综述：运动作为调节肠道微生物群以改善睡眠质量的手段：一篇叙述性综述

《Frontiers in Neuroscience》：Exercise as a modulator of gut microbiota for improvement of sleep quality: a narrative review

睡眠质量是身心健康的重要基石，肠道菌群通过脑-肠轴与睡眠密切关联。运动可调节肠道菌群多样性，促进短链脂肪酸（SCFAs）合成及炎症因子平衡，进而改善睡眠结构。研究表明，运动通过抑制HPA轴过度激活、增强SCFAs（如丁酸）对神经递质的调节作用，以及改善肠道屏障功能，形成睡眠-菌群-运动协同机制。但现有证据多基于相关性，缺乏因果验证，且个体差异显著，需结合多组学数据和个性化干预策略进一步探索。

　　睡眠质量是维持身心健康的重要基础，然而全球仍有大量人群受到慢性睡眠障碍的困扰。近年来，微生物组研究的进展揭示了肠道微生物群与大脑之间的双向交流机制，即微生物-肠道-大脑轴（microbiota-gut-brain axis），它通过复杂的生理和神经内分泌途径影响睡眠。与此同时，锻炼已被广泛认为是一种改善睡眠质量的非药物干预手段，其作用机制不仅包括体温调节、压力缓解和情绪改善，还可能涉及对肠道微生物群的调控。这一新兴的研究领域聚焦于锻炼、肠道微生物群和睡眠之间的三重互动关系，揭示了它们如何通过共享的生理通路相互影响，从而为开发新的健康干预策略提供了科学依据。

### 睡眠的重要性与相关健康问题

睡眠是人类维持身体、认知和情绪健康的基本生物过程。它不仅影响大脑功能，还与代谢调节、免疫系统状态和心理情绪密切相关。研究表明，睡眠质量下降与多种慢性疾病的发生和发展密切相关，如代谢紊乱、心血管疾病和认知功能下降。此外，睡眠障碍还与炎症水平升高、免疫系统功能受损以及神经退行性疾病风险增加等健康问题有关。因此，改善睡眠质量已成为全球公共卫生的重要议题。

尽管睡眠障碍在人群中普遍存在，但其背后的机制仍不完全明确。近年来，研究者开始关注肠道微生物群在睡眠调节中的潜在作用。肠道微生物群不仅通过影响神经递质的合成（如血清素、GABA和短链脂肪酸（SCFAs））调节睡眠质量，还可能通过免疫系统和昼夜节律的调控影响睡眠结构。例如，某些肠道菌群的变化与失眠、睡眠呼吸暂停等睡眠障碍的发生相关，而肠道菌群的多样性也可能与睡眠质量存在直接联系。这些发现表明，肠道微生物群可能是睡眠调控的重要参与者。

### 肠道微生物群与大脑的双向交流

肠道与大脑之间的交流主要通过三条主要通路：神经通路、免疫通路和神经内分泌通路。神经通路包括肠道神经系统（ENS）、迷走神经（VN）和中枢神经系统（CNS），它们通过微生物代谢产物和神经递质的传递实现信息交换。免疫通路则涉及肠道免疫细胞、细胞因子（如IL-18）和血脑屏障（BBB）之间的相互作用，以维持宿主与微生物之间的免疫平衡。神经内分泌通路则与下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴相关，调控应激反应和关键神经递质（如血清素、去甲肾上腺素和多巴胺）的分泌。

这些通路表明，肠道微生物群不仅影响神经系统的功能，还通过免疫调节和代谢产物影响情绪、行为和睡眠。例如，某些微生物能够产生血清素，这种神经递质在调节情绪、食欲和睡眠中起着关键作用。同时，肠道微生物群还可以通过影响肠道屏障功能，间接调控免疫系统的反应，从而影响睡眠。此外，肠道微生物群的代谢产物如短链脂肪酸（SCFAs）和胆汁酸，可能通过与宿主受体的相互作用，调节昼夜节律和睡眠质量。

### 锻炼对肠道微生物群的调节作用

锻炼被广泛认为是一种改善睡眠质量的有效方式，但其影响机制不仅仅是直接的生理作用。越来越多的研究指出，锻炼可能通过调节肠道微生物群的组成和功能，间接改善睡眠。例如，一些研究发现，长期锻炼可以提高肠道微生物的多样性，增加有益菌群的数量，并促进微生物代谢产物的生成，如短链脂肪酸（SCFAs）和某些神经递质前体。

然而，锻炼对肠道微生物群的影响并非普遍存在。不同个体对锻炼的反应存在显著差异，这可能是由于基线微生物群组成、遗传背景和饮食习惯等因素造成的。例如，一项研究发现，参加高强度训练的个体在某些情况下可能反而导致肠道屏障功能暂时受损，从而影响微生物群的稳定性。此外，某些研究也指出，即使进行了规律的锻炼，如果缺乏持续性和强度，也可能无法显著改变微生物群的组成。

