肠道菌群和肌肉之间也存在联系，一文详解「肌肠轴」研究进展

我们的体成分会随着年龄的增长自然的发生一些不可避免的变化:一方面肌肉质量和力量会逐渐丧失,伴活动能力下降,即肌肉衰减症(sarcopenia);另一方面骨骼肌质量下降还会伴随脂肪质量的增加,即肌肉衰减型肥胖(sarcopenic obesity,SO）[1]。尤其是在50岁之后，每年肌肉含量丢失约0.8%，70岁后更甚，每年肌肉含量的丢失速率高达1.5%[2]。

对于这种情况，最常见的预防方式就是早期识别、尽早干预。干预的方法以营养支持和运动康复为主[3]。当前，越来越多的研究也显示营养和运动与肠道菌群密切相关，于是有人提出了肌肠轴的说法。那么，究竟什么是肌肠轴? 肠道菌群和肌肉之间又有着怎样的因果关系?

其实，已经有很多因素被发现与肌肉衰减的发生相关，例如炎症、免疫抑制、合成代谢抵抗和氧化应激程度增加等[4][5]。而最近的研究发现年龄增长不仅会影响肌肉，还会导致肠道菌群失调，肠道菌群多样性和组成发生变化，有益菌代谢产物降低，进一步促进慢性炎症和合成代谢抵抗，最终导致肌肉尺寸减小、肌肉功能受损和不良的临床结果[6][7]。由此可见，在肠道菌群和肌肉间似乎有着一种特殊的联系。针对这种关系，科学家们提出了“肌-肠轴”这一概念来进行研究。

什么是肌肠轴？

“脑肠轴“大家应该都听过，作为当前研究最多的，科学家们已经找到了肠道菌群和大脑交流的方式，那就是通过刺激迷走神经发出信号与大脑进行沟通[8]。除了脑肠轴，还有“肝肠轴”、“肺肠轴”等等也都被相继提出，似乎很多的健康问题都与我们的肠道菌群有关。

因此，肌肉与肠道菌群之间存在的这种联系也被命名为“肌肠轴”。当前，关于“肌肠轴”如何作用已经有动物和少量的人群试验进行了探究：

• 衰老动物模型研究显示，与年龄相关的肠道微生物群组成改变促进了肠粘膜通透性的变化。这种现象导致细菌产物（包括脂多糖）的全身吸收增加，激活炎症反应，最终导致促炎细胞因子（如白介素-6和肿瘤坏死因子-α）在循环中增加[9]。而全身炎症与肌细胞减少相关[10]。因此科学家猜测这可能是其核心机制之一，但该机制尚未在人类中得到证实。
• 其他的可能机制还包括肠道微生物相关的营养物质生物利用度的改变，及对宿主代谢活性产生有利或负面影响的代谢物的产生，如短链脂肪酸（SCFA）[11]、硫酸吲哚[12]等。微生物群衍生的硫酸吲哚酚的循环水平与肌肉抑制素和萎缩蛋白-1的表达呈正相关[12]，这两种物质是骨骼肌质量的两种主要负调节因子[13]。
• 除此以外，微生物群还可以调节“衰老厌食症”现象。微生物代谢产物可能充当食欲的内分泌调节剂，并影响肠道神经系统向大脑发出的信号[14]。有研究显示，与炎症调节相关的关键类群（如大肠杆菌）的丰度与饱腹感呈正相关并且可以调节饱腹激素的水平[15]。

肌肠轴的可能机制概述 [11]

总之，当前最新的研究结果支持“肌肠轴“的存在，并且由于营养是肠道菌群组成的主要决定因素之一，也参与了肌少症的发病机制，因此肠道菌群的角色可能正好处于这两个因素之间，成为一个交叉点[11]。然而，目前还缺乏专门评估肌少症患者肠道微生物组成的研究，仍需进一步的研究证实。

