益生菌补充对耐力运动员健康的影响

□ 刘玉洁 刘静民（清华大学体育部 北京 100084）

1、前言

益生菌是含有活的微生物的补充剂，通过改善肠道微生物平衡而有益地影响宿主生物体。微生物被定义为益生菌的标准是该菌株为人类来源，对人类使用安全，在酸和胆汁中稳定，并且粘附于肠粘膜。对于人类来说，这主要包括发酵乳制品以及含有冻干细菌的柜台制剂。所涉及的微生物通常是乳酸生产者，例如乳酸杆菌和双歧杆菌。益生菌除了对非免疫性肠道防御的作用（其特征在于肠道微生物群落的稳定化）之外，还可以增强体液免疫应答，从而促进肠道免疫屏障。此外，益生菌已被证明可以刺激非特异性宿主对微生物病原体的抗性，从而有助于免疫消除，并调节宿主对潜在有害抗原的免疫应答，并具有下调超敏反应的潜力。在过去的几年中，益生菌补充剂越来越受到人们的欢迎，特别是在减少消化道疾病和常见传染病方面。来自3720名非运动员的随机对照试验数据的最新Cochrane系统评价益生菌对上呼吸道感染症状（URS）益处的结果表明，益生菌比安慰剂更好地降低URS发病率约47%，急性URS发作的平均持续时间约为2天。

运动员在训练和比赛中过度疲劳、情绪紊乱、表现不佳和胃肠不适是常见现象。激烈运动期间的心理和生理需求可启动激活交感神经—肾上腺髓质和下丘脑—垂体—肾上腺（HPA）轴的应激反应，导致压力和分解代谢激素，炎性细胞因子和微生物分子的释放。剧烈运动会增加运动员上呼吸道感染（URTI）和消化障碍的患病率。2311名运动员在参加1988年奥运会马拉松比赛后的一周中URTI的发生率较高，与对照组相比，运动员的体力和心理压力更大。由于锻炼后的肺通气功能强化，皮肤磨损，其暴露的病原体可能增多。如前所述，一些运动员是也容易发生胃肠道症状（GI），如日常长跑或比赛中经常发生的腹部不适和腹泻。20%-50%的运动员患有胃肠道症状，而且随着运动强度的增加更加严重。在一项对29名训练有素的男子铁人三项运动员的研究中，Jeukendrup等发现，在比赛中，93%的人报告消化障碍，两名参与者因严重呕吐和腹泻而不得不放弃比赛。马拉松、三项全能运动员和超耐力运动员血浆内毒素（LPS）浓度为5-284pg/ml，其中多达93%的运动员报告消化系统紊乱。

在训练和比赛中预防疾病是运动员，教练员和科研人员的首要任务。特别是耐力运动员，在训练和比赛期间的强度都较大，更容易引发健康问题。益生菌作为近年来兴起的营养补剂，在普通人和病人中广泛应用，但其对于运动员健康的影响尚不明确，相关的人体实验研究也较少。本综述试图全面概述益生菌在预防和缓解运动员上呼吸道感染以及胃肠道症状的作用。

2、益生菌补充对运动员上呼吸道感染的作用

2.1、运动与上呼吸道感染

流行病学研究表明剧烈的急性或慢性运动与上呼吸道感染的风险增加有关。在马拉松比赛之后的2周期间，风险似乎特别高。在训练期间，运动量过大时，呼吸道感染的风险增加。运动员的大多数上呼吸道疾病是由于病毒，病毒（爱泼斯坦·巴尔二氏病毒）的激活，过敏以及运动引起的呼吸道上皮组织损伤。有人认为运动上呼吸道感染（URTI）与运动不足和强烈运动之间存在J形关系，而中等运动是保护性运动。激烈运动有一种细胞因子反应，首先是促炎作用，然后是抗炎作用，持续24小时。然而，长期的强化训练可能会引起慢性应激反应，部分原因是皮质醇释放导致粘膜受损和可能的系统性免疫。尽管已经报道了其他免疫标记物的变化，但大多数运动研究还是监测唾液免疫球蛋白A（IgA）的变化，因为该抗体对粘膜免疫至关重要。强烈的训练可以导致唾液IgA减少，而适度运动则可以增加。

