运动诱导胃肠综合征生物标志物与运动相关胃肠道症状之间的关系

《Sports》：The Relationship Between Biomarkers of Exercise-Induced Gastrointestinal Syndrome and Exercise-Associated Gastrointestinal Symptoms

　　

在炎热环境条件下进行的长时间耐力运动会增加影响运动表现的胃肠道紊乱的发生率。本研究旨在考察劳力性热应激（exertional heat stress, EHS）下，运动诱导胃肠综合征（exercise-induced gastrointestinal syndrome, EIGS）的生物标志物与运动相关胃肠道症状（exercise-associated gastrointestinal symptoms, Ex-GIS）之间的关联。56名未热适应的耐力训练受试者完成2 h、60%最大摄氧量（V?O2max）、环境温度35.1 ℃、相对湿度29.4%的稳态跑台跑步。运动前、后即刻采集静脉血以测定胃肠上皮损伤及系统性炎症生物标志物的血浆浓度，同时在运动过程中定期记录胃肠道症状。Spearman等级相关分析发现：白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）与排便/便血呈中度显著相关；IL-10与上腹部疼痛呈中度显著相关；IL-10、IL-1受体拮抗剂（IL-1 receptor antagonist, IL-1ra）及系统性炎症反应谱（systemic inflammatory response profile, SIR Profile）与胀气呈中度显著相关。简单线性回归显示：IL-6可解释便血症状变异的小但显著部分（校正R2＝0.094，p＝0.024）；胀气症状的变异可分别被IL-10（校正R2＝0.138，p＝0.025）、IL-1ra（校正R2＝0.122，p＝0.033）和SIR Profile（校正R2＝0.112，p＝0.040）独立解释。上述结果表明Ex-GIS的发生在病因和病理生理上具有多因素性，仅凭症状报告很可能低估EHS期间胃肠道的真实扰动程度。

《Sports》刊载论文解读：运动诱导胃肠综合征生物标志物与运动相关胃肠道症状的关系

一、研究背景与立项依据

运动诱导胃肠综合征（exercise-induced gastrointestinal syndrome, EIGS）指长时间耐力运动特别是热环境下，因内脏灌注不足和交感神经激活导致胃肠屏障受损、肠上皮细胞损伤、肠道通透性增加及细菌/内毒素易位，引发系统性炎症的现象。运动员中运动相关胃肠道症状（exercise-associated gastrointestinal symptoms, Ex-GIS）发生率高达45%（马拉松）至96%（超级耐力赛），高温可加重此现象。既往研究多关注EIGS生理通路及血液生物标志物变化，缺乏将胃肠上皮损伤、内毒素易位、系统性炎症生物标志物与Ex-GIS严重程度/发生率直接关联的分析。因此，研究人员假设EIGS生物标志物（上皮损伤与炎症因子）与Ex-GIS存在显著关联，并可解释部分症状变异，遂在劳力性热应激（exertional heat stress, EHS）模型下开展此项汇总分析。

二、主要技术方法与受试对象

研究人员对四项已发表对照试验的对照组数据进行汇总分析（N=56，男39/女17，剔除无生物标志物者4人），受试者均为未热适应的耐力训练跑者。所有受试者试验前24 h接受标准化低FODMAP饮食，晨间进食标准早餐后于人工气候室（35.1 ℃，29.4% RH）完成2 h、60% V?O_2max稳态跑台运动。运动中按固定间隔用改良视觉模拟量表（modified Visual Analogue Scale, mVAS, 0–10分）记录上消化道（如呃逆、烧心、上腹痛、上腹胀、反流欲望、反流、喷射性呕吐）、下消化道（下腹痛、下腹胀、胀气、便意、软便、腹泻、便血）及其他症状（恶心、头晕、岔气）。运动前（pre）与后（post）即刻采静脉血，ELISA检测小肠脂肪酸结合蛋白（intestinal fatty acid-binding protein, I-FABP，肠上皮细胞损伤标志）、可溶性CD14（soluble CD14, sCD14）、脂多糖结合蛋白（lipopolysaccharide-binding protein, LBP）、抗内毒素核心抗体IgM（反映细菌内毒素易位）；Luminex多重免疫荧光检测肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-1受体拮抗剂（IL-1 receptor antagonist, IL-1ra），并计算系统性炎症反应谱（systemic inflammatory response profile, SIR Profile＝∑Δ各细胞因子）。生物标志物取Δ值（post-pre），症状取累积评分并标准化。非正态数据采用Spearman等级相关，中度相关者行简单线性回归（对数转换后），使用IBM SPSS 30.0分析，显著性水平α=0.05（多重比较作Bonferroni及Benjamini–Hochberg校正）。