益生菌、益生元的补充与肌肉质量改善

既然肌肠轴的概念已被提出且有迹可循，那么补充益生菌、益生元甚至益生菌代谢物这些对肠道菌群有调节作用的物质是否可以改善肌肉衰减呢？一项发表在Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle杂志上的综述，系统的分析了肠道菌群对肌肉减少影响的现有证据，其中就包括以上物质的作用。

该研究一共纳入了26项临床前研究和10项临床研究。其中，有七项动物研究是关于益生菌、益生元和短链脂肪酸（SCFA）的。十项关于其他膳食补充剂、抗生素和运动等等因素。在临床研究中，有四项为观察性研究，六项围绕益生菌、益生元、合生元、发酵牛奶、热量限制和运动对肌肉质量、功能以及肠道菌群影响展开[16]。

• 动物研究显示出了比较积极的结果：益生菌LC122、BL986和LPPS23可防止老年C57BL/6小鼠和SAMP8小鼠与年龄相关的肌肉质量和力量损失，并且调节肠道菌群失调[17][18]。体外和动物研究均显示LP10和弯曲乳杆菌CP2998可以通过抑制糖皮质激素受体的激活以及提高葡萄糖利用率对肌肉产生积极作用[19][20]。除此以外，向怀孕小鼠提供富含益生元的饮食可以促进后代肌肉生长[21]。补充SCFA则可以将肌管的能量代谢从氧化磷酸化转变为糖酵解[22]。
• 临床研究中：四项观察性研究显示，肠道微生物组在不同人群之间存在差异，在体弱的老年人中，乳酸杆菌、乳杆菌和拟杆菌/Previotella比率急剧下降，肠杆菌科增加。与久坐的人相比，活跃的成年人具有更高的肌肉质量、功能和不同的优势细菌。

除此之外，只有三项研究为细菌补充剂干预研究，1项受试者为年轻人，两项为老年人。年轻人的研究显示六周的LP10摄入，剂量依赖性地增加了耐力运动期间和运动后的身体表现及血液指标。而老年人则没有显著改善。

肠道细菌与骨骼肌联系的分子机制[16]

总之，以上结果提示，肠道菌群失调与较低的肌肉质量和较差的身体功能有关，而益生菌、益生元和SCFA相关产品则是增强肌肉质量和身体性能的潜在新方法，其中，乳杆菌和双歧杆菌菌株展现了一定的对于年龄相关肌肉损失的调节潜力。

但由于目前对于肌肠轴的理解还处于初期阶段，仍缺乏高质量的随机对照试验。服用补充剂对于肌肉衰减的益处仍是相互矛盾的。但该领域在衰老相关肌肉损失的发展中的作用是一个关键领域，期待未来会有更多研究来揭示它们之间的关系。

参考文献
1. Nutrients, 2019,11: 747
2. Skeletal Radiology,2018.
3. The journal of nutrition, health & aging, 2018,22(10),,1148–1161.
4. Ageing Res. Rev. 2017, 36, 1–10.
5. Maturitas. 2017;99:66-72.
6. Calcif. Tissue Int. 2018, 102,433–442.
7. Nutrients 2017, 9, 1303.
8. Ann Gastroenterol. 2015 Apr-Jun;28(2):203-209.
9. Cell Host Microbe 2017, 21, 455–466.
10. Maturitas 2017, 96, 10–15.
11. Nutrients 2017, 9, 1303.
12. Sci. Rep. 2016, 6, 32084.
13. J. Cachexia Sarcopenia Muscle 2012, 3, 77–94.
14. J. Nutr. 2017, 147, 727–745.
15. Nat. Rev. Endocrinol. 2017, 13, 11–25.
16. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2021;12(6):1393-1407.
17. Mol Nutr Food Res 2019;63:e1900603.
18. Aging-Us 2019;11:756–770.
19. Nutrients 2016;8.
20. J Nutr Sci Vitaminol 2019;65:455–458.
21. Br J Nutr 2012;107:1245–1248.
22. Sci Transl Med 2019;11: eaan5662.

|本文由汤臣倍健营养健康研究院内容团队原创编辑