常的免疫抗體一樣提供保護。正常菌群在免疫方面的作用，更重要的還是非特異性免疫反應(yīng)。正常菌群作為抗原，能夠刺激宿主的免疫機能成熟。

與營養(yǎng)的關(guān)系包括幫助消化吸收，合成維生素和蛋白質(zhì)。幫助消化吸收，如消化道中的微生物在食物的消化吸收中起重要的作用。人體胃腸道正常菌群均參與營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，如大腸內(nèi)的微生物能提高蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值；腸菌群中數(shù)量最多的雙歧桿菌由于能產(chǎn)生各種酶，將不溶性蛋白、脂肪和糖等變?yōu)榭扇苄裕岳?。合成維生素和蛋白質(zhì)，腸道菌能合成維生素已得到試驗證實，不同細菌產(chǎn)生維生素的能力不同，如雙歧桿菌能產(chǎn)生維生素B1、B2、B6、B12、葉酸、煙酸，大腸桿菌能產(chǎn)生維生素K，乳鏈球菌能產(chǎn)生維生素C。總之，機體為正常菌群提供進行生命活動的場所，而正常菌群則通過促進機體營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和消化，以維護機體健康和增強其抗感染的能力［5，11］。

1.2.2正常菌群對機體腸道病原菌的作用正常菌群提供的保護腸道免受潛在病原菌定植的能力稱為定植抗力。荷蘭微生物學(xué)者Van der waaij等提出定植抗力學(xué)說，認為人或動物腸道內(nèi)厭氧菌占95%以上，對外來菌（致病菌或非致病菌）在其腸道內(nèi)定居表現(xiàn)出一定的定植抗力［12，13］。定植抗力受宿主因素和正常微生物群的雙重影響，而尤以后者為重要。宿主因素主要為機械清除（如腸蠕動、纖毛運動等）、粘液分泌、上皮細胞脫落和分泌型免疫球蛋白抗體（IgA），而正常微生物群主要來自其他厭氧菌的成員。任何有正常微生物群棲居的腔道都有定植抗力存在，而尤以腸道為最明顯。

2　運動員胃腸道正常菌群的的作用機理［14,15,16］

正常菌群的作用機理目前還不是很清楚，但主要的有以下幾種理論或假說。

2.1優(yōu)勢菌群理論

在機體的正常微生物群中只有少數(shù)種群在數(shù)量上占有絕對的優(yōu)勢，在整個群起控制作用。該優(yōu)勢種群受到破壞即可導(dǎo)致微生態(tài)失調(diào)。

2.2生物屏障理論

正常微生物群構(gòu)成機體的防御屏障，這包括生物學(xué)屏障和化學(xué)屏障兩類，生物學(xué)屏障是指微生物群有序的定植于黏膜皮膚等的表面形成生物膜樣結(jié)構(gòu)，從而影響致病菌等的定植繁殖；化學(xué)屏障是指正常菌群所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物乙酸、丙酸、乳酸、細菌素和其他活性物質(zhì)。

2.3生物奪氧理論

是指微生態(tài)制劑中有益的耗氧微生物在生物體內(nèi)定植，可降低局部氧分子濃度，扶植厭氧微生物生長，提高其定植力，從而使失調(diào)的微生態(tài)恢復(fù)平衡，達到治療疾病的目的。

2.4三流循環(huán)假說

三流循環(huán)即能源流、物質(zhì)流及基因流的循環(huán)能源運轉(zhuǎn)，正常微生物群內(nèi)部與宿主保持著能源交換和運轉(zhuǎn)的關(guān)系。植物、動物及人類與正常微生物之間或正常微生物彼此之間都存在著能源的交換；物質(zhì)交換，正常微生物群與宿主通過降解與合成進行物質(zhì)交換。裂解的細胞與細胞外酶可為微生物利用，而微生物產(chǎn)生的酶、維生素、刺激素以及微生物的細胞成分也可為宿主細胞利用；基因交換，在正常微生物之間有著廣泛的基因交換，如耐性因子、產(chǎn)毒因子等都可在正常微生物之間通過物質(zhì)的傳遞進行交換。微生態(tài)制劑可以抑制腐敗微生物的過度生長，降解腸道內(nèi)有毒物質(zhì)如氨、酚等，保證微生態(tài)系統(tǒng)中能量流、物質(zhì)流和基因流的正常運轉(zhuǎn)。

