李 旻，邵 政，張彩鳳

(1.南昌大學體育與教育學院體育系，330031，南昌；2.南昌大學食品學院食品科學與工程系，330031，南昌；2.陜西白象食品有限公司，713800，咸陽，陜西)

益生菌補充劑影響運動員健康的研究進展

李 旻1，邵 政2，張彩鳳3

(1.南昌大學體育與教育學院體育系，330031，南昌；2.南昌大學食品學院食品科學與工程系，330031，南昌；2.陜西白象食品有限公司，713800，咸陽，陜西)

益生菌補充劑是國外較早使用的微生態(tài)制劑類保健食品，具有調(diào)節(jié)腸道菌群、改善胃腸道功能，以及調(diào)節(jié)免疫力的作用。介紹了益生菌補充劑的概念，并綜述了益生菌補充劑與運動員胃腸道和呼吸道疾病相關(guān)性的研究，分析了益生菌補充劑維持腸道屏障功能并減輕運動員疾病癥狀的機制，并展望了益生菌補充劑用于運動員健康干預的研究方向。

運動醫(yī)學；益生菌補充劑；保健食品；腸道屏障功能

0 引言

運動員作為一類特殊人群，在訓練、比賽期間進行高強度運動時，除可能發(fā)生骨骼與肌肉的意外傷害，引發(fā)胃腸道癥狀如惡心、痙攣、腹脹、腹瀉、嘔吐、絞痛和出血的風險也較正常人有所增加，上呼吸道感染也多有發(fā)生。因此，醫(yī)護人員需格外注意，做好運動員日常保健與疾病預防工作。針對胃腸道和呼吸道癥狀，膳食保健是既方便又行之有效的輔助預防對策。益生菌廣泛存在于發(fā)酵食品中，如酸奶、醬菜、泡菜等，與日常生活密切相關(guān)。有些國家開發(fā)出益生菌凍干菌粉和膠囊制品等作為微生態(tài)制劑用于保健工作。益生菌具有一系列潛在功能，如拮抗病原菌、提高乳糖耐受能力、降低膽固醇、抵御泌尿生殖道感染，以及預防腸易激綜合癥、腸炎、便秘、大腸癌、高血壓和骨質(zhì)疏松癥等[1-4]。益生菌補充劑作為一種功能性保健食品，對專業(yè)運動員提高免疫力、快速恢復體力、緩解疲勞、甚至提高成績有積極作用。研究人員在益生菌對運動員消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)等的相關(guān)性研究中積累了一定成果。本文綜述了益生菌補充劑與運動員胃腸道和呼吸道疾病相關(guān)性的研究，分析了益生菌補充劑維持腸道屏障功能并減輕運動員疾病癥狀的機制，并展望了益生菌補充劑用于運動員健康干預的研究方向[5-7]，以期為運動醫(yī)護人員與相關(guān)科研工作者提供參考。

1 益生菌補充劑

“益生菌”英文“probiotics”，詞頭“pro”源自拉丁文“pro”，意為“為了”，詞尾“biotics”源自希臘文“βιωτιóζ”，意為“生命”，合在一起，意思就是“為了生命”。這個概念最早在1974年由Parker正式提出。益生菌是指一類分離自正常菌群，以活菌為主體(也包含死菌)，以口服或黏膜途徑投入，旨在改善黏膜表面微生態(tài)和酶系的平衡，激發(fā)機體特異性或非特異性免疫機制，提高機體免疫力與生理活性的微生態(tài)制劑[1]。

益生菌在我國被廣泛應用于發(fā)酵食品中，如酸奶、醬菜、泡菜等。除用于制作發(fā)酵食品外，有的國家還把益生菌制成凍干菌粉、膠囊或微膠囊形式的保健食品出售。據(jù)一項美國全國性調(diào)查顯示，大約有200萬的成年人因健康原因使用益生菌補充劑，在過去的幾年中益生菌補充劑已成為越來越受歡迎的保健食品之一[2]。而國內(nèi)益生菌補充劑產(chǎn)品較少，國家食品藥品監(jiān)督管理局2005年起批準了10種益生菌可用于保健食品[3]，分別是：兩歧雙歧桿菌(Bifidobacteriumbifidum)、嬰兒雙歧桿菌(B.infantis)、長雙歧桿菌(B.longum)、短雙歧桿菌(B.breve)、青春雙歧桿菌(B.adolescentis)、德氏乳桿菌保加利亞亞種(Lactobacillusdelbrueckiisubsp.Bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、干酪乳桿菌干酪亞種(L.caseisubsp.casei)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)和羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)。

