《Food & Function》：Probiotic Lactobacillus kefiranofaciens K6 attenuates physiological and behavioral alterations and modulates the gut microbiota in a mouse model of overtraining syndrome
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运动因其在促进不同人群健康和预防疾病方面的巨大益处而被广泛认可；然而，不当的训练强度结合恢复不足会导致过度训练综合征（OTS），其特征是持续的运动表现下降、生理适应不良和心理障碍。益生菌已成为一种有前景的营养策略，用于调节宿主代谢和肠道微生物群，但针对OTS的
运动因其在促进不同人群健康和预防疾病方面的巨大益处而被广泛认可；然而，不当的训练强度结合恢复不足会导致过度训练综合征（OTS），其特征是持续的运动表现下降、生理适应不良和心理障碍。益生菌已成为一种有前景的营养策略，用于调节宿主代谢和肠道微生物群，但针对OTS的有效干预措施仍然有限。在本研究中，使用一种由渐进式跑步机方案诱导的、已得到充分验证的OTS样小鼠模型，以评估补充开菲尔乳杆菌K6对运动表现下降、生理适应不良、心理障碍和肠道微生物群失调的影响。小鼠被随机分配到久坐组、常规运动组、OTS组和OTS-K6组，并接受指定的干预措施10周。K6补充与OTS引起的体重、食欲、身体成分、耐力表现、葡萄糖耐量和组织糖原含量降低的减轻相关，同时也与包括肌肉损伤标志物（CK和LDH）和能量代谢指标（葡萄糖、乳酸和氨）在内的外周疲劳生物标志物的改善相关。此外，K6给药与肠道屏障相关基因表达（Claudin-1、ZO-1和ZO-2）的改善、组织和全身炎症反应（TNF-α、IL-6、中性粒细胞计数、PLR和NLR）的减少相关，并通过淋巴细胞水平显示出对免疫功能支持的迹象。K6补充也减轻了OTS诱导的焦虑样行为。此外，肠道微生物群组成因运动、OTS诱导和K6补充而改变，K6通过减少粪副嗜血杆菌和增加肠道副杆菌来调节OTS相关的菌群失调。此外，在常规运动组中，杜卡尼拉菌和肠道副杆菌的变化也可能带来潜在益处。在该实验性OTS样小鼠模型中，过度的训练应激与多种代谢、炎症、行为和微生物群相关的紊乱相关，而K6补充与减轻几种OTS相关改变相关。这些发现表明，针对微生物群的营养策略可能支持在过度训练应激下的生理恢复力；然而，这些结果应被解释为关联性和假设生成性的，因为机制性关系未被直接检验。
研究背景与现状
运动对健康的益处已被广泛认可，然而，高强度的训练计划若未能配合充分的恢复，可能导致过度训练综合征（OTS）。OTS以持续的运动表现下降、生理适应不良和情绪障碍为特征，严重影响运动员的健康与竞技水平。其临床呈现包括慢性疲劳、睡眠障碍、食欲减退、体重下降、焦虑等多种症状，并可累及内分泌、免疫、肌肉骨骼和神经系统。尽管关于OTS的病理生理学有细胞因子、糖原耗竭、自主神经失调等多种假说，但其确切机制，特别是在肠道微生物群这一“第二基因组”层面上的作用，仍未明确。与此同时，益生菌作为一种调节宿主-微生物群稳态的营养干预手段，在改善健康和疾病方面展现出潜力，但其在OTS这类复杂生理应激条件下的应用价值尚待评估。因此，从预防角度出发，评估特定功能性益生菌是否能减轻OTS相关的多系统紊乱，具有重要的研究价值和潜在应用前景。
研究目的、方法与整体结论
本项研究旨在探讨功能性益生菌开菲尔乳杆菌K6对OTS相关改变（包括运动表现下降、外周疲劳、生理适应不良、心理障碍和肠道微生物群失调）的影响。研究采用了已建立的OTS样小鼠模型。研究的主要发现是，在过度训练应激下，补充K6益生菌与多种生理、炎症和行为异常的减轻相关，并伴随肠道微生物群组成的调节。这提示针对微生物群的营养干预可能是应对过度训练应激的一种潜在策略。本研究的论文发表在《Food 》期刊。
关键技术方法概述
研究人员建立了由32只雄性C57BL/6小鼠组成的动物模型，经过适应期后，随机分为四组：久坐组、常规运动组、OTS诱导组和OTS诱导+K6补充组，干预持续10周。OTS通过每周5次的渐进式跑步力竭方案诱导，K6以冻干粉形式口服灌胃给予，每日剂量为1×108CFU/只。研究过程中，系统监测了小鼠的体重、摄食、耐力表现等指标。干预结束后，研究人员评估了包括体重增长曲线、身体成分、口服葡萄糖耐量测试（OGTT）结果、外周疲劳相关生化指标（如血糖、乳酸、氨、肌酸激酶CK、乳酸脱氢酶LDH）、肝脏和肌肉糖原含量、全血细胞计数（CBC）、组织炎症基因（TNFA、IL1B、IL6）和肠道紧密连接基因（OCLN、CLDN1、TJP1、TJP2）表达、焦虑样行为（通过旷场测试OFT和高架十字迷宫EPM）以及利用全长16S rRNA基因测序分析的肠道微生物群组成和多样性。数据分析采用包括方差分析（ANOVA）和事后检验在内的统计学方法。
详细研究结果
1. 生长曲线、摄食量和身体成分
