馮海峰

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運(yùn)動員胃腸綜合征與腸道菌群的相關(guān)性

馮海峰

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)體育學(xué)院, 山東 泰安 271018

運(yùn)動員在運(yùn)動過程中，常發(fā)生運(yùn)動性胃腸綜合征，尤其是耐力性運(yùn)動員，嚴(yán)重妨礙了運(yùn)動員正常的運(yùn)動訓(xùn)練和比賽。本文綜述了運(yùn)動員胃腸綜合征發(fā)生的原因，以及與腸道菌群的相關(guān)性。

運(yùn)動員; 胃腸綜合征; 腸道菌群; 相關(guān)性

隨著競技運(yùn)動的發(fā)展，尤其是耐力運(yùn)動的增加，運(yùn)動員訓(xùn)練和比賽時出現(xiàn)胃腸道癥狀的現(xiàn)象逐漸增多，有關(guān)運(yùn)動性胃腸綜合征的發(fā)生原因及其機(jī)制，學(xué)者們已從不同的角度進(jìn)行了闡述[1,2]，然而，在眾多的研究中，都忽略了定植在胃腸道內(nèi)對人體有著十分重要意義的微生物區(qū)系，即胃腸道微生態(tài)。定植在人體胃腸道數(shù)量巨大的微生物群對于運(yùn)動員的健康以及各種生命活動的正常進(jìn)行有著重要的生理意義。因此，本文對運(yùn)動員運(yùn)動性胃腸綜合征與微生物區(qū)系之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，為進(jìn)一步提高運(yùn)動員的健康水平提供了新的思路和線索。

1 運(yùn)動員胃腸道及其功能概述

人的生長、發(fā)育，組織的更新，修復(fù)，以及完成各種生命活動所需能量的提供，均取決于物質(zhì)代謝的正常進(jìn)行。消化系統(tǒng)由消化管與消化腺組成，主要生理功能是對食物進(jìn)行物理性和化學(xué)性消化，將大分子物質(zhì)分解為小分子的氨基酸、單糖、甘油酯等，從而為機(jī)體新陳代謝提供了必不可少的物質(zhì)和能量來源。胃腸道是消化系統(tǒng)的管道部分，包括口腔、咽、食管、胃、十二指腸、空腸、回腸、結(jié)腸、直腸等。胃腸道的大部分結(jié)構(gòu)為小腸所占領(lǐng)。其運(yùn)動主要有腸道的蠕動和絨毛節(jié)律性的伸縮和擺動。每根絨毛內(nèi)都有淋巴管和神經(jīng)纖維網(wǎng)，這也就決定了胃腸道眾多的生理功能。它首先是人體最大的內(nèi)分泌器官，其中的淋巴細(xì)胞在人體的免疫功能中起著重要的作用，因此胃腸道也是人體最大的免疫器官。此外，胃腸道在人體的能量代謝中也起著至關(guān)重要的作用。胃腸道不僅僅只是消化和吸收食物的管道，它可以向其他組織器官，如胰、肝、腦等，發(fā)出一些重要“信號”，它有著自身完善的神經(jīng)系統(tǒng)，人們曾把它叫做“小腦”[3,4]，受神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞素和激素的直接支配和調(diào)控。胃腸道在給機(jī)體提供營養(yǎng)物的同時也在利用著營養(yǎng)物質(zhì)。盡管胃腸道與機(jī)體復(fù)雜而有序的代謝反應(yīng)密切相關(guān)，但也常常被人們所忽視，尤其是在體育運(yùn)動中。胃腸系統(tǒng)的功能及其代謝情況會受到體育運(yùn)動的影響，同時它還能促成一些與運(yùn)動相關(guān)的代謝紊亂。但是由于胃腸道處于深層的這種解剖位置結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的血液循環(huán)制約了其研究的手段和方法，因此使得此領(lǐng)域的研究受到了限制，這可能也就是胃腸系統(tǒng)受到忽視的原因。

