编者按：
突如其来的疫情让我们意识到免疫力的重要性，而有效提高免疫力的方法之一就是平衡饮食、规律作息以及多加锻炼。
那么，我们的肠道作为一个拥有着大量免疫细胞的器官是否与运动有关联呢？运动会影响肠道菌群吗？肠道菌群可以改善运动效果和运动表现吗？是否存在改善运动表现的微生物呢？
今天，我们关注运动营养市场，探讨肠道菌群与运动之间的关系，并简要讨论市场上的部分运动益生菌产品。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发与帮助。
① 运动营养：正在崛起
根据 Euromonitor 提供的数据，运动营养市场价值 1190 亿美元，其中北美市场份额最大，约占总市场份额的 70%。其中增长最快的三类运动营养产品分别是运动蛋白产品（9.0%）、益生菌补充剂（8.6%）和补充营养饮料（7.8%）。
而人民网的报道称，2018 年中国运动营养市场整体规模为 3.29 亿美元，在过去的五年中，产业零售额的复合年均增长率高达 40%，未来五年，这一数据仍可达到 24%，远高于全球运动营养行业的 11%，预计 2023 年，中国运动营养市场规模可达 8.59 亿美元。
无疑，这是一个令人瞠目的增长速度。增长的背后是越来越多的人意识到运动的好处，越来越关注运动营养，而这种增长与转变使得运动营养公司不断积极开发新产品并推向市场。
在这些运动营养产品中，市场规模最大的莫过于蛋白质类产品，比如蛋白粉、蛋白棒、蛋白奶昔等。因为蛋白质是人体必需的营养物质，也是构建肌肉的重要组成部分，在进行了高强度的训练之后，及时补充蛋白质有助于肌肉的生长和免疫力的恢复。
除了蛋白粉以外，运动营养产品五花八门。有提高运动表现的肌酸、氮泵、锌镁力，有促进减脂的左旋肉碱、共轭亚油酸、白芸豆提取物，有减少肌肉损失的支链氨基酸，还有促进运动后恢复的谷氨酰胺等等一系列产品，以及最近引起人们关注的益生菌产品。
那么今天，我们将重点关注运动益生菌产品，在了解它之前，我们先来说一说肠道菌群与运动之间的关系。
② 运动对肠道菌群的影响
运动会使我们机体发生许多变化，这些变化包括影响生活在我们肠道中的数万亿微生物。
Lucy Mailing 是一位营养科学家，她在伊利诺伊大学香槟分校攻读博士期间研究了“运动是如何影响肠道微生物的”。
Mailing 想看看拥有运动习惯后，人体肠道微生物会有什么样的变化。于是，她和实验室的成员招募了 32 名没有运动习惯的普通人，男女都有。
前六周，每人每周锻炼 3 天（跑步或骑行），每次 30 分钟。后六周后，锻炼时长增加到 60 分钟。Mailing 团队分别在研究开始前、6 周训练结束后、12 周训练结束后采集了每个志愿者的粪便。
此外，在训练的几周里，志愿者并没有改变他们的饮食习惯。
收集、接收和处理粪便无疑是令人恶心的工作，但是，通过这种不愉快的工作，却让 Mailing 对肠道菌群产生了新的见解。
Mailing 团队发现，在研究结束时志愿者体内产短链脂肪酸的微生物比开始时多得多，特别是在体型纤瘦的人身上尤为明显。研究还发现，如果一个人拥有的产短链脂肪酸的细菌越多，那他在六周的运动中减掉的脂肪也越多，他的身体素质提高得也越快【2】。
但一旦人们停止运动，他们的肠道菌群就会恢复到研究之前的状态。Mailing 说：“这表明定期运动改变了肠道微生物的组成和活力。人们锻炼后所获得的好处很可能得益于这些微生物。”
Riley Hughes 是一位加州大学的研究生，她主要研究膳食纤维如何影响肠道微生物及宿主。她在 2020 年 1 月发表于Frontiers in Nutrition杂志的一篇综述中讨论了运动、饮食和微生物组方面的相关研究【3】。
Hughes 说：“多项研究发现，运动会增加丁酸盐和其它有益短链脂肪酸的产生。”其中一些研究使用的是小鼠模型，而另一些是对人类志愿者的研究，就像 Mailing 的团队做的那样。
Hughes 指出，运动员体内的短链脂肪酸比非运动员多，而拥有运动习惯的人也拥有多样性更高的肠道微生物。
