李 杰,宋 艷,鄧樹勛,郝選明

(1.廣東體育運動技術(shù)學院科研處,廣東廣州510100;2.廣東足球運動管理中心,廣東廣州510545; 3.華南師范大學體育科學學院運動人體科學系,廣東廣州510631)

6周遞增負荷運動后大鼠脾淋巴細胞分泌IL-2和sIL-2R表達的適應(yīng)性特征

李 杰1,宋 艷2,鄧樹勛3,郝選明3

(1.廣東體育運動技術(shù)學院科研處,廣東廣州510100;2.廣東足球運動管理中心,廣東廣州510545; 3.華南師范大學體育科學學院運動人體科學系,廣東廣州510631)

用72只雌性SD大鼠進行六周遞增負荷運動訓練,分別在第0、2、4、6周末即(W K0、W K2、W K4、W K6)定量負荷運動前(A)、運動后即刻(J)、運動后3h(3h)取材,用EL ISA法測試脾淋巴細胞培養(yǎng)上清中白細胞介素2(IL-2)和可溶性白細胞介素2受體(sIL-2R)濃度,試圖在細胞水平觀察IL-2和s IL-2R在整個免疫過程中的分泌功能和受體表達變化,以此來分析運動影響免疫功能的機理。結(jié)果表明：通過遞增負荷運動訓練后大鼠脾淋巴細胞分泌IL -2和sIL-2R的表達都呈現(xiàn)降低-升高-再降低的應(yīng)答性變化,但IL-2分泌量在W K0水平上下波動,而sIl-2R表達量則在W KO水平下波動。結(jié)論：IL-2和sIL-2R變化的不同步導(dǎo)致了免疫功能低下。免疫功能的降低主要是由于sIL-2R表達的降調(diào)節(jié)導(dǎo)致,但機體以IL-2的大量分泌來盡量維持機體的免疫功能。

運動免疫;IL-2;sIL-2R;脾淋巴細胞培養(yǎng);免疫適應(yīng);遞增負荷運動

0 前 言

國內(nèi)外運動免疫學研究業(yè)已證實,中小負荷運動訓練可以提高機體免疫功能;而長期從事大強度運動訓練可以明顯抑制免疫功能。反映免疫功能指標很多,而對白細胞介素-2(IL-2)和白細胞介素可溶性受體(s IL-2R)的測定以往報道集中在血清中,細胞水平其分泌呈現(xiàn)怎樣的變化趨勢,國內(nèi)外卻罕見報道。本研究試圖在細胞水平觀察IL-2和sIL -2R在整個免疫過程中的分泌功能和受體表達變化,以此來分析運動影響免疫功能的機理。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

三月齡SD大鼠(清潔級)72只,體重180～220g左右,由中山醫(yī)科大學實驗動物中心提供。

1.2 運動方案

大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)一周,活動跑臺上進行適應(yīng)性慢跑10m/min,坡度為0,第二周速度從20m/min開始,每周遞增5m/min,第六周速度達到40m/min。每次運動持續(xù)30min,1次/天,6天/周,周日休息,共持續(xù)6周。

1.3 研究方法

1.3.1 脾細胞的采集。用2%戊巴比妥鈉(0.5m l/100g)腹腔麻醉大鼠,無菌分離脾臟,放于complete medium 1 640培養(yǎng)液中保存。無菌細胞間進行脾臟淋巴細胞提取。在1× 106/m l的脾淋巴細胞懸液中加入ConA 5ug/m l,于24孔培養(yǎng)板中置于37℃、5%CO2孵育箱培養(yǎng)48h,取上清液分裝于eppendrofe管中,-80℃凍存待測。

1.3.2 IL-2和sIL-2R濃度采用酶聯(lián)免疫吸附法(EL ISA)測定。

2 數(shù)據(jù)處理

用SPSS fo r Window s 12.0統(tǒng)計軟件包對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,所有數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)±標準差(±SD)表示,采用One-Way ANOVA進行分析,顯著性水平為P≤0.05。

3 結(jié)果與討論

3.1 安靜組各周IL-2和sIL-2R適應(yīng)性變化

表1 安靜組各周IL-2和sIL-2R適應(yīng)性變化表(pg/ml)

與W K0比較：1)P＜0.05,2)P＜0.01;與W K2比較：3)P＜0. 05,4)P＜0.01;與W K4比較：5)P＜0.05,6)P＜0.01。表2,3同

