运动与免疫.doc

专题七 运动与免疫一、免疫的基本概念（一）免疫（性）的含义免疫（immune）在微生物学中或医学中是指对瘟疫的抵抗力。所谓免疫性（immunity）是指机体接触抗原性异物如各种微生物后，能产生一种特异性的生理反应，其作用是排除这些异物以保护机体，因此，长期以来免疫性是指机体抗感染的防御能力。近代，通过仔细的观察及深入的研究，发现很多免疫（性）现象与微生物无关，而且并不一定对机体有利，甚至有很大的损伤，因此近代免疫（性）的概念是指机体对“自己”（self）或“非己”（nonself）的识别并排除非己的功能，藉以维持机体的稳定性。具体来说，免疫是机体的一种生理反应，当抗原性物质进入机体后，机体能识别“自己”或“非己”，并发生特异性的免疫应答，排除抗原性的非己物质，或被诱导而处于对这种抗原性物质呈不活化状态，称之为免疫耐受。在排异的过程中可保护机体，亦可损伤机体。（二）免疫的功能免疫功能包括：免疫防御（immunologic defence）；是指机体防御病原微生物的感染。但在异常情况下如反应过高，可引起超敏反应；如免疫反应过低或缺陷即成为免疫缺陷病。免疫稳定（immunologic homeostasis）或称免疫自身稳定；机体能通过免疫功能经常地消除损伤或衰老的细胞，以维护机体的生理平衡，亦即自身稳定的功能。若此功能失调可导致自身免疫性疾病。免疫监视（immunologic surveillance）；机体内细胞在新陈代谢过程中，总有极少数由于种种原因发生突变（mutation），这种突变的或异常的细胞可能成为肿瘤，机体可通过免疫功能防止或消除这种异常细胞，称之为免疫监视。若此功能失调可导致肿瘤的发生（见表7-1）表7-1 免疫功能的分类及其表现功 能正 常 表 现异 常 表 现免疫防御免疫稳定免疫监视抗病原微生物的侵袭消除损伤或衰老的细胞防止细胞癌变或持续性感染超敏反应、免疫缺陷病自身免疫性疾病肿瘤或持续性感染二、免疫系统机体的免疫功能是在淋巴细胞、单核细胞和其他有关细胞及其产物的相互作用下完成的。这些具有免疫作用的细胞及其相关的组织和器官构成了免疫系统。（一）免疫器官免疫器官是淋巴细胞和其他免疫细胞发生，分化，成熟，定居和增殖以及产生免疫应答的场所。1、骨髓（bone marrow）：骨髓不仅是造血器官，也是各种免疫细胞发生和分化的场所。骨髓中的多能干细胞首先分化成髓样干细胞和淋巴细胞，前者进一步分化成红细胞系、单核细胞系、粒细胞系和巨细胞系等；后者则发育成为各种淋巴细胞。2、胸腺（fhymus）：胸腺的大小和重量随年龄增长而明显变化。新生儿的胸腺重约1015g，至青春期为最大，可重达3040g以后缓漫退化，到老年可降到15g以下。胸腺是T细胞分化成熟的器官，在胸腺内微环境因素的作用下，功能上幼稚的胸腺细胞可不断地分化和发育为成熟的T细胞。胸腺上皮细胞还可产生多种小分子量（1万的肽类胸腺激素，可增强或调节T细胞的功能。3、淋巴结（lymph node，LN）：淋巴结在免疫功能中有过滤和消除异物的作用，侵入机体的致病菌、毒素或其他有害异物、淋巴结中的巨噬细胞能有效地吞噬和消除细菌等异物，但对病毒和癌细胞的消除能力较低。淋巴结还是产生免疫应答的重要场所。4、脾脏（spleen）：脾脏是人体最大的免疫器官。外包被膜，实质又分白髓和红髓、红髓量多，位于白髓周围。白髓内沿中央动脉周围的淋巴组织称淋巴鞘，主要由T细胞组成，为胸腺依赖区。白髓内有淋巴小结和发生中心，含大量B细胞，为非胸腺依赖区。淋巴小结外周的白髓区仍以T细胞分部为主，而在白髓与红髓交界的边缘区则以B细胞为多。脾索中和脾窦壁上的巨噬细胞能吞噬和消除血液中的细菌等有害异物和衰残的红细胞。（二）免疫细胞凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞均可称为免疫细胞。淋巴细胞在免疫应答过程中起核心作用，单核吞噬细胞和树突状细胞等在免疫应答过程中起重要的辅佐作用，粒细胞和肥大细胞等，参与免疫应答的某一环节。淋巴细胞按免疫功能不同可以分为三类，T细胞和B细胞是最主要的两类，这两类细胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺激后能发生活化、增殖和分化，产生特异性免疫应答，故又称为免疫活性细胞。第三类淋巴细胞称为自然杀伤细胞（Natural killer cell，NK cell），简称NK细胞和杀伤细胞（killer cell，K cell）简称K细胞。