練藝影 王正珍
亞臨床炎癥是指感染性炎癥和自身免疫性炎癥水平以下的炎癥,無臨床可見的紅、腫、熱、痛等局部癥狀和全身癥狀,即是機(jī)體一種慢性低度炎癥反應(yīng)狀態(tài),是以血清炎性標(biāo)志物[如C反應(yīng)蛋白(CRP)、白細(xì)胞介素 6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等]增加為特征[1]。流行病學(xué)調(diào)查表明,冠心病、糖尿病、高血壓等多種慢性非傳染性疾病均與體內(nèi)低度慢性炎癥有關(guān)。很多因素可以影響炎癥因子,如絕經(jīng)、增齡、肥胖等[2-3]。
目前,尚無一種藥物能持續(xù)得地對抗炎癥反應(yīng),而適宜的有規(guī)律的體力活動可起到抗炎癥作用,這已得到國內(nèi)外專家的普遍認(rèn)可。本文就體力活動對炎癥因子的影響及其機(jī)制展開綜述。
觀察研究的樣本量較大,所調(diào)查的體力活動包括休閑性和非休閑性體力活動,包括中等強(qiáng)度運(yùn)動、劇烈運(yùn)動、非家務(wù)活動或工作相關(guān)的活動及低強(qiáng)度步行,其中低強(qiáng)度體力活動的調(diào)查主要集中在老年人。調(diào)查的炎性因子包括CRP、IL-6、TNF-α及一些炎性因子受體。大部分的研究一致認(rèn)為,體力活動頻率(次數(shù))較多、強(qiáng)度較大的個(gè)人,體內(nèi)的炎性因子濃度較低。不管是對單個(gè)還是多個(gè)炎性因子的測量,都表示這兩者之間存在一定的關(guān)系[4-6]。大部分文獻(xiàn)依然強(qiáng)調(diào)中等至較大強(qiáng)度的體力活動更有利于改善慢性炎癥狀態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn),每周體力活動能耗大于 1000 kcal的個(gè)人CRP相關(guān)因子變化較明顯[4]。然而,對于老年人來說,似乎低強(qiáng)度體力活動或較少的活動量能起到一定的抗炎作用[7-10]。如心血管調(diào)查表明體力活動總能耗在 368~1050 kcal/周可顯著降低老年人的CRP水平[3]。上述研究顯示,與IL-6 和TNF-α相比,CRP對體力活動水平的反應(yīng)似乎更敏感。
在兩性的對比研究中,體力活動與炎性因子的負(fù)相關(guān)關(guān)系在男性數(shù)據(jù)中顯示出更強(qiáng)的一致性,如在多種族動脈粥樣硬化調(diào)查中發(fā)現(xiàn),按性別和種族分層后,在西班牙男性數(shù)據(jù)中這兩者關(guān)聯(lián)度更高[11];再如CHIANTI[12]調(diào)查中,僅男性的數(shù)據(jù)顯示體力活動與炎癥的關(guān)系獨(dú)立于BMI。導(dǎo)致這種性別差異的原因可能是西方女性的肥胖程度較男性高。盡管肥胖可能是影響慢性炎性因子因素之一,但體力活動與炎性因子之間的關(guān)系獨(dú)立于肥胖程度(通過BMI判斷)。
觀察研究存在一定的局限性,體力活動的量往往來自被調(diào)查者的自我陳述,而不是從直接測量能耗水平或活動情況中得來。這方面的研究還有尚未解決的問題,包括:(1)低炎癥狀態(tài)的個(gè)體是否更有可能增加體力活動;(2)體力活動活躍的生活方式與低炎癥狀態(tài)是否與其他健康行為(如營養(yǎng))有關(guān),或者與其他身體參數(shù)有關(guān)聯(lián),如腹部脂肪或瘦體重;(3)如體力活動與其他健康行為作用于慢性炎癥,它們是如何協(xié)同作用,各占比重是多少;(4)抗慢性炎癥的效應(yīng)會否因體力活動不斷增加而繼續(xù)加強(qiáng),兩者之間的劑量效應(yīng)曲線是否存在一個(gè)拐點(diǎn)[13]。此外,針對中國人群的體力活動與慢性炎癥因子之間關(guān)系的調(diào)查很少。
