編者按：

突如其來的疫情讓我們意識到免疫力的重要性，而有效提高免疫力的方法之一就是平衡飲食、規律作息以及多加鍛煉。

那麼，我們的腸道作為一個擁有着大量免疫細胞的器官是否與運動有關聯呢？運動會影響腸道菌群嗎？腸道菌群可以改善運動效果和運動表現嗎？是否存在改善運動表現的微生物呢？

今天，我們關注運動營養市場，探讨腸道菌群與運動之間的關系，并簡要讨論市場上的部分運動益生菌産品。希望本文能夠為相關的産業人士和諸位讀者帶來一些啟發與幫助。

根據 Euromonitor 提供的數據，運動營養市場價值 1190 億美元，其中北美市場份額最大，約占總市場份額的 70%。其中增長最快的三類運動營養産品分别是運動蛋白産品（9.0%）、益生菌補充劑（8.6%）和補充營養飲料（7.8%）。

而人民網的報道稱，2018 年中國運動營養市場整體規模為 3.29 億美元，在過去的五年中，産業零售額的複合年均增長率高達 40%，未來五年，這一數據仍可達到 24%，遠高于全球運動營養行業的 11%，預計 2023 年，中國運動營養市場規模可達 8.59 億美元。

無疑，這是一個令人瞠目的增長速度。增長的背後是越來越多的人意識到運動的好處，越來越關注運動營養，而這種增長與轉變使得運動營養公司不斷積極開發新産品并推向市場。

在這些運動營養産品中，市場規模最大的莫過于蛋白質類産品，比如蛋白粉、蛋白棒、蛋白奶昔等。因為蛋白質是人體必需的營養物質，也是構建肌肉的重要組成部分，在進行了高強度的訓練之後，及時補充蛋白質有助于肌肉的生長和免疫力的恢複。

除了蛋白粉以外，運動營養産品五花八門。有提高運動表現的肌酸、氮泵、鋅鎂力，有促進減脂的左旋肉堿、共轭亞油酸、白芸豆提取物，有減少肌肉損失的支鍊氨基酸，還有促進運動後恢複的谷氨酰胺等等一系列産品，以及最近引起人們關注的益生菌産品。

那麼今天，我們将重點關注運動益生菌産品，在了解它之前，我們先來說一說腸道菌群與運動之間的關系。

運動會使我們機體發生許多變化，這些變化包括影響生活在我們腸道中的數萬億微生物。

Lucy Mailing 是一位營養科學家，她在伊利諾伊大學香槟分校攻讀博士期間研究了“運動是如何影響腸道微生物的”。

Mailing 想看看擁有運動習慣後，人體腸道微生物會有什麼樣的變化。于是，她和實驗室的成員招募了 32 名沒有運動習慣的普通人，男女都有。

前六周，每人每周鍛煉 3 天（跑步或騎行），每次 30 分鐘。後六周後，鍛煉時長增加到 60 分鐘。Mailing 團隊分别在研究開始前、6 周訓練結束後、12 周訓練結束後采集了每個志願者的糞便。

此外，在訓練的幾周裡，志願者并沒有改變他們的飲食習慣。

收集、接收和處理糞便無疑是令人惡心的工作，但是，通過這種不愉快的工作，卻讓 Mailing 對腸道菌群産生了新的見解。

Mailing 團隊發現，在研究結束時志願者體内産短鍊脂肪酸的微生物比開始時多得多，特别是在體型纖瘦的人身上尤為明顯。研究還發現，如果一個人擁有的産短鍊脂肪酸的細菌越多，那他在六周的運動中減掉的脂肪也越多，他的身體素質提高得也越快2。

但一旦人們停止運動，他們的腸道菌群就會恢複到研究之前的狀态。Mailing 說：“這表明定期運動改變了腸道微生物的組成和活力。人們鍛煉後所獲得的好處很可能得益于這些微生物。”

Riley Hughes 是一位加州大學的研究生，她主要研究膳食纖維如何影響腸道微生物及宿主。她在 2020 年 1 月發表于 Frontiers in Nutrition雜志的一篇綜述中讨論了運動、飲食和微生物組方面的相關研究3。