1、T淋巴细胞：简称T细胞，所有T细胞表面均具有识别和结合特异性抗原的分子结构，称T细胞抗原受体（T cell antigen receptor,TCR），在T细胞表面还存在与绵羊红细胞（SRBC）结合的受体，曾称为E受体，是人体T细胞的重要表面标志，1983年国际会议决定：将免疫细胞表面抗原或分子，以分化群（cluster of differentiation，CD）加数字序号命名。故现在命名为CD2。CD3也存在广T细胞表面，通常与TCR紧密结合形成TCRCD2复合体，CD2抗原的功能是把TCR与外来抗原结合的信息传递到细胞内，启动细胞内的活化过程。在T细胞的亚群中：辅助性T细胞（TH）、诱导性T细胞（TI）和抑制性T细胞（TS）相互协调和制约，对免疫应答起调节作用，称为调节性T细胞；细胞毒性T细胞（TC）和迟发型超敏反应性T细胞（TD）在免疫应答的效应阶段发挥作用，称为效应性T细胞。2、B淋巴细胞：简称B细胞。B细胞抗原受体（BCR）是存在于B细胞表面的膜免疫球蛋白（surface membrane immunoglobulin Smlg或mlg）能识别和结合特异性抗原。B细胞表面存在与lg的Fe段结合产生的Fe受体（Fe receptor，FER）能特异性地与lgG的Fe段结合。大多数B细胞表面存在的补体受体（complement receptor，CR）能与C3b和C3d发生特异性结合。B细胞表面尚有一些重要的受体和抗原，如白介素2（1L2）受体等多种细胞因子的受体。3、NK细胞和K细胞：是第三类淋巴细胞。这类细胞表面既无T细胞的表面标志如E受体（CD2），又无B细胞的表面标志如Smlg，因此又称裸细胞。主要包括具有非特异性杀伤功能的NK细胞和K细胞。自然杀伤细胞（NK cell）简称NK细胞，是一群不依赖抗原刺激和致敏，也不需要抗体参与就能杀伤靶细胞的淋巴细胞。杀伤细胞（K cell），简称K细胞。其主要特点是细胞表面具有lgG的Fe受体。当特异性lgG与靶细胞上的抗原决定簇结合时能激活K细胞，导致靶细胞裂解。4、单核吞噬细胞和其他辅佐细胞：单核吞噬细胞具有吞噬和杀伤功能，抗原递呈功能，合成和分泌各种活性因子的功能，树突状细胞，简称D细胞，朗格罕氏细胞，简称L细胞，都有较强的抗原递呈能力。5、细胞因子（cytokinees）：是指免疫细胞受抗原或丝裂原刺激活化后产生的非抗体、非补体的具有激素样活性的蛋白质分子，在免疫应答和炎症反应中有多种生物学活性作用。三、免疫球蛋白和补体系统（一）免疫球蛋白免疫系统受抗原刺激后，B淋巴细胞转化为浆细胞，而产生与抗原发生特异性结合的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体（antibody Ab），抗体主要存在于血清内，也见于其他体液及外分泌液中，因此，将抗体介导的免疫称为体液免疫。1964年世界卫生组织，将具有抗体活性的球蛋白和化学结构与抗体相似的球蛋白，均命名为免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。可分为IgG，IgA，IgM，IgD，IgE五类。1、IgG是血清中的主要成分，占血清Ig总量的75%，是主要的抗感染、抗毒素及大多数抗菌性、抗病毒性的抗体。2、IgA有单体和多聚体两种型式，在血清中绝大多数是单体，占血清Ig总量的10%20%，SIgA是由两个单体，一个连接链（J链）和一个分泌片（SP）组成，SIgA存在于唾液、初乳、呼吸道分泌液、胃肠液、泌尿生殖道分泌液中，是机体粘膜防御感染的重要因素，若SIgA合成障碍，则易发生上述器官的感染。3、IgM占血清Ig总量的6%10%，IgM的凝集作用比IgG大20倍，促进吞噬作用大5001000倍，杀菌作用大100倍，但中和毒素及病毒的作用比IgG差，类风湿因子等均为IgM类抗体。4、IgD约占血清Ig含量的1%，血清中IgD的功能尚不清楚。5、IgE在正常人血清中含量极少（0.10.4Mg/ml），约占Ig总量的0.002%。与引起I型超敏反应有关。Ig是指有抗体活性的蛋白质，其本身带有多种抗原决定簇，具有抗原性，这些抗原决定簇是受遗传基因控制和决定的，它对另一种动物来说，又是抗原。（二）补体系统正常人和哺乳动物血浆中含有多种具有酶活性的蛋白质，称为血浆蛋白酶。血浆蛋白酶可分为四个功能系统，即：补体系统，凝血系统，纤溶系统，激肽形成系统，每个系统各有多种成分组成。“补体”一词的来由是在1895年，Bordet通过溶菌试验发现：正常血清中不耐热的血清因子具有补充抗体的抗菌活性作用，遂取为名“补体”。现已证明：这种溶血或溶解细菌是激活补体的结果。随后相继发现了补体是由多种成分组成的多功能体系，故称为补体系统（complement system）。