第九章-运动与免疫

1、第九章 运动与免疫(Exercise and the Immune System),二、运动对免疫功能的影响,三、运动性免疫抑制现象及其机理,四、运动性免疫低下的调理思路和措施,一、免疫学基本知识和理论,（一）免疫的概念及发展 1、免疫的概念 现代免疫的概念：机体能够识别“自己”和“非己”成分，并排除“非己”成分以保持机体安全的一种生理功能。 目前，对免疫功能最基本的认识至少应该包括下列三点： （1）免疫应答不一定必然由病原因子所引起； （2）免疫功能不仅仅局限于抗感染； （3）免疫应答的后果并不都是对机体有利。,一、免疫学基本知识和理论,2、非特异性免疫与特异性免疫 （1）非特异性免疫(先天

2、性免疫) 概念：人体经遗传获得天生具有的对抗原性异物的抵抗力。 执行者：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)。 长期的规律性运动可以加强非特异性免疫功能：研究发现，坚持锻炼10年以上的老人其血浆白细胞介素1的活性比普通老年对照组明显增强。,并非针对某一病原微生物,（2）特异性免疫 概念：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。,一般仅针对所感染的病原微生物或疫苗所能预防的疾病。,3、抗原与抗体,（1）抗原（antigen） 抗原的概念 书面义：抵抗的原因。 一般人心目中

3、指细菌、病毒、微生物等病原体。 专业解释：能刺激机体发生免疫反应并产生抗体的物质。凡能在机体内引起体液免疫和/或细胞免疫反应的物质,称为抗原。如乙型肝炎疫苗、禽流感病毒、禽流感灭活苗。 抗原的主要特性： 免疫原性：抗原能引起机体产生抗体和/或致敏淋巴细胞。 反应原性：抗原与相应的抗体及致敏淋巴细胞发生特异性结合或反应。,完全抗原(complete antigen)： 免疫原（immunogen），既具有免疫原性又具有反应原性的抗原。蛋白质、细菌、病毒,不完全抗原(incomplete antigen)： 又称半抗原（Hapten)，单独存在时只具有反应原性而无免疫原性的物质。大多数的多糖、类脂

4、、药物等如二硝基酚、青霉素。,抗原的化学结构,高分子载体（抗原性）； 抗原决定簇（antigenic determinant）又称抗原表位（epitope)： 指抗原分子上具有决定和控制抗原特异性的特殊化学基团,可与相应抗体或淋巴细胞抗原识别受体相结合的部位。,大多数蛋白质抗原可有多个抗原决定簇,但由于空间位阻作用,在同一时间内仅有部分抗原决定簇暴露和相应的抗体结合。,抗原的性质及种类,抗原的性质：异源性（异物性）大分子，凡种系越远、分子量越大、构型越复杂、抗原决定簇暴露越多，则其抗原性越强，特异性越高。 抗原的种类： 可溶性和不溶性抗原：后者主要包括一些颗粒性抗原，如细胞、细胞器、某些病原体

5、等。,结构抗原，为组成细胞结构的成分，如细胞骨架蛋白； 分泌抗原，为细胞所产生和分泌的酶、激素、粘液蛋白等； 沉淀抗原，如肾小球肾炎时，沉淀在肾小球基膜的免疫球蛋白、补体和免疫复合物等； 入侵抗原，主要指病原微生物。,根据性质，抗原又可分为：,（2）抗体（antibody）,抗体的概念：机体通过体液免疫，由B淋巴细胞活化、增殖、分化的浆细胞合成并分泌与刺激抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）。,抗体是免疫球蛋白，而免疫球蛋白不都具有抗体活性。两者在概念上并不完全等同，抗体是生物学和功能上的命名，而Ig是结构和化学本质上的概念。由于无抗体话性的Ig一般很少见，

6、故抗体与Ig可认作为同义词。,抗体分子巨大，含有1000个以上的aa残基。但各类抗体都具有相似的基本结构。,即所有抗体都由1个或多个单体组成。,单体：由四条多肽链和几对二硫键链接成的一个基本单位称为Ig单体。,抗体的基本结构,四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条多肽链的对称结构。 重链（heavy chain，H链） 其中两条相同的长链称为重链，由446个aa组成，结合有不同含量的糖，故Ig属糖蛋白。 轻链（light chain，L链） 两条相同的短链称为轻链，由214个aa组成。 重链和轻链由二硫键连接,稳定区与可变区,稳定区（constant region，C区） 肽链aa组成和排列相

