根据专家观察，这样的理论和现象都是值得各位作者朋友深思学习的，所以希望大家多做研究学习，争取总结出更多更好的经验!

根据Nieman提出的“J”型曲线理论,中等强度的运动可以提高免疫系统的功能,大强度、大运动量的运动削弱免疫系统的正常生理功能以至于各种致病因子轻易地进入机体引起感染[1],这种由不适宜运动引起的机体免疫能力降低称为运动性免疫抑制。Pedersen 等人更形象地将这段免疫低下期称为“open window”。导致“openwindow”的因素很多,目前认为, 运动后免疫细胞的数量及功能变化、血浆中的各种生物信息物如内分泌系统分泌的激素变化(儿茶酚胺、皮质醇)、各种细胞因子产生的多少(促炎性因子如 TNF-α、IL-1β、MIP、MCP、IL-8,抗炎性因子如IL- 6、IL-1ra、TNF-ar、IL-10,免疫抑制因子及其它细胞因子如IL-2、IFN)、免疫细胞细胞膜表面受体 (TLR、IL-2R、CXCR4)及粘附分子表达的改变等均同运动性免疫抑制密切相关。

1　免疫细胞与运动性免疫抑制在运动的起始阶段,淋巴细胞、单核细胞和NKC 数量迅速增加,运动结束后又迅速减少,唯独中性粒细胞在运动的起始阶段数量缓慢升高,且运动后几小时内其数量仍保持较高水平[2-4],但其功能减退。运动后免疫细胞数量的降低或功能的减退是导致运动性免疫抑制的重要因素。

1. 1　运动后中性粒细胞功能的变化有研究证明,运动后中性粒细胞对LPS(脂多糖) 的反应降低,这种低反应状态持续几个小时[5-6]。 GleesonM等人的研究发现[7],无论高强度运动还是中等强度运动均降低了中性粒细胞表面分化抗原CD- 11b、CD16表达,同CD-11b相比, CD16的表达对运动强度大小较敏感,高强度的运动显著地降低了CD16 40 第26卷第6期 2010年6月山东体育学院学报 Journal ofShandong Institute ofPhysicalEducation and Sports Vo.l 26 No. 6 June 2010在膜上的表达。CD-11b既是补体iC3b和免疫球蛋白(Ig)Fc的重要受体,又可同血管内皮细胞膜表达的 ICAM结合,介导中性粒细胞同内皮细胞的粘附,CD16 主要是IgFc的结合受体,由此可见上述两种分化抗原在实现中性粒细胞免疫方面担负着重要功能,其表达下降同运动后免疫能力低下的关系是显而易见的。中性粒细胞表明分化抗原CD-11b表达的下调可能是由于蛋白水解酶作用的结果。体外实验证明, 将中性粒细胞同类似其呼吸爆发释放的酶如丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶一起温育,将导致前者细胞膜上的 CD-11b被降解[8]。因此,运动后中性粒细胞表面某些抗原分子的下调可能是由于运动性肌肉损伤或肌肉拉伤所引起的局部炎症反应的直接结果,即早期进入损伤组织的中性粒细胞被激活,发生呼吸爆发继而将丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶释放入血,随即酶解中性粒细胞膜上的CD-11b、CD16,导致中性粒细胞低表达上述两种分化抗原。