Hughes 說：“多項研究發現，運動會增加丁酸鹽和其它有益短鍊脂肪酸的産生。”其中一些研究使用的是小鼠模型，而另一些是對人類志願者的研究，就像 Mailing 的團隊做的那樣。

Hughes 指出，運動員體内的短鍊脂肪酸比非運動員多，而擁有運動習慣的人也擁有多樣性更高的腸道微生物。

除此之外，今年 5 月的一項研究将馬拉松運動員、越野滑雪運動員和久坐人群的腸道菌群進行對比。他們也發現，與久坐人群相比，運動員的菌群更多樣，普氏菌屬豐度升高，拟杆菌屬豐度降低，并且在運動員體内富集的菌株參與纖維發酵。

關于該研究《熱心腸日報》做過相關的報道：

Gut Microbes——[7.823]

① 對比分析14名馬拉松運動員、11名越野滑雪運動員及46名久坐健康人的糞便菌群；② 在久坐者與馬拉松運動員、久坐者與越野滑雪運動員的糞便菌群之間，分别鑒定出20個及5個分類群存在顯著差異；③ 相比于久坐者，運動員的糞便菌群物種豐富度更高，普氏菌屬豐度升高，拟杆菌屬豐度降低；④ 通過對運動員的飲食進行分析，鑒定出了31個細菌豐度與飲食之間的強關聯。

The composition and richness of the gut microbiota differentiate the top Polish endurance athletes from sedentary controls

05-13, doi: 10.1080/19490976.2020.1758009

【主編評語】Gut Microbes上發表的一項最新研究，對比分析了耐力運動員（包括馬拉松運動員及越野滑雪運動員）與久坐健康人的腸道菌群差異，發現運動員的腸道細菌多樣性升高，且菌群組成存在差異，而在運動員中富集的分類群參與纖維發酵。（@szx）

這些研究從另一個角度再次印證了那句人們常常挂在嘴邊的話：鍛煉有益于身體健康。那麼，腸道菌群是否會反作用于運動呢？

實際上，不僅僅是運動會影響腸道菌群的多樣性和組成，腸道菌群也會反過來對機體的運動表現造成影響。

一項日本的研究給小鼠飼喂了兩種不同的日糧：一種日糧中可被微生物利用的碳水化合物含量較低（LMC），而另一種較高（HMC）。

六周後，LMC 組的小鼠腸道菌群多樣性降低，并且喜纖維、産短鍊脂肪酸的細菌減少，産生的乙酸、丙酸也相應減少了。不僅如此，更令人感到意外的是這些小鼠胫骨前的肌群減少了，在跑步機上的運動時間也大打折扣。

而把 HMC 組小鼠的糞群移植給 LMC 組的小鼠後，LMC 組小鼠在跑步機上的運動時長有所改善。此外，給 LMC 組小鼠重新補充少量的可發酵纖維（即微生物組可利用的碳水化合物）也可起到同樣的效果4。

這一研究提示我們，對運動員或健身愛好者而言，隻注重蛋白質的補充，卻忽略膳食纖維的攝入，可能會對肌肉質量和運動表現産生負面影響。不過最終的結果仍需要通過臨床實驗進行驗證。

除此之外，新加坡南洋理工大學領導的一個國際研究團隊發現，腸道中的微生物可以幫助肌肉生長、提升肌肉功能，為幹預與年齡相關的骨骼肌喪失打開了新的大門。

該團隊發現，與無菌小鼠相比，有腸道微生物的小鼠骨骼肌更強壯，可以産生的力量更大。而且當他們把标準實驗室小鼠的腸道微生物重新移植到無菌小鼠體内後，無菌小鼠的肌肉生長情況和功能部分恢複，這再次證明了腸道微生物與骨骼肌質量之間聯系。

關于該研究《熱心腸日報》做過相關的報道：

Science Translational Medicine——[17.161]