2 運(yùn)動員胃腸道微生態(tài)狀況

在人體的胃腸道中，定植有一個十分復(fù)雜而又相對穩(wěn)定的微生物區(qū)系，這個區(qū)系主要是由許多 細(xì)菌組成，形成了人體的胃腸道微生態(tài)體系。胃腸道微生態(tài)學(xué)是人體微生態(tài)學(xué)的重要組成部分。人體微生態(tài)主要包括口腔、胃腸道、泌尿道和皮膚4個生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，胃腸道生態(tài)空間包括食道、胃、小腸、大腸。研究表明人體胃腸道中棲息著100多種細(xì)菌，菌數(shù)達(dá)100萬億，菌體總量占人體體重的1/50~l/60，這些細(xì)菌主要分布于小腸下端和大腸中，胃和小腸上端較少[2,5]。正常情況下，腸道菌群按一定種群比例和順序定植在腸壁上。正常菌群則成為優(yōu)勢種群，形成穩(wěn)定的微生態(tài)平衡，對宿主具有生物屏障、抑制致病菌和腐敗菌、提供營養(yǎng)、提高免疫力等促進(jìn)健康作用。宿主則為腸道菌群提供生存環(huán)境。如果這一平衡系統(tǒng)遭到破壞，腸道菌群的種類、數(shù)量及定植位置發(fā)生改變，正常菌群處于劣勢，則誘發(fā)內(nèi)源感染，造成機(jī)體病變。研究表明，環(huán)境條件的短期劇烈改變和/或長期顯著改變，均可導(dǎo)致人體各微生態(tài)系統(tǒng)的變化，引起腸道菌群的生存環(huán)境出現(xiàn)異常，使得正常菌群種類和數(shù)量減少，導(dǎo)致腸道微生態(tài)失調(diào)，進(jìn)而造成菌群失調(diào)等一系列后果[6,7]。應(yīng)激是不斷變化的外界條件所引起的機(jī)體功能狀態(tài)的適應(yīng)性變化。運(yùn)動作為一種應(yīng)激源，必然會引起人體機(jī)能一系列的變化。從中樞神經(jīng)到內(nèi)分泌、免疫再到外周的運(yùn)動器官都會產(chǎn)生一系列的適應(yīng)性變化，胃腸道微生態(tài)系統(tǒng)也不例外，學(xué)者們也都分別在不同的領(lǐng)域進(jìn)行了研究。

3 運(yùn)動性胃腸綜合征與腸道菌群失調(diào)的關(guān)系

腸道菌群失調(diào)與運(yùn)動性胃腸綜合征二者互相聯(lián)系，互為因果。因為腸道菌群的平衡穩(wěn)定可保持宿主的生理功能，反之則加重其病理過程。腸道菌群失調(diào)包括比例失調(diào)和定位轉(zhuǎn)移(移位)兩大類，關(guān)于腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致運(yùn)動性胃腸綜合征的生理機(jī)制，可以從兩方面進(jìn)行解釋：第一，細(xì)菌定位轉(zhuǎn)移。運(yùn)動免疫學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，急性短時中等強(qiáng)度運(yùn)動激活免疫系統(tǒng)并提高免疫功能；長時間的耐力運(yùn)動或長期的強(qiáng)化性訓(xùn)練則抑制免疫功能。因此，運(yùn)動員在進(jìn)行一些激烈的運(yùn)動訓(xùn)練和比賽時，機(jī)體的免疫功能低下，在這種情況下，腸內(nèi)細(xì)菌發(fā)生移位，使腸腔內(nèi)抗原可以進(jìn)入上皮通道或使細(xì)菌或細(xì)菌產(chǎn)物從腸內(nèi)到達(dá)內(nèi)臟器官，如由腸道內(nèi)革蘭陰性菌所產(chǎn)生的內(nèi)毒素被大量吸收進(jìn)入血液，引起腸源性感染等。在這些情況下均可直接或間接地引起胃腸功能障礙，出現(xiàn)腹瀉、腹脹等癥狀，甚至可能發(fā)生多器官系統(tǒng)功能衰竭。

第二，腸道菌群比例失調(diào)。運(yùn)動中由于腸道流動性及內(nèi)環(huán)境的改變，使腸內(nèi)容物在腸道長時滯留，引起細(xì)菌過度繁殖[5,7]。細(xì)菌在小腸過度孽生，使結(jié)合膽酸分解為游離膽酸，腸腔中缺乏膽鹽，影響脂肪吸收。同時，脂肪酸被細(xì)菌酵解，形成羚化脂肪酸，可刺激結(jié)腸分泌大量液體，脂溶性維生素也吸收不良。另外，細(xì)菌過度孽生引起小腸粘摸各種寡糖酶和酞酶缺乏，影響糖吸收并增加小腸內(nèi)滲透壓，減少氨基酸的吸收，引起蛋白丟失性腸病，造成低蛋白血癥，加重腹瀉。細(xì)菌分解腸內(nèi)碳水化合物，產(chǎn)生短鏈脂肪酸、CO2氣體可造腹脹、腹瀉等胃腸癥狀。

