运动员胃肠综合征与肠道菌群的相关性

冯海峰



运动员胃肠综合征与肠道菌群的相关性

冯海峰

山东农业大学体育学院, 山东 泰安 271018

运动员在运动过程中，常发生运动性胃肠综合征，尤其是耐力性运动员，严重妨碍了运动员正常的运动训练和比赛。本文综述了运动员胃肠综合征发生的原因，以及与肠道菌群的相关性。

运动员; 胃肠综合征; 肠道菌群; 相关性

随着竞技运动的发展，尤其是耐力运动的增加，运动员训练和比赛时出现胃肠道症状的现象逐渐增多，有关运动性胃肠综合征的发生原因及其机制，学者们已从不同的角度进行了阐述[1,2]，然而，在众多的研究中，都忽略了定植在胃肠道内对人体有着十分重要意义的微生物区系，即胃肠道微生态。定植在人体胃肠道数量巨大的微生物群对于运动员的健康以及各种生命活动的正常进行有着重要的生理意义。因此，本文对运动员运动性胃肠综合征与微生物区系之间的相关性进行分析，为进一步提高运动员的健康水平提供了新的思路和线索。

1 运动员胃肠道及其功能概述

人的生长、发育，组织的更新，修复，以及完成各种生命活动所需能量的提供，均取决于物质代谢的正常进行。消化系统由消化管与消化腺组成，主要生理功能是对食物进行物理性和化学性消化，将大分子物质分解为小分子的氨基酸、单糖、甘油酯等，从而为机体新陈代谢提供了必不可少的物质和能量来源。胃肠道是消化系统的管道部分，包括口腔、咽、食管、胃、十二指肠、空肠、回肠、结肠、直肠等。胃肠道的大部分结构为小肠所占领。其运动主要有肠道的蠕动和绒毛节律性的伸缩和摆动。每根绒毛内都有淋巴管和神经纤维网，这也就决定了胃肠道众多的生理功能。它首先是人体最大的内分泌器官，其中的淋巴细胞在人体的免疫功能中起着重要的作用，因此胃肠道也是人体最大的免疫器官。此外，胃肠道在人体的能量代谢中也起着至关重要的作用。胃肠道不仅仅只是消化和吸收食物的管道，它可以向其他组织器官，如胰、肝、脑等，发出一些重要“信号”，它有着自身完善的神经系统，人们曾把它叫做“小脑”[3,4]，受神经递质、细胞素和激素的直接支配和调控。胃肠道在给机体提供营养物的同时也在利用着营养物质。尽管胃肠道与机体复杂而有序的代谢反应密切相关，但也常常被人们所忽视，尤其是在体育运动中。胃肠系统的功能及其代谢情况会受到体育运动的影响，同时它还能促成一些与运动相关的代谢紊乱。但是由于胃肠道处于深层的这种解剖位置结构及其复杂的血液循环制约了其研究的手段和方法，因此使得此领域的研究受到了限制，这可能也就是胃肠系统受到忽视的原因。

2 运动员胃肠道微生态状况

在人体的胃肠道中，定植有一个十分复杂而又相对稳定的微生物区系，这个区系主要是由许多 细菌组成，形成了人体的胃肠道微生态体系。胃肠道微生态学是人体微生态学的重要组成部分。人体微生态主要包括口腔、胃肠道、泌尿道和皮肤4个生态学领域，胃肠道生态空间包括食道、胃、小肠、大肠。研究表明人体胃肠道中栖息着100多种细菌，菌数达100万亿，菌体总量占人体体重的1/50~l/60，这些细菌主要分布于小肠下端和大肠中，胃和小肠上端较少[2,5]。正常情况下，肠道菌群按一定种群比例和顺序定植在肠壁上。正常菌群则成为优势种群，形成稳定的微生态平衡，对宿主具有生物屏障、抑制致病菌和腐败菌、提供营养、提高免疫力等促进健康作用。宿主则为肠道菌群提供生存环境。如果这一平衡系统遭到破坏，肠道菌群的种类、数量及定植位置发生改变，正常菌群处于劣势，则诱发内源感染，造成机体病变。研究表明，环境条件的短期剧烈改变和/或长期显著改变，均可导致人体各微生态系统的变化，引起肠道菌群的生存环境出现异常，使得正常菌群种类和数量减少，导致肠道微生态失调，进而造成菌群失调等一系列后果[6,7]。应激是不断变化的外界条件所引起的机体功能状态的适应性变化。运动作为一种应激源，必然会引起人体机能一系列的变化。从中枢神经到内分泌、免疫再到外周的运动器官都会产生一系列的适应性变化，胃肠道微生态系统也不例外，学者们也都分别在不同的领域进行了研究。

