2.1   运动与肠道菌群的相关性   相关研究表明，肠道组织菌群与健康的联系越来越紧密，这些肠道菌通过参与机体组织的代谢、免疫、炎症反应以及氧化应激等机制，可以影响机体肠道屏障功能，防止病原体入侵，维护机体健康[15]，此结论与以往研究观点一致[16-17]，肠道菌群的组成、结构、功能及多样性的扰动将对人体的能量代谢、免疫、炎症以及氧化应激等产生重要影响。当人体在长时间的大负荷量运动中，将使人体胃肠道血流量降低，从而引起免疫系统发生反应，肠道菌比例失调，有害菌增多，使脂多糖生成增加，这导致肠道上皮组织黏膜细胞遭到破坏，引起胃肠道疾病和机体组织低度炎症的发生，从而对机体各组织健康以及运动表现产生不良影响[18-19]。然而有研究报道肠道菌可以影响机体健康，运动者可通过益生菌的补充来维持肠道菌群稳定，从而提高肠道免疫力，防止肠道上皮黏膜组织细胞损伤，改善运动过程中运动者出现的机体组织炎症及上呼吸道感染等疾病[20-21]。 运动对肠道菌群的影响在以下研究中得以证实。在JANABI等[22]研究中发现，运动对马肠道菌群有显著调节作用，该研究将马分为运动组和季节对照组，在3个月运动干预后运动组马体内肠道菌群丰度发生明显变化，其中拟杆菌门和变形菌门丰度增加，而对照组肠道菌未发生明显改变。而在CARBAJO-PESCADOR等[23]学者的动物研究中，对高脂饮食小鼠进行有氧和阻力运动干预，发现运动使得小鼠肠道厚壁菌及疣微菌等丰度降低，拟杆菌、梭菌和变形菌等丰度增加，该研究提示，通过对肠道组成和功能的调节可在一定程度上改善代谢性综合征等。同样，在Abraham团队的动物实验中，对雄性APP/PS1TG小鼠进行跑台运动干预，发现运动干预改善了肠道微生物群，使丁酸产生菌增加，并减少了约氏乳杆菌等，该变化有利于改善机体组织炎症，降低结肠癌发病率等[24]。YANG等[25]在动物实验中对2型糖尿病小鼠进行为期8周每周5 d的游泳运动干预，运动干预使小鼠菌群得到重塑，相关短链脂肪酸生成菌丰度增加，胰岛素敏感性得到改善，有利于2型糖尿病的治疗。与YANG等[25]的实验相比，LI等[26]实验中对小鼠进行4周每周7 d的跑台运动干预，干预使得肠道中Turicibacter菌和Romboutsia菌的丰度增加，而螺杆菌科丰度减少，该变化改善了大鼠肠道组织炎症状况，并提高了其机体组织免疫力和抗高血压能力。LI等[27]对小鼠进行4周自由轮转运动干预，这使小鼠肠道中厚壁菌门和变形菌门丰度降低而拟杆菌，双歧杆菌及普氏菌丰度上升，该变化有利于维持肠道菌群稳态，减少脂多糖的分泌，维护肠道屏障功能，进而降低小鼠机体组织炎症促进骨关节炎的改善。 运动改善肠道菌群对机体健康的影响不仅在动物实验中得以体现，在相关人体运动干预研究中也有所展现。据CODELLA等[28]的研究得知，运动可以改善多种慢性疾病，例如糖尿病及胃肠道疾病等，但运动改善疾病主要是通过肠道菌间接实现的，通过规律性的运动可以增加肠道菌群多样性，促进机体炎症因子的减少，提高机体各组织抗炎能力。如在ROGERO等[29]在研究中表明，肠道菌群对肥胖的产生有着极为重要的影响，肥胖导致的炎症等反应会引起糖尿病及心血管疾病等，它是多种疾病的诱因。而在QUIROGA等[30]的研究中，通过对7-12岁肥胖儿童进行为期12周的力量和耐力联合运动干预，显著改变了肠道菌群的组成和功能，使肠道中梭菌、变形菌及拟杆菌门的相对丰度发生改变，促进了肠道稳态，并使得脂多糖分泌水平下降，从而降低肠道通透性，减少相关组织炎症，改善肥胖综合征，有利于促进人体健康。同样，运动干预效果在老年女性志愿者中也得以展现，MORITA等[31]对老年女性志愿者进行12周有氧运动干预使得肠道拟杆菌丰度也显著提高。 上述研究结果提示，运动与肠道菌群具有有明显的相关性，这在人体和动物实验得以证实。运动与肠道菌群相互影响，通过益生菌的补充可以促进肠道菌群稳态，有利于缓解机体在运动过程中及运动结束后产生的一系列健康问题。相反，通过规律性运动可介入肠道菌群，改变其组成、功能、结构、丰度及多样性等，这会对机体组织炎症、免疫、能量代谢以及氧化应激等产生积极重要影响，进而可以达到预防或改善相关疾病、促进机体各组织健康的目的，具体研究成果见表1。 "

