人體各個(gè)器官系統(tǒng)是相互聯(lián)系在一起的,是一個(gè)緊密相連的網(wǎng)絡(luò),其中大腦、腸道和腸道菌群是主要中樞。如果我們的身體網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了不匹配,就會(huì)導(dǎo)致紊亂,表現(xiàn)為慢性低度炎癥和慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。
雖然飲食是降低這種風(fēng)險(xiǎn)的最重要的策略之一,但是科學(xué)表明,我們的生活方式,特別是運(yùn)動(dòng)和休息,也極大地影響著我們的健康,包括我們腸道菌群的組成和功能。雖然一些影響我們健康的因素不在我們的控制范圍內(nèi),比如遺傳易感性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等,但是這些因素是可控的,可以讓我們掌握自己的命運(yùn)。
運(yùn)動(dòng)
運(yùn)動(dòng)有益健康
我們都知道,運(yùn)動(dòng)是健康和長(zhǎng)壽的支柱之一。有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)對(duì)新陳代謝和心血管健康有好處,比如降低心臟病發(fā)作和中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)、改善大腦健康、減少抑郁和焦慮、減少認(rèn)知能力下降,這都有充分的證據(jù)。相反,久坐不動(dòng)的生活方式是導(dǎo)致當(dāng)前健康危機(jī)中疾病高發(fā)率的一個(gè)關(guān)鍵因素。
最近的研究還發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)可以延長(zhǎng)我們的健康壽命。2020年哈佛大學(xué)的一項(xiàng)研究表明,每天至少30分鐘的體育運(yùn)動(dòng)是五種可以增加無(wú)疾病年數(shù)、延長(zhǎng)預(yù)期壽命的生活方式之一。其它四種是健康飲食、正常體重、不吸煙和不飲酒。到50歲時(shí),如果堅(jiān)持這五個(gè)簡(jiǎn)單的生活方式,可以多增加7-10年的無(wú)疾病時(shí)間。即使在中年晚期養(yǎng)成健康的習(xí)慣,也可以在不依賴醫(yī)療系統(tǒng)的情況下獲得更長(zhǎng)的壽命。
芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一項(xiàng)研究也報(bào)告了類似的發(fā)現(xiàn),通過(guò)對(duì)來(lái)自幾個(gè)歐洲國(guó)家的116043名參與者的前瞻性多隊(duì)列研究,發(fā)現(xiàn)許多相同的健康生活方式選擇與無(wú)疾病年數(shù)的增加之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著關(guān)聯(lián),研究人員發(fā)現(xiàn),包括體育運(yùn)動(dòng)、健康的BMI、無(wú)吸煙史和不飲酒。這些生活方式也與沒(méi)有2型糖尿病、心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病或癌癥的長(zhǎng)壽有關(guān)。
運(yùn)動(dòng)有益于腸道菌群健康
運(yùn)動(dòng)不僅和健康飲食一樣有益,而且飲食和運(yùn)動(dòng)之間可能還存在積極的相互作用。也就是說(shuō),健康飲食和每天運(yùn)動(dòng)的結(jié)合在延長(zhǎng)健康壽命方面比單獨(dú)一種方式都有更大的積極影響。它們一起對(duì)腦-腸-微生物網(wǎng)絡(luò)的健康有協(xié)同作用,防止免疫系統(tǒng)的不恰當(dāng)參與。相反,缺乏運(yùn)動(dòng)和不健康飲食會(huì)導(dǎo)致腸道菌群和腸道免疫系統(tǒng)之間的溝通異常而導(dǎo)致低度系統(tǒng)性免疫激活。運(yùn)動(dòng)有益于腸道菌群健康并可以提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。
