運動調(diào)節(jié)機體免疫微環(huán)境的研究進展

王宏

運動調(diào)節(jié)機體免疫微環(huán)境的研究進展

王宏

運動可以調(diào)節(jié)機體的免疫微環(huán)境，運動強度不同對機體免疫（包括細胞水平、細胞因子水平以及基因水平）的影響也不同。有規(guī)律和中等強度的運動可使外周血中許多重要的免疫細胞數(shù)量增多、功能增強，清除病毒的能力增強，同時抗炎因子的產(chǎn)生增多，抗炎基因表達上調(diào)，機體免疫功能增強，可減少疾病的發(fā)生；反之，高強度的運動可使外周血中一些免疫細胞數(shù)量減少、功能降低，清除病毒的能力變?nèi)?，同時促炎因子的產(chǎn)生增多，促炎基因表達上調(diào)，引發(fā)過度炎癥，導致免疫功能受損或受抑制。

強度 運動 免疫 細胞水平 細胞因子水平 基因水平

大量研究[1]表明，定期的體育運動對身體有諸多好處，可減少疾病的發(fā)生，減輕炎癥反應；高強度的運動會導致組織損傷，引發(fā)局部和全身性的炎癥反應。運動可通過調(diào)節(jié)機體免疫相關因子的表達，發(fā)揮對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用；運動強度不同，對機體免疫系統(tǒng)的影響也不同。本文介紹不同強度的運動對機體免疫（包括細胞水平、細胞因子水平以及基因水平）調(diào)節(jié)的機制。

1 不同強度的運動對血液免疫細胞的調(diào)節(jié) 研究[2]表明，中等強度的運動可增加NK細胞的數(shù)量，使循環(huán)血液中的中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、淋巴細胞的計數(shù)均增多，同時能增加B細胞的功能；另外，低強度、短期的運動還可增加唾液中IgA的分泌[3]。適度運動還能刺激有著強大再生潛能的干細胞從源頭（如骨髓）釋放到血液中[4]。

此外，實驗[5，6]表明，在年輕和老年大鼠中，經(jīng)中等強度運動8周后，1型T淋巴細胞（T1細胞，包括1型輔助型T淋巴細胞Th1和細胞毒性T淋巴細胞Tc1）和2型T淋巴細胞（T2細胞，包括2型輔助型T淋巴細胞Th2和細胞毒性T淋巴細胞Tc2）在清除1-型單純皰疹病毒（HSV-1）過程中功能均上調(diào)，T1和T2的細胞數(shù)量及二者之間的細胞因子保持平衡，這種有益的影響能持續(xù)至少7天。半年、兩年、四年中等強度運動能逆轉(zhuǎn)隨年齡增長使T1細胞和T1細胞因子減少的情況[7，8]；對老年人群的研究[9]還顯示，中等強度運動能顯著增強免疫功能，運動使自然T細胞向T1細胞分化是免疫功能增強的機制之一。

然而，高強度運動會使許多免疫細胞的功能受抑制。動物試驗[10]表明，短期的1 h或以上高強度運動能抑制T1細胞的功能和分布，這種抑制作用能持續(xù)24 h以上；人體和動物試驗均顯示，長期的高強度運動能導致T1細胞分化減少，在鼠試驗中，T1細胞的抑制作用能持續(xù)7天以上。同時[1，11]，高強度持續(xù)的運動使得大流量的空氣進入鼻子和嘴巴，導致呼吸道粘膜持續(xù)冷卻和干燥，使纖毛細胞運動減少，粘膜粘度增加，最終會損害上呼吸道系統(tǒng)的微生物過濾的功能，使運動者在高強度運動后產(chǎn)生短暫的免疫抑制，此時，纖毛運動減少，淋巴細胞計數(shù)減少，唾液中IgA分泌減少，IgG水平也有小幅度下降，CD4+/CD8+比值也會降至1.5以下。因此，高強度運動者更容易感染上呼吸道疾病。

此外[2，12]，高強度運動會使循環(huán)血液中NK細胞的細胞毒性效應下降，中性粒細胞功能受損，淋巴細胞和單核細胞計數(shù)都下降，同時B細胞功能也降低。研究[13]表明，持續(xù)的高強度運動后，至少在恢復過程中的幾個小時內(nèi)，NK細胞的活性、T/B細胞的功能、上呼吸道中性粒細胞的功能、皮膚延遲性的超敏反應以及巨噬細胞中主要組織相容性復合體（MHCⅡ）的表達均會受抑制。