C代表补体：C后缀的数字，是以发现先后顺序命名的补体功能单位，即：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，其中C1包括C1q，C1r，C1s 3个亚单位，数字上加横者，表示该成分已转化成具有活性的形式，如C 1，C 2等，若被灭活则冠以“i”，如iC3b，iC2b等。补体成分裂解后的肽链片段以小字体表示，a表示小的片段，b表示大的片段。如C3a，C3b，C4a，C4b等。C3a仅为C3b分子的1/20。补体系统从酶原转化成具有酶活性状态的活化过程，称为补体系统的激活。C3是补体系统激活和功能的中心，根据C3的活化方式可将补体系统的激活分为两种途径：经C1，C4，C2而激活C3的活化方式，称为经典途径；绕过C1，C4，C2而直接激活C3的活化方式，称为替代途径。补体激活后，可产生多种生物学功能，溶解靶细胞是最先了解的补体功能，补体系统激活后能溶解红细胞、血小板、淋巴细胞、细菌、有包膜的病毒和某些肿瘤细胞等。补体系统的溶解活性是机体抗感染机制之一，如果靶细胞是自身细胞，则可损伤自身组织，成为变态反应性疾患和自身免疫性疾患的病理机制之一。四、运动与感染参加运动锻炼能增强机体对疾病的抵抗力，但是大量流行病学的资料表明，参加中等强度适宜运动可以提高免疫系统的功能。而参加长期剧烈的比赛或训练的运动员容易患感冒，咽炎等上呼吸道感染（Upper Respiratory Tract Infection，UPTI）症状，一些其他的感染，如：胃肠炎，钩端螺旋体病，疟疾，和病毒性肝炎，也在此类运动和比赛后容易出现。研究表明剧烈的运动可以短暂地改变体内血浆中细胞因子的浓度，白细胞和NK细胞的活性，分泌型IgA分泌的速率和中性粒细胞，巨噬细胞吞噬作用的活性。许多变化在剧烈运动后要坚持几个小时或几天。Gleeso M等通过对优秀游泳运动员进行长期（7个月）剧烈的训练中观察到，运动员血清中IgA，IgG，IgM和唾液中的IgA浓度下降与训练的时间和强度的水平有关，同时NK细胞数量和百分数在训练后显著下降。中等强度（moderate）运动训练可以提高机体对疾病的抵抗力。对9名安静的男性进行12周中等强度（30min,6570%VO2max,45day/week）有氧训练后，最大吸氧提高20%，静息时NK细胞浓度升高22%，训练后淋巴细胞的IL2R变化不显著。但是CD122+（IL2R）淋巴细胞数增加35%。大强度长期训练后，机体免疫功能受到抑制，这一时期由于免疫系统功能低下，机体对致病因子的免疫监视，杀伤功能下降，使致病因子停驻在体内。重复训练后，机体免疫功能没有足够时间恢复，而使免疫功能进一步降低，导致运动员感染率上升。中等强度运动时感染率最低，随着强度增大时间延长而呈上升趋势。因而合理安排训练强度和量，能够提高机体免疫力，对防止运动员感染有良好作用。五、运动与白细胞（一）运动与淋巴细胞淋巴细胞（Lymphocyte）是运动引起变化的主要白细胞之一。安静状态下，淋巴细胞在血液，淋巴管，淋巴器官之间循环。运动可以促使成熟的淋巴细胞释入循环。通常运动引起淋巴细胞的变化程度与训练强度有关。在T细胞、B细胞和NK细胞三种淋巴细胞中，NK细胞是运动中反应最为明显，变化幅度最大的一种，T细胞的数量变化比较小。NK细胞的变化主要取决于运动的强度，一次运动后NK细胞的反应与强度及持续时间具有相关性。Nielse对划船运动员进行一次6 min 的大强度训练后，测得淋巴细胞数目上升，NK细胞在训练过程中上升显著。与随后的重复大强度训练实验中所得结果相同。在跑台上跑3min后，NK细胞明显上升，在150min内恢复到运动前水平，但总的细胞毒活性(NK cell cytotoxic activity ) 的升高则持续30min。运动对NK细胞的影响还与年龄和身体状况有关。虚弱的（frail）老年人即使是适宜运动，NK细胞的细胞毒活性也显著下降。NK 细胞的变化主要受神经内分泌系统和免疫细胞分泌的某些内分泌激素和细胞因子的调控，IL-2,干扰素（IFN）能够提高其活性。马拉松运动后，NK细胞下降的同时，测得血浆中的皮质醇（cortisol），前列腺素E和儿茶酚胺的浓度上升。其机制可能是由于皮质醇抑制了IL-2 的效应，包括抑制其与受体的结合和IFN提高的NK细胞数量和活性。长时间耐力训练致使皮质醇的升高，可以抑制淋巴细胞进入循环血液，并促使外周淋巴细胞离开循环系统。T淋巴细胞是机体免疫细胞中数量最多，作用最重要的具有免疫活性的功能细胞。多数研究表明。运动引起的B淋巴细胞的变化要比T淋巴细胞显著的多。但是，T淋巴细胞各亚群，特别是CD4、CD8间的相互协调，对调节机体免疫应答反应起着重要作用。但运动对这两种细胞的影响是不同的。我国学者冯玉润在研究中发现，大运动量运动后可以显著降低CD4淋巴细胞的百分数，而CD8无显著改变。