3.2 運動后即刻組各周IL-2和sIL-2R適應(yīng)性變化

表2 運動后即刻組各周IL-2和sIL-2R適應(yīng)性變化表(pg/m l)

3.3 運動后3h組各周IL-2和s IL-2R適應(yīng)性變化

表3運動后3h組各周IL-2和sIL-2R適應(yīng)性變化(pg/ml)

3.4 各周IL-2對遞增負荷運動的適應(yīng)性特征

如圖1所示,W K2較W K0有明顯降低,其分泌量不足W K0的1/13(P＜0.01);W K4在W K2基礎(chǔ)上有顯著性升高,升高超過W K2的27倍(P＜0.01);且升高達到W K0組約2倍以上(P＜0.01);W K6在W K4基礎(chǔ)上有明顯降低,降低到W K4的58%(P＜0.01),但仍然高于W K0水平(P＞0. 05)。所以IL-2對遞增負荷運動適應(yīng)性變化主要表現(xiàn)為,隨著運動負荷的增加IL-2的分泌量表現(xiàn)為在W K0基礎(chǔ)水平位降低-升高-再降低的趨勢,表現(xiàn)出對運動負荷的應(yīng)激反應(yīng)性降低,適應(yīng),負荷再增加,分泌量再降低的同一性變化。

圖1 IL-2各周適應(yīng)性變化情況

W K2較W K0下降主要是由于運動刺激的連續(xù)疊加,機體每天都在前一次運動為恢復(fù)的情況下作新的運動訓練,使機體內(nèi)環(huán)境嚴重紊亂,表現(xiàn)出對運動刺激的完全不適應(yīng)性,此時免疫功能及其低下;W K4在W K2極低位置上反彈,且超過W K0水平,這使通過機體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)與功能的重組開始對抗應(yīng)激,使應(yīng)激對機體的傷害減少;W K6在W K4還沒有適應(yīng)的情況下進行新一輪的運動訓練刺激,使得IL-2的分泌又開始降低。機體在長期遞增負荷運動過程中,其主要增長點是在運動系統(tǒng),以及與運動有關(guān)的支持系統(tǒng),像心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),這些系統(tǒng)隨著遞增負荷運動功能逐步增強,而免疫系統(tǒng)則表現(xiàn)相反,這主要是由于免疫是機體主要防御系統(tǒng)之一,任何刺激都會對其產(chǎn)生影響并表現(xiàn)異常,以此來表現(xiàn)機體對抗刺激的適應(yīng)程度。

3.5 各周sIL-2R對遞增負荷運動的適應(yīng)性特征

如圖2所示,W K2較W K0明顯降低,其分泌量不足W K0的1/100(P＜0.01);W K4在W K2基礎(chǔ)上明顯升高,升高超過45倍(P＜0.01);但仍沒有達到W K0水平,其分泌量僅占W K0的37%(P＜0.01);W K6在W K4周基礎(chǔ)上又明顯降低,降低到W K4的73%(P＜0.01);此時sIL-2R的表達量也只有W K0的23%(P＜0.01)。所以sIL-2R對遞增負荷運動的適應(yīng)性特征也表現(xiàn)為：隨著運動負荷的增加sIL-2R的表達呈現(xiàn)出降低-升高-再降低的趨勢,但其值在W K0水平下來回波動。

圖2 sIL-2R各周適應(yīng)性變化情況

從圖2可以看出,W K2、W K4、W K6都是在離W K0較低的水平位上的反應(yīng),sIL-2R在W K4中的反彈也與免疫功能對刺激抵抗有關(guān),但這樣“超補償”則是在W K0水平下,沒能達到真正補償?shù)囊饬x,W K6又在W K4基礎(chǔ)上開始降低,由于運動負荷的遞增,機體總是在沒有完全適應(yīng)的基礎(chǔ)上又被施加新的負荷運動,導(dǎo)致sIL-2R的表達在沒有恢復(fù)到W K0水平上繼續(xù)降低。

由于IL-2和sIL-2R變化的不同步導(dǎo)致了免疫功能低下。所以免疫功能的降低主要是由于s IL-2R表達的降調(diào)節(jié)導(dǎo)致,但機體以IL-2的大量分泌來盡量維持機體的免疫功能。