7、对恒定区域，称为稳定区，决定着抗体分子的多种生物活性，由L的1/2、H的3/4组成。 人类Ig有五类，即IgA、IgD、IgE、IgG和IgM，是由其分子结构中相应的重链（H链）. . . 和决定的。重链不同，Ig的类型就不同。轻链（L链）则在同一抗体分子（Ig）中是相同的，或为，或为。 根据H链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为： 重链分5类： Ig： IgA IgG IgD IgE IgM 根据L链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同分为： 两型： 、,可变区（variable region，V区） 抗体分子肽链N-端，L链的1/2和H链的1/4的aa组成和排列顺序多变，故称可变区。是识别AD和

8、决定抗体特异性的部位。,（二）免疫系统、免疫器官、免疫细胞和免疫分子,1、免疫系统 组成：人体免疫系统由免疫器官、免疫细胞与免疫分子共同组成。 功能 （1）免疫防御 正常情况下：机体防御外来病原微生物的抗感染免疫； 免疫反应过于强烈：可引起超敏反应； 免疫功能过低或缺陷：易受感染或免疫缺陷病。 （2）免疫稳定：免疫系统内部的自控调节机制，以清除体内出现的变性、衰老死亡细胞等，维持机体在生理范围内的相对稳定。 （3）免疫监视：免疫系统识别、清除体内各种突变细胞和防止持续感染。,2、免疫器官 免疫细胞分化、增殖与定居的场所。 （1）中枢免疫器官 构成：骨髓和胸腺 功能：能使淋巴干细胞增殖，进行一定

9、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。 （2）外周免疫器官：接受免疫细胞的组织，包括淋巴结、脾脏、扁桃体等。,3、免疫细胞 概念：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。 构成：淋巴细胞、单核细胞、粒细胞、肥大细胞等。,4、免疫分子 （1）补体(complement，C) 概念：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。 构成：主要补体包括C3和C4等。 生物学作用：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。,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。,（2）细胞因子(cytok

10、ine) 产生：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）。 主要的细胞因子：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,1、体液免疫的应答反应过程 体液免疫的应答反应过程参见图111。 （1）感应阶段 （2）增殖和分化阶段 （3）效应阶段,2、细胞免疫的应答反应过程,细胞免疫的应答反应过程参见图11-2。 （1）感应阶段 （2）增殖和分化阶段 （3）激活的Tc细胞发挥特异性的细胞毒性作用。,（四）“流动脑”与神经内分泌免疫调

11、节机制,1、“流动脑”的概念免疫系统 将免疫系统称为“流动脑”系Blalock1985年所提出。,固定脑：即固定于颅腔中的大脑，能利用各种感官和感受器（感觉神经末梢）识别并感受体内外各种感知性刺激，并通过兴奋的传递和神经递质的介导使效应器发生相应反应。 “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做出有效应答。,2、神经内分泌免疫网络,基本概念：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。 神经内分泌免疫网络构成的基础 （1）存在共同的信息物质 （2）存在共同的交汇点这是三大系统间交叉影响的基

12、础 运动时神经内分泌免疫网络的整合调节作用,（一）运动免疫的基本理论 1、“开窗”（Open window）理论 运动训练引起的免疫抑制 基本观点：大强度急性运动后，淋巴细胞浓度下降，增值分化能力及活性降低，免疫球蛋白含量及功能也受到影响，出现免疫低下期（可持续3-72h不等）。在这期间，各种细菌、病毒、微生物等病原体极易侵入人体获得“插足”的机会，表现对疾病的易感率升高。一般形象地将这段免疫低下期称为“Open window” 提示：在从事大强度运动之后，要注意加强个人的保护措施，比如注意及时穿衣保暖，避免环境温度的急剧变化以及加强营养等。,二、运动对免疫功能的影响,2、人体免疫机能的“J”

13、型曲线模式 不运动者呈一种自然免疫状态； 大强度、大运动量、较长时间且频度较高的运动训练则会强烈抑制免疫功能； 适中的运动强度、运动频度、运动量、运动持续时间的组合方式既能有效地提高身体机能，又能有效地提高免疫机能，提高身体抵抗力。 “J”型曲线:运动强度一上呼吸道感染率之间，存在一种关系，若以正常不运动者安静水平作为参照，适中强度的经常性身体运动可明显降低上呼吸道感染率，而大强度运动训练则会使之明显升高，三者之间形成一条类似“J”字型的曲线。,（二）适中运动对免疫功能的影响 适中运动：身体活动的强度、频度和总运动量都比较适中。 用于健身活动的运动一般都属于适中运动，比如，强度控制在最大心率的

