八运动与免疫（精品PPT） .ppt

运动与免疫 本章在介绍人体免疫基本理论的基础上 重点讨论适中运动和大强度运动对免疫机能的不同影响以及 openwindow 等重要的运动免疫抑制理论 同时 分析了产生运动性免疫抑制现象发生的可能机理 生理意义 并讨论了通过营养 中药等措施进行免疫调理的基本思路 最后 介绍神经 内分泌 免疫调节网络 第一节免疫的基本理论 1 免疫的基本概念免疫指机体接触 抗原性异物 或 异己成份 的一种特异性生理反应 其作用是识别与排除抗原性异物 以维持机体的生理平衡 这些反应通常对机体有利 某些条件下也可有害 一 免疫的概念及其发展 对免疫最基本的认识至少应该包括下列三点 1 免疫应答不一定必由病原因子所引起 2 免疫功能不仅局限于抗感染 3 免疫应答的后果并不总是对机体有利 2 非特异性免疫与特异性免疫 1 非特异性免疫 人体对抗原性异物的抵抗力 有些是天生具有的 即在种系发育进化过程中形成的 经遗传获得的 称为先天性免疫 因其并非针对某一病原微生物 故又称非特异性免疫 非特异性免疫 由机体的解剖结构与生理功能所体现 如机体的各种屏障结构 皮肤与粘膜屏障 血脑屏障 血胎屏障 吞噬细胞 中性粒细胞 单核吞噬细胞以及体液中的抗菌物质 有抑菌 溶菌与杀菌作用 对坚持锻炼10年以上的老人进行研究发现 其血浆白细胞介素1的活性比普通老年对照组明显增强 这表明 长期的规律性运动可以加强非特异性免疫功能 从正面支持了适宜运动能够促进机体免疫机能的观点 2 特异性免疫 个体在生活过程中 因受病原微生物感染或接种疫苗而获得的免疫称为获得性免疫 因这种免疫一般仅针对所感染的病原微生物或疫苗所能预防的疾病 故又称特异性免疫 人们一般概念中的免疫 均指特异性免疫 3 抗原与抗体 1 抗原 antigen 20世纪80年代以来 对抗原较为全面确切的概念是指 能够与相应的抗原特异性淋巴细胞上独特的抗原受体特异性结合 诱导该淋巴细胞发生免疫应答的物质 2 抗体 antibody 抗体是机体受到抗原刺激而产生的特异性糖蛋白 亦称免疫球蛋白 常用的免疫球蛋白指标为iga igg和igm 抗体一般由b细胞产生 分布于细胞表面 血清和其它体液中 二 免疫系统 免疫器官和免疫细胞和免疫分子 1 免疫系统 人体免疫系统由免疫器官 免疫细胞与免疫分子共同组成 它们是机体免疫功能及发生免疫反应的物质基础 2 免疫器官 是免疫细胞分化 增殖与定居的场所 分为中枢淋巴器官和外周淋巴器官 1 中枢免疫器官 骨髓和胸腺能使淋巴干细胞增殖 进行一定程度的分化 成为成熟的免疫细胞并输送到外周淋巴组织定居 因而骨髓与胸腺被称为中枢免疫器官 2 外周免疫器官 接受免疫细胞的组织 称为外周免疫器官或末梢淋巴组织 包括淋巴结 脾脏 扁桃体等 3 免疫细胞免疫系统主要功能是识别并排除体内的非已物质 执行此功能的细胞均属免疫细胞 换言之 凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞统称为免疫细胞 包括淋巴细胞 单核细胞 粒细胞 肥大细胞等 4 免疫分子免疫分子包括抗体 补体与细胞因子等 1 补体 complement c 指人与动物血清中正常存在的 与免疫有关的 并可具有酶活性的一组球蛋白 补体并非单一物质 而是包含多种成份的血浆蛋白 故又称补体系统 其中包括了与补体激活的成份 也包括调控补体系统的各种灭活因子和抑制因子 主要补体包括c3和c4等 补体系统的生物学作用为溶菌 杀菌 细胞毒性作用 调理作用 免疫粘附作用 