运动性免疫抑制的可能机制

摘要： 采用文献资料法，综述了运动性免疫抑制的可能机制：主要集中在长时间大运动量过程中及其之后一段时间内的神经―内分泌调节功能紊乱、免疫抑制因子被激活、免疫细胞能量的缺乏和自由基的平衡遭到破坏等方面。

关键词： 运动性免疫；抑制；机制

中图分类号：G804.2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）05-0285-02

0引言

众多的研究证实适度运动能促进人体免疫机能的提高；而长时间大强度运动会导致人体免疫机能下降，尤其是在大运动量训练期间及之后的1-2周期内。这是运动训练、体育教学和大众健身中值得关注的问题。目前对运动性免疫抑制的产生机理尚不清楚。

1免疫系统的组成

人体免疫系统由免疫器官（骨髓、胸腺、淋巴结、脾脏和扁桃体）、免疫细胞（淋巴细胞、单核巨噬细胞、和粒细胞）和免疫分子（抗体、补体和细胞因子）组成。

2运动性免疫模式

目前，较为成熟的运动性免疫模式有两种：“开窗理模式”和“J型曲线模式”[1]。前者主要与运动训练引起的免疫抑制有关，后者则形象地反映不同运动负荷对免疫机能的影响。

3运动性免疫抑制的可能机制

免疫指机体接触“抗原异物”或“异己成分”后所引起的一种特异性生理反应，其作用是识别与排除抗原异物，以为维持机体的生理平衡。运动性免疫抑制是指大负荷运动后，由于过度负荷导致机体免疫机能下降的现象[1]。人体是一个复杂而又具有高度调节能力的自组织系统。引起运动性免疫抑制的原因无疑是非常复杂的，据以往的研究，与下列因素的作用有密切的关系：

3.1 植物性神经系统的作用在剧烈的运动中，人体对运动刺激产生强烈的应激性反应。内分泌系统的变化必然是及其复杂的。运动时，骨骼肌会消耗大量的能量，并产生大量的代谢产物，因而对氧和能量底物的需求急剧增加。为此，能量代谢系统、心血管系统和呼吸系统均被高度动员。一方面，靠交感神经兴奋，同时对副交感神经的活动进行抑制。另一方面，通过刺激下丘脑―垂体―肾上腺轴，加速肾上腺皮质激素的分泌活动。并通过CHR-LC/交感肾上腺系统加速肾上腺髓质对儿茶酚胺的分泌活动。在肾上腺皮质激素和肾上腺髓质激素的联合作用下。会通过加快能量代谢、加强心血管系统与呼吸系统的活动，实施运动时全身血液的重新分配等，以满足运动器官的高度需求。与此同时，下丘脑通过加速分泌生长素释放抑制激素抑制下丘脑―垂体―甲状腺轴与下丘脑―垂体―生长激等内分泌轴的功能活动。另外，应激轴的上位、中位和下位激素，也会通过抑制其他内分泌轴的上位、中位和下位内分泌腺。即使在运动应激的情况下，受抑制的内分泌功能轴和功能活动（包括免疫功能）也会通过自身分泌的激素等物质，反作用于神经系统和应激轴，尽力维持自稳态，防止反应过度，保证机体安全。运动性抑制属于机体的保护性抑制[1]。

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）接受交感神经和副交感神经的双重支配[2]。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[1]。有研究证实，免疫细胞表面和细胞内存在神经递质和激素受体，神经系统和内分泌系统通过这些受体作用于免疫细胞，从而对免疫应答进行调节[3]。运动强度是影响NK细胞变化的关键因素，主要表现为外周血液NK细胞的数量与功能的下降。这种现象除与中性粒细胞和巨噬细胞的过度应激有关以外，还与运动时肌肉细微结构的损伤有关，细胞损伤后释放的趋化因子诱使淋巴细胞包括NK细胞大量迁移进入肌肉组织。另外，急性运动导致淋巴细胞对有丝分裂原PHA、ConA的刺激反应减弱，这一现象能持续到运动运动后较长时间[4]。故而形成了一个免疫低下期。

交感神经兴奋一般引起抑制免疫反应，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抑制，故免疫机能受到抑制[1]。