① 無菌小鼠存在骨骼肌萎縮，肌肉中胰島素樣生長因子1以及骨骼肌生長和線粒體功能相關基因的表達減少；② 骨骼肌、肝髒和血清中的甘氨酸和丙氨酸等氨基酸含量降低；③ 無菌小鼠的神經肌肉接頭功能存在異常，血清膽堿（神經遞質乙酰膽堿的前體）以及骨骼肌Rapsyn和Lrp4基因表達減少；④ 移植腸道菌群使無菌小鼠骨骼肌質量增加，肌肉萎縮改善，肌肉氧化代謝能力增強，Rapsyn和Lrp4表達升高；⑤ 補充短鍊脂肪酸可部分逆轉無菌小鼠的肌肉損傷。

The gut microbiota influences skeletal muscle mass and function in mice

2019-07-24, doi: 10.1126/scitranslmed.aan5662

【主編評語】骨骼肌在運動和代謝調控方面都有重要作用。《Science Translational Medicine》本周發表的一項研究，通過對比無菌和有菌小鼠，揭示出腸道菌群對骨骼肌的質量和功能的影響。（@mildbreeze）

領導這項研究的南洋理工大學醫學院 Sven Pettersson 教授說：“這些結果進一步支持了‘腸道微生物是人類健康關鍵看門人’的觀點，并為肌肉質量在衰老方面的維持提供了新的見解。”

鑒于健康老齡化是新加坡人口老齡化的主要醫療目标之一，這些結果令人鼓舞。它們為未來的研究奠定了基礎，評估微生物及其代謝産物可能是幹預老年人骨骼肌強度的潛在幹預目标，尤其是在人口老齡化迅速的新加坡等國家。”

這項研究還揭示了腸道微生物與神經和肌肉之間交流的可能聯系。

研究人員發現，無菌小鼠的神經肌肉接頭的組裝和功能所必需的關鍵蛋白水平降低。神經肌肉接頭是一種允許運動神經元與骨骼肌纖維通訊的結構，失去它無法将神經信号傳遞到肌纖維，肌肉無法收縮。

而将腸道微生物移植到無菌小鼠體内，部分恢複了這些關鍵蛋白在無菌小鼠體内的表達水平。

Pettersson 教授說：“雖然需要更多的實驗來全面了解無菌小鼠肌肉萎縮和功能障礙的機制，但這些研究結果為今後與肌肉發育相關的研究提供了可能，比如功能性神經肌肉通訊形成方面的研究，這些研究是重要而有趣的。”

以上種種證據都表明，微生物或可改變機體的運動表現。那麼給運動員補充益生菌是否既可以改善腸道菌群組成，又可以提高運動表現，一舉兩得呢？

今年 5 月的一項随機對照試驗研究了益生菌植物乳杆菌 299v（Lp299v）是否可以提高運動表現。研究人員給低鐵儲備（鐵蛋白< 30 μg/L）的健康非貧血女運動員補鐵的同時，也補充了益生菌Lp299v。十二周後，與單獨補鐵相比，服用Lp299v的女運動員補鐵效果更好，并且活力更充沛。

關于該研究《熱心腸日報》做過相關的報道：

Nutrients——[4.171]

① 39名非貧血但鐵貯存較低（鐵蛋白低于30μg/L）的健康女運動員随機分為2組；② 對照組（21名）每日補充20mg鐵，益生菌組（18名）每日補充20mg鐵 植物乳杆菌299v，持續幹預12周；③ 幹預4周後，益生菌組的鐵蛋白水平高于對照組（13.6 vs. 8.2μg/L），但差異不顯著；④ 幹預12周後，益生菌組的網織紅細胞血紅蛋白含量高于對照組（1.5 vs. 0.82pg），但差異不顯著；⑤ 益生菌可提升運動員的活力，但對運動能力沒有決定性的影響。

The Effect of Lactobacillus plantarum 299v on Iron Status and Physical Performance in Female Iron-Deficient Athletes: A Randomized Controlled Trial