中和及溶解病毒以及炎症介质作用 2 细胞因子 cytokine 细胞因子主要由淋巴细胞与单核 巨噬细胞所产生 习惯上称前者为淋巴因子 lymphokine 后者为单核因子 monokine 实际上其它免疫细胞与非免疫细胞也可以产生 故统称为细胞因子 主要的细胞因子有白细胞介素 interleukin il b细胞刺激因子 淋巴毒素 肿瘤坏死因子 干扰素 集落刺激因子 转移因子等 三 免疫反应抗原性物质进入机体后所激发的免疫细胞活化 分化和效应的过程称作免疫应答 也称为免疫反应 免疫应答包括由b细胞介导的体液免疫反应以及由t细胞介导的细胞免疫反应 图1 体液免疫的应答反应过程示意图 图2 细胞免疫的应答反应过程示意图 第二节运动对免疫机能的影响 一 不同运动对免疫机能的影响免疫机能作为机体抵抗力的标志 是身体体质的代表性指标之一 但运动与免疫的关系非常复杂 并非只要运动必然有益于免疫机能 研究已经表明 不同的运动对免疫机能会造成不同的影响 适中运动可提高免疫机能 降低感染性疾病的患病风险 而大强度运动训练则对免疫机能有抑制作用 1 适中运动与抗感染能力大量流行病学调研结果显示 经常从事适中运动者比静坐工作者患上呼吸道感染的风险明显要低 如对体育爱好者 跑步者所做的调研结果表明 60 90 的人感到与不活动者相比 他们患感冒的次数明显要少 nieman 1990 等对36名平均年龄为35岁的妇女进行了研究 她们每天步行45分钟 每周5次 15周的时间她们上呼吸道感染的发病率是久坐对照组的1 2 浦钧宗等 1996 以balb c小鼠为研究对象 随机分为对照组和运动组 运动组采用两种不同的方案进行游泳运动 结果发现 经5周和3周递增游泳训练方案后 运动强度较大的5周训练组小鼠表现为免疫功能受抑制 而运动适度的3周训练组小鼠表现为免疫功能增强 2 大强度运动对免疫机能的影响许多人体实验和动物实验结果已经证实 长期大强度运动后对免疫机能有强烈的负性影响 主要表现在下列方面 结果表明 大强度运动训练会产生比较强烈的免疫抑制现象 对免疫机能有明显的负性影响 20世纪70年代初期 一些学者通过流行病学调查研究发现 经常参加大强度 大运动量活动的人群在某些传染病流行时发病率显著高于一般人 尤以耐力运动员上呼吸道感染urti upperrespiratorytractinfection 的发生率为高 耐力性项目运动员经大运动量训练或马拉松或相似项目的运动后 其患上呼吸道感染的危险性增加 peter和bateman 1983 报道 150名参加56km的马拉松比赛的南非运动员与配对不参加比赛的对照组相比 赛后2星期内33 3 参赛者出现上呼吸道感染症状 成绩优秀者症状更为明显 而对照组仅为15 3 90km超常距离马拉松赛后2星期 训练最刻苦并参加比赛的运动员中 上呼吸道感染的发病率为85 而中 下训练水平运动员仅为45 他们认为长时间剧烈运动损害了局部粘膜和机体免疫能力 nieman等 1987 调查了参加洛杉机马拉松比赛的2311名运动员 比赛后一周内上呼吸道感染率为12 9 而有相似经历因其它原因未参加比赛的对照组其发病率为2 2 证实参加马拉松比赛的运动员上呼吸道感染率是未参加比赛的6倍 并确定每周训练多于96km的运动员其上呼吸道感染发病率 比每周训练少于32km的高2倍 二 运动免疫的基本理论 经过运动免疫研究者多年的辛勤努力 已经就许多运动免疫问题达成共识 并形成了基本理论 开窗 理论要与运动训练引起的免疫抑制有关 j 型曲线模式则形象地反映出不同运动对免疫机能的不同影响 