3.2 激素、神经递质等的作用近年来研究表明，在免疫细胞上存在20多种和神经肽受体，这些受体存在于不同亚群的免疫细胞上影响着免疫细胞的功能[5]，血液中肾上腺素和皮质醇浓度升高，可抑制淋巴细胞的增生[6]，同时，皮质醇可抑制单核细胞的功能、降低IL-2的释放、抑制淋巴细胞进入循环以及循环血液中的淋巴细胞向外周淋巴组织的移行、降低循环淋巴的数量[7]。激素、神经递质、神经肽和细胞因子是对免疫机能具有重要调控作用的调节物质。从对免疫机能的调控作用的角度，可将这些调控物质分为两大类：免疫增强类调节物质的免疫抑制类调控物质。免疫增强类调节物质主要包括生长素、促甲状腺素、甲状腺素、催乳素、乙酰胆碱、β-内啡肽、P物质等。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、生长抑素和儿茶酚胺等。一般情况下，这两类调节物质在体内相互作用，维持机体的正常免疫反应与免疫适应。运动时，这两类物质相互作用的力量会发生根本性的变化，凡是与运动有关的应激激素等调节物质明显增加，而非应激激素等调节物质则处于相对抑制状态。应激激素等调节物质绝大部分为免疫抑制类调节物质，可对免疫系统产生强烈的抑制作用。如长时大强度应运动所致的血浆皮质醇（GC）浓度升高从而抑制免疫机能的可能机理是他能抑制抗原呈递细胞（APC）表达MHCII类分子，抑制巨噬细胞表达IL-10和TNF-β、抑制T细胞表达IL-2[8]和IL-2R[3]。尽管运动过程中生长素等个别免疫增强性物质分泌量也是增加的，但其免疫增强效应远远小于免疫抑制效应，因此，总合效应表现为免疫抑制。长时大强度运动中外周血液中参与再循环的NK浓度下降，可能机制是没有更多的成熟NK细胞可被募集与淋巴细胞在外周和脏器之间的重新分布，或者是运动时肌肉损伤释放超化因子，导致淋巴细胞包括NK细胞大量进入肌肉组织有关[3]；也可能是由于淋巴细胞的转化能力降低，分泌型IgA明显减少。众多的研究表明，唾液中的IgA含量是唯一与运动员URTI的发生率相关的免疫指标[8]；也可能是由于细胞因子的生成受到影响，对毒素引起的免疫反应降低等。

3.3 免疫抑素、免疫抑制因子的作用由垂体前叶的免疫抑素，是分子量为63KD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和生长激素等刺激细胞而生成，可视为应激性激素，参与对免疫机能的抑制性调控。应激过程中，免疫抑素升高对免疫机能具有抑制作用[1]。另外，在应激情况下，血清中也会出现多种免疫抑制因子（这些免疫抑制因子的的产生部位、生长条件和作用机制尚不明确）。它可抑制淋巴生成IL-2的过程和淋巴细胞的增殖作用，因此对免疫机能也有抑制作用。Nishizuka[9]研究发现机体存在一群可溶性细胞因子抑制免疫反应的“抑制性T细胞”；Sakaguchi[10]确认这类细胞为CD4+CD25+并定义为Tregs；Hori和Fontenot[11]阐明了Foxp3的功能并证实为胸腺来源的T细胞亚群。Tregs分为天然类和诱导类，目前已发现多种Tregs[12]，包括Antigen-InducedCD4+IL-10-ProducingTregscells，CD8+Tregs，nature killer T cells, DN Tregs,CD8+CD2- Tregs等。专职抗原呈递细胞在活化效应T细胞的同时，通过分泌IL-10和TGF-β，或者通过Tregs直接的接触抑制，诱导T细胞凋亡或破坏T细胞以及将周围的T细胞转化成Tregs而发挥免疫抑制作用。陈芒、黄立新、赵子健等，研究认为急性运动所致的CD4+/CD8+的比值下降，破坏了免疫系统的自稳态。可能是由于大运动量引起的淋巴功能抑制所致，白细胞的数量降低可能是从循环中移出，或者是细胞的周转速率增加、或者是两者的综合作用。当CD4+/CD8+比值小于1.5时，T细胞DNA的合成速率下降[3]。还有研究发现运动后肌肉损伤伴随有肌细胞DNA的损伤，DNA分解成有规律的片段，提示运动后延迟性肌肉损伤与细胞凋亡有关，这些细胞因子作为细胞凋亡的诱导剂参与了运动后肌细胞的凋亡过程[4]。从现有的研究结果来看，免疫抑制因子不是单一的某种因子，可能是诸多因子的混合物，免疫抑制可能是单一的某种因子或者多种因子共同参与的结果。但是，运动免疫因子的产生、来源、作用机理生理学意义还不完全清楚[8]。