第一個(gè)證據(jù)來(lái)自于在實(shí)驗(yàn)室老鼠身上進(jìn)行的研究。那些被允許自由活動(dòng)的大鼠的腸道菌群與活動(dòng)受限的大鼠明顯不同,同時(shí)短鏈脂肪酸丁酸的水平也有所增加。短鏈脂肪酸是由結(jié)腸中的某些微生物發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的,其中最常見(jiàn)的是丁酸、乙酸和丙酸,它們對(duì)腸道、免疫系統(tǒng)和大腦有積極作用,可以維持腸壁屏障,使免疫功能正?;a(chǎn)生飽腹感。
第二個(gè)證據(jù)來(lái)自于愛(ài)爾蘭科克大學(xué)的研究人員對(duì)愛(ài)爾蘭優(yōu)秀橄欖球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵的研究,研究人員比較了橄欖球運(yùn)動(dòng)員與BMI正常但久坐不動(dòng)的人群之間的腸道菌群特征以及肌肉活動(dòng)和血液中低度免疫激活。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在腸道微生物多樣性和相對(duì)豐度,以及代謝途徑和糞便代謝物的活性方面,兩組之間存在顯著差異。
橄欖球運(yùn)動(dòng)員有著更豐富的微生物多樣性和豐富度,以及更豐富的阿克曼氏菌(Akkermansia)以及其它一些產(chǎn)短鏈脂肪酸的細(xì)菌,它們是公認(rèn)的對(duì)腸道健康有益的細(xì)菌。這些微生物的變化也與較低的系統(tǒng)性免疫激活和較高的肌酸激酶水平有關(guān),肌酸激酶是一種隨肌肉活動(dòng)量而變化的酶。此外,橄欖球運(yùn)動(dòng)員擁有更多的產(chǎn)短鏈脂肪酸以及氨基酸和碳水化合物代謝所需的腸道微生物基因。這些增加與更好的身體素質(zhì)和整體健康狀況有關(guān)。
然而,由于橄欖球運(yùn)動(dòng)員吃高蛋白和高熱量的食物,所以無(wú)法確定這種差異是否也受到運(yùn)動(dòng)員飲食的影響。
此后,在健康人身上進(jìn)行的一項(xiàng)縱向研究表明,耐力運(yùn)動(dòng)確實(shí)對(duì)腸道菌群的組成和功能有影響,與飲食無(wú)關(guān)。這項(xiàng)研究是由美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)完成的,研究人員召集了18名瘦人和14名肥胖的受試者,他們都過(guò)著久坐不動(dòng)的生活方式。
受試者參加了一項(xiàng)為期六周,每周三天的有監(jiān)督的耐力訓(xùn)練項(xiàng)目,從每天30分鐘到60分鐘,從中等強(qiáng)度到高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng),他們的飲食也受到控制。之后,研究對(duì)象又恢復(fù)了原來(lái)的久坐生活方式,持續(xù)了6周。研究人員分別在運(yùn)動(dòng)六周前后和恢復(fù)不運(yùn)動(dòng)六周后收集了糞便樣本。
運(yùn)動(dòng)計(jì)劃導(dǎo)致了身體組成的顯著變化,增加了總?cè)ブw重和減少了身體脂肪的相對(duì)比例。此外,這些變化與運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的促進(jìn)腸道健康的短鏈脂肪酸增加有關(guān)。這種有益的影響在多個(gè)層面的研究中得到了證實(shí),比如產(chǎn)短鏈脂肪酸的微生物(包括梭菌目以及羅斯氏菌屬、毛螺菌屬和棲糞桿菌屬)的增加,短鏈脂肪酸產(chǎn)生相關(guān)的微生物基因增加,以及糞便短鏈脂肪酸濃度增加。