2.2、补充益生菌的效果

最近的研究表明，益生菌，特别是乳杆菌属，可以通过剧烈运动减轻免疫力的变化，从而积极影响运动员的上呼吸道健康。瑞士乳杆菌L10可能是URTI预防性治疗的有前景的益生菌。研究发现运动员补充瑞士乳杆菌L10显著缩短了URTI发作的持续时间，减少了益生菌组中的发病数量，并且有减轻症状的趋势。然而，URTI的发生率并未受到补充益生菌的影响。其他研究也报道了其他乳酸杆菌益生菌对耐力运动员URTI发病率和免疫功能的某些方面的有益作用。例如，Cox等人观察到在冬季期间每人服用乳酸杆菌益生菌的受试者中呼吸系统疾病的日数较少，呼吸系统疾病的严重程度较轻，这是由于自发性IFN-γ产生较高。但是，该研究的受试者人数很少，仅在4周内记录了疾病症状。Gleeson等人研究报道了冬季训练期间耐力运动员补充益生菌（乳酸杆菌属）可以降低URTI的发生率，并改善了唾液IgA水平的维持。West等人还研究了发酵乳杆菌VRI-330（1×109CFU/d）对99名骑自行车者的自我报告的呼吸系统疾病和血清细胞因子症状的影响，呼吸道感染症状的负荷（症状严重度×症状天数的总和）减少，并且益生菌组对OTC药物的使用较少，但是差异主要表现在男性受试者，对女性的作用不大。最近，另一项发表的关于运动员的研究报告指出，与安慰剂相比，URTI的持续时间，数量和严重程度有所下降，尽管URTI的发病率不受影响。

Gleeson等人评估了唾液乳杆菌在减少运动员中URTI和粘膜免疫标记物的频率方面的潜在作用，并发现没有益处。另外，Kekkonen等人将141名马拉松运动员随机成鼠李糖乳杆菌GG（Lactobacillus rhamnosus GG，LGG） 组和对照组， LGG 组使用4x1010CFU/d的乳基饮料。受试者参与加了马拉松比赛后被跟踪了2周，以确定其对呼吸道感染的作用，结果发现呼吸道感染发作没有差异。Gleeson等人还研究调查了在春季对耐力运动员补充乳酸杆菌作用，结果发现并没有改善URTI和唾液抗微生物蛋白水平。通过在耐力运动员中（N=243）每天摄入干酪乳杆菌，发现每天摄入益生菌并不能降低上呼吸道感染症状（URS）的发作率，这可能与URS发病率低有关。但定期摄入益生菌可降低血浆爱泼斯坦-巴尔二氏病毒（EBV）和巨细胞病毒（CMV）抗体效价，这种效应可被解释为对总体免疫状态有益。

另外，Salarkia等研究了益生菌酸奶对46名女性耐力游泳运动员的影响。干预组使用含有嗜酸乳杆菌，德氏乳酸杆菌，双歧杆菌和嗜热链球菌的益生菌酸奶400mL，而对照组接受相同量的普通酸奶。他们观察到，益生菌酸奶可以使耐力游泳比赛后的呼吸道感染发作次数和一些症状的持续时间减少。摄入益生菌酸奶也导致了最大摄氧量的显著改善，这可能是由于URTI减少所致。

3、益生菌补充对动员胃肠道症状的作用

3.1、运动与胃肠道紊乱

剧烈运动也会导致许多胃肠道（GI）症状，如腹泻和胃灼热。长跑可以影响胃和肠粘膜的完整性并增加其渗透性。据估计，25%-90%的耐力运动员会出现与胃肠道（GI）窘迫相关的症状（如痉挛，腹泻，恶心和腹痛），并且经常会成为未完成比赛的原因。在训练时，运动员和教练员往往不重视胃肠道的症状，这可能会影响训练效率和完成情况。耐力训练引起胃肠组织血流量，氧气和营养物质减少，同时胃肠上皮细胞通透性增加，刺激炎症免疫反应。这种所谓的“漏肠”可能导致内毒素血症，病原体或内毒素能够穿过肠屏障进入血液循环，导致免疫系统—微生物群体动态平衡的破坏。Jeukendrup等分析了脂多糖（LPS）水平，这是内膜坏死阴性细菌中发现的内毒素，来自29名运动员的血液样本在长距离铁人三项运动之前和之后1小时，2小时和16小时被采集。如果假设LPS浓度＞5.0pg/mL时存在内毒素血症，则在比赛后1小时，68%的运动员出现内毒素血症。