3 运动性胃肠综合征与肠道菌群失调的关系

肠道菌群失调与运动性胃肠综合征二者互相联系，互为因果。因为肠道菌群的平衡稳定可保持宿主的生理功能，反之则加重其病理过程。肠道菌群失调包括比例失调和定位转移(移位)两大类，关于肠道菌群失调导致运动性胃肠综合征的生理机制，可以从两方面进行解释：第一，细菌定位转移。运动免疫学的研究发现，急性短时中等强度运动激活免疫系统并提高免疫功能；长时间的耐力运动或长期的强化性训练则抑制免疫功能。因此，运动员在进行一些激烈的运动训练和比赛时，机体的免疫功能低下，在这种情况下，肠内细菌发生移位，使肠腔内抗原可以进入上皮通道或使细菌或细菌产物从肠内到达内脏器官，如由肠道内革兰阴性菌所产生的内毒素被大量吸收进入血液，引起肠源性感染等。在这些情况下均可直接或间接地引起胃肠功能障碍，出现腹泻、腹胀等症状，甚至可能发生多器官系统功能衰竭。

第二，肠道菌群比例失调。运动中由于肠道流动性及内环境的改变，使肠内容物在肠道长时滞留，引起细菌过度繁殖[5,7]。细菌在小肠过度孽生，使结合胆酸分解为游离胆酸，肠腔中缺乏胆盐，影响脂肪吸收。同时，脂肪酸被细菌酵解，形成羚化脂肪酸，可刺激结肠分泌大量液体，脂溶性维生素也吸收不良。另外，细菌过度孽生引起小肠粘摸各种寡糖酶和酞酶缺乏，影响糖吸收并增加小肠内渗透压，减少氨基酸的吸收，引起蛋白丢失性肠病，造成低蛋白血症，加重腹泻。细菌分解肠内碳水化合物，产生短链脂肪酸、CO2气体可造腹胀、腹泻等胃肠症状。

关于运动性胃肠综合征导致肠道菌群失调的原因主要是由腹泻所致。一方面是由于运动员过度腹泻使肠内常住菌大量排出，过路菌比例增加，肠运动功能过快影响肠道菌群比例。另一方面则是肠粘液的丢失。在上皮细胞表面，肠腔内粘液都有大量细菌定植，粘液是影响菌群组成的重要因素，腹泻者特别是排粘液便者，由于粘液丢失，可导致肠菌群失调。总之，胃肠道微生态失调是引发运动性胃肠综合征的一种综合病因，而肠道菌群失调与胃肠功能紊乱又互为因果。运动员要提高训练水平，在比赛中创造优良成绩，首要条件就是强健的体魄，能承受加大负荷的训练。因此，不能忽视运动员肠道菌群的微生态学特点[8,9]，而且，对于运动性胃肠综合征的治疗原则，必须采用综合措施，把重点放在恢复肠道菌群的生态平衡上，以保障运动员的身体健康，提高运动能力。

4 运动性胃肠综合征及其影响因素

在一些大强度的运动训练及比赛中，运动员经常会产生腹泻、腹痛、呕吐、恶心、吐酸水等胃肠症状。运动性胃肠综合征根据其表现症状及发生部位的不同，可以分为上胃肠道综合征和下胃肠道综合征。运动引起的上胃肠道综合征土要表现为恶心、呕吐、反胃、烧心等症状；下胃肠综合征土要表现为腹泻、便秘、便血等症状。另外，还有一种比较严重的症状是胃肠出血。据报道，在运动中尤其是一些力竭性的耐力运动中，胃肠综合征的发生率为20~50%。其影响因素有运动形式、持续时间、运动强度、年龄、性别、训练状态、饮食情况等，其中运动强度似乎是引起胃肠综合征的主要因素。因此，运动性胃肠综合征也可以看作是一种防御性措施，它迫使运动员降低其运动强度和减少运动时间，从而避免了机体组织器官及生理功能受到进一步的损害。但是，有时这种运动性胃肠综合征的发生限制了运动员运动能力的发挥，严重妨碍了运动员正常的运动训练。运动性胃肠综合征的发生及变化主要受以下几方面因素的影响。