研究人員發(fā)現(xiàn),這些腸道菌群多樣性的變化在所有參與者中并不一致,而是取決于參與者的BMI。運(yùn)動(dòng)引起的糞便短鏈脂肪酸濃度的增加主要在瘦人中觀察到,而在肥胖的參與者中只有較低程度的增加。在腸道健康方面,有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)使瘦人的受益最大。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃停止后,這些變化在很大程度上就被逆轉(zhuǎn)了。因此,運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致人體腸道菌群的組成和功能變化,這與肥胖狀況有關(guān),但與飲食無(wú)關(guān),與持續(xù)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。為了對(duì)微生物有益,運(yùn)動(dòng)必須是有規(guī)律的。
運(yùn)動(dòng)規(guī)律和適度很關(guān)鍵
有規(guī)律的、適度的運(yùn)動(dòng)對(duì)健康有益,而過(guò)度的運(yùn)動(dòng)可能對(duì)腸道健康和整體健康就有害了。
過(guò)度運(yùn)動(dòng)會(huì)增加腸道通透性,且與系統(tǒng)性免疫標(biāo)記物的增加有關(guān)。過(guò)度運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致腸道中抗炎癥的細(xì)菌減少,比如擬桿菌屬、棲糞桿菌屬和羅斯氏菌屬,而一些罕見(jiàn)的、有害的細(xì)菌類群的相對(duì)豐度增加。這些變化以及一些糞便代謝物的減少,包括精氨酸和半胱氨酸,都與腸道通透性的增加有關(guān)。
那些極限運(yùn)動(dòng)員中大約有20-50%報(bào)告有腹脹、痙攣、腹瀉、胃灼熱、惡心、嘔吐和血便等,其中女性更常見(jiàn)。并不是每個(gè)極限運(yùn)動(dòng)員都會(huì)這樣,這可能與一個(gè)人的腸道對(duì)極限運(yùn)動(dòng)壓力的恢復(fù)能力有關(guān),而這種差異與腸道菌群的差異有關(guān)。
運(yùn)動(dòng)會(huì)激活自主神經(jīng)系統(tǒng),它向腸道發(fā)出的信號(hào)可以改變腸道蠕動(dòng)、消化液和粘液分泌、腸道血流和腸道通透性。這些影響會(huì)改變腸道微生物的棲息地,它們也在一定程度上適應(yīng)。盡管極限運(yùn)動(dòng)可以帶來(lái)興奮和成就感,但它可能會(huì)造成一種不匹配,就像我們現(xiàn)代日常挑戰(zhàn)和我們古老的壓力反應(yīng)系統(tǒng)之間的不匹配一樣。
高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)身體的要求會(huì)在大腦中敲響警鐘,產(chǎn)生夸大的壓力反應(yīng)。在一些脆弱的個(gè)體中,這些增加的壓力信號(hào)會(huì)導(dǎo)致腸漏和免疫系統(tǒng)激活以及腸道微生物豐度和行為的改變,所有這些都會(huì)對(duì)身體和大腦產(chǎn)生負(fù)面影響。
極限運(yùn)動(dòng)員們可以吃一些有利于腸道微生物的飲食,來(lái)抵消極限運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的產(chǎn)短鏈脂肪酸的微生物減少,比如富含蛋白質(zhì)、膳食纖維和多酚的豆類、全谷物以及各種蔬菜和水果等。
有規(guī)律的、適度的運(yùn)動(dòng)可以增加腸道微生物多樣性,這些微生物可以增加短鏈脂肪酸的產(chǎn)生,從而增強(qiáng)腸壁完整性,減少腸道相關(guān)免疫激活。規(guī)律和適度很關(guān)鍵,如果你的運(yùn)動(dòng)是斷斷續(xù)續(xù)的,那么它可能不值得你付出努力,但是如果你運(yùn)動(dòng)太劇烈,你的腸道也很容易受到這種身體壓力的影響,這反而可能影響你的健康。
腸道菌群會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)嗎?