3　運動員胃腸道微生態(tài)平衡

微生態(tài)平衡是在長期的歷史進化過程中形成的正常微生物與人在不同發(fā)展階段的動態(tài)生理組合。微生態(tài)平衡是微生態(tài)學(xué)的核心，正確地了解該平衡，有利于運動員采取合理的生態(tài)防治措施，以恢復(fù)和保持這種平衡。

3.1維持胃腸道微生態(tài)平衡的因素

由胃腸道正常菌群與宿主間共同形成的微生態(tài)系統(tǒng)，其成分至少包括：生物成分，如原籍菌、外籍菌和胃腸道上皮細胞；食源性非生物成分，即在小腸中沒有被消化的食物；來自唾液和腸、胃、胰、肝臟的分泌物，包括激素、酶、粘液、膽鹽、尿素、免疫球蛋白、肽等，以及其它一些未知成分。所有這些成分的相互作用共同維持微生態(tài)平衡，使宿主得以正常存活。其中，胃腸道正常菌之間的交互作用是促使腸道中細菌達到平衡的主要力量［7，9，13］。

3.2胃腸道微生態(tài)平衡失調(diào)的因素

造成胃腸道微生態(tài)失調(diào)的因素很多，歸納起來分為環(huán)境、機體、微生物三個方面。影響胃腸道微生態(tài)平衡的環(huán)境因素主要因素有：溫度、酸堿度、空氣中氧含量、氨含量、病原微生物、食物、飲水和藥物。氧含量過低、氨含量過高、病原微生物增多、氣溫過高過低、食物的突然改變、飲水污染和抗生素的使用等均會直接造成機體生理機能嚴重失調(diào)、代謝紊亂、感染，造成疾病的發(fā)生與流行。藥物中對微生態(tài)平衡影響最大的是抗生素?？股氐氖褂貌划?dāng)會摧毀機體所擁有的正常微生物屏障，使那些原來被菌群屏障所抑制的內(nèi)源性或外源性病原菌得以大量繁殖。例如，運動員在治療腹瀉時，由于大量使用抗生素，不僅殺死了致病菌，也對腸道內(nèi)的厭氧菌（如乳桿菌、雙岐桿菌等）有明顯抑制或殺滅作用，使機體的抵抗力下降，同時增加對外源性感染的敏感性［7，12］。環(huán)境對微生物的影響以間接為主，主要是通過機體生理功能的改變，從而使微生物菌群失調(diào)，定植狀態(tài)異常以及微生物性能改變。機體的生理功能、免疫功能、遺傳性能等因素的改變均會直接或間接影響胃腸道微生態(tài)系統(tǒng)的平衡。生理異常有胃酸減少或缺乏、腸道蠕動過速或緩慢和膽酸分泌減少、腸道黏液分泌過少等。免疫缺陷、營養(yǎng)失調(diào)、疾病等可以引起免疫減弱或抑制的因素都能導(dǎo)致微生態(tài)失調(diào)。

腸道內(nèi)微生物菌群的自身狀態(tài)與機體間關(guān)系的改變，也會引起微生態(tài)失調(diào)。優(yōu)勢菌常常是決定一個微生物群生態(tài)平衡的核心因素，一般腸道內(nèi)的厭氧菌占絕對優(yōu)勢，如果這個優(yōu)勢下降或消失，就會導(dǎo)致微生態(tài)平衡的破壞［10，12］。