4.1 运动形式Harry等对450名长跑运动员、自行车运动员以及二项全能者进行了有关运动员在运动训练和比赛中胃肠综合征的问卷调查，结果显示，上胃肠道综合征在自行车运动员中更为常见，占到67%[9,10]；下胃肠道综合征则在长跑运动员中较常见，占到76%；三项全能者的报导也证实了这一点，因为他们在跑步中主要是遇到下胃肠道的症状，而在自行车中则更多遇到的是上胃肠道的症状。近年来，在美国的一项研究中，Steve跟踪检测了319名运动员，他们分别参加了举重、跳台及自行车运动二项运动。运动中体位的变化可能是导致这种结果的主要原因。在自行车运动员中，由于上体的前倾造成了腹部压力的增加，因而使得上胃肠道受到了影响，产生了相关胃肠病症。而在跑步的运动员中，胃肠道的弹动则引起了过多的机械负荷，改变了下胃肠道的功能状态[4,11,12]。因此，相对于其它项目的运动员，跑步运动员更容易遭遇胃肠功能的异常。造成这种差异的原因普遍解释就是从生物力学的角度来看，人的身体在不同类型的运动项目中产生了不同的加速度。

4.2 运动量轻度的运动似乎对胃肠功能没有多大影响，而且可以促进胃肠道的流动以及规律性的运动。腹痛和腹泻是跑步运动者中常见的症状，而便秘则时常发生在静坐的人群中。有关胃肠综合征的报道大多是与一些力竭性的耐力运动项目有关。运动强度越大，运动的持续时间越长，则发生胃肠功能紊乱的机率越多。

4.3 性别和年龄运动性胃肠综合征在女性中的患病率比男性要高；年轻运动员要比年老的运动员更易患胃肠综合征。性别差异可能是由于男女之间不同的生理特点所决定的，如女性的月经周期就是一个很重要的因素。运动性胃肠综合征的年龄差异主要是由于运动员不同的训练状态决定的。一些年老的或训练有素的运动员，其训练年限较长，在此过程中运动员逐渐建立了一种运动对胃肠道影响的耐受或适应的机体条件[13,14]。另外，与饮食相关的一些因素，如食物的性质、体积，进食的时间以及运动饮料的补充等也是引发运动性胃肠综合征的一个不容忽视的原因。

5 运动性胃肠综合征的发生原因和机制

一直以来，有关运动引起胃肠综合征的根本原因及其机制的研究很少，始终处于推测之中。学者们认为主要有以下几方面原因。

5.1 胃肠道血流量的改变这是最为常见的理论之一，在运动中由于血液的重新分配，使得血液主要集中在皮肤和运动的肌肉，而在胃肠道中相对较少。Rowen等研究发现，在70%运动中，内脏血流量会减少60~70%；在极限强度的运动中，内脏血流量减少约80%。因此，局部缺血被认为是引起运动中和运动后胃肠综合征，尤其是胃肠出血的可能机制[15,16]。中枢神经系统中的交感神经在运动中发生的血流的重新分配起着重要作用。在交感神经的最大刺激下，胃肠血流量可以减少到一个临界水平，结果引起了胃肠动力、肠道吸收和粘膜的完整性等功能紊乱，从而表现出一系列的胃肠症状。伴随着剧烈运动中内脏血流的减少，内脏器官的管道就会产生收缩，从而造成胃肠道粘膜的坏死和脱落，进而引起胃肠出血等病症。一个训练有素的运动员在同样负荷下所发生的血液的重新分配程度就会大大减小，这主要是因为其对运动的适应从而降低了交感神经的兴奋度，因而发生胃肠综合征的机率相对较小，这就印证了前面所提到的年龄差异。