關(guān)于運(yùn)動性胃腸綜合征導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)的原因主要是由腹瀉所致。一方面是由于運(yùn)動員過度腹瀉使腸內(nèi)常住菌大量排出，過路菌比例增加，腸運(yùn)動功能過快影響腸道菌群比例。另一方面則是腸粘液的丟失。在上皮細(xì)胞表面，腸腔內(nèi)粘液都有大量細(xì)菌定植，粘液是影響菌群組成的重要因素，腹瀉者特別是排粘液便者，由于粘液丟失，可導(dǎo)致腸菌群失調(diào)。總之，胃腸道微生態(tài)失調(diào)是引發(fā)運(yùn)動性胃腸綜合征的一種綜合病因，而腸道菌群失調(diào)與胃腸功能紊亂又互為因果。運(yùn)動員要提高訓(xùn)練水平，在比賽中創(chuàng)造優(yōu)良成績，首要條件就是強(qiáng)健的體魄，能承受加大負(fù)荷的訓(xùn)練。因此，不能忽視運(yùn)動員腸道菌群的微生態(tài)學(xué)特點(diǎn)[8,9]，而且，對于運(yùn)動性胃腸綜合征的治療原則，必須采用綜合措施，把重點(diǎn)放在恢復(fù)腸道菌群的生態(tài)平衡上，以保障運(yùn)動員的身體健康，提高運(yùn)動能力。

4 運(yùn)動性胃腸綜合征及其影響因素

在一些大強(qiáng)度的運(yùn)動訓(xùn)練及比賽中，運(yùn)動員經(jīng)常會產(chǎn)生腹瀉、腹痛、嘔吐、惡心、吐酸水等胃腸癥狀。運(yùn)動性胃腸綜合征根據(jù)其表現(xiàn)癥狀及發(fā)生部位的不同，可以分為上胃腸道綜合征和下胃腸道綜合征。運(yùn)動引起的上胃腸道綜合征土要表現(xiàn)為惡心、嘔吐、反胃、燒心等癥狀；下胃腸綜合征土要表現(xiàn)為腹瀉、便秘、便血等癥狀。另外，還有一種比較嚴(yán)重的癥狀是胃腸出血。據(jù)報道，在運(yùn)動中尤其是一些力竭性的耐力運(yùn)動中，胃腸綜合征的發(fā)生率為20~50%。其影響因素有運(yùn)動形式、持續(xù)時間、運(yùn)動強(qiáng)度、年齡、性別、訓(xùn)練狀態(tài)、飲食情況等，其中運(yùn)動強(qiáng)度似乎是引起胃腸綜合征的主要因素。因此，運(yùn)動性胃腸綜合征也可以看作是一種防御性措施，它迫使運(yùn)動員降低其運(yùn)動強(qiáng)度和減少運(yùn)動時間，從而避免了機(jī)體組織器官及生理功能受到進(jìn)一步的損害。但是，有時這種運(yùn)動性胃腸綜合征的發(fā)生限制了運(yùn)動員運(yùn)動能力的發(fā)揮，嚴(yán)重妨礙了運(yùn)動員正常的運(yùn)動訓(xùn)練。運(yùn)動性胃腸綜合征的發(fā)生及變化主要受以下幾方面因素的影響。

4.1 運(yùn)動形式Harry等對450名長跑運(yùn)動員、自行車運(yùn)動員以及二項全能者進(jìn)行了有關(guān)運(yùn)動員在運(yùn)動訓(xùn)練和比賽中胃腸綜合征的問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，上胃腸道綜合征在自行車運(yùn)動員中更為常見，占到67%[9,10]；下胃腸道綜合征則在長跑運(yùn)動員中較常見，占到76%；三項全能者的報導(dǎo)也證實了這一點(diǎn)，因為他們在跑步中主要是遇到下胃腸道的癥狀，而在自行車中則更多遇到的是上胃腸道的癥狀。近年來，在美國的一項研究中，Steve跟蹤檢測了319名運(yùn)動員，他們分別參加了舉重、跳臺及自行車運(yùn)動二項運(yùn)動。運(yùn)動中體位的變化可能是導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因。在自行車運(yùn)動員中，由于上體的前傾造成了腹部壓力的增加，因而使得上胃腸道受到了影響，產(chǎn)生了相關(guān)胃腸病癥。而在跑步的運(yùn)動員中，胃腸道的彈動則引起了過多的機(jī)械負(fù)荷，改變了下胃腸道的功能狀態(tài)[4,11,12]。因此，相對于其它項目的運(yùn)動員，跑步運(yùn)動員更容易遭遇胃腸功能的異常。造成這種差異的原因普遍解釋就是從生物力學(xué)的角度來看，人的身體在不同類型的運(yùn)動項目中產(chǎn)生了不同的加速度。