因而CD4/CD8细胞比率也显著降低。CD4+T细胞在免疫反应中主要发挥辅助作用，CD8+T细胞则发挥杀伤和抑制作用。大强度运动，可能不会引起白细胞数目及各亚型显著变化。但50%70%VO2max强度运动可使机体免疫参数上升。而大于75%VO2max的运动则会降低CD4/CD8的比率。Nielsen在一次力竭性运动中测得CD4、CD8浓度上升，运动后两小时CD8+下降低于运动前水平。通过动物的大强度的运动训练也支持这一结论。运动对淋巴细胞活性的影响，是通过淋巴细胞增殖反应（Lymphocyte proliferation）测得的。植物血凝素（phytohemagglutinin，PHA）、刀豆蛋白（cocanavalin A，conA）、美洲商陆（pokeweed mitogen，PWN）等有丝分裂原能在体外（in vitro）非特异的刺激淋巴细胞核酸和蛋白质的合成、细胞的分化。已有人体和动物的实验证明，急性运动导致淋巴细胞对有丝分裂原的刺激反应减弱，这种现象可以持续到运动后较长时间。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）是由B淋巴细胞在抗原的刺激下转化而成的，主要包括五类免疫求蛋白IgA、IgE、IgG、IgD、IgM，其中IgA在局部粘膜免疫中具有特定的作用，与运动员的URTI的发病率有密切的关系，尤其是分泌型IgA（secretory IgA，sIgA），皮肤和粘膜表面的sIgA具有局部抗感染的作用，可与入侵的微生物结合发挥免疫屏障功能，能中和和抑制病毒复制，在运动免疫学领域中研究较多。Machimon发现运动员在自行车功率计上2h大强度的运动后，sIgA水平下降20%，这种变化在运动后持续数小时，需2h左右才能恢复。游泳运动员在赛前7个月的大强度训练期间，唾液中IgA降到较低水平。马拉松比赛后也观察到类似的结果。但是Mitchell在对实验对象进行12周的有氧训练时，发现对IgA、IgG、IgM的水平没有影响。这可能与测试的方法、实验的对象和运动的方式不同有关。运动对白细胞的影响机制还没有搞清楚，推测可能与急性运动过程中激素分泌有关，急性运动中前列腺素可刺激T抑制细胞分泌T细胞抑制因子，抑制T细胞活性，而B细胞功能及Ig的产生需要有T细胞的帮助。因此，这种“负向”的调节可最终抑制B细胞的功能。另有学者认为可能受粒细胞增多及髓过氧化酶活性增强产生的内源性自由基的影响。运动对淋巴细胞的影响还表现在对淋巴细胞DNA的损伤，Niess AM等在实验中运用单细胞凝胶电泳法（single cell gel-electophoresis，SCG），测得数据证实，大强度耐力性训练发生了白细胞DNA的损伤。目前普遍认为脂质过氧化物是引起损伤的主要原因。此外，运动中产生的自由基有的学者认为也是造成损伤的原因之一。国外学者在体外用维生素C（Vc）、铜（Cu）等物质成功的模拟了对DNA的定位损伤，并证实羟自由基（OH）是直接引起DNA损伤的活性氧。（二）运动与中性粒细胞中性粒细胞是对运动产生剧烈反应的另一种白细胞。其胞浆内有大小两种颗粒，大颗粒数量少，为嗜天青颗粒，是溶酶体，含有溶菌酶和各种水解酶。小颗粒数量多，含有乳铁蛋白，胶原酶，碱性磷酸酶和阳离子蛋白，如神经内毒素、嗜酸性粒细胞过氧化物酶、碱性蛋白等，这些阳离子蛋白对机体细胞有细胞毒性。中性粒细胞通常在急性炎症发生后最先到达局部，其表面具有IgG Fc段受体、补体C3b和C5a受体。通过调理作用，捕捉靶细胞，在吞噬异物和抗原抗体复合体时，可释放出颗粒中的各种水解酶、阳离子蛋白等对局部组织造成损伤，是炎症病损的原因之一。中等强度运动对中性粒细胞功能产生有益影响，但大强度的耐力训练对其功能产生抑制作用。10名男性运动员在50英里竞走后，用萤虫素增强的化学荧光分析法（CLA-DCL）测得中性粒细胞的杀菌功能下降，其原因可能与血浆中皮质醇和酮体的浓度升高有关。研究证明，从几十秒到半小时左右的急性短时运动或间歇性高强度的运动，可以引起中性粒细胞的显著升高，其恢复时间取决于运动的强度和运动项目的不同而有差异。如马拉松运动后大约需要24 h的时间恢复，而短时运动约需1h左右。六、运动与红细胞免疫健康的男性成人体内红细胞的数目平均为500万个/立方毫米，女性平均约为420万个/立方毫米。许多年来，人们一直认为红细胞与氧和二氧化碳的运输有关。自1987年Seigel等提出红细胞（Red blood cell，RBC ）免疫系统以来，人们开始认识到RBC不仅有呼吸功能，而且具有免疫功能。通过十几年的研究发现，红细胞通过其表面C3b受体的粘附功能清除循环免疫复合物（IC），将其运至肝、脾吞噬细胞予以清除。