2 不同強度的運動對機體免疫細胞因子的調(diào)節(jié) 細胞因子是由免疫原、絲裂原或其他因子刺激細胞所產(chǎn)生的低分子量可溶性蛋白質(zhì)，為生物信息分子，可調(diào)節(jié)特異性免疫和非特異性免疫應答，促進造血，刺激細胞活化、增殖和分化等。主要包括白細胞介素（IL）、趨化因子、腫瘤壞死因子（TNF）、集落刺激因子（CSF）、干擾素家族（包括IFN-α、IFN-β、IFN-ε、IFN-ω、IFN-κ、IFN-γ），其他細胞因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、血管內(nèi)皮細胞生長因子（VEGF）等。

實驗[7]顯示，中等強度運動30 min后，T1細胞產(chǎn)生的IFN-γ顯著增加；中等強度運動8周后，T1細胞產(chǎn)生的IFN-γ、TNF-α、IL-2以及T2細胞產(chǎn)生的IL-10等細胞因子明顯增多。IFN-γ和IL-2均屬促炎細胞因子，IFN-γ具有廣泛的抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用；IL-2可促進Th0和細胞毒性T淋巴細胞（CTL）增殖，故為調(diào)控免疫應答的重要因子，也參與抗體反應、造血和腫瘤監(jiān)視。IL-10是已知發(fā)現(xiàn)的最重要的抗炎細胞因子，作為Th2型淋巴細胞因子，是一種有效的Th1型細胞因子（包括IL-2和IFN-γ）抑制因子，可抑制單核/巨噬細胞產(chǎn)生TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、粒細胞集落刺激因子等，還可抑制中性粒細胞和NK細胞產(chǎn)生細胞因子。

有資料[14-16]表明，規(guī)律的運動能降低促炎細胞因子IFN-γ、TNF-α和C-反應蛋白（CRP）的濃度，同時能增加抗炎標志物IL-10的濃度。而且，中等強度運動使IL-10的產(chǎn)生增多，抑制IFN-γ和TNF-α的綜合效應，最終消除炎癥，增強機體免疫功能[17]。對于普通人群，常規(guī)和中等強度的運動對于減輕慢性炎癥性疾病至關重要[18]。然而，劇烈的運動過程[1，12]會使促炎細胞因子如TNF-α、IL-1及IL-17的分泌顯著增多，誘發(fā)機體產(chǎn)生炎癥；同時，抗炎細胞因子IL-6、IL-10、IL-1受體拮抗劑的分泌也會有所增多。

IL-17是由Th17細胞產(chǎn)生，能激活巨噬細胞、成纖維細胞分泌細胞因子IL-1、IL-8等，在自身免疫性炎癥中發(fā)揮重要作用，炎癥性疾病如哮喘、前列腺癌和關節(jié)免疫功能紊亂等疾病，IL-17分泌增加。研究[12]顯示，高強度運動12周后，IL-17分泌會顯著增加，但中等強度的運動和對照組不會使IL-17分泌發(fā)生改變。運動強度的增加和持續(xù)時間的延長是IL-17增多的一個重要因素。

3 不同強度的運動對機體基因表達的調(diào)節(jié) 研究[17]發(fā)現(xiàn)，隨機的6個月中等強度的有氧運動會下調(diào)促炎基因的表達，同時上調(diào)抗炎基因的表達以及上調(diào)神經(jīng)元存活、軸突生長相關基因的表達。