1 开窗 openwindow 理论 参见图3 图3运动免疫的 openwindow 理论 该理论描述了在一个大强度 持续时间长的急性运动中和运动后的一小段时间内激活了免疫功能 而在最初的激活后伴随了较长时间 3 72小时 的免疫功能削弱的 开窗 期 此时免疫系统的许多指标会出现不利的变化 病毒和细菌可以赢得立足之处 增加亚临床和临床感染的危险 这段时间的长短与运动的类型 持续时间 强度有关 2 j 形模型 j shapemodel nieman 1994 的 j 形模型描述了有规律的运动与上呼吸道感染发生率之间的关系 进行中等强度运动的人上呼吸道感染的发生率要低于不运动的人群 而进行高强度训练的运动员感染率却明显增加 这个模型与长跑运动员的流行病学研究一致 图4运动免疫的 j 型曲线模式 3 smith和weidemann神经 内分泌 免疫网络学说神经系统 内分泌系统与免疫系统以各自独特的方式 在维持机体内环境方面发挥重要作用 1980年 blalock和smith正式提出了 神经 内分泌 免疫网络 的设想 免疫器官和免疫细胞上神经纤维的分布是神经系统对免疫系统调节的生理基础 交感与副交感神经纤维伴随血管通过被膜进入淋巴组织 神经系统可通过交感与副交感双重神经支配调节免疫机能 一般认为 交感神经兴奋引起免疫抑制 而副交感神经兴奋促进免疫功能 4 矫玮 免疫抑制因子调节 学说 免疫抑制蛋白质矫玮 1998 首先在人体上发现剧烈运动可以使体内产生免疫抑制因子 由应激产生的免疫抑制因子与机体的抵抗力有密切关系 是机体对运动应激不适应的一种表现 血清中这种抑制因子的产生可作为一个窗口 window 反映机体抵抗力的变化 免疫抑制因子有可能是竞技体育运动员在体力负荷与精神压力的双重应激下机体免疫功能降低 抵抗力下降的物质基础 该学说首次提出 在运动与免疫的调节机制中 除了神经 内分泌系统以外 机体还可以通过免疫抑制因子途径调节免疫功能 5 自由基 freeradical 学说 氧自由基通过攻击免疫细胞膜等途径 形成免疫损伤 造成免疫机能低下 急性运动使体内氧自由基显著增加 在运动后恢复期仍然持续相当长的一段时间 3 72hr 6 营养物质耗竭学说 微量元素通过其参与重要酶的活性来调节免疫反应 某些必须微量元素 如铁 锌 铜 锡等 缺乏时 机体的免疫功能下降 对疾病的易感性增加 超负荷的运动可以训练导致体内上述营养物质的大量消耗 免疫反应出现紊乱 免疫细胞供能不足 应激激素水平升高 这些因素造成了免疫机能低下 竞技运动员为了取得好成绩 需要在比赛前采取强化训练并同时减轻体重的措施 对摔跤运动员进行3周减重和未进行减重的免疫功能的比较结果显示 减重组 体重平均减轻3 9 体脂平均减轻8 9 的各项免疫指标均低下 这说明运动员平常进行的减重也会影响免疫功能 特别是过度的减重可破坏免疫机能的正常平衡状态 7 心理应激学说 精神免疫学的研究表明 心理应激降低机体对疾病的抵抗力 utri发病率增加 其中 免疫系统起中介作用 高强度 超负荷的运动训练和竞赛的生理应激伴随着巨大心理压力 在生理应激和心理应激的双重压力必然会对机体的免疫机能产生不利影响 神经 内分泌 免疫调节网络一 免疫系统 流动脑 的概念 将免疫系统称为机体 流动脑 mobilebrain 系blalock1985年所提出 他认为 机体具有两个大脑 一个是固定于颅腔中的固定脑 fixedbrain 即我们习惯上的大脑 另一个则为遍布全身 不断 流动 的大脑 即免疫系统 这两个大脑能识别或感知不同的刺激并各自做出相应的反应 