補充益生菌對運動員的健康效應

過度訓練可能會增加運動員罹患氣喘、上呼吸道感染、腸胃道不適、憂鬱和焦慮的風險,其他併發症如免疫力下降和慢性疲勞也是過度訓練很常見的症狀,這些症狀會阻礙運動員的進步及降低運動表現和成績。目前有很多研究在探討補充益生菌對運動員的健康效應,特別是針對緩解及預防因過度訓練所產生的症狀。以下將分別來探討。

 

一、提升抗氧化力

激烈的運動使運動員消耗更多的氧氣,因而產生共大量的活性氧自由基。跟根據研究以下菌株,包括: Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus(保加利亞乳桿菌)Lactobacillus delbrueckii ssp. Lactis(德氏乳桿菌乳酸亞種)Lb. acidophilus(嗜酸乳桿菌) Lb. casei (凱氏乳桿菌,C菌)具有抗氧化的功能。此外,研究也發現某些特定菌株如Lb. fermentum E3 和 E18會產生抗氧化酵素-穀胱甘肽(glutathionine),而Clostridium butyricum (丁酸梭菌)所產生的短鏈脂肪酸-丁酸鹽也被證實也助於免疫功能的提升及改善胰島素抗性。

 

有研究探討兩種益生菌,包括: Lb. rhamnosus IMC 501 (鼠李糖乳桿菌) 和 Lb. paracasei IMC 502(副乳酪乳桿菌,台灣人熟悉的抗過敏益生菌-LP菌)對過度訓練的運動員的效果,結果發現四周的強烈訓練計畫下,沒有補充益生菌的運動員體內氧化壓力顯著上升,補充益生菌的運動員體力的氧化壓力顯著低於安慰劑組。

 

二、改善腸道黏膜屏障

腸道的黏膜層是由數種成分所組成,而連結腸細胞和上皮細胞就是透過緊密連接蛋白(Tight-Junction Protein)來連結兩種細胞。而腸道屏障的健康與否會影響營養素、水分的吸收,及防止有害物質進入身體的血液循環。當激烈運動時,因心血管和體溫調節反應會增加血流量,因此使緊密連接蛋白(Tight-Junction Protein)磷酸化,進而增加腸道屏障的通透性(詳見下圖,figure.2)。當腸道的通透性增加時會導致過敏原及病原體更容易透過腸道進入血液循環,因此增加過敏和感染的風險,以及各種腸胃道不適的症狀。

 

一份隨機、雙盲、安慰劑對照試驗,測試補充益生菌對耐力型男性運動員的腸道屏障功能的效果,共23名運動員參與實驗,研究期間為14天,腸道屏障受損的指標為糞便中的連結蛋白(Zonulin)的濃度,結果顯示,和安慰劑組相比,補充益生菌的組別其糞便中的連結蛋白(Zonulin)的濃度顯著從高於正常值恢復到正常值。

 

三、調節免疫功能

研究已經證實過度訓練會導致免疫抑制現象。因為當過度訓練會導致體內組織損傷並引發體內過度產生細胞激素,包括:IL6和TNF-alpha(腫瘤壞死因子alpha),因此使運動員出現慢性疲勞,隨後引發體液反應導致細胞性免疫反應被抑制,導致感染的風險上升。

 

研究發現Lb. plantarum 299v (胚芽乳酸桿菌299v)會促進mucin (黏蛋白)、 MUC2和MUC3的產生,而這些黏蛋白會抑制病原體植入人體中。黏蛋白(mucin)是一種大型的糖基化蛋白質,可透過至少三種機制來保護腸道:A. 形成一種類似凝膠結構捕獲各種分子;B.透過特定的結合點與各種分子、病原體和蛋白質結合;C. 處理捕獲的病原體或蛋白質。

 

有一種含Lb. rhamnosus HN001 (鼠李糖乳桿菌HN001)和Lb. acidophillus NCFM (嗜酸乳桿菌NCFM)的起司,被證明可增加老年受試者自然殺手細胞(NK cells)的活性進而殺死癌化細胞,並強化吞噬作用。研究發現運動員若每天規律補充益生菌-Lb. acidophilus(嗜酸乳桿菌) ,可以逆轉因訓練疲勞導致的干擾素伽瑪(干擾素-γ, Interferon-γ)缺乏的問題。干擾素伽瑪具有抗病毒、調節免疫及抗腫瘤的特性。

 