4.2 運(yùn)動量輕度的運(yùn)動似乎對胃腸功能沒有多大影響，而且可以促進(jìn)胃腸道的流動以及規(guī)律性的運(yùn)動。腹痛和腹瀉是跑步運(yùn)動者中常見的癥狀，而便秘則時常發(fā)生在靜坐的人群中。有關(guān)胃腸綜合征的報道大多是與一些力竭性的耐力運(yùn)動項目有關(guān)。運(yùn)動強(qiáng)度越大，運(yùn)動的持續(xù)時間越長，則發(fā)生胃腸功能紊亂的機(jī)率越多。

4.3 性別和年齡運(yùn)動性胃腸綜合征在女性中的患病率比男性要高；年輕運(yùn)動員要比年老的運(yùn)動員更易患胃腸綜合征。性別差異可能是由于男女之間不同的生理特點(diǎn)所決定的，如女性的月經(jīng)周期就是一個很重要的因素。運(yùn)動性胃腸綜合征的年齡差異主要是由于運(yùn)動員不同的訓(xùn)練狀態(tài)決定的。一些年老的或訓(xùn)練有素的運(yùn)動員，其訓(xùn)練年限較長，在此過程中運(yùn)動員逐漸建立了一種運(yùn)動對胃腸道影響的耐受或適應(yīng)的機(jī)體條件[13,14]。另外，與飲食相關(guān)的一些因素，如食物的性質(zhì)、體積，進(jìn)食的時間以及運(yùn)動飲料的補(bǔ)充等也是引發(fā)運(yùn)動性胃腸綜合征的一個不容忽視的原因。

5 運(yùn)動性胃腸綜合征的發(fā)生原因和機(jī)制

一直以來，有關(guān)運(yùn)動引起胃腸綜合征的根本原因及其機(jī)制的研究很少，始終處于推測之中。學(xué)者們認(rèn)為主要有以下幾方面原因。

5.1 胃腸道血流量的改變這是最為常見的理論之一，在運(yùn)動中由于血液的重新分配，使得血液主要集中在皮膚和運(yùn)動的肌肉，而在胃腸道中相對較少。Rowen等研究發(fā)現(xiàn)，在70%運(yùn)動中，內(nèi)臟血流量會減少60~70%；在極限強(qiáng)度的運(yùn)動中，內(nèi)臟血流量減少約80%。因此，局部缺血被認(rèn)為是引起運(yùn)動中和運(yùn)動后胃腸綜合征，尤其是胃腸出血的可能機(jī)制[15,16]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的交感神經(jīng)在運(yùn)動中發(fā)生的血流的重新分配起著重要作用。在交感神經(jīng)的最大刺激下，胃腸血流量可以減少到一個臨界水平，結(jié)果引起了胃腸動力、腸道吸收和粘膜的完整性等功能紊亂，從而表現(xiàn)出一系列的胃腸癥狀。伴隨著劇烈運(yùn)動中內(nèi)臟血流的減少，內(nèi)臟器官的管道就會產(chǎn)生收縮，從而造成胃腸道粘膜的壞死和脫落，進(jìn)而引起胃腸出血等病癥。一個訓(xùn)練有素的運(yùn)動員在同樣負(fù)荷下所發(fā)生的血液的重新分配程度就會大大減小，這主要是因為其對運(yùn)動的適應(yīng)從而降低了交感神經(jīng)的興奮度，因而發(fā)生胃腸綜合征的機(jī)率相對較小，這就印證了前面所提到的年齡差異。

5.2 胃腸道動力異常人們已意識到嘔吐、腹瀉、急性腹痛、大便失禁和許多其他胃腸癥狀是由胃腸動力異常造成的。胃內(nèi)食糜由胃排入十二指腸的過程稱為胃排空?；旌鲜澄镉晌竿耆趴胀ǔＰ?~6 h。運(yùn)動對胃腸道流動力的影響表現(xiàn)在胃排空的時間上。據(jù)研究報道，胃排空在較低強(qiáng)度的運(yùn)動中沒有改變或稍有加快。而在70%強(qiáng)度以上的運(yùn)動中，胃排空會被大大延遲，這樣也就抑制了胃排空，使得水分和食物存積在胃腔內(nèi)，造成胃灼燒、胃腸逆流、胃痛等癥狀。此外，腹部痙攣及腹瀉是跑步運(yùn)動員中報道最多的胃腸癥狀，然而，便秘則是一些慣于久坐的人中最常見的胃腸疾病。從這些報道結(jié)果中，可以推斷運(yùn)動促進(jìn)了結(jié)腸的運(yùn)動和排便。然而，有關(guān)的實驗依據(jù)尚缺乏。