3.2、补充益生菌的效果

West等人观察到益生菌补充（动物双歧杆菌乳酸亚种：2×109 CFU/日）28天，降低了465名积极锻炼的健康男性和女性的队列中患胃肠道疾病的风险。相反，141名服用安慰剂或鼠李糖乳杆菌3个月的随机双盲干预研究显示，马拉松后2周内胃肠道疾病发作次数无显着差异。但与安慰剂组相比，鼠李糖乳杆菌组在训练期间将胃肠症状发作的持续时间缩短了33%，在马拉松后的2周期间缩短了57%。这支持了以前的观点，即益生菌可以减少风险组的胃肠道症状。还有一项研究调查了14周多种益生菌补充剂对粪便中zonulin浓度的影响，数据显示补充益生菌14周后大便中zonulin浓度明显下降。因为基线平均浓度 （参考范围＜30ng·ml-1）略高于正常水平，服用益生菌14周后下降至正常水平，这些数据表明，调查队列的受过训练的男性在基线时的肠渗透性已经轻度增加，可能受到他们平常运动训练的影响。推测补充益生菌的作用超过了激活zonulin系统的细菌，并且可以在深肠中定居和/或甚至取代zonulin系统的细菌。这种关于补充益生菌后zonulin降低的观察结果对于在改善肠屏障降低运动员对内毒素血症和相关细胞因子产生的易感性的观点上有重要意义。特别有趣的是一项小型交叉研究，10名运动员在35℃和40%湿度下运动直到他们在80%的通气阈值下疲劳，并且补充有含有45亿CFU乳酸菌，双歧杆菌和链球菌菌株的益生菌胶囊。主要的乳酸杆菌和双歧杆菌菌株，因为它们已被证明可以增加紧密连接蛋白的表达，从而保持肠屏障对各种生理压力源的完整性。补充益生菌4周后，血清中的LPS水平降低，肠道粘膜通透性改善，胃肠不适的减少并且减少了在热环境中运动的疲劳。

4、讨论

虽然大多数文章没有特别指出益生菌治疗的有效作用，但提示免疫功能增强，并且肠粘膜通透性被改善，这可能会提高耐力运动员中的运动表现。因此，益生菌补充剂可以作为间接促成剂。然而，有关运动员服用益生菌补剂的研究设计有缺陷，益生菌补充的剂量-反应实验研究应该调查运动结果，临床结果，免疫功能以及饮食和运动方案在几周到几个月内的平行变化。正如Pyne等人所建议的，在不同运动员组中补充益生菌的设计良好研究有必要了解运动员饮食、活动水平、临床结果和补充益生菌引起的肠道微生物群落改变之间的复杂关系。

Minocha提醒说，荟萃分析和系统综述的结果结合了不同类型益生菌的研究结果来检查任何疾病状态下的效果，应谨慎解读。特定的菌株在特定的疾病状态下是有效的，并且不同的益生菌菌株在其调节免疫系统的能力上有所不同。没有两种益生菌是完全相似的，所以我们不应该期望来自使用不同物种或菌株、不同配方和不同剂量方案的研究的可重复结果。因此，需要通过严格设计（随机、双盲、局部控制）研究来仔细证明每种菌株的功效。在普通人群中，最近的几项大规模人体研究表明，定期长期摄入各种益生菌－益生元组合可以减少冬季呼吸系统疾病的发病率和严重程度，从而改善健康状况。其他研究已经报道，益生菌与缩短感冒症状和减轻症状的严重程度相关，而在春季期间成人感染发病率没有影响。补充有益菌株的酸奶已被用于帮助治疗一些胃肠道疾病，如炎症和上皮屏障功能恢复。由于益生菌的影响是菌株特异性的，因此尚未有针对运动员剂量和菌株的特定饮食建议。对于已经评估的唾液乳杆菌和鼠李糖乳杆菌的菌株对上呼吸道感染的作用还有待进一步研究证明，对干酪乳杆菌和发酵乳杆菌的研究表明其对上呼吸道感染有效，但发酵乳杆菌对于胃肠道症状和免疫标记物的影响也有待进一步研究。

看起来益生菌补充应该可以在紧张的训练和比赛期间协助有呼吸和胃肠疾病史的运动员调整身体状态，取得更好的运动成绩。未来对益生菌补充剂与运动诱发疾病之间关系的研究还应该讨论最合适的菌株，制造益生菌的最佳包封形式以及益生菌可提升运动表现和氧化应激及免疫力的最佳浓度/剂量。