1. 2　运动后自然杀伤细胞( Natural killer cellsNK细胞)的变化 NK细胞是淋巴细胞中较独特的一类细胞,对病毒感染细胞、肿瘤细胞有强大杀伤能力。一般说来, NK细胞在非特异性免疫方面发挥较大的作用,如疱疹病毒、细胞巨化病毒、EB病毒、乳突淋瘤病毒及分枝杆菌所感染的细胞均可以被NK细胞溶解;在特异性免疫方面, NK细胞主要通过协同刺激途径即通过 OX40和其配体的相互作用[9-10],启动特异性的T细胞免疫反应。因此,NK细胞减少的病人常因丧失特异性的T细胞免疫反应而导致广谱性的病毒感染。运动中NK细胞增多可能同血浆中存在大量的肾上腺素和去甲肾上腺素等儿茶酚胺密切相关。体外将粘附在血管内皮上的NK细胞同儿茶酚胺温育一段时间(5分钟)后,NK细胞同内皮细胞分离并呈剂量依赖式[11-12],若此时加入β2-肾上腺素受体拮抗剂,便会阻断同内皮细胞结合的NK细胞分离[13];体内研究[14] 证明急性抑制性应急产生的肾上腺素会使肺实质中的 NK细胞进入血液。在运动后的恢复期或长时间运动的后期,随着机体儿茶酚胺类物质的浓度降低,边缘池内皮细胞膜上 ICAM( intercellularcelladhesionmolecule)表达上调,越来越多的NK细胞又回到边缘池并退出了血液循环, 从而导致血浆中NK细胞数量锐减。有文献报道,运动后循环中NK细胞数量减少至安静值的1/3,并持续几个小时[15]。运动后不仅NK细胞的数量降低,同时其溶解细胞的功能也出现减退,在很大程度上削弱了免疫系统的防御能力。

1. 3　运动后淋巴细胞的变化运动后恢复期,淋巴细胞减少,特别是T细胞的亚群CD4+淋巴细胞减少尤其显著。CD4+细胞是辅助性淋巴细胞,其分泌的细胞因子可以增强特异性免疫和自然免疫。如Th1细胞分泌的IL-2和IFN-γ 可以增强NK细胞杀伤力。Northoff[16]认为IFN-γ 的减少是耐力性运动后机体感染率升高的重要因素。 Lederberger的研究发现[17],每ul血液CD4+细胞降至 200个以下时,机体被感染的风险将提高2. 5倍;当降至50个以下时,风险将提高5. 8倍。

1. 3. 1　运动后血液中淋巴细胞减少的机制通常状况下,机体内的淋巴细胞不断地进行从淋巴到血液再到淋巴的反复的循环过程。从血液进入淋巴是在淋巴结中进行的,进入的部位是在淋巴结皮质和副皮质的连接区,在此处淋巴细胞通过归巢受体 (homing receptor HR)识别、结合血管高内皮细胞 (HEV)上的配体分子(PNAd外周淋巴结定居素)而进入淋巴,随后通过淋巴循环再回到血液。淋巴细胞在此非淋巴系统和淋巴系统组成的管道系统内流动受 HEV表达的组织特异性配体分子的高度调控,而无论是PNAd如ICAM、VCAM还是淋巴细胞膜上的HR,其结构、功能都受其他的信号分子如激素、细胞因子和趋化因子的调节。运动中淋巴细胞的增多和运动后淋巴细胞特别是CD4+淋巴细胞的减少,可能均同由儿茶酚胺和皮质醇引起的淋巴细胞膜上HR及HEV膜上粘附分子的变化有关[18]。

1. 3. 1. 1　运动中血浆中儿茶酚胺类激素的升高导致血液中淋巴细胞增多 KrugerK的研究证明[18],运动主要引起高表达 CD11a、低表达CD62L的淋巴细胞进入血液;Nielsen[1] 也发现在马拉松运动后半程中或运动结束后淋巴细胞 CD62L的表达率下降,同时伴随着sCD62L(可溶性的 CD62L)的升高;Rehman的研究发现[14],运动结束后, 血浆中sICAM(可溶性的ICAM)迅速增加,大约休息1 小时后逐步恢复到原来水平,若事先应用肾上腺素β 受体拮抗剂propranolo,l可以抑制运动后sICAM的升高[18],说明运动中儿茶酚胺改变了ICAM同细胞膜的粘合力并导致其脱落,由于HEV上的ICAM是淋巴细胞同HEV结合的重要粘附分子,其脱落是导致血液中运动性淋巴细胞增多的重要原因。儿茶酚胺影响HEV表面HR、粘附分子表达的信号传递途径:儿茶酚胺类的物质同细胞膜上的G蛋白结合,继而激活了细胞膜的效应器酶cAMP酶,该酶将 41 谭清华,等　浅析运动性免疫抑制的几种生理机制No. 6 2010ATP分解生成第二信使cAMP[19],最终影响细胞膜上 HR和HEV细胞膜上某些粘附分子的表达。HR的下调或CAM的脱落继而引起淋巴细胞同HEV结合力的减弱,并导致两者的分离和淋巴细胞的脱落,打乱了正常淋巴细胞再循环,导致留在血液中的淋巴细胞增多。由于CD62L是典型的HR,说明归巢受体CD62L、内皮细胞膜上的ICAM可能是肾上腺素的瞄定分子。