04-30, doi: 10.3390/nu12051279

【主編評語】鐵貯存缺乏常見于女性運動員中，但口服補鐵劑的吸收度太低。來自Nutrients上發表的一項RCT結果，在39名健康且非貧血的缺鐵女運動員中發現，相比于單獨補充鐵元素，同時補充植物乳杆菌299v可提升鐵蛋白水平及網織紅細胞血紅蛋白含量，并顯著提升活力，但對于運動能力并無決定性的影響。鑒于該研究的樣本量太小，需要更大型的RCT來驗證益生菌對于缺鐵及運動能力的影響（@szx）

雖然這項研究并沒有明确揭示 Lp299v可以提升運動能力，但是，這些與腸道菌群、益生菌相關的實驗已經為益生菌作為運動補劑提供了線索與希望。

許多科學研究表明，益生菌或可減少炎症反應和急性上呼吸道感染（運動員在長期大運動量訓練和激烈的比賽中容易出現）5，甚至還能促進肌肉恢複6。

根據 Lumina Intelligence 的市場分析，如果運動營養産品中含有益生菌，那麼消費者的參與度就會提高。

而說到運動益生菌，那不得不提的就是“世界首創運動益生菌”—— Lactobacillus plantarum TWK10。這株乳杆菌是由中國台灣的生合生物科技集團和台灣國立體育大學共同研發的，是一株來自于台灣泡菜的植物乳杆菌。

這款乳杆菌 TWK10産品旨在提高運動性能及改善運動引起的疲勞感，在 2019 年 7 月獲得了美國發明專利授權。

一項動物實驗表明，飼喂 TWK10六周後，雄性小鼠會擁有更加強勁的前肢握力、更多的肌肉量與更長的遊泳時間。

血清生化指标也顯示，TWK10或可減少運動所誘發的乳酸堆積，降低血清中的氨與肌酸激酶的濃度以及增加葡萄糖的利用率。

不僅如此，TWK10可能還可以增加腓腸肌 I 型肌纖維（白肌纖維的代表）的數量7。

基于動物實驗的陽性結果，該公司還對運動益生菌 TWK10進行了相關的臨床試驗8,9。

在一項招募了 16 位 20 歲以上的成人受試者的随機、雙盲、安慰劑對照試驗中，研究人員發現 TWK10的補充或可提高人們的運動耐力8。

為進一步探究 TWK10 的作用，該公司還開展了一項納入 54 名 20~30 歲受試者的雙盲安慰劑對照試驗。結果表明，TWK10能夠以劑量依賴性的方式顯著提高運動表現，并改善與疲勞相關的特征9。

生合生物集團的全球營運處人體保健部副總李蒉名在一次采訪中表示：“TWK10 是全球第一支經過臨床試驗證實，可以增肌減脂，提高你的運動表現的益生菌。”

除了生合生物集團的創新研發以外，還有許許多多的公司也想要在運動益生菌的市場裡分一杯羹。比如全球聞名的營養品牌 GNC 就聲稱他們的運動益生菌可以緩解運動疲勞、增強運動表現力和提高肌肉力量。

還有 TC1 運動營養品牌将多種營養物質與益生菌相結合，号稱是你全天所需的全部補充劑。裡面含有每日劑量的纖維，來自 12 個菌株的 250 億益生菌，以及超過 50 種完全平衡的植物蛋白、維生素、植物源礦物質和水果混合物的混合物。

而 Throne 公司的一款可以參與體重管理的益生菌産品裡面包含了 Lactobacillus gasseri、Bifidobacterium longum 和Bifidobacterium bifidum。一項關于Lactobacillus gasseri 的人體研究發現，内髒和皮下脂肪組織平均減少 4.6%，同時對體重、腰圍産生積極影響10。