除此之外，今年 5 月的一项研究将马拉松运动员、越野滑雪运动员和久坐人群的肠道菌群进行对比。他们也发现，与久坐人群相比，运动员的菌群更多样，普氏菌属丰度升高，拟杆菌属丰度降低，并且在运动员体内富集的菌株参与纤维发酵。
关于该研究《热心肠日报》做过相关的报道：
耐力运动员与久坐者的肠道菌群差异
Gut Microbes——[7.823]
① 对比分析14名马拉松运动员、11名越野滑雪运动员及46名久坐健康人的粪便菌群；② 在久坐者与马拉松运动员、久坐者与越野滑雪运动员的粪便菌群之间，分别鉴定出20个及5个分类群存在显著差异；③ 相比于久坐者，运动员的粪便菌群物种丰富度更高，普氏菌属丰度升高，拟杆菌属丰度降低；④ 通过对运动员的饮食进行分析，鉴定出了31个细菌丰度与饮食之间的强关联。
The composition and richness of the gut microbiota differentiate the top Polish endurance athletes from sedentary controls05-13, doi: 10.1080/19490976.2020.1758009
【主编评语】Gut Microbes上发表的一项最新研究，对比分析了耐力运动员（包括马拉松运动员及越野滑雪运动员）与久坐健康人的肠道菌群差异，发现运动员的肠道细菌多样性升高，且菌群组成存在差异，而在运动员中富集的分类群参与纤维发酵。（@szx）
这些研究从另一个角度再次印证了那句人们常常挂在嘴边的话：锻炼有益于身体健康。那么，肠道菌群是否会反作用于运动呢？
③ 肠道菌群对运动的影响
实际上，不仅仅是运动会影响肠道菌群的多样性和组成，肠道菌群也会反过来对机体的运动表现造成影响。
一项日本的研究给小鼠饲喂了两种不同的日粮：一种日粮中可被微生物利用的碳水化合物含量较低（LMC），而另一种较高（HMC）。
六周后，LMC 组的小鼠肠道菌群多样性降低，并且喜纤维、产短链脂肪酸的细菌减少，产生的乙酸、丙酸也相应减少了。不仅如此，更令人感到意外的是这些小鼠胫骨前的肌群减少了，在跑步机上的运动时间也大打折扣。
而把 HMC 组小鼠的粪群移植给 LMC 组的小鼠后，LMC 组小鼠在跑步机上的运动时长有所改善。此外，给 LMC 组小鼠重新补充少量的可发酵纤维（即微生物组可利用的碳水化合物）也可起到同样的效果【4】。
这一研究提示我们，对运动员或健身爱好者而言，只注重蛋白质的补充，却忽略膳食纤维的摄入，可能会对肌肉质量和运动表现产生负面影响。不过最终的结果仍需要通过临床实验进行验证。
除此之外，新加坡南洋理工大学领导的一个国际研究团队发现，肠道中的微生物可以帮助肌肉生长、提升肌肉功能，为干预与年龄相关的骨骼肌丧失打开了新的大门。
该团队发现，与无菌小鼠相比，有肠道微生物的小鼠骨骼肌更强壮，可以产生的力量更大。而且当他们把标准实验室小鼠的肠道微生物重新移植到无菌小鼠体内后，无菌小鼠的肌肉生长情况和功能部分恢复，这再次证明了肠道微生物与骨骼肌质量之间联系。
关于该研究《热心肠日报》做过相关的报道：
Science子刊：肠道菌群可影响肌肉质量和功能
Science Translational Medicine——[17.161]
① 无菌小鼠存在骨骼肌萎缩，肌肉中胰岛素样生长因子1以及骨骼肌生长和线粒体功能相关基因的表达减少；② 骨骼肌、肝脏和血清中的甘氨酸和丙氨酸等氨基酸含量降低；③ 无菌小鼠的神经肌肉接头功能存在异常，血清胆碱（神经递质乙酰胆碱的前体）以及骨骼肌Rapsyn和Lrp4基因表达减少；④ 移植肠道菌群使无菌小鼠骨骼肌质量增加，肌肉萎缩改善，肌肉氧化代谢能力增强，Rapsyn和Lrp4表达升高；⑤ 补充短链脂肪酸可部分逆转无菌小鼠的肌肉损伤。
The gut microbiota influences skeletal muscle mass and function in mice2019-07-24, doi: 10.1126/scitranslmed.aan5662