陳佩杰[1]等人通過對7名健康男性受試者外周血單個核細胞的T-helper特征性細胞因子m RNA進行動態(tài)觀察發(fā)現(xiàn),5周遞增負荷運動訓練過程中,訓練組IL-2在訓練2周時有升高趨勢,但沒有顯著性差異,實驗中IL-2最低點出現(xiàn)在第3周,第4周有非常顯著性升高,升高幅度達2倍,隨著負荷的增加第5周IL-2恢復(fù)基本達到運動前水平。訓練2、3和4周后IL-4m RNA明顯升高,訓練3、4、5周后IFN-γm RNA、IFN-γm RNA/IL-4m RNA、PFR m RNA明顯高于實驗前。說明5周遞增負荷運動訓練使T-helper1/T-helper2細胞因子基因表達上調(diào),其調(diào)節(jié)作用與運動的強度和時間相關(guān)。5周遞增負荷訓練可同時上調(diào)T-helper1細胞因子和T-helper2細胞因子的基因表達,但以T-helper1細胞因子基因表達為甚,使機體的免疫平衡趨向T-helper1極化,機體對5周遞增負荷訓練產(chǎn)生了良好的適應(yīng),機體免疫協(xié)調(diào)能力提高。這也從基因表達水平為我們提供了一個支持論據(jù)。

3.6 綜合分析各周IL-2和sIL-2R對遞增負荷運動的適應(yīng)性變化

運動狀態(tài)下,機體為非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng),盡管非穩(wěn)態(tài),但這時的狀態(tài)是機體在運動中能夠維持的最大穩(wěn)定狀態(tài)。本實驗中IL-2和sIL-2R最低值出現(xiàn)在W K2。其原因分析如下：

首先,由于實驗所用大鼠為不慣常動物-(SPF級SD大鼠),在實驗前在恒溫恒濕且無菌的條件下喂養(yǎng),從未與外界接觸和未受過任何運動訓練刺激,且習性為夜間活動動物,而我們所設(shè)計訓練在白天正是大鼠睡眠時間,所以這種訓練模式首先打亂了機體正常生活作息規(guī)律,對機體神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)有較大影響,神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生和激素分泌水平發(fā)生改變,對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

其次,根據(jù)應(yīng)激理論W K2時機體處于對遞增負荷運動的完全不適應(yīng)期即應(yīng)激的“休克期”,機體內(nèi)環(huán)境嚴重紊亂,免疫功能明顯低下,IL-2的分泌和sIL-2R的表達受到強烈抑制。此階段激動、焦慮等心理應(yīng)激狀態(tài)引起體內(nèi)兒茶酚胺和糖皮質(zhì)激素水平升高(免疫抑制類激素),也抑制了IL-2的分泌和sIL-2R的表達。

研究證明高水平的訓練和比賽能產(chǎn)生心理和生理性應(yīng)激,這可引起體內(nèi)免疫抑制類調(diào)節(jié)物質(zhì)如可的松、腎上腺素、神經(jīng)肽等的大量釋放,通過最重要的神經(jīng)內(nèi)分泌軸PHA軸(下丘腦-垂體-腎上腺軸)抑制免疫功能,影響淋巴細胞的分化、發(fā)育、成熟、移行與再循環(huán);影響細胞因子和其他免疫因子的生成與分泌[4]。提示：精神心理因素也是影響免疫功能重要因素之一。

Moorthy[5]等發(fā)現(xiàn)體內(nèi)注射皮質(zhì)類固醇激素會引起外周血淋巴細胞數(shù)目減少,其中T淋巴細胞的數(shù)目減少最明顯。矯瑋[6]等研究表明劇烈運動產(chǎn)生免疫抑制因子。由于非損傷應(yīng)激與人和動物的精神應(yīng)激十分相似,所以精神因素在免疫系統(tǒng)對運動的反應(yīng)中發(fā)揮著確實的作用。Nieman[7]等讓22名馬拉松運動員以75.6±0.9%VO2max在跑臺上運動2.5h,發(fā)現(xiàn)運動后3h運動組的血清皮質(zhì)醇比對照組高,恢復(fù)3h運動組與對照組相比ConA誘導(dǎo)的淋巴細胞增殖應(yīng)答減少。長時間的持續(xù)性運動后,淋巴細胞減少主要是皮質(zhì)醇調(diào)節(jié)的原因[8]。Ferry[9]等通過給大鼠注射地塞米松發(fā)現(xiàn)地塞米松使T細胞的減少加強。