益生菌能通過占位及營養(yǎng)爭奪排擠病原菌，維持和保證腸道菌群的最佳優(yōu)勢組合及穩(wěn)定性。益生菌在人體內(nèi)可發(fā)酵糖類產(chǎn)生大量的有機酸，例如醋酸與乳酸，使腸道內(nèi)部維持一個弱酸的環(huán)境，從而抑制腸道內(nèi)病原菌的生長與繁殖。益生菌自身代謝產(chǎn)物如過氧化氫和細菌素也可阻止病原菌生長繁殖。益生菌促進免疫細胞產(chǎn)生IgA，預防呼吸道和胃腸道感染。益生菌刺激機體非特異性免疫功能，使吞噬細胞吞噬病原菌的活力增強，提高免疫力。益生菌作為功能性食品，還具有諸多有益功能：提高乳糖耐受能力、降低膽固醇、抵御泌尿生殖道感染，以及預防腸易激綜合癥(irritable bowel syndrome,IBS)、腸炎、便秘、大腸癌、高血壓和骨質(zhì)疏松癥等[4]。

2 益生菌補充劑與運動員疾病相關(guān)性的研究

耐力運動員在繁重的訓練和比賽期間，上呼吸道疾病和胃腸道疾病的發(fā)病率會增加。因此，一些學者圍繞益生菌補充劑提高運動員免疫力、減少發(fā)病率、減輕癥狀嚴重程度和縮短癥狀持續(xù)時間等方面展開了相關(guān)研究。

益生菌的攝入能減輕呼吸道疾病癥狀，改善運動員體質(zhì)。Cox[5]等以20名優(yōu)秀長跑運動員為研究對象，在為期4個月的冬季訓練中，給實驗組每天服用1.2×1010CFU的益生菌(L.fermentumVRI-003)凍干粉膠囊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗組比對照組呼吸癥狀持續(xù)時間少一半多，嚴重程度也較輕。實驗組和對照組唾液IgA、IgA1、IL4、IL12沒有明顯區(qū)別，長跑成績方面也沒有顯著區(qū)別。但實驗組IFNγ是對照組的2倍，提示益生菌能減輕運動員呼吸疾病持續(xù)時間與嚴重程度，IFNγ水平的保持是可能的機制之一。另有研究表明[6]，疲勞、成績不佳運動員血液CD4+T細胞分泌的IFNγ顯著下降，經(jīng)過一個月的益生菌(L.acidophilus)補充，T細胞功能得到恢復。Gleeson[7]等在為期16周的冬季耐力訓練中，給男女運動員補充益生菌(L.caseiShirota)，通過觀察記錄并采集靜息時血液與唾液樣本，以檢測上呼吸道感染(upper respiratory tract infection,URTI)與免疫標志物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在最終完成訓練任務的58人(實驗組32人，對照組26人)中，對照組比實驗組出現(xiàn)上呼吸道感染癥狀的比例高36%，發(fā)作頻率也顯著偏高，但嚴重程度與持續(xù)時間未見差異，實驗組唾液IgA濃度比對照組偏高。說明常規(guī)攝入益生菌能幫助減輕上呼吸道感染癥狀并維持唾液IgA水平。

益生菌的攝入能減輕胃腸道疾病癥狀。Kekkonen[8]等在141名馬拉松運動員中開展了一項隨機分配、雙盲的益生菌干預研究，在馬拉松比賽前3個月內(nèi)，給實驗組運動員補充益生菌(L.rhamnosusGG)，后續(xù)跟蹤記錄2周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗組運動員與對照組相比上呼吸道感染的癥狀嚴重程度和持續(xù)時間雖未見明顯差異，但胃腸道癥狀發(fā)作的持續(xù)時間顯著縮短。訓練期間，胃腸道實驗組發(fā)作的持續(xù)時間為2.9 d(對照組為4.3 d)，2周之后，實驗組發(fā)作的持續(xù)時間為1.0 d(對照組為2.3 d)。