【主编评语】骨骼肌在运动和代谢调控方面都有重要作用。《Science Translational Medicine》本周发表的一项研究，通过对比无菌和有菌小鼠，揭示出肠道菌群对骨骼肌的质量和功能的影响。（@mildbreeze）
领导这项研究的南洋理工大学医学院 Sven Pettersson 教授说：“这些结果进一步支持了‘肠道微生物是人类健康关键看门人’的观点，并为肌肉质量在衰老方面的维持提供了新的见解。”
鉴于健康老龄化是新加坡人口老龄化的主要医疗目标之一，这些结果令人鼓舞。它们为未来的研究奠定了基础，评估微生物及其代谢产物可能是干预老年人骨骼肌强度的潜在干预目标，尤其是在人口老龄化迅速的新加坡等国家。”
这项研究还揭示了肠道微生物与神经和肌肉之间交流的可能联系。
研究人员发现，无菌小鼠的神经肌肉接头的组装和功能所必需的关键蛋白水平降低。神经肌肉接头是一种允许运动神经元与骨骼肌纤维通讯的结构，失去它无法将神经信号传递到肌纤维，肌肉无法收缩。
而将肠道微生物移植到无菌小鼠体内，部分恢复了这些关键蛋白在无菌小鼠体内的表达水平。
Pettersson 教授说：“虽然需要更多的实验来全面了解无菌小鼠肌肉萎缩和功能障碍的机制，但这些研究结果为今后与肌肉发育相关的研究提供了可能，比如功能性神经肌肉通讯形成方面的研究，这些研究是重要而有趣的。”
以上种种证据都表明，微生物或可改变机体的运动表现。那么给运动员补充益生菌是否既可以改善肠道菌群组成，又可以提高运动表现，一举两得呢？
今年 5 月的一项随机对照试验研究了益生菌植物乳杆菌 299v（Lp299v）是否可以提高运动表现。研究人员给低铁储备（铁蛋白< 30 μg/L）的健康非贫血女运动员补铁的同时，也补充了益生菌 Lp299v。十二周后，与单独补铁相比，服用 Lp299v 的女运动员补铁效果更好，并且活力更充沛。
关于该研究《热心肠日报》做过相关的报道：
植物乳杆菌299v可改善运动员的缺铁状态及活力
Nutrients——[4.171]
① 39名非贫血但铁贮存较低（铁蛋白低于30μg/L）的健康女运动员随机分为2组；② 对照组（21名）每日补充20mg铁，益生菌组（18名）每日补充20mg铁+植物乳杆菌299v，持续干预12周；③ 干预4周后，益生菌组的铁蛋白水平高于对照组（13.6 vs. 8.2μg/L），但差异不显著；④ 干预12周后，益生菌组的网织红细胞血红蛋白含量高于对照组（1.5 vs. 0.82pg），但差异不显著；⑤ 益生菌可提升运动员的活力，但对运动能力没有决定性的影响。
The Effect of Lactobacillus plantarum 299v on Iron Status and Physical Performance in Female Iron-Deficient Athletes: A Randomized Controlled Trial04-30, doi: 10.3390/nu12051279
【主编评语】铁贮存缺乏常见于女性运动员中，但口服补铁剂的吸收度太低。来自Nutrients上发表的一项RCT结果，在39名健康且非贫血的缺铁女运动员中发现，相比于单独补充铁元素，同时补充植物乳杆菌299v可提升铁蛋白水平及网织红细胞血红蛋白含量，并显著提升活力，但对于运动能力并无决定性的影响。鉴于该研究的样本量太小，需要更大型的RCT来验证益生菌对于缺铁及运动能力的影响（@szx）
虽然这项研究并没有明确揭示 Lp299v 可以提升运动能力，但是，这些与肠道菌群、益生菌相关的实验已经为益生菌作为运动补剂提供了线索与希望。
④ 益生菌：运动营养沉睡的巨人？
许多科学研究表明，益生菌或可减少炎症反应和急性上呼吸道感染（运动员在长期大运动量训练和激烈的比赛中容易出现）【5】，甚至还能促进肌肉恢复【6】。
根据 Lumina Intelligence 的市场分析，如果运动营养产品中含有益生菌，那么消费者的参与度就会提高。