5.2 胃肠道动力异常人们已意识到呕吐、腹泻、急性腹痛、大便失禁和许多其他胃肠症状是由胃肠动力异常造成的。胃内食糜由胃排入十二指肠的过程称为胃排空。混合食物由胃完全排空通常需4~6 h。运动对胃肠道流动力的影响表现在胃排空的时间上。据研究报道，胃排空在较低强度的运动中没有改变或稍有加快。而在70%强度以上的运动中，胃排空会被大大延迟，这样也就抑制了胃排空，使得水分和食物存积在胃腔内，造成胃灼烧、胃肠逆流、胃痛等症状。此外，腹部痉挛及腹泻是跑步运动员中报道最多的胃肠症状，然而，便秘则是一些惯于久坐的人中最常见的胃肠疾病。从这些报道结果中，可以推断运动促进了结肠的运动和排便。然而，有关的实验依据尚缺乏。

5.3 胃肠道的机械弹动运动性胃肠综合征在长跑运动员中的发生率是其它运动项目，如自行车、游泳、滑冰、滑雪等项目运动员的两倍。这种差异就是由于机体在运动过程中腹部的胃肠区域受到不同程度震动的结果。在跑步运动中，机体在垂直方向上运动将会引起人体内部结构和生理方面较大的变化；而在自行车、游泳、滑冰、滑雪等运动项目中，机体更多的是水平方向的移动，这样就避免了胃肠道受到机械损伤以及破坏肠粘膜的完整性[11,15]。至于这种胃肠的弹动是如何影响胃肠的功能状态尚不清楚。我们推测，胃肠道在运动中的弹动加快了胃肠的蠕动，从而将粪便推入直肠，刺激了直肠壁内的感受器，冲动传入排便中枢，引起便意和排便反射。这或许就是发生在长跑运动中的下胃肠道症状的原因之一。

5.4 神经-内分泌-免疫系统的功能变化胃肠道有着自身完善的神经系统，人们曾把它叫做“小脑”，受神经递质、细胞素和激素的直接支配和调控。运动中神经兴奋性的改变，如循环激素、肽以及代谢终产物等，将导致胃肠动力、血流量、吸收及分泌的改变。许多与胃肠功能相关的激素在运动中会有所改变，如血管活性肽、胃泌素、胃动素等，不同的神经激素信号的改变会降低胃肠道对体液及营养物质的吸收，导致脱水和能量贮存不足，引发一些运动员胃肠综合征的发生，从而影响了运动员的运动能力。免疫功能方面，目前的观点是中等强度的运动可以通过诱导巨噬细胞、NK细胞、淋巴因子激活杀伤细胞、中性粒细胞和调节细胞素的改变来防御感染[12,16]。然而，大强度的运动能导致NK细胞的减少，并产生自由基，从而增加了感染的机率，使得胃肠症状加重。

6 展望

运动性胃肠综合征作为一种运动性疾病引起人们的关注己有多年的历史。在过去的二十多年中，国外运动医学界的学者们进行了相关的流行病学调查和运动性胃肠综合征的发生原因及其机制的研究，逐渐积累了一些相关信息，但是可参考的文献资料还有着很大的局限。而且，在己发表的研究中，缺乏标准的或严格控制的运动体系[16]。中长跑运动员肠道菌群区系结构的微生态学研究实验技术的应用也常常不被运动者所认可。关于运动引发胃肠综合征的原因和机制，尽管学者们己经从不同的角度进行了推论，同时也做了相应的研究，但仍无突破性进展，有待进一步研究。

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The Correlation between Intestinal Flora and Gastrointestinal Syndrome of Athletes

FENG Hai-feng

271018,

Gastro intestinal syndrome often happen in sports, In this paper, athletes intestinal flora fauna and Gastro intestinal syndrome relationship was reviewed.

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R378

A

1000-2324(2019)02-0353-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.038

2018-05-10

2018-06-21

山东星火计划项目

冯海峰(1963-),女,副教授,研究方向为体育运动与微生态学，小球类运动. E-mail:haifeng6308@sina.com