OTS诱导导致小鼠体重增长显著减缓，摄食和饮水量减少，肌肉、睾丸、附睾脂肪垫、肝脏和心脏重量均显著低于久坐组和常规运动组。补充K6（OTS-K6组）部分减轻了这些变化，其体重、摄食量及大多数组织重量与常规运动组无显著差异，表明K6可能有助于在过度训练应激下维持能量平衡和身体成分。
2. 运动耐力表现
在跑步机力竭测试和负重强迫游泳测试中，OTS组小鼠的耐力表现均显著下降。而OTS-K6组小鼠的跑步机耐力从训练中期开始显著优于OTS组，在强迫游泳测试中的耐力也显著强于OTS组，但仍低于常规运动组，表明K6补充能部分对抗OTS引起的耐力下降。
3. 葡萄糖耐量
口服葡萄糖耐量测试显示，OTS组小鼠的血糖曲线下面积（AUC）显著增大，表明其葡萄糖耐量受损。K6补充显著改善了OTS引起的葡萄糖不耐受，OTS-K6组的血糖AUC与久坐组和常规运动组无显著差异。
4. 外周疲劳相关生化变量
在急性游泳测试前后，OTS组小鼠表现出异常的代谢和肌肉损伤标志物水平，包括运动后血糖和乳酸水平较低、血氨水平较高、肌酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）水平升高。K6补充改善了多数异常指标，使得OTS-K6组的血糖、乳酸、CK和LDH水平在运动后与其他非OTS组相近，表明K6能缓解外周疲劳和肌肉损伤。
5. 糖原含量
OTS组小鼠的肝脏和肌肉糖原含量均显著降低。K6补充显著提升了肌肉糖原含量，使其与久坐组和常规运动组无差异，但对肝脏糖原的提升作用有限。
6. 血液学特征
OTS诱导引发了系统性的炎症和免疫状态改变，表现为中性粒细胞计数、血小板计数、中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）和血小板与淋巴细胞比值（PLR）升高，淋巴细胞计数降低。K6补充部分逆转了这些变化，特别是使NLR、PLR和淋巴细胞计数更接近常规运动组水平。
7. 焦虑样行为评估
行为学测试显示，OTS诱导显著增加了焦虑样行为，表现为在旷场测试中心区域停留时间减少、粪便粒数增加，在高架十字迷宫中开放臂停留时间减少。K6补充显著减轻了这些行为异常，OTS-K6组的表现优于OTS组，尤其在高架十字迷宫测试中。
8. 肠道紧密连接基因表达
在盲肠组织中，OTS诱导导致紧密连接相关基因闭锁小带蛋白-1（TJP1， 亦称ZO-1）、闭锁小带蛋白-2（TJP2， 亦称ZO-2）和闭合蛋白（OCLN）的表达显著下调。K6补充使TJP1和TJP2的表达部分恢复，并使OCLN的表达恢复至与久坐组和常规运动组相当的水平。
9. 肠道、肌肉和肝脏的炎症基因表达
OTS诱导导致肠道、肌肉和肝脏组织中肿瘤坏死因子-α（TNFA）和白细胞介素-6（IL6）的基因表达显著上调，肠道中白细胞介素-1β（IL1B）表达也上调。K6补充显著减轻了TNFA在所有三个组织中的上调，并降低了肌肉中IL6和肠道中IL1B的表达。
10. 肠道微生物群组成和多样性
Alpha多样性分析显示各组间微生物丰富度和整体多样性无显著差异。然而，Beta多样性分析（基于非加权UniFrac距离）表明，OTS组的微生物群落结构与久坐组、常规运动组存在显著差异，而OTS-K6组的群落结构介于OTS组与其他组之间，表明K6补充与OTS相关菌群失调的部分调节相关。在特定菌群水平上，OTS组中粪副嗜血杆菌和杜卡尼拉菌的相对丰度升高，而肠道副杆菌丰度降低。K6补充降低了粪副嗜血杆菌的丰度，并增加了肠道副杆菌的丰度。杜卡尼拉菌在常规运动组中丰度较低，但在两个OTS组中均升高。
讨论与结论总结
讨论部分总结
研究讨论指出，本研究在模拟过度训练应激的动物模型中观察到，OTS诱导与多系统生理紊乱相关，包括生长代谢抑制、耐力下降、糖代谢异常、系统炎症、焦虑行为以及肠道菌群和屏障相关基因表达的改变。补充益生菌K6与这些异常的显著减轻相关。这些关联性结果提示，靶向肠道微生物群的营养策略（如补充特定益生菌）可能有助于提升机体在极端训练负荷下的生理恢复力。肠道菌群的变化，如粪副嗜血杆菌的减少和肠道副杆菌的增加，可能与观察到的生理改善有关，但具体的机制（如短链脂肪酸代谢物介导的作用）尚需未来结合代谢组学等功能研究来阐明。研究也指出了若干局限性，包括未检测与应激相关的内分泌激素（如皮质酮）、未设置单独的益生菌对照组、未直接测量肠道通透性和微生物代谢物、以及样本量相对较小等，这些都需要在未来研究中进一步完善。
研究结论翻译
过度训练综合征对运动表现和长期健康构成重大挑战，尤其是在过度训练与恢复和营养支持不足同时发生时。在本研究中，一个跑步机诱导的动物模型证明，过度训练应激与生理适应不良、焦虑样行为改变以及肠道微生物群组成的改变相关。补充开菲尔乳杆菌K6与减轻几种OTS相关改变相关，包括生理、炎症和行为反应的改善。这些发现表明，在此实验性OTS样模型中，针对微生物群的营养策略可能与改善过度训练应激下的生理恢复力相关。然而，本研究的结果仍然是关联性和假设生成性的，益生菌补充、肠道微生物群改变和宿主生理反应之间的机制关系需要进一步研究。适当调节训练负荷、充分恢复、有针对性的营养策略和心理干预，对于维持运动员和普通人群的生理和心理健康仍然是必不可少的。