總之，影響上述三種成分的因素十分復(fù)雜，而且它們相互之間亦互相影響，這三個方面的因素都有可能最終導(dǎo)致胃腸道微生態(tài)平衡的失調(diào)。

3.3運動員胃腸道微生態(tài)平衡的恢復(fù)

在某種意義上，胃腸道是控制和調(diào)節(jié)運動員適應(yīng)和再生能力系統(tǒng)的一部分。在運動過程中，機體所發(fā)生的一系列的變化將會導(dǎo)致胃腸系統(tǒng)的功能及其結(jié)構(gòu)的變化，這些變化均會降低胃腸道對體液及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，導(dǎo)致脫水和能量貯存不足，從而影響運動員的運動能力。近年來，體育運動已經(jīng)以不同的形式在社會中廣泛流行，經(jīng)常從事體育鍛煉，對胃腸道的機能有良好影響，可以使胃腸的蠕動增強，消化液的分泌增多，因而提高了消化和吸收的能力，使人的食欲增加，有利于增強體質(zhì)。當(dāng)運動員機體胃腸道微生態(tài)平衡失調(diào)時，機體就會表現(xiàn)出一系列癥狀。如劇烈的緊張性運動則會導(dǎo)致胃腸功能紊亂，引起嘔吐、腹痛、腹瀉等不良癥狀，這在運動員，尤其是耐力運動員中尤為常見，即引起運動性胃腸綜合征［2，3］。治療這一類疾病的關(guān)鍵也就在于糾正微生態(tài)平衡失調(diào)，使之得到恢復(fù)，用于恢復(fù)菌群失調(diào)的措施一般有三種：免疫接種、抗生素治療和菌群調(diào)節(jié)。前兩種主要針對病原菌，而后一種則是針對正常菌，在前兩種方法均受到嚴重限制或存在嚴重缺陷的情況下，用于恢復(fù)菌群失調(diào)的最佳途徑只能是從微生態(tài)學(xué)角度治療了，即用正常菌群的某一種或某幾種成分制成活菌制劑來糾正菌群失調(diào)。

4　微生態(tài)制劑對運動員身體素質(zhì)的增強作用

定植在胃腸道內(nèi)微生物菌群區(qū)系主要是由許多細菌組成，它們附著在腸內(nèi)粘膜上，參與機體的食物消化、藥物代謝、合成維生素和防止外源致病菌入侵腸道，對于維持人類健康和實現(xiàn)各種生理功能起著非常重要的作用。人體腸道內(nèi)這些微生物與人體胃腸的功能關(guān)系密切。在研究運動員胃腸功能的變化時，胃腸道的微生物區(qū)系是不容忽視的因素。通過運動員口服微生態(tài)制劑來研究微生態(tài)制劑對運動員身體素質(zhì)的增強作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大學(xué)運動員口服微生態(tài)制劑后明顯增強了運動員的抗應(yīng)急、抗疲勞、抗感冒的能力［17］?？梢娺\動員腸道菌群區(qū)系與身體素質(zhì)關(guān)系密切，堅持服用微生態(tài)制劑可以明顯提高運動員的運動能力。這一研究結(jié)果不僅有助于解決運動性胃腸綜合征問題，進一步闡明運動性胃腸綜合征的發(fā)病機制，了解和掌握運動中胃腸功能變化的規(guī)律，科學(xué)地指導(dǎo)體育訓(xùn)練，促進我國競技體育的發(fā)展，而且還將為我國全民健身計劃的開展實施提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

參考文獻

［1］聶清，薛艷華，王琳，等.佳木斯大學(xué)大學(xué)生及老年教師正常腸道菌群值的調(diào)查［J］.黑龍江醫(yī)藥學(xué)雜志，2002，25（4）：41

［2］喬德才，高峰，李海鵬.運動性胃腸綜合征的流行病學(xué)特征［J］.中國臨床康復(fù)，2005，9（4）：166-167

［3］喬德才，劉瑾彥，趙立平.運動性胃腸綜合征研究現(xiàn)狀［J］.中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2004，23（1）：73-75

