楊碩

(武漢體育學(xué)院 湖北武漢 430079)

機(jī)體受到運動的應(yīng)激會產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，應(yīng)激促使在機(jī)體免疫應(yīng)答中起重要功能的B和T淋巴細(xì)胞增殖和分化。活化的細(xì)胞因子會同時分化出促炎性細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子，促炎性細(xì)胞因子主導(dǎo)炎癥的早期階段，抗炎性因子主導(dǎo)炎癥的晚期階段，二者均是免疫系統(tǒng)的調(diào)控者，并且受到運動的影響，運動強(qiáng)度和持續(xù)時間都是促使炎性細(xì)胞因子水平升高的主要影響因素。然而，不同的運動強(qiáng)度和運動方式誘發(fā)的炎癥反應(yīng)各不相同。一次急性大強(qiáng)度運動和長期大強(qiáng)度的訓(xùn)練之后會導(dǎo)致機(jī)體免疫功能下降。中等強(qiáng)度的訓(xùn)練能提高機(jī)體免疫功能水平。因此，通過了解不同運動強(qiáng)度和運動方式對機(jī)體免疫功能的影響和可能機(jī)制，有助于各類人群科學(xué)參加體育運動，為運動處方提供優(yōu)化依據(jù)。

1 運動對系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)的影響規(guī)律

機(jī)體在時間長或強(qiáng)度大的訓(xùn)練期間、比賽期間及運動后，會出現(xiàn)運動性免疫抑制，增加感染性疾病的患病率。關(guān)于各大賽事期間的流行病學(xué)調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，在大型賽事期間，患病運動員中上呼吸道感染、消化道疾病發(fā)生率最高。也有大量的運動員流行病學(xué)研究說明，訓(xùn)練或比賽的運動強(qiáng)度與感染性疾病的發(fā)生率相關(guān)。一項研究測量了102名健康男性完成馬拉松賽前后的血清炎癥標(biāo)志物水平，結(jié)果表明促炎性標(biāo)志物IL-6和hs-CRP水平在比賽后即刻顯著增強(qiáng)[1]。另一項關(guān)于馬拉松賽的研究得出了同樣的結(jié)論，45名運動員在馬拉松賽后血清促炎癥標(biāo)志物IL-6和TNF-α、hsCRP顯著增加[2]。Andre等[3]通過對40名高水平耐力項目運動員進(jìn)行急性耐力運動前后的血清樣本分析后結(jié)果表明，運動后即刻促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8和抗炎細(xì)胞因子IL-10水平較安靜時分別提高了8.5、2.9和7.1倍。但在運動后恢復(fù)期間，淋巴細(xì)胞及其亞群含量均明顯低于運動前安靜水平，此時由于淋巴細(xì)胞減少，固有免疫和細(xì)胞免疫下能力降。這符合運動性免疫抑制的“open windows”理論，即大強(qiáng)度急性運動后，機(jī)體免疫水平在一定時間內(nèi)處于低下狀態(tài)。前人研究證明，大強(qiáng)度運動后的免疫抑制產(chǎn)生的原因可能與免疫器官的變化有關(guān)[4]。在大強(qiáng)度運動后的免疫細(xì)胞如淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞的數(shù)量、密度及活性出現(xiàn)明顯下降，中性粒細(xì)胞功能減退。有研究證明，在大強(qiáng)度運動后大鼠的脾指數(shù)和胸腺指數(shù)明顯下降，觀察到免疫器官的萎縮和結(jié)構(gòu)改變，這也是導(dǎo)致機(jī)體在大強(qiáng)度運動后發(fā)生免疫抑制的原因之一[5]。針對運動員來說，大強(qiáng)度運動的應(yīng)激作用于機(jī)體會影響?zhàn)つっ庖吖δ芊€(wěn)態(tài)，導(dǎo)致與黏膜免疫功能有關(guān)的感染性疾病發(fā)生率升高。其中，分泌性免疫球蛋白A在黏膜免疫的調(diào)控中起到主效應(yīng)。高水平的唾液分泌性免疫球蛋白A分泌量與呼吸道感染的低發(fā)病率相關(guān)[5]。