干預(yù)研究以運(yùn)動干預(yù)為主,抗慢性炎癥作用效果的一致性較觀察研究差,可能有以下幾個(gè)原因:(1)所發(fā)表研究結(jié)果的證據(jù)力度不足;(2)對能耗的表示不同使對體脂干預(yù)效果不同;(3)運(yùn)動方式不同(有氧或者抗阻)、運(yùn)動強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間及干預(yù)時(shí)間的長短不一;(4)參與者的原始炎癥狀態(tài)不同。
2.1 有氧運(yùn)動干預(yù) 一些干預(yù)研究選擇有心血管疾病的患者進(jìn)行有氧運(yùn)動,炎性因子出現(xiàn)不同程度的減少。例如,一個(gè)研究里面受試者為 28 例老年冠心病患者參與了 12 周的心臟康復(fù)有氧運(yùn)動后CRP、IL-6、干擾素γ(INF-γ)和IL-1 減少,而IL-10 增加,這些獨(dú)立于體重或BMI的改變[14]。一個(gè) 12 周的有氧運(yùn)動研究使慢性心力衰竭患者的TNF-α濃度減少[15]。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)的干預(yù)模式為有氧與抗阻運(yùn)動相結(jié)合(16 周)TNF受體水平減少[16]。一個(gè)最大的非隨機(jī)運(yùn)動干預(yù)研究發(fā)現(xiàn),20 周的有氧訓(xùn)練后,只有基礎(chǔ)CRP值較高(>3.0 mg/L)組血漿CRP顯著減少,受試者體重并沒有改變[17]。這些研究表明,有氧運(yùn)動可減少炎癥反應(yīng)高的個(gè)體炎性因子的濃度。然而,這些研究大部分沒有隨機(jī)非運(yùn)動對照組,這樣削弱了證據(jù)的力度。因?yàn)榇蟛糠盅仔砸蜃釉趥€(gè)體中存在較大的變異性和瞬間改變的特性,因此要明確地給出通過規(guī)律性運(yùn)動增加體力活動來減少慢性系統(tǒng)炎癥的結(jié)論,有必要設(shè)置對照組和隨機(jī)對照試驗(yàn)。
幾個(gè)受試者超過 20 人且有專人監(jiān)督完成干預(yù)計(jì)劃的隨機(jī)對照試驗(yàn)[18-21]也支持上述觀點(diǎn),體育鍛煉能降低炎癥反應(yīng),尤其對基礎(chǔ)值較高的個(gè)體效果較顯著,而對于炎癥水平正常的個(gè)體的影響并不顯著。
不是所有干預(yù)研究都得出陽性結(jié)果。Kelley等[22]的Meta分析合并了 5 個(gè)研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動對CRP的濃度沒有影響。Hammett等[23]的實(shí)驗(yàn)測試的CRP、可溶性細(xì)胞間黏附分子 1、可溶性白細(xì)胞分化抗原 40 配體等炎癥指標(biāo)無變化。Gray等[24]的 12 周步行干預(yù)實(shí)驗(yàn)(有隨機(jī)對照組)中,受試者的炎性因子也無顯著變化。該實(shí)驗(yàn)運(yùn)動干預(yù)方式為每天 3000 步(約 30 min),鍛煉 5 d,沒有測試運(yùn)動強(qiáng)度的大小。文中提到此運(yùn)動強(qiáng)度使受試者僅出現(xiàn)輕微喘氣。運(yùn)動強(qiáng)度沒有達(dá)到中等強(qiáng)度,同時(shí)受試者達(dá)到目標(biāo)運(yùn)動量的時(shí)間短(只有最后 6 周),這兩個(gè)因素可能導(dǎo)致結(jié)果陰性。以上研究(包括Meta分析)所調(diào)查的樣本量小或者沒有隨機(jī)對照組,因此證據(jù)的力度不足。
另外,許多研究顯示通過運(yùn)動干預(yù)引起體重、體脂輕度至中度減少,從而影響CRP的濃度,而另外一些研究中CRP的改變獨(dú)立于體重、體脂的改變。盡管如此,由于炎癥與肥胖有著密切的關(guān)系,如果體重或體脂減少,有必要確定運(yùn)動單獨(dú)作用于炎癥的效果。
國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)主要集中在干預(yù)研究。研究對象多采用有疾病的人或動物,干預(yù)方式以有氧運(yùn)動為主,干預(yù)的周數(shù) 6~12 周不等,研究結(jié)果均表明運(yùn)動干預(yù)能有效降低慢性炎性因子濃度[25-27]。