另外，红细胞还参与抗病毒活性细胞因子、免疫调节细胞因子的调控，增强淋巴细胞的活性。1988年英国学者Shall等发现，未损伤的红细胞能显著增强NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。这种因子被称NK细胞增强因子（Natural Killer Enhancing Factor，NKEF）。Kalochman等进一步实验表明RBC在最适浓度下，可使有丝分裂原诱导的IL-2分泌增加二倍。测定运动对红细胞免疫影响，主要通过红细胞C3b受体阳性花环率（RBCC3Brr）和红细胞免疫复合物阳性花环率（RBCICR）两种测试指标。补体受体1（CR1）是RBC免疫中最重要的免疫物质之一，有运送IC的作用。IC通过CR1-C3b联结结合于RBC上，RBC表面CR1被IC所遮盖的情况间接反映RBC的免疫能力，即RBC-ICR 越多，表明RBC上CR1被遮盖的越多，RBC运送、清除IC的能力越差，RBC的免疫能越低。因此，CR1活性的高低可作为RBC免疫功能变化的非常敏感且具有代表性的指标。运动对红细胞免疫功能的影响不仅表现在数目上而且还有活性上的变化。Fallon在超长距离马拉松（1600km）跑步期间，测得红细胞的活性与运动量有密切关系，大运动量即刻后红细胞的活性下降。恢复时间与运动量成负相关。其机制可能由于：一、大运动量训练中，血液循环加快，红细胞受到破坏增加，而致使血中IC生成量增多。二、运动致使循环血中促肾上腺皮质激素、糖皮质激素、阿片肽、-内啡肽等免疫抑制激素分泌增加，这些激素与红细胞膜上相应的受体结合，促进红细胞的免疫粘附作用，而降低了红细胞的活性。七、运动与细胞因子细胞因子是重要的免疫调节物质，是构成免疫系统的重要介质之一。主要是活化的免疫细胞和某些基质细胞（如骨髓基质细胞）分泌的具有高活性，多功能的小分子蛋白。细胞因子包括由淋巴细胞分泌的淋巴因子（lymphokine）、单核-巨噬细胞分泌的单核因子（monokine）以及其他细胞分泌的因子等。作为细胞间相互作用的信号分子、与细胞膜上的受体结合后发挥多种生物效应，在免疫应答、免疫调节和炎症反应中起重要作用。现已证明细胞因子是继神经介质，激素之后体内第三大调节分子，形成神经-内分泌-免疫系统轴心，调节整体的生理活动。参与免疫反应的细胞因子主要有干扰素（interferon，IFNs）、白细胞介素（interleukin，IL）、集落刺激因子（colony stimulating factor，CSFs）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNFs）和转化生长因子（transforming growth factor）五类。细胞因子的功能可以调节T，B细胞的活化、生长和分化，介导细胞免疫和体液免疫，如IL-2、IL-1、IFN-主要起上调细胞免疫的作用，IL-4起下调细胞免疫的作用。而IL-5、IL-6、IL-10等可以上调体液免疫。参与炎症反应、感染和内毒素血症，如IFN、TNF、IL-5等细胞因子。细胞因子生物作用的发挥是通过激活相应受体，即细胞因子受体（cytokine receptor，CKR），导致细胞的增殖与分化或分泌某种蛋白质。除细胞膜上有CKR外，在体液中也自然存在某些可溶性细胞因子受体（sCK-R），如sIL-1R,sIL-2R,sIL-6R,sTNFR等。不同的细胞因子之间形成的网络，是免疫调节的重要内容之一。目前，细胞因子在运动领域中研究较多的是IL-1、IL-2、IL-6和TNF。长时间的剧烈运动会导致血浆中IL-2，IL-6的浓度显著上升。马拉松跑后血浆中的IL-2 和IL-6浓度上升约45倍，而对IL-1影响不大。Weinstock在一组力竭性运动应激实验中，测得运动后1h血浆和尿中的IL-6，sIL-2R升高， TNF-在血浆中升高，而运动后尿中的IL-2下降。通过动物的实验也证实此结论。离心运动导致血浆和尿液中的IL-1、IL-6、TNF等普遍升高。Bruunsgaard在比较一组健康男性分别从事30min的向心和离心肌肉运动后血浆中肌酸激酶（Creatine kinase，CK）和IL-6浓度变化时，发现从事离心运动4天后，血浆CK ，IL-6水平分别升高50倍和5倍，但向心运动后血浆中两种物质变化不显著。其机制可能是，离心运动可以引起细胞中超氧离子迟发性增高，并随运动强度的增大而增加，导致肌肉损伤，一些组织碎片激活吞噬细胞，使IL-6、IL-1等合成分泌增加。八、运动、神经内分泌与免疫系统通过动物运动模型和人体运动训练的实验，人们发现神经内分泌和免疫系统之间存在一个完整的调节网络。如淋巴细胞有?-肾上腺素受体、皮质醇的-内啡肽（-EP）等受体。