大強(qiáng)度訓(xùn)練會導(dǎo)致上呼吸道感染發(fā)生率顯著增高，并且強(qiáng)度過大，會讓機(jī)體免疫機(jī)能下降，但極低水平體力活動也會降低機(jī)體免疫功能。Nieman等[6]的研究提出了運動強(qiáng)度與上呼吸道感染發(fā)生率關(guān)系的經(jīng)典“J”型模型。中等強(qiáng)度的運動訓(xùn)練會提高機(jī)體免疫功能水平，降低上呼吸道感染等疾病的發(fā)生率，堅持每天進(jìn)行中等強(qiáng)度的運動12～15周較靜坐少動的人群患上呼吸道感染的概率會降低25%～50%。研究證明，長跑運動員的安靜狀態(tài)下的血清CRP水平較超重或靜坐少動的人群的平均值更低，因此其患疾病風(fēng)險較超重或靜坐少動人群也更少[7]。長期堅持規(guī)律體力活動具有誘發(fā)機(jī)體抗炎反應(yīng)的效果，包括降低CRP、IL-6以及其他炎癥因子水平。一些慢性疾病如心血管疾病、腫瘤、糖尿病等發(fā)展與機(jī)體慢性低度炎癥狀態(tài)相關(guān)，對于這類慢性疾病，堅持長期規(guī)律體力活動對于降低老年人慢性疾病的患病風(fēng)險以及促進(jìn)康復(fù)起到關(guān)鍵作用。

2 運動模式對炎癥反應(yīng)的影響

高強(qiáng)度間歇運動（high-intensity interval training，HIIT）因其在改善VO2max、心肺適能、氧氣運輸效率、肌肉氧化能力使肌肉產(chǎn)生有益的代謝適應(yīng)、提高運動員運動表現(xiàn)等方面效果更顯著[8]，并且相較于中等強(qiáng)度持續(xù)運動（moderate continuous training,MCT）更加高效，目前成為運動員、健身愛好者在訓(xùn)練過程中使用較多的一種運動方式，并且也成為部分慢性疾病人群或居家健身人群促進(jìn)康復(fù)的運動方式。但HIIT的運動強(qiáng)度可能會導(dǎo)致白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、促炎細(xì)胞因子水平上升等免疫系統(tǒng)平衡狀態(tài)改變，有研究發(fā)現(xiàn)，即使HIIT屬于大強(qiáng)度運動，然而急性HIIT能夠暫時性擾動內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)，在運動后的恢復(fù)期通過抑制T淋巴細(xì)胞分化可以更快地使免疫系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)并且沒有造成運動性免疫抑制[9]。一項研究對比了5km跑等運動量的急性HIIT和MCT后的炎癥反應(yīng)，參與實驗方案的受試者均為男性且日?；顒芋w力水平較高，數(shù)據(jù)結(jié)果證明，兩種不同運動形式產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)無顯著差別，均導(dǎo)致抗炎狀態(tài)[10]。另一項關(guān)于總能量和運動時間相匹配的MCT和HIIT后T細(xì)胞及其各亞群表達(dá)變化的研究得到了相似的結(jié)果，MCT和HIIT均會引起總淋巴細(xì)胞以及T細(xì)胞亞群濃度的增加，且組間無顯著差異[11]。

IL-6具有功能多樣性，是炎癥反應(yīng)急性期節(jié)段的主要誘導(dǎo)性蛋白質(zhì)，它既具有促炎癥反應(yīng)的特性又有抗炎癥反應(yīng)的特性。由于其代謝通路和抗炎機(jī)制，IL-6的急性升高可能對健康有益。有研究證實，機(jī)體在HIIT與MCT后即刻IL-6均會顯著上升并且達(dá)到峰值，但是HIIT比MCT使IL-6水平的上升更為顯著，其機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究，但可能是由于HIIT過程中增加了糖原的消耗，而當(dāng)肌糖原水平低于正常水平時會使外周循環(huán)IL-6增加的程度更大[12]。研究發(fā)現(xiàn)，急性HIIT后可以誘導(dǎo)抑制炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子IL-10水平升高，可能與機(jī)體持續(xù)存在的某種炎癥狀態(tài)有關(guān)或者抑制分解代謝的加速有關(guān)[13]。

對男性和女性的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，男性在運動前安靜狀態(tài)和運動后IL-1β和TNF-α的濃度均高于女性[14]。雖然急性大強(qiáng)度HIIT會使機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)激，但有研究證明，長期HIIE訓(xùn)練會使免疫系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，因此減弱機(jī)體對急性大強(qiáng)度運動的免疫反應(yīng)，長時間的訓(xùn)練累積效應(yīng)可以讓機(jī)體免疫系統(tǒng)對高強(qiáng)度運動的應(yīng)答水平全面降低。對運動員進(jìn)行4個月的HIIT，研究證明，在機(jī)體經(jīng)過長時間的訓(xùn)練周期后，應(yīng)對急性大強(qiáng)度運動后即刻機(jī)體內(nèi)白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞水平升高的程度顯著減弱，總淋巴細(xì)胞和B細(xì)胞恢復(fù)時間延長[15]。