共同维持机体的安全 既然作为 脑 就必须有感知系统 中枢系统以及效应系统 必须接受刺激并导致效应器发生应答 两个大脑 均具备这些条件 1 固定脑 即我们习惯上的大脑 它能利用各种感受器识别并感受体内外各种感知性刺激 并通过神经递质的介导使效应器发生相应反应 常见的感知性刺激主要包括声能 光能 电能 化学能 压强等各种物理刺激 2 流动脑 即免疫系统 它能识别 感知体内外各种非感知性刺激 并通过各种 免疫递质 作为应答 前述的病毒细菌等抗原性刺激 便属于非感知性刺激 它们虽然不能为固定脑所感知 但可被在血液中不断流动着的免疫细胞所感知并发生相应的免疫应答 二 神经 内分泌 免疫调节网络 1 基本概念近年研究发现 免疫系统在受神经 内分泌系统支配的同时 反过来也可通过自身释放的信息物影响神经系统和内分泌系统的功能状态 共同维持机体的自稳态 也就是说 神经系统 内分泌系统和免疫系统这三大系统通过相互作用和反作用 形成了一个复杂的网络系统 即神经 内分泌 免疫网络 整合性地调节着身体机能 过去认为神经系统和内分泌系统是二个相互独立 互不关联的系统1928年scherrer发现硬骨鱼的下丘脑神经细胞具有内分泌细胞的特征五十年代 harris和green基于神经解剖 生理的研究提出了下丘脑可分泌激素控制垂体功能的著名论点 现在下丘脑与垂体的密切联系已为人们所熟知 神经 内分泌 免疫网络 2 下丘脑的内分泌功能又受神经系统其他部位的影响 如环境改变 焦虑可引起闭经 精神紧张可使肾上腺皮质激素分泌增加神经 免疫和内分泌系统可以共享信息分子及其受体 而且其信号传导过程也相似 如免疫细胞既可以合成gh prl 又含有gh和prl的受体 il 1和il 2是免疫分子 它们又具有内分泌调节功能 神经 内分泌 免疫网络 3 糖皮质激素 性腺 前列腺可抑制免疫系统生长激素 甲状腺激素和胰岛素能促进免疫应答精神应激及精神抑郁可改变人类的免疫监督和免疫反应 发动或加重自身免疫性疾病内分泌激素异常可以引起精神 情绪及神经系统的明显改变 内分泌系统 下丘脑 垂体 靶腺轴 下丘脑 垂体 肾上腺轴下丘脑 垂体 甲状腺轴下丘脑 垂体 性腺轴 内分泌系统 下丘脑 垂体 周围组织指无靶腺的垂体激素 其直接作用于周围组织发挥作用 如gh prl下丘脑 周围组织下丘脑的视上核和室旁核分泌的神经肽 adh 催产素 植物神经 靶腺 周围组织交感神经的胆碱能纤维 兴奋肾上腺髓质的嗜铬细胞 释放儿茶酚胺 肾上腺素 去甲肾上腺素 颈交感神经节的节后纤维可调节松果体分泌褪黑素 melantonin 褪黑素可调节性腺功能 2 神经 内分泌 免疫网络的构成 1 存在着共同的信息物质 2 存在共同的交汇点 这是三大系统间交叉影响的基础 3 神经系统 内分泌系统与免疫系统在信息分子和细胞表面标志 信息储存和记忆 周期性变化 正负反馈调节机制 衰老与性别差异等方面均有程度不等的相似之处 4 各种生物活性物质对神经系统 免疫系统与内分泌系统的作用不是独立进行的 在整体条件下基本上是以比较完整的调节环路为单位 3 运动时神经 内分泌 免疫网络的整合作用运动性应激属于过强刺激破坏了机体内环境的稳态而引起的机体非特异性反应 此状态发生的基础是体内发生一系列急剧的神经 内分泌 免疫反应 并伴随身体机能的剧烈变化 在对应激发生的应答性反应过程中 三大系统既独立工作 又相互协调 神经系统既要主管身体的随意运动 又要通过兴奋交感神经系统 抑制副交感神经系统调节运动时血流再分配 提高心血管功能与呼吸机能等 