W K4即抵抗應(yīng)激休克期,機體有所反彈開始大量動員靜息的淋巴細胞,甚至高于正常幾倍的水平來調(diào)節(jié)免疫功能,IL-2的分泌和sIL-2R的表達都有同步上升,IL-2在W K4升高達到W K0 2倍之多,而sIL-2R表達的“超量補償”階段卻有著特殊的意義,是在W K2水平上有補償卻沒有達到W K0水平,此時sIL-2R分泌量只有W K0的37%,介于IL-2和sIL-2R的升高幅度不同步,免疫功能總體水平在第4周仍然是低下的,這一結(jié)果可由我們同步測定的淋巴細胞增殖實驗佐證。提示：第4周免疫功能的反彈回升主要是由IL-2的大量分泌來補償。

sIL-2R是一種重要的免疫抑制物質(zhì),隨著T細胞激活,T細胞產(chǎn)生IL-2并且表達sIL-2R,IL-2和sIL-2R結(jié)合又導(dǎo)致更多T細胞活化,從而進入一個正反饋循環(huán),并通過IL-2依賴性反應(yīng)抑制可能出現(xiàn)的免疫系統(tǒng)的過度激活。這也就避免了向IL-2過度增多方向的傾斜,對維持機體的免疫平衡起積極作用。浦鈞宗[10]等人認為長期適度或輕、中度慢性運動對免疫系統(tǒng)影響可能是機體對運動應(yīng)激的生理性適應(yīng),其機制可能是這種長期慢性訓練使淋巴細胞反復(fù)暴露在免疫抑制作用的一些激素環(huán)繞中,淋巴細胞表面激素受體敏感性下降,這樣,淋巴細胞使激素的抑制作用減弱,表現(xiàn)為機體免疫功能增強。與此相反,急性劇烈運動和長期激烈的訓練促進體內(nèi)具有免疫抑制作用激素的釋放,從而抑制機體免疫功能,其機制還有待于進一步探索。

隨著負荷的遞增,IL-2的分泌在W K6表現(xiàn)一定程度的回降,降低到W K4的58%,但仍高于W K0水平,差異沒有顯著性;sIL-2R也隨著負荷的增加而降低,降低到W K4的73%,且只有W K0的23%,綜合IL-2和sIL-2R的變化,IL-2的升高幅度被sIL-2R的降低幅度所抵消,總體的免疫功能較W K0比較仍然是低下的,說明機體在沒有完全適應(yīng)的情況下又進入了新一輪的不適應(yīng)。此結(jié)果也可由我們同步測定的淋巴細胞增殖實驗佐證。提示：在整個實驗過程中免疫功能隨著負荷的遞增表現(xiàn)出降低的趨勢,而主要是由于sIL-2R表達的降調(diào)節(jié)所致。

遞增負荷運動對IL-2的分泌和sIL-2R的表達影響呈現(xiàn)出不同步性,IL-2的分泌隨著遞增負荷的增加其值在W K0水平來回波動,sIL-2R的表達則一直在W K0水平下波動,這可能與不同指標對長期遞增負荷運動的適應(yīng)敏感度及適應(yīng)程度不同有關(guān),雖然總體免疫功能低下,但在整個過程中機體盡最大能力保持自穩(wěn)態(tài),主要是靠維持IL-2的分泌來盡力維持免疫功能。

謝紅[11]等人通過對16名未經(jīng)體育專業(yè)訓練的普通女大學生進行8周有氧訓練,每天30min。發(fā)現(xiàn)對長期運動的適應(yīng),隨時間推移,前兩周水平明顯低于訓練前,第六周基本恢復(fù)到訓練前水平。其結(jié)果與本實驗結(jié)果較相似。

運動能力提高的過程其實就是機體內(nèi)環(huán)境受到刺激→破壞→重構(gòu)(超量補償)→去補償恢復(fù)趨于平衡的一個過程,適量的運動強度運動后,機體內(nèi)的結(jié)構(gòu)同功能都較運動前好,當然這有前提條件,在破壞-重構(gòu)之間有適當?shù)臅r間給予機體恢復(fù),才能達到結(jié)構(gòu)同功能好的重構(gòu),相反大強度或者力竭運動等不適量運動后其結(jié)構(gòu)同功能都不如以前甚至降低,因為在結(jié)構(gòu)沒有重構(gòu)之前機體還未恢復(fù)的基礎(chǔ)上又受刺激,導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)同功能的不可恢復(fù)性損傷。

本實驗是在定量細胞水平上得出的結(jié)果,整體免疫功能反應(yīng)出低下的結(jié)果,但IL-2的分泌量仍然維持在生成水平上下波動,所以這反映出免疫功能的補償主要是單個細胞水平的分泌量的補償。由于IL-2的分泌和s IL-2R的表達不同步性,在總體免疫功能低下情況下,主要靠維持IL-2的分泌來盡力維持免疫功能。