此外，锻炼可能通过影响肠道蠕动和神经内分泌信号，间接调控微生物群的生态。例如，锻炼可以加速肠道内容物的移动，改变肠道pH值，影响微生物的生存环境。同时，锻炼还可能通过促进胆汁酸的循环，改变肠道微生物群的代谢功能。这些机制表明，锻炼不仅是改善睡眠的直接手段，还可能通过调控肠道微生物群的结构和功能，间接促进睡眠质量的提升。

### 锻炼、微生物群与睡眠的共享机制

当前的研究主要集中在锻炼、微生物群和睡眠之间的共享机制上，尤其是炎症信号、微生物代谢产物和神经内分泌调控。这些机制构成了一个复杂的网络，将三个领域紧密联系在一起。

首先，炎症反应是连接锻炼、微生物群和睡眠的重要桥梁。研究表明，睡眠障碍可能导致肠道屏障功能受损，从而引发细菌及其代谢产物（如脂多糖，LPS）进入血液循环，触发全身性低度炎症。这种炎症状态可能进一步破坏睡眠结构，形成一个恶性循环。然而，锻炼可以通过降低炎症水平，促进肠道屏障的修复，从而改善睡眠质量。

其次，微生物代谢产物如短链脂肪酸（SCFAs）在调节睡眠中扮演重要角色。这些代谢产物能够通过与宿主受体相互作用，影响神经递质的合成和释放，进而调控睡眠。例如，一些研究发现，短链脂肪酸可以促进非快速眼动（NREM）睡眠，并减少睡眠碎片化。此外，某些微生物（如Roseburia hominis、Faecalibacterium prausnitzii和Akkermansia muciniphila）在长期锻炼人群中更为常见，它们可能通过产生特定的代谢产物来改善睡眠质量。

第三，神经内分泌调控也可能是锻炼影响睡眠的另一条通路。锻炼可以调节下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的活动，从而影响皮质醇（CORT）的分泌。皮质醇水平的异常波动可能干扰正常的睡眠-觉醒周期，而锻炼则有助于维持HPA轴的平衡，减少压力反应，从而改善睡眠。此外，锻炼还可以通过影响肠道菌群的神经递质合成（如血清素和GABA），间接促进睡眠。

### 未来研究方向与临床应用

尽管已有大量研究探讨了锻炼、微生物群和睡眠之间的关系，但目前仍存在许多未解之谜。例如，锻炼是否通过微生物群改善睡眠，还是两者存在独立的相互作用？目前的证据主要基于相关性研究，缺乏明确的因果关系验证。因此，未来的研究需要采用更严谨的实验设计，如在无菌动物模型中比较不同类型的锻炼对微生物群和睡眠的影响，以进一步明确微生物群在其中的作用。

此外，目前的研究还未能确定最优的锻炼方案。虽然适度的有氧运动被认为对改善睡眠有益，但高强度运动可能在短期内增加肠道通透性，从而影响微生物群的稳定性。因此，未来的干预研究需要探讨不同类型的锻炼（如有氧运动与力量训练）对微生物群和睡眠的长期影响，并结合个体差异（如年龄、性别和基础健康状况）进行精准干预。

同时，饮食因素对微生物群的调控作用不可忽视。许多研究指出，饮食可能对微生物群的组成和功能产生显著影响，从而掩盖或放大锻炼对睡眠的作用。因此，未来的干预研究需要结合严格的饮食控制，以更准确地评估锻炼对微生物群和睡眠的独立影响。

### 个性化干预与多学科研究的重要性

随着对锻炼、微生物群和睡眠之间关系的深入理解，个性化干预策略逐渐成为研究的热点。由于个体差异显著，单一的锻炼方案可能无法适用于所有人。因此，未来的干预研究应考虑个体的基线微生物群组成、遗传背景和生活方式，制定更加精准的锻炼计划。例如，针对不同人群（如癌症康复者、神经退行性疾病患者和儿童睡眠障碍）设计特定的锻炼方案，以优化微生物群和睡眠的协同效应。

此外，多学科合作对于推动这一领域的发展至关重要。微生物组研究、神经科学和运动生理学的交叉融合，将有助于更全面地理解锻炼如何通过微生物群改善睡眠。未来的研究应结合多组学方法（如基因组学、代谢组学和表观遗传学），以揭示锻炼、微生物群和睡眠之间的复杂相互作用。

### 结论

锻炼、肠道微生物群和睡眠之间的三重关系是一个复杂而动态的系统，它们通过共享的生理机制相互影响。当前的研究表明，锻炼不仅能够直接改善睡眠质量，还可能通过调节肠道微生物群的组成和功能，间接促进睡眠。然而，这一领域的研究仍处于早期阶段，缺乏明确的因果关系和个体化干预策略。未来的研究需要进一步探索锻炼如何通过微生物群影响睡眠，同时考虑个体差异和饮食因素，以制定更有效的非药物干预方案。通过多学科合作和先进的研究方法，有望开发出基于微生物群的个性化锻炼干预策略，为改善睡眠质量和整体健康提供新的思路。