2.2   运动调节肠道菌对宿主机体健康影响的可能性机制   由图3可知，宿主机体组织健康的改善主要通过运动介导肠道菌群调控一系列代谢产物、炎症因子等来提高机体抗炎及能量代谢能力，调控或消除氧化应激等得以实现。尽管运动干预肠道菌改善宿主机体健康的相关机制还属于不断探索阶段，但科学的运动调控肠道菌群对改善宿主机体健康总体上是有益的。未来还需要通过大量的运动干预实验等来深入发掘其他可能性机制，以期为进一步改善机体组织健康提供新的思路和途径。"

2.2.1   运动介入肠道菌对宿主炎症反应的影响   运动具有重要的抗炎作用，然而运动的抗炎作用主要通过干预肠道菌群得以实现[36]。根据相关研究发现，当肠道菌群紊乱时，将使肠道菌多样性和稳定性遭到破坏，导致革兰阴性菌生成的增加，这使脂多糖大量分泌，当脂多糖透过肠道组织屏障进入血液与内毒素结合蛋白相结合，将造成肠道上皮组织黏膜细胞损害，使肠道通透性增加，引起宿主机体组织产生炎症[37-38]。然而当机体全身产生低度炎症时，体内巨噬细胞中的Toll样受体及核转录因子κB将被激活[39]，Toll样受体能够识别细胞细菌表达基元，Toll样受体的激活启动信号级联，涉及蛋白质和转录因子的激活，通过一系列转导过程使胃肠道中促炎因子白细胞介素6、肿瘤坏死因子、转化生长因子β以及相关细胞因子大量分泌，导致机体组织炎症，进而使胰岛素敏感性降低导致糖尿病等[40-42]。 据上文研究可知运动对肠道菌群有着极强的重塑作用。然而肠道菌群变化将显著影响炎症因子白细胞介素6和其自身代谢产物短链脂肪酸的分泌，从而影响机体抗炎能力[43-44]。在MAHDIEH等[45]的实验中，对肥胖女性志愿者进行10周中到高强度有氧运动训练，发现运动干预能改变肥胖女性肠道中双歧杆菌分泌，从而可以对炎症因子白细胞介素6产生影响。据相关研究显示，肠道菌群中双歧杆菌与乳杆菌与白细胞介素6呈负相关，如这2个菌株在肠道中大量减少将导致血液中的白细胞介素6含量剧增[46]，而血液中白细胞介素6的大量发现，将抑制肿瘤坏死因子α并激活抗炎反应的细胞激素如白细胞介素1ra和白细胞介素10的释放，从而达到降低宿主全身炎症的目的[47]。另外，运动可以介入肠道菌群促使短链脂肪酸生成增加，这将会加强对巨噬细胞和树突细胞中的组蛋白去乙酰化酶的抑制，使核转录因子κB的活性降低，以及中性粒细胞和巨噬细胞分泌的促炎因子如白细胞介素6、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α减少，进而促进抗炎因子白细胞介素10等增加，改善机体健康[25，48-50]。 上述研究证实，运动介入肠道菌群可以促进相关抗炎因子白细胞介素10增加，并使短链脂肪酸分泌增多，这有利于白细胞介素6和白细胞介素8等相关促炎因子的降低，从而改善宿主机体组织炎症，促进宿主健康。由此可知，肠道菌群可以成为运动改善机体组织炎症的重要靶点，改善相关疾病的发生与发展。 2.2.2   运动通过肠道菌群对宿主能量代谢的影响   能量代谢在运动中及运动外对机体健康均有着重要的影响。