目前研究最多的是自主神经系统的儿茶酚胺和下丘脑-垂体-肾上腺素皮质系统激素，近来又发现阿片肽和生长激素等物质。（一）儿茶酚胺（Catecholamine，CA）运动强度增大时，交感神经系统兴奋，副交感神经系统受到抑制，肾上腺素分泌增强，循环血中的儿茶酚胺（CA）浓度上升。实验证明，血中儿茶酚胺水平与运动强度和时间成线性相关。中小强度运动对CA影响较小。短时间急性运动，血中儿茶酚胺上升很快，并且运动后很快恢复，而长时间运动儿茶酚胺上升较慢，儿茶酚胺浓度可保持在30min以上。 肾上腺素?受体广泛分布于T细胞、B细胞、NK细胞以及血中其它白细胞上。体内肾上腺素可诱发外周血细胞和淋巴细胞增多。但会使淋巴细胞对PHA、CONA、PWM等分裂原反应受到抑制。辅助性T细胞（help T cells，THcells）比例下降，TH/Ts比值减小，NK细胞活性增加，这些都与运动后的白细胞数量、功能和激素变化相吻合。儿茶酚胺对NK细胞影响报道较多，Hellstrand等发现如果NK 细胞经过低浓度肾上腺素（10-7-10-9M）预处理后可以提高NK细胞活性。但如果10-6M浓度的肾上腺素一直与NK细胞同育，则NK细胞活性大大下降。中等强度运动也可导致NK细胞数目和活性显著升高。人体实验表明，体内注射肾上腺素会引起淋巴细胞增多。CD4细胞比例减少，而CD4细胞上受体数目最少，B细胞和CD8细胞上受体稍次于NK细胞。而用心得安则会阻断由运动引起的淋巴细胞增多，说明运动诱导外周血中白细胞数量的变化主要是儿茶酚胺介导的。儿茶酚胺引起淋巴细胞变化的原因可能是运动中产生的低氧、创伤、疼痛和心理因素的变化刺激交感神经通过下丘脑垂体肾上腺轴释放大量儿茶酚胺入血，与淋巴细胞上的受体结合，使淋巴细胞的反应性下降。（二）糖皮质激素（glucocorticoid，GC）糖皮质激素对维持细胞和体液的平衡起重要作用，是神经内分泌和免疫相互作用中关键的介质，长时间大强度运动能引起血浆糖皮质激素升高。升高的程度、时间取决于运动强度和时间。体内活化GC后会引起一系列免疫抑制。如外周淋巴细胞和单核细胞的减少，抑制IL-1、TNF2、IL-2的产生。Connor通过动物实验模型发现，强迫游泳实验中（Forced Swim Test，FST），实验诱发强的皮质酮反应。在30min时很明显达到峰值，120min后恢复到基本水平，总的白细胞数量下降。在实验25min后淋巴细胞对PHA和COA诱导的增殖反应得到抑制。说明运动引起的神经化学变化伴随着内分泌和免疫功能变化的反应。糖皮质激素对免疫功能的影响在Duster的实验中得到进一步的证实，他将实验对象一组服用地塞米松（Dexamethasone，DEX），另一组服用安慰剂（Placebo）并进行大强度训练（90%VO2max）结果测得服安慰剂组CD8和CD56明显上升，而CD4和IL-6浓度显著下降。这个变化与地塞米松引起的变化相似，说明外源性糖皮质激素能活化淋巴细胞的表达。（三）生长激素（grouth hormone，GH）生长激素是垂体前叶分泌的一种多肽，能够促进骨的生长和代谢作用。现在研究表明，它在连接神经内分泌系统与免疫系统之间起重要作用。现有的文献报道中，几乎所有的免疫细胞上都存在生长激素的受体，因而它可以影响免疫细胞的活性及免疫功能。生长激素缺乏症（GHD）的儿童体内带有B细胞的表面标记的细胞数是正常的，但给予GH后会出现暂时性的B细胞表面标记的细胞减少。体外的实验表明，GH能促进PHA的活化。正常人T淋巴细胞增殖用新分离的外周血单个核细胞（PBMC）和经丝裂酶素处理过的同种异体PMC进行混合淋巴细胞培养，发现GH浓度从5fmol到2nmol，细胞增殖不发生改变，而PBMC的细胞毒性却随GH剂量增加而增强5-6倍。动物实验证明，GH还能增强胸腺细胞核酸和蛋白质的合成，恢复胸腺内T细胞的数量，增强脾细胞的功能。运动可以引起血中GH浓度的变化，尤其是剧烈的长时间耐力性运动。马拉松竞赛后，运动员血浆中的GH显著上升。通过人体内注射GH建立的运动模型发现，GH并不能改变淋巴细胞亚型、NK细胞的活性和细胞因子的产生，但能使外周血中白细胞数目增加。Derfalvi B通过人的重组GH对急性期蛋白（Acute Phase Protein，APP）和JunB前致癌基因表达实验发现，GH可以抑制IL-6刺激的JunB基因的表达和型APP的生成。GH引起免疫的机制可能参与了下丘脑-垂体-肾上腺轴分泌激素对运动中白细胞数量的改变。（四）Beta-内啡肽（-Endorphin，-End）-EP是运动与神经肽关系中研究较多的一种。运动时神经内分泌系统可以释放出相同浓度的-EP，实验证明其浓度变化多与运动强度、时间、训练水平、训练方式等因素有关。