14、60%-70%之际，每次活动时间为30-60分钟，每周运动3次，就属于比较典型的适中运动。 流行病学调研衡量免疫功能强弱的重要参数：每年上呼吸道感染（感冒）的次数和总患病时间长短。 经常进行适中运动，可增强免疫功能，降低患病风险。 表现：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；与不定期进行中度或剧烈运动者相比其患上呼吸道感染疾病的比率亦降低。,免疫系统发生的有益变化：抑制免疫功能的应激激素和细胞因子在运动期间未见显著升高。每一次适中运动对人体的免疫监视功能都是一次促进，并且似乎在很长时间内降低机体感染的风险。,（三）大强度运动对免疫功能的负性影响 1、淋巴细胞数量减少，增殖

15、能力明显降低，细胞免疫功能受到损伤； 2、主要免疫球蛋白IgA、 IgG以及重要补体C3和C4含量显著降低，体液免疫功能受到影响； 3、运动后应激激素血浆儿茶酚胺和可的松（强烈的免疫抑制激素）浓度明显升高，并由此导致免疫细胞数量减少以及活性降低等免疫机能的负性变化； 4、鼻腔、呼吸道粘膜的中性粒细胞吞噬作用降低，血液粒细胞氧化活性降低，病原体进入人体的第一道防线受到影响；,5、NK细胞的细胞毒性作用（反映机体抗病毒能力的重要指标）降低，T细胞功能降低； 6、延迟性过敏反应降低。 7、持续时间较长、强度较大的运动训练会导致肌肉细胞受损，并继发性释放出亲炎性和抗炎性细胞因子，影响免疫功能； 8、机

16、体免疫系统产生细胞因子的能力降低； 9、鼻腔和唾液的分泌型IgA浓度降低，鼻腔粘液清除作用降低，上呼吸道清除外部病原体的能力受损； 10、MHC-2的表达以及巨噬细胞的抗原提呈作用降低，负性影响细胞免疫和体液免疫的反应过程。,（一）运动性免疫抑制现象的实验依据 优秀耐力运动员和教练员的经验：过度训练或训练量超过了个体感觉的训练阈值（最大耐受限度）后，会降低身体对上呼吸道感染疾病的抵抗力，患病率升高。 流行病学研究结果显示：在大运动量训练期间，以及参加竞技性耐力比赛后1-2周期间，患上呼吸道感染疾病的风险明显升高。 2001年我国国家足球队在参加世界杯10强赛前的热身赛亚洲四强赛后，运动员大面积

17、感冒。 2004年欧洲冠军杯第二阶段比赛中，欧洲足球劲旅意大利尤文图斯队在同英格兰曼彻斯特联队比赛时，主力队员大面积感冒。 大量动物和人体实验结果表明：剧烈运动会降低免疫机能，表现在免疫细胞数量显著减少，淋巴细胞转化能力降低分泌型IgA 明显减少（抗感染能力降低），细胞因子的生成受到影响。,三、运动性免疫抑制现象及其机理,我国优秀赛艇运动员长期运动训练引起免疫机能发生如下变化： 运动员的白细胞总数不足对照组的60%，中性粒细胞不足50%，IgG仅占对照组的60%， IgA仅占61%，C3 仅占63% 冬训两个月后，运动员的主要免疫指标与冬训前相比明显降低：白细胞总数13%，淋巴细胞15%，中性

18、粒细胞30%， IgA16%， IgG23%， C3 15%。,（二）运动免疫抑制现象产生的机理 1、交感神经兴奋、副交感神经抑制 神经系统对免疫系统施加直接影响：中枢淋巴器官（骨髓、胸腺）与外周淋巴器官（脾脏、淋巴结、淋巴管等）接受交感神经、副交感神经纤维的支配。 影响范围：淋巴组织与器官的血流调控；淋巴细胞的分化、发育、成熟、移行与再循环；细胞因子和其他免疫因子的生成与分泌；免疫应答的强弱及维持时间。 植物性神经系统发挥免疫调控效应的作用方式：神经末稍释放神经递质等作用于靶细胞膜上的受体。 交感神经兴奋一般引起免疫抑制效应，副交感神经兴奋引起免疫增强效应。,2、免疫抑制类信息物生成增加 （

