锻炼不仅能增强我们的身体健康，还能改善肠道微生物的健康。这一观点并不像饮食与肠道微生物之间的联系那样显而易见。然而，越来越多的证据表明，像慢跑这样的有氧运动可以改善肠道微生物的健康，进而提高整体身体健康。早期迹象还表明，这种关系是双向的：健康的肠道微生物似乎也能增加运动能力。
“当人们想到肠道时，他们通常会想到饮食和益生菌，”罗格斯大学专门研究肠道微生物群的运动生理学家Sara Campbell说。但现在许多科学家正在“转向现实，即运动对肠道是有益的。”
一个“健康”的微生物组通常意味着肠道细菌丰富且多样；运动似乎会影响这两个方面。精英运动员的肠道微生物比非运动员或业余运动员的更加多样化。但伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的运动生理学家Jacob Allen表示，更重要的是“微生物实际上在做什么。”
有氧运动鼓励产生短链脂肪酸的细菌活动，这些短链脂肪酸为生理过程提供了重要支持。
一项重要的发现是有氧运动鼓励产生短链脂肪酸的细菌活动，这些短链脂肪酸为生理过程提供了重要支持。大多数脂肪酸分子由16或18个碳原子组成，而如其名称所示，短链脂肪酸的碳原子数从1到6不等。
在这些小分子中，丁酸盐已成为连接运动和肠道的重要环节。它为多种组织提供能量，包括肠上皮细胞，并能减少炎症，提高细胞对胰岛素的摄取能力。我们的身体自然会产生少量的丁酸盐，但大部分是由微生物产生的，有氧运动可以增加其产量。（很少有研究关注力量训练与丁酸盐水平之间的联系，现有的少数研究也没有发现同样的效果。）
大约15年前，当运动免疫学家Marc Cook还是厄巴纳-香槟分校的研究生时，科学家们对运动与肠道之间的联系几乎一无所知。Cook知道运动可以改善炎症性肠病的症状，特别是溃疡性结肠炎，但科学家们并不理解其中的原因。Cook通过老鼠实验进行了研究，发现如果让它们在轮子上跑步，它们就能免受一种类似结肠炎的小鼠疾病的影响。此外，老鼠结肠黏膜中的有益细菌数量增加了七倍。
在2018年的一项研究中，Allen、Cook（现在在北卡罗来纳州A&T州立大学）等人首次在人类身上测试了通过运动干预来改善肠道健康的效果。他们训练了一些体型偏瘦和肥胖的人，所有参与者都是久坐不动的。他们在跑步机或自行车上进行锻炼，最初每周三次，每次中等强度，然后逐渐增加到每次一小时的高强度锻炼。
六周后，所有参与者体内的丁酸盐及其他两种短链脂肪酸——乙酸盐和丙酸盐——都有所增加。他们也获得了预期的运动好处，如脂肪量减少和心肺功能改善。（所有效果在体型偏瘦的人身上更为明显，研究人员目前还不清楚原因。）在接下来的六周里，所有人都停止了锻炼，肠道微生物又恢复到了基线水平，健康效益也随之减少。
研究人员尚未完全厘清哪些运动效果可以直接归因于微生物群，而不是其他由体育活动带来的变化，但肠道环境确实存在明显差异。“我们知道在运动过程中，血液会略微流向肌肉，远离胃肠道，”Allen说。这会导致肠道组织中的氧气略有减少。胃肠道内的pH值和温度也会发生变化。每种变化都可能影响哪些微生物能够存活。
由于人与人之间以及不同群体之间的微生物组差异巨大，使得人类研究变得复杂。研究人员现在正试图解释反应上的差异。Campbell正在研究性别差异。Cook则在研究短链脂肪酸产生细菌对黑人的影响，黑人高血压发病率较高。在一项初步研究中，他和他的同事发现了与黑人运动员高血压相关的细菌，并希望找到干预的目标。
至于微生物群对运动能力的影响，大多数证据来自老鼠。被抗生素杀死微生物群的老鼠运动量少于健康微生物群的老鼠，并且更快达到疲劳状态。研究还表明，完整的肠道微生物群有助于更多的肌肉发育。
这项不断发展的研究并没有改变人类运动的标准建议，即每周至少进行150分钟的中等强度体力活动。但它加强了进行此类活动的理由，并可能最终帮助解释为什么人们对运动的反应不同。未来甚至可能有一种方法来增强微生物群，使其对健身房的锻炼有更好的反应。无论如何，这项科学已经赋予了“坚持锻炼”新的意义。
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