同时还要通过下丘脑刺激与调节内分泌激素的分泌 并通过对自主神经与内分泌系统功能状态的调控对免疫机能发生作用 内分泌系统一方面要接受神经调节信息 改变不同内分泌腺体的功能状态以配合神经系统实现身体机能变化的协调 另一方面还要对免疫机能进行干涉与调节 免疫系统要接受神经内分泌的调控并改变免疫反应 包括改变免疫器官的功能状态 改变免疫细胞及其受体的活性状态 尤其是改变免疫信息分子生成 这些变化对于维持运动时机体的稳态至关重要 运动过程中免疫功能状态的改变会给机体一个强烈的信号 提示机能变化是否影响到机体安全 同时利用免疫信息分子反作用于神经与内分泌系统 调控它们的功能状态 以便将刺激控制在机体可承受的范围之内 免疫系统与神经内分泌系统间精细的网络联系 复杂的作用与反作用 调控与反调控 可以确保机体在各种应激时各大系统之间功能的精细执行与协调统一 第三节运动性免疫抑制 一 运动性免疫抑制现象1 流行病学调研结果流行病学研究结果一般都支持这样一个结论 在大运动量训练期间 以及参加过竞技性耐力比赛后1 2周期间 患上呼吸道感染疾病的风险明显升高 问卷调研证实 当优秀运动员感觉到训练量超过了自我感觉的训练阈值 最大耐受限度 之后 患病率会升高 综上所述 这些数据表明运动负荷与感染有一定的联系 2 实验研究大量的动物和人体实验结果表明 剧烈运动会降低免疫机能 若长期进行此种运动 免疫机能会逐渐降低 发生越来越严重的免疫抑制现象 表现在免疫细胞数量减少 淋巴细胞转化能力降低 分泌型iga明显减少 标志着抗感染能力降低 细胞因子的生成受到影响 对内毒素引起的免疫反应降低等 综上所述 长期的大强度运动训练可以发生比较强烈的免疫抑制现象 表现出比较明显的免疫机能低下状态 二 运动性免疫抑制的可能机理 引起运动性免疫抑制的原因非常复杂 现将迄今研究所揭示的发生这种现象的可能机理予以介绍 一方面为着更好地理解运动性免疫抑制现象 另一方面旨在唤起思考 寻求对运动性免疫抑制进行调理的可能途径 1 植物性神经系统对免疫功能的影响中枢淋巴器官与外周淋巴器官接受交感神经 副交感神经的双重支配 植物性神经系统发挥免疫调控效应主要是通过神经末梢释放的神经递质等作用于靶细胞膜上的相应受体 影响作用主要包括 影响淋巴组织与器官血流调控 影响淋巴细胞的分化 发育 成熟 移行与再循环 影响细胞因子和其它免疫因子的生成与分泌 并影响免疫应答的强弱及维持的时间 研究证实 交感神经兴奋一般引起抑制免疫效应 而副交感神经兴奋一般引起免疫增强效应 运动时交感神经兴奋而副交感神经受到抑制 故免疫机能降低 2 激素 神经递质等信息物对免疫机能的影响激素 神经递质 神经肽与细胞因子是对免疫机能具有最重要调控作用的调节物质 两大类 免疫增强类调节物质与免疫抑制类调节物质 免疫增强类调节物质主要包括生长激素 促甲状腺素 甲状腺素 催乳素 乙酰胆碱 内啡肽 p物质 褪黑激素等 免疫抑制类调节物质主要包括促肾上腺皮质激素释放激素 促肾上腺皮质激素 糖皮质激素 生长抑素 儿茶酚胺等 一般情况下 这两类调节物质在体内相互作用 维持机体正常的免疫应答与免疫适应 3 血糖浓度变化对免疫机能的影响血糖是运动时骨骼肌的主要能源 耐力性运动中糖作为主要的能源底物 消耗速率极快 并时常导致血糖浓度降低 血糖浓度降低后 会从以下两个方面对免疫机能形成抑制性效应 1 通过加强糖皮质激素的分泌活动间接加强免疫抑制 2 淋巴细胞能源不足而造成免疫机能降低 4 氧自由基对免疫机能的影响急性运动中 体内氧自由基显著上升 上升幅度因运动强度 运动量 持续时间而不同 