肠道菌群影响运动能力？
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里约奥运会已经接近尾声，中国健儿的表现可圈可点，留下了一些遗憾，也给我们带来了许多惊喜。世界各地的运动健儿们在赛场上努力拼搏，使出“洪荒之力”，创造多项新的世界纪录，这些都是和运动员的运动能力分不开的。一般认为运动能力是先天遗传和后天训练的结果。2015年，台湾国立体育大学的研究人员发现肠道微生物或许也会影响我们的运动能力和运动表现，该研究发表在《力量与训练研究杂志》上。
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肠道微生物影响宿主的营养和代谢功能，调节肠道发育和成熟。肠道微生物能够促进食物的消化吸收，帮助宿主能量的获取和存储，这与运动过程中的能量利用是密切相关的。无菌动物的研究表明肠道微生物对于胃肠道免疫系统的发育是必须的，会影响宿主的许多生理过程。
抗氧化酶系统有助于防止剧烈运动诱导的氧化损伤，与运动员的体格状态和运动能力有关。抗氧化酶在预防体内氧化应激中发挥重要作用。在力竭运动和高强度运动中，活性氧的产生增加可能诱发氧化应激和组织损伤，抗氧化酶可以缓解运动诱导的氧化应激和身体疲劳。增加抗氧化酶活性可以提高运动能力和减少身体疲劳。此外，通过口服抗氧化剂支持内源性抗氧化系统能防止或降低氧化应激，减少肌肉损伤，提高运动能力。
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宿主的氧化还原状态与肠道菌群的平衡有关，反之亦然。一些研究表明肠道菌群受到食物摄入或身体活动的影响。最近的研究表明无菌小鼠的肠道黏膜表现出较高的抗氧化酶活性，比如超氧化物歧化酶。此外，无菌大鼠肝脏谷胱甘肽过氧化物酶的水平较低。同样，益生菌的补充能够影响运动员的肠道黏膜和氧化反应，影响肠道微生态。但是并没有研究评估肠道微生物与运动能力之间的关系。鉴于肠道微生物对抗氧化酶活性的调节以及抗氧化酶在极限运动和高强度训练后促进身体恢复的能力，研究人员认为肠道菌群的状态可能影响机体抗氧化酶水平和运动能力。
研究人员评估了无菌小鼠的抗氧化酶活性以及力竭运动挑战后的耐力运动时间，发现无菌小鼠由于缺乏肠道微生物，抗氧化酶活性和运动能力明显降低。此外，给无菌小鼠单一补充脆弱拟杆菌可以提高耐力运动时间。因此，不同的肠道微生物状态可能影响运动能力，而且依赖于抗氧化酶的活性。
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游泳测试是动物模型中最常用的评估抗疲劳属性的方法，耐力游泳运动至力竭的时间表明疲劳的程度。与正常小鼠相比，无菌小鼠的游泳运动时间降低约50%，给无菌小鼠单一补充脆弱拟杆菌，游泳运动时间提高约1.7倍，无菌小鼠的游泳运动能力最弱。
尿酸水平的升高是肾脏损伤和心血管疾病的风险因素。过度的氧化应激在高尿酸血症的病理生理中发挥重要作用。无菌小鼠的尿酸水平比正常小鼠高，而高尿酸水平与运动相关的氧化应激增加相关。
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抗氧化酶包括谷胱甘肽过氧化物酶，过氧化氢酶和超氧化物歧化酶被认为是力竭运动过程中阻止活性氧产生的第一道防线。谷胱甘肽过氧化物酶是酶促抗氧化防御系统中负责阻止活性氧产生增加的最主要的酶。一些研究表明，在运动训练中谷胱甘肽过氧化物酶的活性增加，是体能锻炼诱导的最重要的抗氧化酶。剧烈的身体活动会通过降低组织中谷胱甘肽过氧化物酶的水平，改变细胞的氧化还原状态以及妨碍谷胱甘肽过氧化物酶的产生和转移来破坏谷胱甘肽过氧化物酶活性的平衡。研究人员发现无菌小鼠的血清和肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶的活性明显降低，说明微生物的缺失可能与谷胱甘肽过氧化物酶活性下调有关，而微生物的存在能够提高谷胱甘肽过氧化物酶的活性进而提高运动能力。
过氧化氢酶负责催化过氧化氢分解为分子氧和水，清除体内的过氧化氢，从而使细胞免于遭受过氧化氢的毒害，是抗氧化防御体系的关键酶之一。在慢性疲劳和高强度运动过程中过氧化氢酶的活性降低。因此，提高过氧化氢酶的活性可以帮助对抗疲劳。研究发现，无菌小鼠血清过氧化氢酶的活性明显降低，说明肠道微生物可能通过促进过氧化氢酶活性的增加改善运动诱导的疲劳。
运动过程中活性氧的产生增加与肌肉功能受损和运动能力降低有关，力竭运动会增加活性氧的产生而降低运动能力和增加疲劳。增加抗氧化酶可以减少运动诱导的活性氧的产生，在提高运动能力中发挥关键作用。肠道微生物可能通过调节抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶的活性以及尿酸水平来调节宿主的运动能力。
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这是首次报道肠道菌群对宿主运动能力的影响，不同的肠道微生物状态可能调节抗氧化酶防御体系改变身体疲劳和运动能力。总而言之，密集而持久的运动训练和高水平的竞技会产生大量的自由基，可能超过机体的缓冲能力，而使运动员容易受到氧化应激的影响。肠道微生物在免疫，能量获取以及氧化防御系统的调节中发挥重要作用。未来或许可以通过比较优秀运动员与正常对照人群以及不同类型的运动员之间肠道微生物的差异，通过合理的饮食或补充某些特定的微生物或益生菌调整肠道菌群的结构可能能够降低长期从事高强度运动的运动员、军人和运动爱好者的运动疲劳和肌肉损伤，提高他们的运动能力，使运动员释放“洪荒之力”。
参考文献：
Hsu, Y. J., et al. (2015). "Effect of intestinal microbiota on exercise performance in mice." Journal of Strength and Conditioning Research 29(2): 552-558.