研究還發(fā)現(xiàn)益生菌補充劑對運動員健康的影響有性別差異。West[9]等以64名男性和35名女性競技自行車運動員為研究對象，在11周內(nèi)給實驗組每天服用至少1.0×109CFU的益生菌(L.fermentum)，檢測糞便益生菌計數(shù)與血清細胞因子，并記錄自述癥狀，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，男性運動員糞便中該益生菌數(shù)量增長至受試前的7.7倍，女性增長至受試前的2.2倍。男性實驗組比對照組呼吸疾病的嚴重程度減輕，持續(xù)時間縮短，而女性確未見明顯差異。胃腸道癥狀的頻率和持續(xù)時間實驗組是對照組的2倍，但男性運動員的嚴重程度大大降低。說明益生菌對男性運動員的健康有幫助，但對女性運動員的作用仍需進一步討論。

3 生菌補充劑影響運動員健康的機制

3.1運動引起的腸道屏障功能紊亂

有報告稱，耐力型運動員在高強度比賽中，胃腸不適現(xiàn)象如惡心、痙攣、腹脹、腹瀉、嘔吐、絞痛和出血的風險顯著增加[10]。這些問題常認為是由血液從器官流向骨骼肌及心臟造成的，運動強度越大、頻率越高、持續(xù)時間越長，會導致血液更多地從內(nèi)臟器官流失。進而引發(fā)腸系膜血氧與營養(yǎng)物質(zhì)供給不足，代謝產(chǎn)物清除不足，腸道局部缺血，血液pH下降等一系列代謝紊亂現(xiàn)象。同時，在高強度運動時兒茶酚胺分泌增加，隨后其自動氧化擾亂腸系膜抗氧化能力。產(chǎn)生的活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)和活性氮(Reactive Nitrogen Species,RNS)，氧化破壞生物大分子，改變細胞通路，引發(fā)由腸相關(guān)淋巴組織(Gut-Associated Lymphoid Tissue,GALT)免疫細胞釋放的細胞因子誘導的炎癥過程。隨后，原本緊密的連接蛋白松散使上皮細胞黏膜失去完整性[11]。另外，脫水、滲透壓、腸道蠕動的異常變化也會降低腸道屏障的完整性[12]。

由于腸道屏障的破壞和胃腸道通透性的增加，病原體和毒素被吸收進組織和血液，刺激免疫系統(tǒng)采取應答措施，并伴隨炎癥和氧化應激[13]。嚴重或引發(fā)內(nèi)毒素血癥(Endotoxemia)，使機體免疫力下降或引發(fā)自身免疫疾病[14]。如果醫(yī)護人員觀察到運動員感冒和過敏癥狀頻率較高，則應該考慮檢查該運動員腸道黏膜的屏障功能，并采取適當?shù)娘嬍掣深A措施恢復其原來的腸道內(nèi)壁通透性。

