短乳杆菌GKEX通过调节肠道菌群和能量代谢增强小鼠运动表现与抗疲劳作用

本研究探讨了短乳杆菌（Levilactobacillus brevis）GKEX（活菌、热灭活HK-GKEX和冻融灭活FK-GKEX）对ICR小鼠运动性能的改善作用。结果表明，GKEX补充剂显著提升前肢抓力（grip strength）和力竭跑步时间，降低运动后血乳酸（lactate）和尿素氮（BUN）水平，增加肝糖原和肌糖原储存，并促进肠道内产短链脂肪酸（SCFAs）菌群（如Roseburia、Blautia）的增殖。该研究为益生菌在运动营养领域的应用提供了新的理论依据。

　　

1 引言

运动性肌肉疲劳是运动员面临的主要挑战，其发生与能量耗竭、乳酸积累及组织损伤密切相关。近年来，益生菌作为安全有效的营养补充剂受到广泛关注，其中乳酸杆菌属（Lactobacillus）已被证实具有抗氧化、抗炎及调节免疫等功能。短乳杆菌（Levilactobacillus brevis）GKEX分离自豆豉，前期研究显示其能显著提升小鼠运动耐力并降低疲劳相关生物标志物水平。本研究进一步评估不同剂型（活菌、热灭活及冻融灭活）的GKEX对运动性能、疲劳抵抗及肠道菌群的影响，为其在运动营养领域的应用提供更全面的依据。

2 材料与方法

2.1 样品制备

短乳杆菌GKEX通过离心、洗涤后与脱脂乳混合冻干制成活菌粉（约4×10¹¹ CFU/g）。热灭活样品（HK-GKEX）经121°C高压灭菌处理，冻融灭活样品（FK-GKEX）通过反复冻融循环制备。所有样品于4°C保存备用。

2.2 动物实验设计

8周龄雄性ICR小鼠随机分为6组（n=8）：空白对照组、支链氨基酸（BCAA）阳性对照组、低剂量GKEX（0.0615 mg/天）、高剂量GKEX（0.615 mg/天）、HK-GKEX组（0.615 mg/天）及FK-GKEX组（0.615 mg/天）。连续灌胃4周后，检测前肢抓力、力竭跑步时间、运动后血乳酸、尿素氮及组织糖原含量，并分析肠道菌群组成。

3 结果

3.1 小鼠生理特征

补充GKEX期间，各组小鼠体重稳步增长，且饮水量、摄食量及器官重量无显著差异，表明GKEX无显著毒性作用。

3.2 前肢抓力提升

与空白组相比，所有GKEX组均显著提高相对抓力（p<0.05）。其中高剂量活菌GKEX组抓力达426.50±15.13%，较BCAA组提升1.11倍（p=0.0009）。

3.3 力竭跑步时间延长

高剂量活菌GKEX组跑步时间（16.28±0.72分钟）显著高于空白组（7.59±1.52分钟）和BCAA组（10.23±0.97分钟），提升幅度达1.59倍（p<0.0001）。

3.4 乳酸代谢改善

运动10分钟后，高剂量活菌GKEX组血乳酸增长率较空白组降低1.2倍（p=0.0213）；休息20分钟后，其乳酸清除率较BCAA组提高1.48倍（p=0.0145）。

3.5 尿素氮水平降低

运动后休息60分钟，所有GKEX组尿素氮水平均显著低于空白组和BCAA组（p<0.05），其中高剂量活菌GKEX组降幅达1.14倍（p<0.0001）。

3.6 糖原储存增加

高剂量活菌GKEX组肝糖原（2.54±0.36 mg/g）和肌糖原（1.37±0.08 mg/g）含量最高，较BCAA组分别提升1.53倍（p<0.0001）和1.38倍（p=0.0444）。

3.7 肠道菌群调节

LEfSe分析显示，高剂量活菌GKEX组显著富集Roseburia、Blautia等产短链脂肪酸菌属；Beta多样性分析表明其菌群结构与空白组差异显著（p=0.008）。

4 讨论

短乳杆菌GKEX通过多途径改善运动性能：其一，促进乳酸转化为短链脂肪酸（如丁酸盐），加速乳酸清除；其二，增强糖原储存，为运动提供持续能量；其三，调节肠道菌群，增加有益菌丰度。值得注意的是，灭活菌剂（尤其FK-GKEX）仍保留部分活性，可能与细胞裂解释放的代谢物有关。

5 结论

短乳杆菌GKEX（活菌与灭活制剂）均能通过调节能量代谢、乳酸清除及肠道微生态，有效提升运动耐力并延缓疲劳。其多靶点作用机制为开发新型运动营养补充剂提供了重要理论支持。