2019年哈佛大學(xué)的一項(xiàng)研究為這個(gè)問(wèn)題提供了部分答案。研究人員比較了馬拉松運(yùn)動(dòng)員比賽前后的腸道菌群,與久坐不動(dòng)的對(duì)照者相比,一些運(yùn)動(dòng)員腸道中有大量的韋榮球菌屬細(xì)菌,而且在比賽后的數(shù)量有所增加。當(dāng)研究人員從他們的糞便樣本中分離出一株韋榮球菌菌株,并將其轉(zhuǎn)移到小鼠的腸道中,這些小鼠的運(yùn)動(dòng)能力顯著提高了,它們?cè)谂懿綑C(jī)上的跑步時(shí)間明顯延長(zhǎng)。
我們知道,乳酸是引起運(yùn)動(dòng)后疼痛的主要物質(zhì)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,肌肉組織消耗葡萄糖產(chǎn)生乳酸,尤其是在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),氧氣供應(yīng)不足會(huì)形成無(wú)氧代謝,導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的乳酸不能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步分解為水和二氧化碳,從而導(dǎo)致體內(nèi)大量乳酸堆積,引起局部肌肉酸痛。腸道韋榮球菌可以利用乳酸作為唯一的能量來(lái)源。
運(yùn)動(dòng)引起的血液乳酸積累會(huì)滲漏到腸腔內(nèi),并與韋榮球菌等微生物接觸,被代謝為短鏈脂肪酸丙酸。當(dāng)研究人員直接將丙酸轉(zhuǎn)移到小鼠體內(nèi)時(shí),小鼠的運(yùn)動(dòng)能力也會(huì)明顯增加。因此,腸道細(xì)菌可能通過(guò)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的乳酸轉(zhuǎn)化為丙酸作為一種新的能量來(lái)源,改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
睡眠
盡管身心健康與充足的睡眠之間密切相關(guān),但是作為一種文化,我們已經(jīng)把睡眠剝奪作為現(xiàn)代生活中一種可以接受的代價(jià)。據(jù)報(bào)道,73%的高中生睡眠不足,輪班工人盡管工作時(shí)間不正常也必須保持清醒,還有人驕傲地聲稱他們每晚只需要幾個(gè)小時(shí)的睡眠,我們的文化需要覺(jué)醒,要認(rèn)識(shí)到睡眠的重要性。
與糟糕的飲食和缺乏運(yùn)動(dòng)一樣,睡眠不好會(huì)增加壓力和易怒以及患代謝綜合征、心血管疾病、癌癥和感染的風(fēng)險(xiǎn)。睡眠在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和發(fā)揮全身抗炎作用方面起著至關(guān)重要的作用。由于腸道含有人體70%的免疫細(xì)胞,并且通過(guò)神經(jīng)和化學(xué)途徑與大腦緊密相連,因此人們認(rèn)為腦-腸-微生物軸在調(diào)節(jié)睡眠方面發(fā)揮著重要作用。
的確,睡眠對(duì)健康的腸道功能至關(guān)重要。當(dāng)我們不積極進(jìn)食或消化食物時(shí),我們的腸道微生物會(huì)被迫暫時(shí)轉(zhuǎn)向另一種燃料來(lái)源,特別是那些組成腸道黏液層的復(fù)合糖分子或聚糖。盡管由于不健康的飲食而導(dǎo)致黏液層厚度的長(zhǎng)期減少會(huì)導(dǎo)致腸漏,但晝夜之間黏液層的波動(dòng)也是健康腸道生理的一部分,允許腸道菌群、腸道本身和其它器官之間的間歇性交流。
當(dāng)我們休息時(shí),腸道會(huì)從有規(guī)律的前后收縮的蠕動(dòng)模式切換到一種周期性的高壓推進(jìn)模式,稱之為移行性運(yùn)動(dòng)復(fù)合體。在此期間,起源于食道的高振幅收縮帶慢慢向下到達(dá)小腸末端,帶著未消化的食物顆粒、腸液和數(shù)萬(wàn)億的腸道微生物,然后進(jìn)入大腸。這種運(yùn)動(dòng)波在禁食狀態(tài)下每90分鐘就會(huì)出現(xiàn)一次,它的眾多功能之一是保持小腸近端(最靠近胃的部分)的微生物密度較低,同時(shí)保持大腸內(nèi)的微生物密度不受影響,防止小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)的發(fā)生。