-EP对免疫细胞作用具有多样性。Gilman观察-EP在非特异性有丝分裂原ConA或PHA的存在下，均能促进淋巴细胞的转化增殖，且这种作用与-EP的浓度有关。Hosoi J实验中发现-EP能够刺激表皮郎罕氏细胞相似细胞Xs52细胞中IL -1和IL-10的分泌增加。证明-EP是皮肤免疫功能的调节物。Mathews通过阿片肽对NK细胞的影响，观察到-EP可以明显加强NK细胞的自然杀伤作用，并且有浓度依赖性。这种作用可被纳络酮所阻断。-EP对NK细胞的作用还与NK细胞的功能状态有负相关关系。运动对-EP的影响报道虽然不尽一致，但大强度长时间的运动能引起外周-EP浓度的升高已为大多数实验证实。轻度或中度的运动（40%-70%VO2max）则对-EP浓度影响不大。不同训练状态对-EP的影响也不一致。Virn对12 名耐力训练和11名未训练的男性，在功率自行车上进行2小时运动期间，用放射免疫法测定血中、和-EP的含量。轻度训练时，两组血浆中-EP的浓度未见变化，但运动强度升高时，结果两组-EP的浓度升高。-EP在运动中能够增强免疫功能。Buix给未训练的小鼠在高强度游泳训练时，发现淋巴细胞和脾单个淋巴细胞CD4/CD8比值及IL-2R、TNF下降，但运动前注射纳络酮可降低CD8比率。说明内源性的-EP参与细胞介导的免疫调节作用与其调节的CD8活性有关。在运动时-EP释放与NK细胞活性的关系实验中，发现运动诱发的NK细胞活性增加，可由于事先用-EP的阻滞剂纳络酮的应用而出现抑制而同时表达CD16的NK细胞数无变化。如果采用阻断传入神经冲动的方法抑制-EP释放，则对NK细胞的影响就不会变化，说明-EP对免疫细胞功能的调节与神经系统的参与有关。Kraemer测定3种不同跑步训练对内分泌的影响时，发现在-EP增高的运动组促肾上腺皮质激素和皮质醇浓度升高，训练后-EP和ACTH显著下降，说明内分泌激素神经肽与免疫之间存在相互的调节作用。但其中的机制仍待进一步的研究。九、运动，谷氨酰胺和免疫谷氨酰胺对免疫机能有刺激作用。动物实验证明，饮食中增加谷氨酰胺的含量可以提高细胞因子的分泌。Castell通过中距离跑、马拉松运动员和优秀划船运动员的研究证明，谷氨酰胺可以提高运动员的抗感染能力。力竭性运动后马拉松运动员血浆谷氨酰胺浓度下降20%，同时 血浆中白细胞的数目下降。在恢复期的问卷调查中，马拉松，超长马拉松运动员和优秀游泳运动员的感染率最高。如果服用谷氨酰胺补剂则运动后与服用安慰剂组相比，TH/Ts的比率上升。说明谷氨酰胺可以提高免疫功能。Walsh的实验也支持此观点。但是对于运动中谷氨酰胺与运动的关系，也有学者持不同观点。Rohde T等的实验证明运动中补充谷氨酰胺后，血浆中谷氨酰胺水平的升高，并不能影响运动后免疫功能的改变，谷氨酰胺浓度的下降与运动后运动员的感染率无关。虽然谷氨酰胺对维持免疫系统的功能，促进淋巴细胞增殖和细胞因子的生成有重要作用，但是运动中谷氨酰胺与免疫的关系仍需进一步的研究。十、运动 营养与免疫大量流行病学研究表明，营养摄入不足，会导致机体功能失调、抗病力下降。研究发现蛋白质摄入不足会导致T、B细胞以及巨噬细胞数量和活性下降，细胞因子的合成分泌减少，感染率上升。动物实验表明，大鼠在低蛋白饮食条件下运动，会出现高皮质酮血症，免疫功能下降。解剖时，常见免疫器官萎缩。如果膳食中适量提高蛋白质的含量，8周训练结束后，大鼠脾细胞对ConA的反应能力，肺泡巨噬细胞功能以及血浆中IL-1的浓度均较对照组明显提高。同样，饮食中脂肪的增加，也会影响免疫功能。Venkatraman的研究表明，大强度运动后，适量脂肪组（32%）对PHA的增殖反应明显升高，而在高脂肪组，淋巴细胞对PWM的反应有所下降，CD8+T细胞显著增加，CD4+T细胞没有变化，NK细胞数量随着脂肪量的升高而增加2.5倍，外周血单核细胞的IL-2数量上升。50说明饮食中蛋白质和脂肪的含量直接影响运动过程中机体的免疫参数的变化。营养中的维生素（Vitamin）与免疫的关系近年来也越来越受到人们的重视。每天摄入一定数量的VE能够降低老年人心血管疾病的发病率。现已证明，Vc和VE是一种抗氧化剂，如果缺乏会导致中性粒细胞和巨噬细胞的吞噬能力下降。最近的研究表明，VE能够抑制大鼠肺泡巨噬细胞中脂聚糖、IL-1、TNF诱导的活性氧的释放。十一、过度训练与免疫抑制过度训练可以导致过度训练综合症，表现为神经内分泌失调，运动员在比赛或训练期运动能力下降，不能维持原有训练量，血中儿茶酚胺分泌降低，易疲劳，易发生感染，睡眠欠佳，心情烦躁易怒。大量资料证明长期过度训练，可以抑制循环中淋巴细胞的数量、增殖反应能力的下降，中性粒细胞的功能下降，血清和唾液中免疫球蛋白浓度、NK细胞数目和周围血中细胞毒反应能力降低。