以上的研究顯示,出現(xiàn)陽性結(jié)果的實(shí)驗(yàn)干預(yù)時(shí)間存在較大差異,除了以上的干預(yù)周數(shù),還有的研究干預(yù)時(shí)間長達(dá) 1 年[28-29]。Ploeger等[30]的系統(tǒng)綜述提出,無論是有氧運(yùn)動還是抗阻運(yùn)動干預(yù)計(jì)劃至少設(shè)置為 8 周。Woods等[3]提出大部分干預(yù)時(shí)間超過 6 個(gè)月的運(yùn)動可減少系統(tǒng)炎性因子,6 個(gè)月或更短時(shí)間的運(yùn)動對炎性因子影響較少。以上研究的差異可能與使用的運(yùn)動劑量及受試者的條件不一有關(guān)。究竟多長的干預(yù)時(shí)間能有效降低炎性因子,這個(gè)問題還沒有明確的答案。
2.2 抗阻運(yùn)動干預(yù) 盡管大量的研究關(guān)注有氧運(yùn)動的抗炎癥效果,也有一些研究采用了抗阻運(yùn)動作為干預(yù)手段,但大部分結(jié)果為陰性[31-33]。這可能與研究樣本量較少(n=6~10 人/組)有關(guān)。然而一個(gè)包含了 56 名中年男性和女性的研究,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果依然是陰性[34]。與以上研究結(jié)果相反,一個(gè) 16 周的抗阻運(yùn)動減少有糖尿病的西班牙人(>55 歲)的CRP濃度。Griewe等[35]的研究發(fā)現(xiàn),體質(zhì)較弱的老年人肌肉中TNF-α升高,3 個(gè)月的抗阻練習(xí)減少肌肉TNF-α基因和蛋白表達(dá),肌肉蛋白合成率與TNF-α呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;同時(shí)推測運(yùn)動引起骨骼肌炎癥減少可能源于血液中炎癥的減少,但需要進(jìn)一步驗(yàn)證。施曼麗[36]的研究提出抗阻運(yùn)動的抗炎癥效果優(yōu)于有氧運(yùn)動。Brochu等[37]的發(fā)行物提出單獨(dú)的抗阻運(yùn)動不能改善炎性因子,但如果使體重減少也許能顯著地改善炎癥和代謝因子。
規(guī)律的體力活動減少炎癥反應(yīng)的機(jī)制還沒有完全清楚。其機(jī)制可能包括以下內(nèi)容:(1)通過增加肌肉因子(如IL-6、IL-8)介導(dǎo)免疫適應(yīng),減少免疫細(xì)胞,尤其是單核細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥介質(zhì);(2)減少收縮肌肉釋放一氧化氮和活性氧,增加抗氧化酶和熱休克蛋白,抑制TNF-α的合成;(3)誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生大量的去甲腎上腺素,抑制肉毒素誘導(dǎo)的在體TNF-α的產(chǎn)生,增加IL-10(抗炎性因子)的釋放;(4)上調(diào)巨噬細(xì)胞絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶(MKP-1)的表達(dá),抑制MAPK的活化途徑,加速p38 MAPK的滅活,下調(diào)TNF-α和IL-6 的生成;(5)增加胰島素敏感性、改善血脂、減少肥胖組織[9,15,38-40]。體力活動抗炎癥作用機(jī)制,需要進(jìn)一步的研究。
綜上所述,增加體力活動可改善持續(xù)慢性炎癥狀態(tài),是預(yù)防、延緩慢性疾病發(fā)生的有效手段之一,體力活的抗炎癥作用還存在很多未解之謎,值得深入去研究。此外,未來的研究需關(guān)注哪種劑量(如強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、頻率和總量)的體力活動及這些劑量如何組合能有效地改善炎癥狀態(tài),減少與炎癥相關(guān)的心血管疾病、2 型糖尿病和神經(jīng)組織退化疾病的發(fā)生。
[1]何積源.慢性炎癥與代謝綜合征[J].內(nèi)科,2010,5(1):67-69.