4 結(jié) 論

4.1 IL-2和sIL-2R在W K2處于應(yīng)答和適應(yīng)的水平最低位,同時表現(xiàn)持續(xù)下降趨勢,可能與機體處于應(yīng)激休克相有關(guān)。

4.2 IL-2和sIL-2R在長期遞增負荷運動過程中,其總體適應(yīng)特征表現(xiàn)為運動→不適應(yīng)→逐步適應(yīng)→再不適應(yīng)。IL-2的分泌量在W K0水平位上下波動,而s IL-2R的表達一直受抑制,其值一直在W K0以下極低水平位波動。

4.3 由于IL-2的分泌和sIL-2R的表達不同步性,使得總體免疫功能低下,機體主要靠維持IL-2的分泌量來盡力維持免疫功能。

[1] 陳佩杰,陶占泉.5周遞增負荷運動訓練過程中T-helper1和T-helper2相關(guān)細胞因子基因表達的變化[J].中國運動醫(yī)學雜志,2006,25(3)：271-275.

[2] 郝選明,萬文君.漸進性、遞減性、可逆性與持續(xù)性原理得理論與運用[J].中國體育教練員,2001(1)：12-13.

[3] 陳勝萍.比賽期間運動員機體的應(yīng)激反應(yīng)及其作用[J].南京體育學院學報,2004,3(4)：57-58.

[4] Van der Pompe G,Bernards N,Meijiman TF,et al. The Effect of Depressive Symptomatology on Plasma Cortisol Responses to Acute Bicycle Exercise Among Post-menopausal Women[J].Psychiatry Tes.1999,85 (1)：113-117.

[5] 吳雄文,梁智輝.實用免疫學實驗技術(shù)[M].武漢：湖北科學技術(shù)出版社,2002.

[6] 矯瑋,等.劇烈運動于訓練誘發(fā)體內(nèi)產(chǎn)生免疫抑制蛋白的初步研究[J].體育科學,1998,18(3)：71.

[7] Nieman DC,et al.Lymphocyte Proliferative Response to 2.5 Hours of Running[J].Int J Sports Med.1995, 16(6)：404-409.

[8] Pedersen BK,et al.Exercise-induced Immunodulation Pos-sible Roles of Neuroendocrine and Metabolic Factors[J].Int J Sports Med.1997,18(1)：2-7.

[9] Ferry A,et al.Effect of Physical Exhaustion and Glucoc-orticoids(dexamethasone)on T-cell of Training Rats[J].Eur J Appl Physiol OccupPhysiol.1993,66 (5)：445-60.

[10] 浦鈞宗.不同訓練量對動物免疫指標影響的研究[J].中國運動醫(yī)學雜志,1996,14(3).

[11] 謝紅,郝選明.T淋巴細胞活性對有氧運動的免疫應(yīng)答與適應(yīng)特征[J].中國運動醫(yī)學雜志,2003,21(3)：206-207.

6 Weeks Incremental Exercise Later the Adaptive Characteristics of IL-2 and SIL-2R of Lymphocyte from Rat Spleen

L IJie1,SONG Yan2,DENG Shu-xun3,HAO Xuan-min3

(1.Guangdong Institute of Sport,Guangzhou 510100,China; 2.Football Sports Center of Guangdong Province,Guangzhou 510545,China; 3.Human Sports Science,South China Normal University,Guangzhou 510631,China)

We used 72 female rats jogging in the treadmill for six weeks under incremental exercise increase progressively by 5m/min each week.The spleen was taken before,just after and three hours after exercise respectively in 0W,2W,4W,6W weekend.We used the EL ISA to detect the concentration of IL-2 and sIL-2R trying to observe the responsibility and recovery of IL-2 and sIL-2R in incremental exercise.The result was that after six weeks increased progressively training,IL-2 and sIL-2R had some definite responsibility relationship.Inclusion：IL-2 and sIL-2R changes were not synchronized led to immune function.Reduced immune function mainly dued to the expression of sIL-2R down-regulation lead,but the body to secrete IL-2 to try to keep a large number of immune function.

sport immunity;IL-2;sIL-2R;lymphocyte culture;immune adapt;incremental-exercise

G804.7

A

1004-3624(2010)05-0119-04

2010-04-14

李 杰(1979-),女,吉林梅河口人,研究實習員.