能量代谢是影响机体健康的重要因素之一，一旦代谢平衡遭到破坏，将会导致相应疾病产生，如代谢性疾病、神经性疾病、心血管疾病以及癌症等[51-52]。其次，根据VILLA等[53]的研究可知，在运动中能量代谢也是影响运动表现的重要因素。由于机体在运动中为了向肌肉组织持续收缩时的基本细胞提供ATP，机体会根据运动强度和运动持续时间，通过不同能量代谢机制来确保ATP再合成，而这一感知反应将快速通过相应的信号传导途径使能量代谢机制间相互协调，从而促进细胞能量代谢平衡的特定分子的合成，以满足肌肉组织在运动时对ATP的需求[54]。然而当人体在高强度剧烈运动状态下，如果由于各种原因导致长时间能量供应不足，这必将会损害人体免疫功能，增加人体呼吸道等疾病的易感性，影响人体生理和心理健康[55]。运动中如果通过糖酵解供能系统为机体供能，此过程将会产生丙酮酸，丙酮酸无法通过氧化磷酸化过程在线粒体内被完全氧化，将被乳酸脱氢酶转化为乳酸，然而肌内酸中毒可能引起机体疲劳，导致肌肉能量代谢紊乱[54，56]。 运动对肠道菌群具有显著的调控作用，而肠道微生物群在宿主机体组织代谢中起着基础性作用[57]。肠道微生物群可以通过调节其代谢产物影响宿主机体组织能量代谢。有研究表明，规律性运动可以调节肠道微生物群的组成，改善肠道黏膜屏障组织功能，提高拟杆菌与厚壁菌门的比例，改变胆汁酸谱并提高短链脂肪酸的生成量[58]。在FUNABASHI等[59]的研究中显示，胆汁酸是肠道微生物群的代谢产物之一。有研究在实验中对约4周龄的C57BL/6高脂饮食小鼠进行12周中等强度跑台运动干预，发现运动干预会引起胆汁酸相关产菌(厚壁菌)丰度显著增加，这可使胆汁酸分泌增多[35]。肠道微生物群通过和初级胆汁酸(胆酸和鹅去氧胆酸)之间的相互作用可以生成次级胆汁酸(脱氧胆酸和石)[60]。这表明肠道菌群可以直接影响次级胆汁酸的分泌。在LI等[61]学者研究中表明，胆汁酸可以促进膳食脂质和脂溶性维生素的消化和吸收，从而影响人体能量的摄取。其次有相同研究显示，胆汁酸是重要的信号分子，它可以激活人体器官中的核激素法尼醇X受体(Farnesoid X Receptor，FXR)和G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，GPCRs)从而调节宿主机体脂质，葡萄糖和能量代谢的稳态[62]。MA等[40]研究得出，如果肠道菌群紊乱将导致次级胆汁酸生成减少，使FXR和G蛋白偶联受体1(G protein-coupled receptor 1，TGR5)受体激活减少进而导致机体组织能量代谢的紊乱。 然而对能量代谢有显著影响的还有短链脂肪酸，短链脂肪酸是碳水化合物通过肠道菌群发酵产生的重要代谢产物之一，它主要分为丁酸盐、醋酸盐及丙酸盐等[63]。有研究发现，短链脂肪酸的产生菌有双歧杆菌、乳杆菌、真杆菌及瘤胃球菌等，其主要是由肠道拟杆菌发酵产生[64-65]。在YANG等[25]的实验中，用高脂饮食小鼠建立2型糖尿病小鼠模型，并对小鼠进行的游泳运动干预，发现运动干预使肠道拟杆菌丰度显著增加，从而使得2型糖尿病小鼠体内短链脂肪酸含量增加，而短链脂肪酸可以通过激活游离脂肪酸受体3来刺激内分泌细胞分泌肠道多肽YY激素(Peptide YY hormone，PYY)[66]，还可通过激活游离脂肪酸受体2来刺激胰高血糖素样肽1(Glucagon-like peptide-1，GLP-1)以及瘦素的分泌[67]，PYY和GLP-1可以改善肠道蠕动功能，提高机体组织对营养吸收和能量摄取的水平，而瘦素可以直接促进肝糖原的合成和肌肉血糖的摄取[68-69]。 上述研究提示，运动可以影响机体组织能量代谢水平，这主要通过运动介导肠道菌群调节其代谢产物而产生的影响。