5.3 胃腸道的機(jī)械彈動運(yùn)動性胃腸綜合征在長跑運(yùn)動員中的發(fā)生率是其它運(yùn)動項目，如自行車、游泳、滑冰、滑雪等項目運(yùn)動員的兩倍。這種差異就是由于機(jī)體在運(yùn)動過程中腹部的胃腸區(qū)域受到不同程度震動的結(jié)果。在跑步運(yùn)動中，機(jī)體在垂直方向上運(yùn)動將會引起人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理方面較大的變化；而在自行車、游泳、滑冰、滑雪等運(yùn)動項目中，機(jī)體更多的是水平方向的移動，這樣就避免了胃腸道受到機(jī)械損傷以及破壞腸粘膜的完整性[11,15]。至于這種胃腸的彈動是如何影響胃腸的功能狀態(tài)尚不清楚。我們推測，胃腸道在運(yùn)動中的彈動加快了胃腸的蠕動，從而將糞便推入直腸，刺激了直腸壁內(nèi)的感受器，沖動傳入排便中樞，引起便意和排便反射。這或許就是發(fā)生在長跑運(yùn)動中的下胃腸道癥狀的原因之一。

5.4 神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)的功能變化胃腸道有著自身完善的神經(jīng)系統(tǒng)，人們曾把它叫做“小腦”，受神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞素和激素的直接支配和調(diào)控。運(yùn)動中神經(jīng)興奮性的改變，如循環(huán)激素、肽以及代謝終產(chǎn)物等，將導(dǎo)致胃腸動力、血流量、吸收及分泌的改變。許多與胃腸功能相關(guān)的激素在運(yùn)動中會有所改變，如血管活性肽、胃泌素、胃動素等，不同的神經(jīng)激素信號的改變會降低胃腸道對體液及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，導(dǎo)致脫水和能量貯存不足，引發(fā)一些運(yùn)動員胃腸綜合征的發(fā)生，從而影響了運(yùn)動員的運(yùn)動能力。免疫功能方面，目前的觀點(diǎn)是中等強(qiáng)度的運(yùn)動可以通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、淋巴因子激活殺傷細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和調(diào)節(jié)細(xì)胞素的改變來防御感染[12,16]。然而，大強(qiáng)度的運(yùn)動能導(dǎo)致NK細(xì)胞的減少，并產(chǎn)生自由基，從而增加了感染的機(jī)率，使得胃腸癥狀加重。

6 展望

運(yùn)動性胃腸綜合征作為一種運(yùn)動性疾病引起人們的關(guān)注己有多年的歷史。在過去的二十多年中，國外運(yùn)動醫(yī)學(xué)界的學(xué)者們進(jìn)行了相關(guān)的流行病學(xué)調(diào)查和運(yùn)動性胃腸綜合征的發(fā)生原因及其機(jī)制的研究，逐漸積累了一些相關(guān)信息，但是可參考的文獻(xiàn)資料還有著很大的局限。而且，在己發(fā)表的研究中，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的或嚴(yán)格控制的運(yùn)動體系[16]。中長跑運(yùn)動員腸道菌群區(qū)系結(jié)構(gòu)的微生態(tài)學(xué)研究實驗技術(shù)的應(yīng)用也常常不被運(yùn)動者所認(rèn)可。關(guān)于運(yùn)動引發(fā)胃腸綜合征的原因和機(jī)制，盡管學(xué)者們己經(jīng)從不同的角度進(jìn)行了推論，同時也做了相應(yīng)的研究，但仍無突破性進(jìn)展，有待進(jìn)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.

Athletes; Gastrointestinal syndrome; intestinal flora;correlation

R378

A

1000-2324(2019)02-0353-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.038

2018-05-10

2018-06-21

山東星火計劃項目

馮海峰(1963-),女,副教授,研究方向為體育運(yùn)動與微生態(tài)學(xué)，小球類運(yùn)動. E-mail:haifeng6308@sina.com