3 運動影響系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)的可能機(jī)制

急性大強(qiáng)度運動后的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)可能與延遲性肌肉酸痛、急性腎損傷、氧化應(yīng)激、性別等原因有關(guān)。對高水平運動員在鐵人三項比賽前后取樣發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)與氧化應(yīng)激、急性腎損傷之間存在顯著相關(guān)[16]。急性大強(qiáng)度或長時間運動后可以觀察到顯著的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，其中釋放的一些細(xì)胞因子主要來源于骨骼肌。長時間運動后機(jī)體血清各炎性標(biāo)志物水平升高，并且與運動負(fù)荷、肌肉收縮方式有關(guān)。因此，運動后的炎癥反應(yīng)可能是運動中肌肉組織損傷所導(dǎo)致的。其中，急性運動后引起的促炎性細(xì)胞因子血清IL-6升高則主要來源于骨骼肌收縮[17]，IL-6反應(yīng)較快，在骨骼肌炎癥反應(yīng)的早期就有顯著上升，主要由運動中骨骼肌收縮引發(fā)組織損傷導(dǎo)致，并且受運動強(qiáng)度的影響。由于肌肉收縮過程是血清IL-6的主要來源，擁有更高肌肉質(zhì)量的男性可能會引起更高的IL-6水平，因此運動引起的細(xì)胞因子水平的改變可能會受到性別影響。經(jīng)典理論認(rèn)為，由運動誘發(fā)的急性IL-6升高由于其的抗炎作用可以起到促進(jìn)健康的作用。對12名健康男性受試者使用等速肌力測試儀進(jìn)行重復(fù)300次的右側(cè)股四頭肌離心收縮后發(fā)現(xiàn)，運動后即刻血清IL-6濃度便出現(xiàn)顯著上升，在運動后6h達(dá)到峰值，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受試者DOMS出現(xiàn)的狀態(tài)與運動后血清IL-6水平之間存在顯著相關(guān)，間接證明骨骼肌收縮蛋白的損傷與系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)之間存在關(guān)系，并且DOMS與炎癥相關(guān)[18]。

大強(qiáng)度運動會引起血液中淋巴細(xì)胞水平的升高，急性大強(qiáng)度運動會引起較大的血液動力學(xué)、應(yīng)激激素包括血漿兒茶酚胺、皮質(zhì)醇的作用以及β2-腎上腺素受體介導(dǎo)的變化，從而促進(jìn)淋巴細(xì)胞入血[19]。體力活動水平提高會增加血液流速和白細(xì)胞募集，通過觀察完成超長大強(qiáng)度馬拉松比賽后運動員的血管內(nèi)皮功能障礙指標(biāo)和系統(tǒng)性炎癥標(biāo)志物結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運動后內(nèi)皮功能障礙標(biāo)志物與系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，并且受運動強(qiáng)度的影響[20]。

4 結(jié)語

急性運動對機(jī)體系統(tǒng)性炎癥的影響存在個體差異。極低水平的日常體力活動水平有降低機(jī)體免疫功能的可能，急性大強(qiáng)度運動或超長時間耐力運動有誘發(fā)免疫抑制的可能，使機(jī)體免疫機(jī)能下降，SIgA分泌減少進(jìn)而提高上呼吸道感染的發(fā)病率。HIIT作為一種更加高效且能夠讓人獲得更多各種生理益處的運動方法，其可以作為減脂、改善身體機(jī)能、促進(jìn)健康的一種體力活動模式。大部分將HIIT應(yīng)用于特殊人群包括糖尿病、肥胖或者居家鍛煉的人群，作為促進(jìn)康復(fù)和健康的手段的研究都得到積極的結(jié)論。長期進(jìn)行MCT或HIIT都可以減弱機(jī)體免疫系統(tǒng)對急性運動應(yīng)激后的反應(yīng)。有研究證明，急性HIIT和MCT對機(jī)體部分免疫細(xì)胞影響無顯著區(qū)別，但目前關(guān)于運動模式與不同炎癥因子之間的關(guān)系說法不一，未來研究需要繼續(xù)探究其與炎癥反應(yīng)的影響因素及因果關(guān)系。另外，觀察運動前后血液中炎性因子的濃度水平變化以及其與運動量的劑量-效應(yīng)關(guān)系對運動員身體機(jī)能監(jiān)控也十分有意義。