此外,也有研究以141位馬拉松選手為研究對象,探討補充益生菌Lb. rhamnosus GG (鼠李糖桿菌GG,及大家熟悉的LGG菌)對運動員呼吸道感染及腸胃道症狀的改善效果。LGG菌是目前研究最多的益生菌,LGG菌耐胃酸及膽汁,可以活著通過人體的胃部並到達腸道,產生抑菌素,促進免疫細胞的增加作用,同時產生抗體來對抗病菌,有助於免疫力的提升。該實驗結果和安慰劑組相比,補充LGG菌的運動員顯著改善訓練期間的腸胃道不適現象。

 

提到免疫調節的益生菌一定不能錯過目前很熱門的菌株Akkermansia Muciniphila2017年一篇發表在期刊Science的研究證實Akkermansia Muciniphila可強化接受免疫治療的癌症患者的治療效果。而在這之前及之後也有很多篇研究證實Akkermansia Muciniphila具有免疫調節的功能。

 

四、降低感染風險

過度訓練會使免疫功能下降,進而產生「開窗效應期」 (open window period),使感染的風險增加,因此導致運動員容易有腸胃道、泌尿道和皮膚感染的問題。

 

益生菌具有對抗病原體的特性,主要是因為他們所分泌的抗菌成分,這些抗菌成份可分為兩種,一種是高分子量的化合物稱為細菌素或殺菌素 (bacteriocins),另一種為低分子量的成分,包括過氧化氫、乳酸、醋酸和reuterin (一種抗菌素)等。乳酸、醋酸和過氧化氫是益生菌分泌的最常見的抗菌化合物。

 

細菌素 (bacteriocins)是益生菌分泌含核糖體結構的小胜肽,是益生菌很重要的特徵,不同菌株會產生許多不同的細菌素,如Lb. reuteri (洛德乳桿菌,亦稱做R菌)最知名的細菌素為reuterin;L. lactis (乳酸球菌)會分泌Nisin A (乳酸鏈球菌素A);E. faecalis DS16(腸球菌DS16)會分泌cytolysin (溶細胞素);Lb. plantarum (胚芽乳桿菌)分泌manufactures Plantaricin S;Lb. acidophilus(嗜酸乳桿菌)分泌 acidophilicin(嗜酸黴素)。

 

益生菌所分泌的這些具抗菌功能的細菌素,不僅幫助他們在腸道中存活的時間更久,且可有效對抗病原菌,幫助腸道維持健康的菌叢生態平衡。因此補充益生可幫助容易有腸胃炎和感染的運動員舒緩及預防這些症狀。

 

五、維持心理健康

優秀的運動員很常見有憂鬱症狀,根據不同的調查約有4-68%,且女運動員比男運動員更容易有憂鬱症狀,個人參賽的運動員也比團隊競賽的運動員更容易有沮喪症狀。導致優秀運動員沮喪的危險因子包括:遺傳、環境因素、受傷、比賽失敗、運動退役、疼痛、腦震盪及過度訓練。

 

有研究針對大學運動員補充益生菌Lb. gasseri OLL2809合併alpha-lactalbumin (α-乳白蛋白),結果發現顯著的改善運動員憂鬱症狀。另一份補充複合益生菌(B. bifidum W23, B. lactis W51, E. faecium W54, Lb. acidophilus W22, Lb. brevis W63, L. lactis W58)的研究也有類似的效果,因過度運動會耗損體內的色胺酸,而補充複合益生菌顯著提升運動員血清中色胺酸的濃度,而色胺酸濃度過低被發現與罹患憂鬱症有相關性,

 

結論與未來展望

 

健康狀態與腸道微生物之間的關係是複雜的,運動和健康狀態可以改變腸道菌叢的生態,進而有利於人體健康及維持良好的運動潛力。而劇烈的運動會使運動員更容易受到感染、發炎、憂慮和腸道通透性的功能異常。補充益生菌是一個有效率的策略來預防及舒緩上述這些症狀,且不影響運動員維持持續運動的生活方式。

 

益生菌對運動員的影響是一個令人振奮的新領域,雖然目前研究數量仍然有限,但這些結果已經顯現出巨大的希望,未來研究應著重在釐清這些已被公認具功效的菌株的最佳有效劑量,並確認這些菌株是否該長期被食用或僅具短期功效,相信這些研究結果將會對運動員帶來很大的助益。

 

 

 

 

參考文獻: Wosinska L, Cotter PD, O’Sullivan O, Guinane C. The Potential Impact of Probiotics on the Gut Microbiome of Athletes. Nutrients.2019 Sep 21;11(10). pii: E2270. doi: 10.3390/nu11102270.

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