在科学的运动干预下可使胆汁酸和短链脂肪酸分泌水平呈上升趋势，这一变化利于提高机体能量代谢水平，维持能量代谢平衡等。 2.2.3   运动调节肠道菌对宿主氧化应激的影响   运动的主要生理作用之一是调节氧化应激和亚硝化应激，从而预防病原体的感染和组织损伤，并缓解机体组织炎症[70-71]。据WEISS等[72]的研究报道，氧化应激是由过度积累的活性氧和细胞抗氧化能力不平衡而导致的，而HU等[73]学者认为氧化应激是由于肠道微生物失调以及相关特定细菌的滋生增多而导致生态失衡的一个因素。活性氧物质(reactive oxygen species，ROS)和活性氮物质(reactive nitrogen species，RNS)的核心来源是肠道，它们是由肠道细胞和微生物群代谢的正常产物[74]。LAURIDSEN等[75]报道了ROS对人体健康有重要影响，ROS在细胞信号通路传导中有重要的调节作用，它不仅可以诱导有丝分裂反应，还可以防止病原体入侵。然而当ROS浓度超过体内正常水平将会导致肌肉细胞膜，脂质和蛋白质过氧化从而产生氧化应激[76]。据新近研究报道，抗氧化酶系统[超氧化物歧化酶(SOD)，谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)，氧化氢酶(CAT)]和非酶系统[谷胱甘肽(GSH)，硫氧还蛋白]对ROS和RON具有调控和消除作用[77-78]。 肠道菌群对氧化还原及平衡有着重要的影响，当肠道菌群紊乱，致病菌会过度增长，使肠道上皮组织细胞紧密性遭到破坏，导致脂多糖进入血液导致氧化应激[77]，而调节肠道菌群组成、结构会改善氧化应激[79]。在胃肠道中乳杆菌和双歧杆菌与抗氧化能力呈正相关[80]，因此通过增加乳杆菌和双歧杆菌，可以维持肠道酸碱平衡，促进肠道微生物保持稳态，减少致病菌的产生，保护肠道上皮组织黏膜屏障，从而减少氧化应激发生。有学者在小鼠实验研究中，对雄性小鼠进行自由轮转运动干预，发现运动干预使得血清瘦素浓度增加，肠道中乳杆菌、双歧杆菌以及普氏菌等数量显著增加[81]。然而，ZHAO等[82]使用D-半乳糖对小鼠氧化衰老进行诱导，通过检测发现乳杆菌可以增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、氧化氢酶等抗氧化酶和非酶抗氧化系统活性。其次，SANCHEZ MACARRO等[83]的研究对健康男性志愿者进行高强度自行车滚轮运动干预，诱导氧化应激的产生，并通过双歧杆菌和乳杆菌进行改善，发现通过这两菌株可以使氧化应激生物标志物降低。同样，WANG等[84]实验结果表明双歧杆菌和乳杆菌可显著抑制血管紧张素Ⅱ，并保持细胞活力不变，还可通过提高细胞内氧化氢酶和超氧化物歧化酶活力防止ROS的增加。这些研究提示，肠道菌群对氧化应激有着重要的影响，运动可调节肠道菌群中的双歧杆菌和乳杆菌分泌量，间接地参与到改善氧化应激的过程当中。乳杆菌和双歧杆菌可以显著调节谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、氧化氢酶等抗氧化酶和非酶抗氧化系统能力，来调控或消除氧化应激和亚硝化应激。由此，制定科学的运动方案可以作为一种非药物治疗方式，参与到肠道菌群改善氧化应激过程中，从而减少宿主病菌的感染以及机体组织的损伤。 2.3   不同运动强度通过肠道菌对宿主健康的影响   运动对肠道菌群有重要的调控作用[85]，然而不同运动强度干预肠道菌对机体健康的影响还值得研究分析。以下，将根据目前有限文献对低-中-高3种运动强度干预肠道菌影响健康的状况进行总结。 