3.2益生菌補充劑干預腸道屏障的機制

人連蛋白(Zonulin)是一種結(jié)合珠蛋白，是當前最合適的指示腸道屏障功能的標志物，也容易在血液和糞便中檢測。人連蛋白是腸道上皮細胞合成的一種功能蛋白，能夠通過調(diào)節(jié)腸上皮細胞間緊密連接蛋白的結(jié)構(gòu)而改變腸上皮間隙的通透性，人連蛋白濃度增加，腸上皮細胞間緊密連接蛋白分離度增加，胃腸道通透性增加[15]。Lamprecht[16]等以運動員為研究對象，連續(xù)14周給服多菌種的益生菌補充劑(EcologicR Performance/OMNi-BiOTiCR POWER)，同時檢測糞便中的人連蛋白含量的變化情況。受試前，人連蛋白濃度略高于正常值，說明受試對象因長期運動訓練腸道通透性已經(jīng)略微增加。14周后人連蛋白下降至正常，推測補充益生菌后，益生菌根植在腸道內(nèi)壁并占據(jù)優(yōu)勢，取代病原菌調(diào)節(jié)人連蛋白系統(tǒng)。作者又以益生菌菌種、補充劑量以及不同益生菌的配比組合為研究內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)B.bifidumW23、B.lactisW51、EnterococcusfaeciumW54、L.acidophilusW22、L.brevisW63和LactococcuslactisW58混合補充劑能有效地降低受試對象糞便中檢出的人連蛋白。另外，也有報道B.infantisY1、L.plantarum、BacteroidesthetaiotaomicronATCC29184、EscherichiacoliNissle 1917、B.longumSP 07/3和L.rhamnosusGG等益生菌補充劑有益于維持腸道屏障功能[17-21]。

益生菌補充劑配料中玉米淀粉、麥芽糊精和礦物質(zhì)的配比對菌種的生存代謝至關(guān)重要，常用以確保菌種的胃部存活率和保健效果。研究報道，建議運動員益生菌的補充劑量應在每日1.0×1010CFU以上[16]。

4 總結(jié)與展望

益生菌天然存在于傳統(tǒng)發(fā)酵食品，在國外較早被開發(fā)利用作為具有調(diào)節(jié)腸道菌群、改善胃腸道功能、免疫功能的保健食品而推向市場。運動員作為一類特殊人群，受到多方面的身體傷害與心理壓力，醫(yī)護人員更應該做好日常營養(yǎng)保健工作，適當合理地補充益生菌制劑可以有效幫助維持腸道屏障功能，減輕由高強度耐力運動所帶來的胃腸道癥狀，緩解上呼吸道感染癥狀。

目前的研究重點主要圍繞益生菌與運動員健康的相關(guān)性，缺乏益生菌與運動員競賽成績關(guān)系的研究。另外，益生菌的好搭檔——益生元(Prebiotics)能促進益生菌的增值，使之產(chǎn)生對宿主健康有益的物質(zhì)，進而發(fā)揮調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡等保健作用。開發(fā)益生元新產(chǎn)品混合搭配益生菌補充劑能對運動員健康帶來更大的幫助。

[1] Hamilton-Miller J M T,Gibson G R,Bruck W.Some insights into the derivation and early uses of the word ‘probiotic’[J].British Journal of Nutrition,2003,90(04):845-845.

[2]French S.Probiotics:A viable market.Virgo Publishing,

LLC.[EB/OL](2006-8-21)[2014-6-17].http://www.naturalproductsinsider.com/articles/2006/08/

probiotics-a-viable-market.aspx.

[3]國家食品藥品監(jiān)督管理局.益生菌類保健食品申報與審評規(guī)定(試行)[S/OL].(2005-5-20)[2014-6-17].http: //www.sda.gov.cn/ WS01/CL0844/103-

96.html.

[4]Nichols A W.Probiotics and athletic performance:a systematic review[J].Current Sports Medicine Reports,2007,6(4):269-273.

[5]Cox A J,Pyne D B,Saunders P U,etal.Oral administration of the probioticLactobacillusfermentumVRI-003 and mucosal immunity in endurance athletes[J].British Journal of Sports Medicine,2010,44(4):222-226.

[6]Clancy R L,Gleeson M,Cox A,etal.Reversal in fatigued athletes of a defect in interferon γ secretion after administration ofLactobacillusacidophilus[J].British Journal of Sports Medicine,2006,40(4):351-354.

[7]Gleeson M,Bishop N C,Oliveira M,etal.Daily probiotic′s (LactobacilluscaseiShirota) reduction of infection incidence in athletes[J].International Journal of Sport Nutrition & Exercise Metabolism,2011,21(1):1-10.

[8]Kekkonen R A,Vasankari T J,Vuorimaa T,etal.The effect of probiotics on respiratory infections and gastrointestinal symptoms during training in marathon runners[J].International Journal of Sport Nutrition & Exercise Metabolism,2007,17(4):352-363.