[2]Pfeilschifter J,K?ditz R,Pfohl M,et al.Changes in proinflammatory cytokine activity after menopause [J].Endocr Rev,2002,23(1):90-119.
[3]Woods JA,Wilund KR,Martin SA,et al.Exercise,inflammation and aging [M].Aging Dis,2012,3(1):130-140.
[4]Hsu FC,Kritchevsky SB,Liu Y,et al.Association between inflammatory components and physical function in the health,aging,and body composition study:a principal component analysis approach [J].J Gerontol A Biol Sci Med Sci,2009,64(5):581-589.
[5]Abramson JL,Vaccarino V.Relationship between physical activity and inflammation among apparently healthy middle-aged and older US adults[J].Arch Intern Med,2002,162(11):1286-1292.
[6]Wannamethee SG,Lowe GD,Whincup PH,et al.Physical activity and hemostatic and inflammatory variables in elderly men [J].Circulation,2002,105(15):1785-1790.
[7]Colbert LH,Visser M,Simonsick EM,et al.Physical activity,exercise, and inflammatory markers in older adults: findings from the Health,Aging and Body Composition Study [J].J Am Geriatr Soc,2004,52(7):1098-1104.
[8]Pischon T,Hankinson SE,Hotamisligil GS,et al.Leisure-time physical activity and reduced plasma levels of obesity-related inflammatory markers[J].Obes Res,2003,11(9):1055-1064.
[9]Autenrieth C,Schneider A,D?ring A,et al.Association between different domains of physical activity and markers of inflammation[J].Med Sci Sports Exerc,2009,41(9):1706-1713.
[10]Reuben DB,Judd-Hamilton L,Harris TB,et al.The associations between physical activity and inflammatory markers in high-functioning older persons:MacArthur Studies of Successful Aging [J].J Am Geriatr Soc,2003,51(8):1125-1130.
[11]Majka DS,Chang RW, Vu TH,et al.Physical activity and highsensitivity C-reactive protein: the multi-ethnic study of atherosclerosis[J].Am J Prev Med,2009,36(1):56-62.
[12]Elosua R,Bartali B,Ordovas JM,et al.Association between physical activity, physical performance, and inflammatory biomarkers in an elderly population: the InCHIANTI study[J].J Gerontol A Biol Sci Med Sci,2005,60(6):760-767.
[13]Beavers KM,Brinkley TE,Nicklas BJ.Effect of exercise training on chronic inflammation [J].Clin Chim Acta, 2010,411(11-12):785-793.
[14]Goldhammer E,Tanchilevith A,Maor I,et al.Exercise training modulates cytokines activity in coronary heart disease patients [J].Int J Cardiol,2005,100(1):93-99.
[15]Larsen AI,Aukrust P,Aarsland T,et al.Effect of aerobic exercise training on plasma levels of tumor necrosis factor alpha in patients with heart failure [J].Am J Cardiol,2001,88(7):805-808.
[16]Conraads VM,Beckers P,Bosmans J,et al.Combined endurance/resistance training reduces plasma TNF-alpha receptor levels in patients with chronic heart failure and coronary artery disease[J].Eur Heart J,2002, 23(23):1854-1860.
[17]Lakka TA,Lakka HM,Rankinen T,et al.Effect of exercise training on plasma levels of C-reactive protein in healthy adults:the HERITAGE Family Study[J].Eur Heart J,2005,26(19):2018-2025.
[18]MilaniILANI RV,LavieCJ,MehraMR.Reduction in C-reactive protein through cardiac rehabilitation and exercise training[J].J Am Coll Cardiol,2004,43(6):1056-1061.
[19]Tisi PV,Hulse M,Chulakadabba A,et al.Exercise training for intermittent claudication:does it adversely affect biochemical markers of the exercise-induced inflammatory response?[J].Eur J Vasc Endovasc Surg,1997,14(5):344-350.
[20]Nicklas BJ,Ambrosius W,Messier SP,et al.Diet-induced weight loss,exercise, and chronic inflammation in older,obese adults: a randomized controlled clinical trial [J].Am J Clin Nutr,2004,79(4):544-551.