这种升高现象在运动后仍然会持续相当长时间 体内氧自由基维持于较高水平 是机体重要的致疲劳因素 而且通过攻击免疫细胞膜等途径 形成免疫损伤 造成免疫抑制 运动后恢复期内所发生的较长时间的免疫抑制现象 可能与此阶段氧自由基的较高水平直接有关 5 谷氨酰胺浓度对免疫机能的影响近期研究已经揭示 谷氨酰胺也是淋巴细胞 巨嗜细胞的重要能源 且为免疫细胞供能的比例至少不亚于葡萄糖 研究表明 肌肉释放谷氨酰胺是免疫细胞利用谷氨酰胺的限速因素 也就是说 肌肉释放谷氨酰胺的速率实际上控制着免疫细胞的利用速率 因此 骨骼肌释放谷氨酰胺速率的变化会改变血浆中谷氨酰胺的浓度 进而影响到免疫细胞的利用 6 免疫抑素 免疫抑制因子对免疫机能的影响免疫抑素由垂体前叶合成的蛋白质 具有较强的免疫抑制效应 它由促肾上腺皮质激素 生长激素等刺激细胞生成 故可推测其为应激性激素 参与对免疫机能的抑制性调控 现有研究表明 应激过程中 免疫抑素升高 故对免疫机能有抑制作用 三 运动性免疫抑制的生理意义 运动性免疫抑制现象会对训练安排造成了极大的影响 但从保护身体健康及维护机体安全角度讲 运动性免疫抑制现象具有非常重要的生理意义 1 运动过程中 免疫抑制现象作为对运动应激活动的反作用 使机体不能将全部能量与机能能力动员出来从事运动 以免应激反应程度过高 影响机体安全 所以 在运动应激过程中 免疫机能充当着必不可少的保护性抑制角色 运动应激反应越激烈 运动应激持续时间越长 机体动员程度越大 免疫抑制程度相应越深 持续时间越长 免疫系统以此保持反应适度 保护机体安全 2 运动过程中 若运动量过大 持续时间过长时 运动轴激活程度过大 激活时间过长 身体动员程度过强 必然会对身体造成严重危害 这时 免疫功能降低实质上是作为机体无法再继续工作的 信号 提示机体应该适时 中止 运动了 3 运动后免疫抑制程度与运动量 运动强度直接有关 尤其与运动量关系更为密切 所以 机体承受的运动量越大 疲劳程度越深 所需恢复时间越长 相应的免疫抑制程度越深 抑制解除所需时间越长 在这种情况下 机体亟需一个 恢复期 来保护内环境遭受急剧破坏后的身体安全 正如患病时需要卧床休息一样 此段时间免疫功能低下正是服务于此目的 4 若机体在尚未恢复情况下继续坚持训练 则会造成 过度训练 或 过度疲劳 此时 机体免疫机能也会降至极低点 表现出身体抵抗力下降 易感率急剧上升 机体利用免疫降低容易患病等提示机体已无法再坚持训练 并强制性地要求机体休息 恢复 至少要求强制性地减量 减强度 以此保护机体安全 万不得已时 机体不惜以 害病 方式强行终止训练 5 免疫系统在无论何种状态下都以保护机体安全为己任 在运动过程中 神经 内分泌系统功能占优势 免疫系统只能尽力通过细胞因子等信息分子对神经内分泌进行反调控 但在运动后恢复期 免疫功能调控作用占优势 它可利用免疫降低强令机体休息促进恢复 可见 善用运动性免疫抑制现象所提供的反馈信息 对于合理安排运动训练 掌握负荷与恢复的比率 无疑具有重要的作用 四 运动性免疫抑制的调理 竞技运动本身就标志着人类向自然 向自身极限的挑战 从一定意义上来讲 这个过程需要付出一定的健康代价 因此 虽则已经发现运动训练可以导致明显的免疫抑制现象 但运动训练并不会因之中止 目前需要做的是 一方面注意利用免疫机能的变化信息调整训练 另则加强对免疫机能的保护 目前国内外非常重视运动免疫调理措施的研究 以期在训练过程中尽可能保护免疫机能 在训练后促进免疫机能的尽快恢复 国际上主要应用营养补充进行免疫调理 在我国 除了利用营养措施外 尚利用我