[9]West N P,Pyne D B,Cripps A W,etal.Lactobacillusfermentum(PCC(R)) supplementation and gastrointestinal and respiratory-tract illness symptoms:a randomised control trial in athletes[J].Nutrition Journal,2011,10:30.

[10]Oliveira E P,Burini R C.Food-dependent,exercise-induced gastrointestinal distress[J].Journal of the International Society of Sports Nutrition,2011,8(1):1-7.

[11]Ulluwishewa D,Anderson R C,McNabb W C,etal.Regulation of tight junction permeability by intestinal bacteria and dietary components[J].The Journal of Nutrition,2011,141(5):769-776.

[12]Alverdy J C,Laughlin R S,Wu L.Influence of the critically ill state on host-pathogen interactions within the intestine:gut-derived sepsis redefined[J].Critical Care Medicine,2003,31(2):598-607.

[13]Sonier B,Patrick C,Ajjikuttira P,etal.Intestinal immune regulation as a potential diet-modifiable feature of gut inflammation and autoimmunity[J].International Reviews of Immunology,2009,28(6):414-445.

[14]Fasano A.Leaky gut and autoimmune diseases[J].Clinical Reviews in Allergy & Immunology,2012,42(1):71-78.

[15]Fasano A.Zonulin and its regulation of intestinal barrier function:the biological door to inflammation,autoimmunity,and cancer[J].Physiological Reviews,2011,91(1):151-175.

[16]Lamprecht M,Bogner S,Schippinger G,etal.Probiotic supplementation affects markers of intestinal barrier,oxidation,and inflammation in trained men;a randomized,double-blinded,placebo-controlled trial[J].Journal of the International Society of Sports Nutrition,2012,9(1):45.

[17]Ewaschuk J B,Diaz H,Meddings L,etal.Secreted bioactive factors fromBifidobacteriuminfantisenhance epithelial cell barrier function[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology,2008,295(5):1025-1034.

[18]Qin H,Zhang Z,Hang X,etal.L.plantarumprevents

enteroinvasiveEscherichiacoli-inducedtight junction proteins changes in intestinal epithelial cells[J].BMC Microbiology,2009,9(1):63.

[19]Anderson R C,Cookson A L,McNabb W C,etal.LactobacillusplantarumDSM 2648 is a potential probiotic that enhances intestinal barrier function[J].FEMS Microbiology letters,2010,309(2):184-192.

[20]Karczewski J,Troost F J,Konings I,etal.Regulation of human epithelial tight junction proteins byLactobacillusplantarumin vivo and protective effects on the epithelial barrier[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology,2010,298(6):851-859.

[21]Ukena S N,Singh A,Dringenberg U,etal.ProbioticEscherichiacoliNissle 1917 inhibits leaky gut by enhancing mucosal integrity[J].PloS One,2007,2(12):e1308.

RecentAdvancesintheHealthofAthletesAffectedbyProbioticSupplements

LI Min1,SHAO Zheng2,ZHANG Caifeng3

(1.Department of Physical Education,College of Education and Physical Education,Nanchang University,330031,Nanchang,PRC;2.Department of Food Science and Engineering,College of Food Science and Technology,Nanchang University,330031,Nanchang,PRC;3.Shanxi Baixiang Food Co.Ltd.,713800,Xianyang,Shanxi,PRC)

Probiotic supplements have been used as microecologic health food in foreign countries for a long time,which have the impacts of regulating intestinal flora,improving gastrointestinal function and adjusting immunity.This article introduced the characteristic of probiotic supplements,reviewed the research of correlation between probiotic supplements and the gastrointestinal and respiratory diseases of the athletes,analysed the mechanism that probiotic supplements maintain the intestinal barrier function to reduce the symptoms of athletes and prospects the future direction of probiotic supplements used for athletes in health interventions.

sports medicine;probiotic supplements;health food;intestinal barrier function

2014-10-27;

2014-12-02

李 旻(1987-)，女，助教，研究方向：體育人文社會學。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.022

G804.54;R874.1

A

1001-3679(2014)06-0846-05