在这期间，运动员抵抗能力下降，各种致病因子尤其是病毒容易进入宿主体内，使运动员在这期间感染疾病率升高。其原因可能是一次大运动量训练或比赛后，机体免疫机能还未恢复正常时，又进行新一轮的训练或比赛，使免疫抑制程度加深，病原体侵入的机率增多，尤其是优秀运动员参加大强度训练或比赛后，患URTI的机率显著高于一般运动员。Prines认为机体内的中性粒细胞是抵抗病原体入侵的最后一道防线，作为非特异免疫的一部分，中性粒细胞在急性炎症发生后，最先到达局部的细胞。当剧烈运动时，血管内皮或肌肉等组织受到损伤，产生炎性因子，激活中性粒细胞，清除异质。如果这种运动持续时间较长，使中性粒细胞受到抑制时，则会使感染率大大提高。大量的研究表明，当机体出现过度训练时，会伴随免疫功能的下降。其机制根据现有的文献可归纳为以下三点。第一，神经内分泌免疫调节功能的紊乱。许多内分泌激素既有调节生理功能的作用，而且还是一种神经介质。长期的剧烈运动中，肌肉和内皮细胞等组织产生损伤，释放出致炎因子，刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴和提高交感神经的兴奋性，使血浆中皮质醇、-EP、糖皮质激素等免疫抑制物质的浓度上升。这些物质与免疫细胞上的受体结合，而降低免疫细胞与刺激物的结合，从而降低免疫细胞的活性。目前，对神经内分泌与免疫的研究，各种实验往往从单一的因素去分析，因而实验的结果具有一定的片面性，且无法解释清楚其中的规律。第二，谷氨酰胺的消耗。已有研究证明谷氨酰胺是机体内免疫细胞合成的重要原料。长期大强度的运动后，血浆中的谷氨酰胺的浓度低下。同时伴随机体的免疫功能下降。运动前服用谷氨酰胺补剂可以改变这种状况。但谷氨酰胺是否与过度训练引起的免疫抑制有关，目前的研究还有争议。第三，免疫抑制因子的产生，免疫抑制因子是在应激（恐惧，烧伤，外科手术等）过程中由外周淋巴组织（脾、淋巴结等器官）产生的一种分子为190KD的抑制蛋白，它可以抑制淋巴细胞的增殖反应。现在的研究发现大运动量训练期间，运动员的血清中也可出现免疫抑制因子,这种分离的血清可以抑制人或大鼠血中淋巴细胞的增生和活性。研究证明这种因子是在神经系统的控制、参与下产生 ，但其产生不直接来源于中枢神经系统，这被认为是神经内分泌系统以外的一种免疫抑制机制。免疫因子与神经系统的关系尚待进一步的研究。运动免疫学是当前迅速发展的领域，随着研究方法的提高，人们对运动-神经内分泌-免疫系统的关系将有越来越深入的了解。如在运动中骨骼肌和免疫系统之间是什么物质介导信息传递的，运动导致内分泌系统的改变是以什么方式作用于免疫系统的等等。此外，对于运动导致的免疫抑制，能否通过研究提供一个测量的指标，根据这个指标，就可以避免在训练和比赛中免疫抑制的出现，从而为保护运动员，防止运动后感染率的上升。我国目前运动免疫学方面的研究，有的研究项目已达国际水平，但在某些方面还存在差距。这要求我们在学好基础知识的前提下，扩大知识范围，努力提高自己的科研能力，为我国运动免疫学方面的研究续写新的篇章。 （扬州大学黄叔怀 钟卫权）参考文献：1、吴敏毓等医学免疫学北京中国科学技术大学出版社1993年出版。2、余传霖与分子免疫学上海复旦大学出版社上海医科大学出版社2001年出版。3、Nielsen HB, Secher NH, Kappel M, Hanel B, Pedersen BK ,Lymphocytes NK and LAK cell response to maximal exercise, Int J Sports Med ,1996 Jan ;17(1):60-5 4、Nielsen HB ,Secher NH , Christensen NJ, Pedersen BK , Lymphocyte and NK cell activity during repeated bouts of maximal exercise ,Am J Physiol ,1996 Jul;271(1Pt2):R222-75、李志清 等，运动与NK细胞，中国运动医学杂志，1993；12（1）：P22-266、Furusawa K ,Tajima F, Tanaka Y, Ide M ,Ogata H, Short term attenuation of natural killer cell cytotoxic activity in wheelchair marathoners with paraplegia, Arch Phys Med Rehabil, 1998 Sep 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