早在公元前350年,亞里士多德就在他的《論睡眠》一書中指出,睡眠是在消化過(guò)程中受到胃的影響而誘發(fā)的,它也可能由體溫過(guò)高所引起。雖然亞里士多德對(duì)免疫系統(tǒng)、炎癥和睡眠下的大腦機(jī)制之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用并不了解,但他在發(fā)燒患者中描述了一種睡眠誘導(dǎo)反應(yīng),這是對(duì)睡眠-免疫相互作用的第一次描述。睡眠-免疫相互作用在日常生活和民間智慧中是眾所周知的現(xiàn)象。我們都經(jīng)歷過(guò),疲憊不堪的疾病過(guò)后能睡個(gè)好覺(jué),畢竟,它是“最好的藥”。
在20世紀(jì)早期,研究人員假設(shè)一種叫做催眠毒素的分子在清醒時(shí)會(huì)增加,從而誘導(dǎo)睡眠,然后在睡眠中被清除。后來(lái)發(fā)現(xiàn),這種假設(shè)的睡眠誘導(dǎo)分子是脂多糖(LPS),它是細(xì)菌細(xì)胞壁的組成部分,被認(rèn)為起源于胃腸道。LPS通過(guò)激活免疫系統(tǒng)并釋放睡眠調(diào)節(jié)物質(zhì),包括被稱為細(xì)胞因子的“免疫系統(tǒng)士兵”,在動(dòng)物模型中被證明有助于調(diào)節(jié)慢波睡眠的穩(wěn)態(tài)。
細(xì)胞因子和LPS水平的增加不僅發(fā)生在感染期間,而且在代謝性內(nèi)毒素血癥中也被觀察到,這是一種非感染性的、低度免疫激活,是對(duì)不健康飲食的反應(yīng),從而導(dǎo)致腸道屏障功能受損。隨著對(duì)腸道菌群和腸道免疫系統(tǒng)之間的相互作用以及這些系統(tǒng)之間的循環(huán)相互作用的深入了解,我們對(duì)睡眠不良、腸道菌群和慢性疾病之間的關(guān)系有了更全面的認(rèn)識(shí)。
有研究表明,人(或老鼠)進(jìn)食時(shí)間與晝夜節(jié)律的關(guān)系在塑造腸道菌群和腸道健康方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)食物的攝入是有節(jié)律的,也就是說(shuō),當(dāng)受試者按照他們的晝夜節(jié)律進(jìn)食時(shí),在同一個(gè)體內(nèi),生活在腸道內(nèi)的所有類型的微生物中,大約15%在一天中數(shù)量會(huì)發(fā)生波動(dòng),而其它85%的微生物數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定。
腸道菌群在晝夜之間的變化,受到大腦視交叉上核中的生物鐘的影響。這些變化伴隨著腸道菌群與腸道細(xì)胞中基因表達(dá)模式相互作用方式的變化,它們?cè)谑拐麄€(gè)身體的代謝過(guò)程適應(yīng)晝夜節(jié)律方面起著關(guān)鍵作用。
正常晝夜節(jié)律被打亂,會(huì)導(dǎo)致一種腸道菌群失調(diào)的狀態(tài)。為了確定睡眠-覺(jué)醒周期是否同樣影響人類腸道菌群,有研究人員研究了在時(shí)差8-10小時(shí)的國(guó)家之間飛行的人的時(shí)差反應(yīng)。他們調(diào)查了兩名旅行者在飛行前一天、著陸后一天和著陸后兩周的腸道微生物相對(duì)豐度。
這兩名旅行者的腸道菌群組成發(fā)生了時(shí)差引起的變化,厚壁菌門的相對(duì)豐度增加,而它們被認(rèn)為與肥胖和代謝性疾病的較高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。然而,當(dāng)他們從時(shí)差反應(yīng)中恢復(fù)過(guò)來(lái)后,這種變化很快就被逆轉(zhuǎn)了。
為了確定這些菌群變化是否會(huì)導(dǎo)致對(duì)代謝性疾病的易感性增加,研究人員隨后將糞便樣本轉(zhuǎn)移到無(wú)菌小鼠體內(nèi),這些小鼠隨后出現(xiàn)了體重增加和血糖水平升高的情況。當(dāng)將人類受試者在時(shí)差反應(yīng)恢復(fù)后的糞便菌群轉(zhuǎn)移到到這些小鼠體內(nèi)后,它們的代謝紊亂發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
總之,規(guī)律和適度的運(yùn)動(dòng)以及充足的睡眠是非常有益健康的生活方式,它們可以對(duì)我們的腸道菌群產(chǎn)生有益影響。然而,缺乏運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)過(guò)度或睡眠不足都會(huì)對(duì)我們的健康產(chǎn)生不利影響,損害我們的免疫系統(tǒng),增加患多種疾病的風(fēng)險(xiǎn)。很明顯,規(guī)律的運(yùn)動(dòng)和良好的夜間休息對(duì)于腦-腸-微生物軸的正常功能和我們的長(zhǎng)期健康來(lái)說(shuō),與健康的飲食一樣重要。
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