3.4 谷氨酰胺浓度降低的作用谷氨酰胺是淋巴细胞和巨噬细胞的重要能源物质。肌肉释放谷氨酰胺是免疫细胞利用谷氨酰胺的限速因素，控制着免疫细胞利用谷氨酰胺的速率[1]。长时剧烈运动会导致血浆谷氨酰胺显著下降，而谷氨酰胺的生成部位在骨骼肌，其中支链氨基酸是肌细胞合成谷氨酰胺的重要来源，并影响肌细胞内谷氨酰胺向血液中释放，但肌肉收缩时大量支链氨基酸经葡萄糖-丙氨酸循环，导致谷氨酰胺的合成不足[3]。因而，免疫细胞利用谷氨酰胺的速率下降，进而影响到免疫细胞的免疫机能。相关研究表明，从事持续时间较长、强度较大的运动时，血浆中的谷氨酰胺明显降低，而且易感染率上升、伤病难以恢复。运动过程中肌肉释放谷氨酰胺减少、血浆谷氨酰胺浓度降低时导致运动性免疫抑制的重要因素之一[4，8]。

3.5 低血糖的作用在运动过程中，血糖是骨骼肌的主要能源物质，其消耗速率极快，并时常导致血糖浓度降低。血糖浓度降低后，会从两个方面对免疫机能形成抑制效应：

3.5.1 加强糖皮质激素的分泌。位于脑和肝脏中的葡萄糖感受器可以调节垂体―肾上腺皮质系统的机能，若血糖降低，会加强下丘脑――垂体――肾上腺轴的激活程度，促进糖皮质激素的分泌。在应激反应中，当应激性刺激特别强大时，可能由于下丘脑神经元和垂体对血中糖皮质激素的敏感性减退，导致糖皮质激素升高时不能反馈抑制它们的活动，使应激性刺激引起的促肾上腺皮质激素与糖皮质激素的持续分泌[1]。糖皮质激素在运动免疫学中的重要重要是抑制免疫系统，运动员急性运动后的免疫紊乱，多表现为T细胞的功能异常，这与剧烈运动中糖皮质激素的大量分泌有关。

3.5.2 淋巴细胞的能源不足运动时，血糖血糖不仅是骨骼肌收缩的重要能源，而且也是免疫细胞的重要能源物质[1]。所以运动引起血糖浓度下降，会直接影响淋巴细胞和巨噬细胞的能源供应，继而使免疫机能下降。

3.6 氧自由基的作用自由基是指外层轨道上含有一个或一个以上未配对电子的分子、原子、离子或基团[1]。活性氧中的不配对电子位于氧的自由基称为氧自由基。自由基的活性很强，形成后可立即攻击组成生物膜的糖、蛋白、脂类和细胞内的核酸，造成组织的结构和功能损伤。氧自由基对细胞和组织的损伤是其致病的基础…并丧失了对病毒的抵抗能力。急性运动的过度刺激使机体处于氧化应激状态。运动时血液重新分配，肾血流量急剧下降。运动停止，肾血液供应恢复正常，形成缺血后的再灌注。组织缺血（氧）再灌注（氧合）与一些疾病的发生密切相关。氧自由基是在灌注损伤的主要原因。正常情况下，体内氧自由基的产生和清除是平衡的，急性大强度运动使机体产生大量的氧自由基，同时体内抗氧化酶的活性也明显增强，氧自由基的生成与清除的动态平衡遭到破坏。急性运动中，体内氧自由基上升，上升幅度因运动负荷、运动量及持续时间不同而不同。而且这种升高现象在运动后仍然会持续相当长的时间。体内氧自由基维持于较高水平，会通过攻击免疫细胞膜等途径，造成免疫抑制[1]。因此，大负荷运动后的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水平较高有关。

4小结

运动与免疫的关系很复杂，尽管运动性免疫抑制的机理目前尚不十分清楚，但可归纳为神经内分泌免疫调节功能的紊乱、免疫抑制细胞被激活和免疫抑制因子的产生、自由基的平衡关系遭到破坏等几个主要方面。

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