而说到运动益生菌，那不得不提的就是“世界首创运动益生菌”——Lactobacillus plantarum TWK10。这株乳杆菌是由中国台湾的生合生物科技集团和台湾国立体育大学共同研发的，是一株来自于台湾泡菜的植物乳杆菌。
这款乳杆菌 TWK10 产品旨在提高运动性能及改善运动引起的疲劳感，在 2019 年 7 月获得了美国发明专利授权。
一项动物实验表明，饲喂 TWK10 六周后，雄性小鼠会拥有更加强劲的前肢握力、更多的肌肉量与更长的游泳时间。
血清生化指标也显示，TWK10 或可减少运动所诱发的乳酸堆积，降低血清中的氨与肌酸激酶的浓度以及增加葡萄糖的利用率。
不仅如此，TWK10 可能还可以增加腓肠肌 I 型肌纤维（白肌纤维的代表）的数量【7】。
基于动物实验的阳性结果，该公司还对运动益生菌 TWK10 进行了相关的临床试验【8,9】。
在一项招募了 16 位 20 岁以上的成人受试者的随机、双盲、安慰剂对照试验中，研究人员发现 TWK10 的补充或可提高人们的运动耐力【8】。
为进一步探究 TWK10 的作用，该公司还开展了一项纳入 54 名 20~30 岁受试者的双盲安慰剂对照试验。结果表明，TWK10 能够以剂量依赖性的方式显著提高运动表现，并改善与疲劳相关的特征【9】。
生合生物集团的全球营运处人体保健部副总李蒉名在一次采访中表示：“WTK10 是全球第一支经过临床试验证实，可以增肌减脂，提高你的运动表现的益生菌。”
除了生合生物集团的创新研发以外，还有许许多多的公司也想要在运动益生菌的市场里分一杯羹。比如全球闻名的营养品牌 GNC 就声称他们的运动益生菌可以缓解运动疲劳、增强运动表现力和提高肌肉力量。
还有 TC1 运动营养品牌将多种营养物质与益生菌相结合，号称是你全天所需的全部补充剂。里面含有每日剂量的纤维，来自 12 个菌株的 250 亿益生菌，以及超过 50 种完全平衡的植物蛋白、维生素、植物源矿物质和水果混合物的混合物。
而 Throne 公司的一款可以参与体重管理的益生菌产品里面包含了 Lactobacillus gasseri、Bifidobacterium longum 和 Bifidobacterium bifidum。一项关于 Lactobacillus gasseri 的人体研究发现，内脏和皮下脂肪组织平均减少 4.6%，同时对体重、腰围产生积极影响【10】。
德国 Nutrimmum probiotik 还有一款为运动者而设计的益生菌。
这些琳琅满目的产品都显示出运动益生菌越来越火热，但是随之而来的问题是其中的许多运动益生菌产品可能都缺乏临床证据，还有一些产品所宣传的功能可能过于绝对和夸张。
⑤ 要知道：不是越多越好
虽然运动营养确实对人们的机体具有一定的作用，比如或可帮助我们改善运动等，但是这些营养补剂都不是吃得越多越好。
像蛋白质类产品，已有研究证明，高蛋白饮食会对肠道菌群产生负面甚至是毒害作用【11】。而益生菌产品更要注重菌株的安全性、有效性、使用量以及相关的临床依据。
不过我们有理由相信，随着运动营养市场的蓬勃发展，随着微生物组研究的蓬勃发展，未来将会出现更多有临床证据支持的运动益生菌产品。
参考文献：
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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.
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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.
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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.K?rlund 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｜赵婧