19、1）免疫调节物质：激素、神经递质、神经肽与细胞因子。 免疫增强类调节信息物质：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； 免疫抑制类调节信息物质：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、雄性激素、孕激素、儿茶酚胺、血管活性肠肽、人绒毛膜促性腺激素。 （2）运动引起应激激素等免疫抑制类调节物质生成明显增加。 其中最重要的有GC、ACTH、CRH、AC、SS 等。,3、血糖浓度降低 血糖浓度降低反馈性加强糖皮质激素的分泌活动，从而间接加强免疫抑制。 血糖降低会加强HPA轴的激活程度，促进糖皮质激素的分泌。而GC是强烈的免疫抑制剂。 长

20、时间耐力运动导致血糖和谷氨酰胺浓度降低，淋巴细胞会因能源不足而造成免疫机能降低。,4、氧自由基生成增多损伤免疫细胞 自由基：原子外层电子轨道含有未配对的电子基团，其性质活泼，极易与体内糖类、脂类、蛋白质、核酸等发生反应，造成细胞功能与结构的损伤与破坏。 研究显示：运动过程中继运动结束后相当长一段时间，氧自由基会维持较高水平。其升高幅度与运动强度、运动量、持续时间不同而不同。 氧自由基升高不仅是机体重要的致疲劳因素，而且还通过攻击免疫细胞膜等方式，形成免疫损伤，造成免疫抑制。,5、谷氨酰胺浓度降低 谷氨酰胺是淋巴细胞、巨噬细胞的重要能源，且为免疫细胞供能的比例不少于葡萄糖 从事不同运动时血浆谷氨

21、酰胺的变化 短时间、大强度的速度性、暴发性运动（短跑、举重等）时，血浆谷氨酰胺变化不显著。 持续时间较长、强度较大且经常进行的耐力性运动中，血浆谷氨酰胺会显著降低。 过度训练的运动员其血浆谷氨酰胺下降更明显，且过度训练者常伴有易感率上升，伤病难以恢复等免疫机能低下症状。 运动过程中肌肉释放谷氨酰胺减少，血浆谷氨酰胺浓度下降可能是导致运动性免疫抑制的重要因素之一。,（三）运动性免疫抑制的生理意义 1、在运动应激行为中产生保护性抑制 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，使机体运动反应适度，从而保护机体安全。 运动过程中，免疫抑制作为运动应激活动的反作用，使机体不能将全部能量与

22、机能动员出来从事运动，以免应激反应程度过高，影响机体安全。 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。,2、运动能力和身体状态的提示信号 运动后免疫抑制程度与运动量、运动强度直接相关，尤其与运动量关系更为密切。 机体承受的运动量越大，疲劳程度越深，所需的恢复时间越长，相应的免疫抑制程度越深，抑制解除所需时间越长，“Open window”期间免疫功能低下症好服务于此目的。 若机体在尚未恢复情况下继续坚持训练，则极易造成“过度训练”或“过度疲劳”，此时免疫机能会降至极地点，表现出身体抵抗力下降，易感率急剧上升。 机体利用免疫降低易患病等提示机

23、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。,3、同神经系统、内分泌系统一起控制运动应激强度 在运动过程中及运动后，神经系统、内分泌系统及免疫系统均在实现运动应激并保护机体安全过程中起作用. 神经内分泌系统主要任务是最大限度地动员机体潜能，完成应激任务，而免疫系统则无论何种状态下都以保护机体安全为首要任务。 运动过程中，神经内分泌系统功能占优势，免疫系统只能通过细胞因子等信息分子对神经系统和内分泌系统进行反馈调节。运动后恢复期，免疫功能的调控作用占优势，可利用免疫低下现象强令机体代谢降低，尽快促进恢复。,（一）营养调理的基本思路 1、糖的补充 目的：通过补充糖，保证免疫细胞的能源供应，从而在运动过程中尽量保持血糖水平稳定，减少对免疫功能的影响，同时提高运动后免疫功能的恢复速率。 方法： 活动前：补充时间不宜距离运动开始训练的时间过近，以免引起胰岛素反应。 活动中：少量多次，浓度不宜过高。 活动后：补充时间应在训练后较短时间内进行，以便既利于维持血糖水平，促进免疫机能恢复，又有利于