三、研究结果

3.1 基线情况与生物标志物变化

41%受试者在运动前即报告至少一种轻度GIS（1–3分）。2 h EHS跑后血浆I-FABP、sCD14、LBP及多数细胞因子（IL-6、IL-8、IL-10、IL-1ra）较基线显著升高，证实发生了肠上皮损伤与系统性炎症应答；TNF-α与IL-1β增幅未超过最小可检测变化（Minimum Detectable Change, MDC）。

3.2 相关性分析（Correlation analyses）

肠上皮损伤标志I-FABP及内毒素易位标志（LBP、sCD14、IgM）与任一Ex-GIS无中度及以上显著相关。炎症因子中：IL-6与便血呈中度正相关（r_s=0.437, p=0.003）；IL-10与上腹痛呈中度正相关（r_s=0.401, p=0.028），与胀气呈中度负相关（r_s=-0.402, p=0.027）；IL-1ra与胀气呈中度负相关（r_s=-0.404, p=0.027）；SIR Profile与胀气呈中度负相关（r_s=-0.431, p=0.017）。性别分层显示女性亚组（n=12–17）I-FABP与上腹胀/上腹痛呈中度正相关，但因样本小需谨慎解读。

3.3 简单线性回归分析（Simple Linear Regression）

ΔIL-6可解释便血症状9.4%的变异（校正R²=0.094, p=0.024）。ΔIL-10未显著解释上腹痛变异（p=0.211）。胀气变异可被ΔIL-10（校正R²=0.138, p=0.025）、ΔIL-1ra（校正R²=0.122, p=0.033）及ΔSIR Profile（校正R²=0.112, p=0.040）各自独立解释。探索性多元回归因生物标志物高度共线未报告。

四、讨论与结论总结

讨论要点：

肠上皮损伤（I-FABP）及内毒素易位标志物虽显著升高却与症状无中度相关，提示EIGS早期胃肠屏障破坏可为无症状性（asymptomatic），仅下游炎症介质（尤其IL-6、IL-10、IL-1ra、SIR Profile）与特定Ex-GIS中度相关，说明症状感知滞后于生理扰动。IL-6升幅解释少量便血变异，机制或与热应激下IL-6介导结肠动力抑制有关。IL-10、IL-1ra及SIR Profile与胀气呈负相关，可能反映强抗炎反应维护肠动力与屏障功能从而减轻产气相关不适。单个生物标志物解释力有限，Ex-GIS为多因素起源。局限性含四项独立研究批次间ELISA批间差异、男女比例不均、症状为重复时点采集而血标本仅pre/post两点。

结论（Conclusions）翻译：

本研究发现，在EHS下以60% V?O_2max完成2 h稳态跑时，耐力训练者EIGS生物标志物与Ex-GIS无强相关。肠上皮损伤及细菌内毒素易位标志物与Ex-GIS相关弱或无统计学意义；而炎症细胞因子（IL-6、IL-10、IL-1ra及SIR Profile）与个别Ex-GIS呈仅有的中度显著相关。简单回归显示血浆IL-6变化可解释便血症状的小但显著部分变异，IL-10、IL-1ra及SIR Profile变化各自可解释运动中胀气症状的部分变异。尽管炎症细胞因子活化参与个别症状发生，单个生物标志物有限的解释力表明症状发生具多因素病因。总体而言，上述结果提示EHS期间胃肠道发生显著生理扰动可在无明显主观症状下存在。从业人员及运动员应在赛前/训练中采取循证预防性策略以降低可修饰的EIGS危险因素，未来研究需探讨生物标志物变化与症状发展的时序关系。