［4］郭本恒.人腸道菌群的生理功能［J］.中國乳品工業(yè)，2001，29（4）：20-22

［5］楊景云.腸道菌群與健康-腸道微生態(tài)學(xué)［M］.哈爾濱：黑龍江科技出版社，1991：135

［6］喬德才，劉瑾彥，陳敬，等.中長跑運動員胃腸菌群區(qū)系結(jié)構(gòu)分布特征的微生態(tài)研究［J］.中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2004，23（6）：613-616

［7］喬德才，陳敬，魏桂芳，等.采用DNA指紋圖譜技術(shù)分析中長跑運動員腸道菌群結(jié)構(gòu)特征［J］.中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2004，23（5）：517-521

［8］Versalovic J，Koeuth T，Lupski JR. Distribution of repetitive DNAsequence in eubacteria and application to fingerprinting of bacterial genomes［J］. Nucleic Acids Res，1991，19（24）：6823-6831

［9］Falk PG，Hooper LV，Midtvedt T，et al. Creating and maintainingthe gastrointestinal ecosystem：what we know and need to know from gnotobiology［J］. Microbiology and Molecular Biology Reviews，1998，62（4）：1157-1170

［10］Yang SF，Wei K，Zhao X，et al. Characterization and biological activity of Taishan Pinus massoniana pollen polysaccharide in vitro［J］. PLOS ONE，2015（10）：e0115638

［11］劉志剛，馮海峰，莊俊濤，等.農(nóng)業(yè)院校高水平運動員腸道菌群區(qū)系與身體素質(zhì)的關(guān)系探討［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，46（6）：874-879

［12］Lowry SF. Cytokine mediators of immunity and inflammation［J］. Arch Surg，1993，128（11）：1235-1241

［13］Mosmann TR，Robert L. Coffman，Heterogeneity of cytokine secretion patterns and functions of helper T cells［J］. Advances in Immunology，1989（46）：111-147

［14］Torti C，Prosperi M，Motta DS，et al. Factors influencing the normalization of CD4+ T-cell count，percentage and CD4+/CD8+ T-cell ratio in HIV-infectedpatients on long-termsuppressive antiretroviral therapy［J］.Clin Microbiol Infect，2012（18）：449-458

［15］Huang Y，Jiang CM，Hu YL，et al. Immunoenhancement effect of rehmannia glutinosa polysaccharide on lymphocyte proliferation and dendritic cell［J］. Carbohyd Polym，2013（96）：516-521

［16］Olivares-Zavaleta N，Carmody A，Messer R，et al. Chlamydia pneumoniae inhibits activated human T lymphocyte proliferation by the induction of apoptotic and pyroptotic pathways［J］. J Immunol，2011（186）：7120-7126

［17］劉志剛，馮海峰.運動員腸道乳桿菌分離株對小鼠免疫功能的增強作用［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2016，47（2）：177-180

The Research Status about Relationship between Intestinal Flora of Athletes and Physical Quality

LIU Zhi-gang*，F(xiàn)ENG Hai-feng*，ZHUANG Jun-tao，LIU Mian

Sports and Art College of Shandong Agricultural University，Taian 271018，China

Abstract：In this paper，athletes intestinal flora fauna and physical relationship is reviewed. Insisting on taking probiotics can improve the athletes' athletic ability significantly and solve the problem of gastrointestinal motility syndrome. The physical quality of athletes is greatly enhanced.

Keywords：Athletes；intestinal flora；physical quality

中圖法分類號：［R153.5］

文獻標識碼：A

文章編號：1000-2324（2016）03-0477-04

收稿日期：2016-02-10修回日期：2016-03-20

基金項目：山東星火計劃項目

作者簡介：劉志剛（1958-），男，副教授，研究方向為足球運動及陽光體育運動. E-mail：zhigang5807@sina.com