[21]Campbell KL,Campbell PT,Ulrich CM,et al.No reduction in C-reactive protein following a 12-month randomized controlled trial of exercise in men and women [J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2008,17(7):1714-1718.
[22]Kelley GA,Kelley KS.Effects of aerobic exercise on C-reactive protein,body composition, and maximum oxygen consumption in adults:a meta-analysis of randomized controlled trials[J].Metabolism,2006,55(11): 1500-1507.
[23]Hammett CJ,Prapavessis H,Baldi JC,et al.Effects of exercise training on 5 inflammatory markers associated with cardiovascular risk[J].Am Heart J,2006,151(2):367 e7-e16.
[24]Gray SR,Baker G,Wright A,et al.The effect of a 12 week walking intervention on markers of insulin resistance and systemic inflammation[J]. Preventive medicine,2009,48(1):39-44.
[25]吳漢妮,錢偉.運(yùn)動對超重/肥胖型葡萄糖耐量減低患者炎癥相關(guān)蛋白表達(dá)水平的影響[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2004,(10):756-758.
[26]王朝迅,裴海成,金紅梅,等.超重和肥胖者血清TNF-α、IL-6 及CRP與肥胖的關(guān)系[J].天津醫(yī)藥,2007(5):332-334.
[27]王慶博,李進(jìn)華.不同負(fù)荷游泳對高脂血癥大鼠血清部分炎癥因子的影響[J].體育學(xué)刊,2009,9:105-109.
[28]Campbell PT,Campbell KL,Wener MH,et al.A yearlong exercise intervention decreases CRP among obese postmenopausal women[J].Med Sci Sports Exerc,2009,41(8):1533-1539.
[29]Tatjana Ilic,Biljana Vitosevic,Lela Milosevic,et al.The effect of physical activity on inflammatory markers.The risk of new coronary event in coronary heart disease patients[J].Acta Medica Medianae,2007,46(4):10-14.
[30]Ploeger HE,Takken T,de Greef MH,et al.The effects of acute and chronic exercise on inflammatory markers in children and adults with a chronic inflammatory disease: a systematic review[J].Exercise immunology review,2009,15:6-41.
[31]Rall LC,Roubenoff R,Cannon JG,et al.Effects of progressive resistance training on immune response in aging and chronic inflammation[J]. Med Sci Sports Exerc,1996,28(11):1356-1365.
[32]McfarlinBK,Flynn MG,Campbell WW,et al.TLR4 is lower in resistancetrained older women and related to inflammatory cytokines[J].Med Sci Sports Exerc,2004,36(11):1876-1883.
[33]Bruunsgaard H,Bjerregaard E,Schroll M,et al.Muscle strength after resistance training is inversely correlated with baseline levels of soluble tumor necrosis factor receptors in the oldest old [J].J Am Geriatr Soc,2004,52(2):237-241.
[34]Levinger I,Goodman C,Peak J,et al.Inflammation,hepatic enzymes and resistance training in individuals with metabolic risk factors[J].Diabet Med,2009,26(3):220-227.
[35]Greiwe JS,Cheng B,Rubin DC,et al.Resistance exercise decreases skeletal muscle tumor necrosis factor alpha in frail elderly humans[J].FASEB J,2001,15(2):475-482.
[36]施曼麗.不同運(yùn)動方式對絕經(jīng)后女性IL-6、TNF-α和hs-CRP的影響[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào),2011,28(4):481-487.
[37]Brochu M,Malita MF,Messier V,et al.Resistance training does not contribute to improving the metabolic profile after a 6-month weight loss program in overweight and obese postmenopausal women[J].J Clin Endocrinol Metab,2009,94(9):3226-333.
[38]Nicklas BJ,Brinkley TE.Exercise training as a treatment for chronic inflammation in the elderly [J].Exerc Sport Sci Rev,2009,37(4):165-170.
[39]唐暉,謝敏豪.肥胖與運(yùn)動研究進(jìn)展——慢性炎癥反應(yīng)學(xué)說 [J].體育科學(xué),2008(8):54-59.
[40]Chen MF,Chen HI,Jen CJ.Exercise training upregulates macrophage MKP-1 and affects immune responses in mice[J].Med Sci Sports Exerc,2010,42(12):2173-2179.