運動后表達上調(diào)的抗炎基因有3種：旁胸腺素（PTMS）、唾液酸胞苷單磷酸脂合成酶（CMAS）、絲裂原激活的蛋白激酶激酶2（MAP2K2）。PTMS通過阻斷胸腺素α介導的免疫功能，同時減少IL-2和IL-2R的產(chǎn)生，IL-2和IL-2R是CD4+T細胞增生所需要的因子，IL-2作為促炎細胞因子，能刺激淋巴細胞、單核細胞、淋巴因子激活的殺傷細胞以及免疫功能關鍵的自然殺傷細胞。CMAS編碼唾液酸胞苷酶，負責添加唾液酸殘基到糖蛋白和糖脂中，加強大腦發(fā)育和神經(jīng)傳遞。因此，有氧運動使CMAS表達上調(diào)，可能會增強神經(jīng)細胞膜唾液酸依賴的糖基化，從而保護神經(jīng)元，減少大腦炎癥、神經(jīng)元退化以及認知受損。第三種抗炎基因MAP2K2編碼雙特異性蛋白激酶，這種激酶屬于MAP激酶家族，此蛋白對有絲分裂的生長因子的信號轉(zhuǎn)導和細胞周期的進程發(fā)揮必不可少的作用。盡管激活了MAP2K2可能會促進一些促炎因子的產(chǎn)生，但增多的IL-10會抑制IFN-γ和TNF-α的綜合效應，最終MAP2K2表達的上調(diào)會減少神經(jīng)元的炎癥反應，還可起到保護認知的功效。

運動后表達下調(diào)的促炎基因主要有：糖核酸酶A家族-2（RNASE2）、S100鈣結(jié)合蛋白家族（S100A8、S100A9、S100A12）、溶菌酶（LYZ）。表達下調(diào)的基因均有重要的免疫和促炎的特征。同時，6個月有氧運動后表達上調(diào)的還有另外3種基因，分別為上皮-鈣粘連素（CDH1）、生長因子受體結(jié)合蛋白1（GAB1）、腦內(nèi)富含的小G蛋白Ras同系物（Rheb），均能促進神經(jīng)元存活和軸突生長。

運動也能影響機體外周血炎癥性標志物基因的表達。研究[19，20]表明，在馬拉松賽跑后，外周血單核細胞中IL-1Rα和IL-1β的基因表達上調(diào)。1 h太極拳運動后，抗炎細胞因子IL-βmRNA的表達也是上調(diào)的。

動物實驗[21]顯示，中等強度的運動會使巨噬細胞浸潤的標志性基因F4/80的表達減少，而使血管生長的標志性基因VEGF表達增加。另有研究[22]也發(fā)現(xiàn)，中等強度運動會使Toll樣受體2（TLR2）mRNA表達下調(diào)。TLR在免疫系統(tǒng)認識和活化免疫反應的過程中發(fā)揮重要作用，可能是通過使細胞因子和趨化因子發(fā)生轉(zhuǎn)移而起到促炎作用。規(guī)律和中等強度的耐力訓練能減少促炎標志物的表達、促進抗炎特性物質(zhì)的表達，在機體形成抗炎環(huán)境[19，23]。30 min劇烈的阻抗訓練后，機體有202種基因受調(diào)控，主要涉及細胞–細胞的信號轉(zhuǎn)導、免疫細胞的運輸、生物生存、細胞周期、細胞死亡，阻抗訓練會帶來急性免疫反應[24]。劇烈的高強度運動會導致組織損傷，引發(fā)局部和全身性炎癥反應。

4 小結(jié) 不同強度的運動對機體免疫的影響也不同。有規(guī)律和中等強度的運動可使外周血中許多重要的免疫細胞數(shù)量增多、功能增強，清除病毒的能力增強，同時抗炎因子的產(chǎn)生增多，抗炎基因的表達上調(diào)，機體免疫功能增強；反之，高強度的運動可使外周血中一些免疫細胞數(shù)量減少、功能降低，同時促炎因子的產(chǎn)生增多，促炎基因的表達上調(diào)，引發(fā)過度炎癥，導致免疫功能受損或受抑制。因此，促炎和抗炎細胞因子之間的平衡是維持機體正常免疫狀態(tài)、抗病、自身穩(wěn)定性和正常生理活動的關鍵因素。

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R87 R446.6

A

1671-2587（2017）03-0306-03

2016-10-13）

（本文編輯：王紅梅）

10.3969/j.issn.1671-2587.2017.03.028

714000 渭南，陜西鐵路工程職業(yè)技術學院

王宏（1979–），男，甘肅寧縣人，講師，碩士，主要從事體育教育與運動康復研究工作，（Tel）15929209160（E-mail）wanghong-200808@163.com。