WANG等[86]通过低强度跑步机运动对肠道辐射损伤小鼠进行运动干预，发现运动可以使小鼠肠道中拟杆菌、阿克曼氏菌、乳杆菌丰度增加，阿克曼氏菌和乳酸杆菌在预防及治疗肠道组织炎症和损伤中发挥着重要的作用，这一变化有助于保护肠道上皮黏膜组织，使肠道组织结构和功能得到重塑，维护肠道组织健康。LAMBERT等[87]学者对2型糖尿病小鼠进行低强度跑台运动干预，通过对干预前后粪便菌群分布发现，跑步机运动使得2型糖尿病小鼠肠道拟杆菌门及厚壁菌门丰度降低，双歧杆菌增加。双歧杆菌与乳杆菌相似，都是人体质量要的有益菌，它可以抑制致病菌的产生和机体组织炎症，维护肠道黏膜物理屏障功能，保护胃肠道组织，防止内毒素血症等，详见表2。 "

在中等强度运动状态下，肠道菌群变化对机体健康的影响与低强度运动干预结果较为一致。中等强度运动干预通过肠道菌群对机体健康产生有益影响。在相关研究中，将小鼠分为运动和非运动组，运动组小鼠进行14周中等强度跑台运动，干预后将非运动组和运动组小鼠肠道菌群进行比较，发现运动组双歧杆菌、粪球菌、乳杆菌、梭菌等显著高于非运动组小鼠，而双歧杆菌、梭菌和乳杆菌等可以防止病原体入侵，促进机体免疫力的提高，抑制有害菌产生，从而促进肠道组织稳态，调节机体组织炎症反应，预防疾病产生[89-90]。同时，REN等[91]用4周龄C57BL/6J小鼠建立ApcMin/+小鼠模型，并对肿瘤患病小鼠进行12周中等强度的有氧运动干预，发现运动干预后使肿瘤患病小鼠肠道菌群组成和丰度发生变化，其中瘤胃球菌科等益生菌丰度增加而埃希氏菌属等致病菌丰度减少，这表明该变化对肿瘤疾病有一定改善作用。LIU等[92]在实验中对C57BL/6J小鼠进行4周中等强度运动干预，发现运动后小鼠和对照组小鼠肠道菌群存在明显差异，其中运动组阿克曼氏菌、普氏菌属、梭菌及乳杆菌丰度得到明显增加，该变化有利于机体心脏组织功能的改善，促进机体健康，详见表3。 "

然而，当前高强度运动干预肠道菌群对健康产生影响的相关报道较少，但也有一些不同研究观点。传统观点认为高强度运动对机体健康有害，而YUAN等[95]将6周龄雄性小鼠进行4周高强度游泳训练，该运动训练使得小鼠肠道菌群多样性整体降低，其中有益菌丰度降低而致病菌生成增加，对机体组织免疫及代谢功能产生负面影响，使组织遭到损害，并导致内脏损伤。但DENOU等[96]研究结论与YUAN等[95]观点不同，该研究通过对雄性C57BL/6小鼠进行高质饮食诱导，对诱导的高脂饮食小鼠进行高强度间歇跑台运动，发现高强度间歇跑台运动使小鼠肠道拟杆菌分泌增加，拟杆菌与厚壁菌比率上升，且肠道α多样性也相应增加，该研究表明高强度间歇跑台运动在一定程度上可以克服由饮食引起的肥胖等一系列代谢疾病导致的肠道菌群紊乱，并对相关疾病有一定改善作用[96]。此外，BARTONW等[97]将职业橄榄球运动员与久坐不动者肠道菌群相比较，发现职业运动员肠道菌多样性明显高于久坐不动者，而运动员代谢相关的微生物基因的丰度也相对更高，其次阿克曼氏菌(Akkermansia)等有益菌的比例也明显高于低体质量指数对照组，职业运动员肠道菌群代谢产物短链脂肪酸短链脂肪酸的产量比久坐不动组的更为丰富，运动员主要以高强度剧烈运动为主，因此可知长期高强度运动可能使有益肠道菌丰度的增加，以降低各组织炎症促进肌肉组织损伤的恢复。 因此，低-中强度运动可明显促进阿克曼氏菌、乳杆菌、双歧杆菌等益生菌丰度增加，从而促进肠道组织稳态，预防或改善相关疾病的发生与发展。然而当下对高强度运动介入肠道菌群是否能够促进机体组织健康还存明显争议，这还可能受运动模式、运动方式、运动频率、饮食摄入、休息时间、性别和年龄等相关因素影响。目前鲜有文献关于不同运动强度下肠道菌对机体组织健康的相关机制报道，这值得学者进一步关注与探讨。 "