德國 Nutrimmum probiotik 還有一款為運動者而設計的益生菌。

這些琳琅滿目的産品都顯示出運動益生菌越來越火熱，但是随之而來的問題是其中的許多運動益生菌産品可能都缺乏臨床證據，還有一些産品所宣傳的功能可能過于絕對和誇張。

雖然運動營養确實對人們的機體具有一定的作用，比如或可幫助我們改善運動等，但是這些營養補劑都不是吃得越多越好。

像蛋白質類産品，已有研究證明，高蛋白飲食會對腸道菌群産生負面甚至是毒害作用11。而益生菌産品更要注重菌株的安全性、有效性、使用量以及相關的臨床依據。

不過我們有理由相信，随着運動營養市場的蓬勃發展，随着微生物組研究的蓬勃發展，未來将會出現更多有臨床證據支持的運動益生菌産品。

參考文獻：

1.R.B. Canani, M.D. Costanzo, L. Leone, M. Pedata, R. Meli, A. Calignano, Potential beneficial effects of butyrate in intestinal and extraintestinal diseases, World J Gastroenterol 17(12) (2011) 1519-28.

2.J.M. Allen, L.J. Mailing, G.M. Niemiro, R. Moore, M.D. Cook, B.A. White, H.D. Holscher, J.A. Woods, Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans, Med Sci Sports Exerc 50(4) (2018) 747-757.

3.R.L. Hughes, A Review of the Role of the Gut Microbiome in Personalized Sports Nutrition, Front Nutr 6 (2019) 191.

4.T. Okamoto, K. Morino, S. Ugi, F. Nakagawa, M. Lemecha, S. Ida, N. Ohashi, D. Sato, Y. Fujita, H. Maegawa, Microbiome potentiates endurance exercise through intestinal acetate production, Am J Physiol-Endoc M 316(5) (2019) E956-E966.

5.Q. Hao, B.R. Dong, T. Wu, Probiotics for preventing acute upper respiratory tract infections, Cochrane Database Syst Rev (2) (2015) CD006895.

6.R. Jager, A.E. Mohr, K.C. Carpenter, C.M. Kerksick, M. Purpura, A. Moussa, J.R. Townsend, M. Lamprecht, N.P. West, K. Black, M. Gleeson, D.B. Pyne, S.D. Wells, S.M. Arent, A.E. Smith-Ryan, R.B. Kreider, B.I. Campbell, L. Bannock, J. Scheiman, C.J. Wissent, M. Pane, D.S. Kalman, J.N. Pugh, J.A. Ter Haar, J. Antonio, International Society of Sports Nutrition Position Stand: Probiotics, J Int Soc Sports Nutr 16(1) (2019) 62.

7.Y.M. Chen, L. Wei, Y.S. Chiu, Y.J. Hsu, T.Y. Tsai, M.F. Wang, C.C. Huang, Lactobacillus plantarum TWK10 Supplementation Improves Exercise Performance and Increases Muscle Mass in Mice, Nutrients 8(4) (2016) 205.

8.W.C. Huang, Y.J. Hsu, H. Li, N.W. Kan, Y.M. Chen, J.S. Lin, T.K. Hsu, T.Y. Tsai, Y.S. Chiu, C.C. Huang, Effect of Lactobacillus Plantarum TWK10 on Improving Endurance Performance in Humans, Chin J Physiol 61(3) (2018) 163-170.

9.W.C. Huang, M.C. Lee, C.C. Lee, K.S. Ng, Y.J. Hsu, T.Y. Tsai, S.L. Young, J.S. Lin, C.C. Huang, Effect of Lactobacillus plantarum TWK10 on Exercise Physiological Adaptation, Performance, and Body Composition in Healthy Humans, Nutrients 11(11) (2019).

10.S.P. Jung, K.M. Lee, J.H. Kang, S.I. Yun, H.O. Park, Y. Moon, J.Y. Kim, Effect of Lactobacillus gasseri BNR17 on Overweight and Obese Adults: A Randomized, Double-Blind Clinical Trial, Korean J Fam Med 34(2) (2013) 80-9.

11.Kårlund A, Gómez-Gallego C, Turpeinen AM, Palo-Oja OM, El-Nezami H, Kolehmainen M. Protein Supplements and Their Relation with Nutrition, Microbiota Composition and Health: Is More Protein Always Better for Sportspeople?. Nutrients. 2019;11(4):829. Published 2019 Apr 12.

作者｜趙婧

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