1. 3. 1. 2　运动后血液中儿茶酚胺类激素减少、皮质醇增多所致的淋巴细胞数量减少功能降低运动中皮质醇的增多出现于运动后期和恢复期,所以运动后恢复期内血液中激素的变化是儿茶酚胺浓度低而皮质醇的浓度较高。根据以上所述,前者的浓度降低导致淋巴细胞恢复了正常的再循环,导致淋巴细胞减少;同时浓度升高的皮质醇并同淋巴细胞上的相应受体结合,促进了淋巴细胞表面CXCR4的表达[20], CXCR4 的配体为CXCL12,这种配体广泛存在于肺、骨髓、肝脏内的血管内皮上[21],从而导致血液的淋巴细胞,特别是 CD4+淋巴细胞定向迁移到上述三种器官,打破了淋巴细胞的再循环,使淋巴细胞进一步减少。转化实验证实, cAMP可以抑制淋巴细胞的功能, 由于儿茶酚胺通过G蛋白促进了腺苷酸环化酶的活性,提高了细胞内的cAMP含量,从而抑制了免疫细胞的功能,运动后尽管儿茶酚胺类激素的浓度逐渐恢复到安静水平,但是由于受抑制的免疫细胞恢复正常的生理功能还需要一定的时间,从而导致运动后一段时间内免疫细胞的功能降低;皮质醇抑制淋巴细胞对分裂原PHA、PWN、ConA的反应,导致抗体生成减少。

2　运动后血浆中高浓度的IL-6同运动性免疫抑制的关系早期的研究认为, IL-6主要是由T细胞、B细胞、单核细胞和组织中的巨噬细胞分泌的促炎症因子[22]。但PETERSEN发现,急性运动中血液中首先出现的细胞因子是IL-6,其浓度的呈指数级增加,大约是安静状态的100倍,运动后恢复期又逐渐回落[23-24],且运动中IL-6浓度的大小主要同运动强度、运动时间和参与运动的肌肉多少及运动者的运动水平有关[25]。Pedersen的实验表明[26-27],运动能够诱导骨骼肌表达IL-6,并且是运动时血浆中IL-6的主要来源。目前一致性认为, IL-6在收缩的肌纤维内表达[28-29],并在运动中释放入血[30],发挥其内分泌作用。2004年Pedersen特意提出将IL-6命名为肌因子,表明其来源于肌肉,但作用不仅仅局限在肌肉, 通过血液循环抵达其靶器官特别是脂肪组织,以实现其抗炎症作用[31]。

2. 1　IL-6同促炎症因子的产生及释放文献报道IL-6对TNF-γ和IL-1的产生有抑制效应,单核细胞系U937的细胞培养实验发现, IL-6 可以有效地抑制LPS诱导的TNF-γ的产生[32], IL- 6拮抗剂处理的老鼠或IL-6基因敲除的老鼠体内 TNF-γ大量地产生[33-34],表明IL-6直接介入了 TNF-γ生成的调控。 Jonathan Peake的研究发现[35],在以肌肉离心收缩完成的运动(下坡跑)中,同局部肌肉内产生的大量促炎性因子相比,血液中的IL-1和TNF-γ的浓度如果有变化也只是细微的改变,所以尽管骨骼肌在离心收缩过程中产生了大量的促炎性因子,但其释放入血的过程却几乎被阻止了,具体的阻止机制目前尚不明确,可能同IL-6密切相关。Steensberg发现IL-6 可以刺激IL-ra、IL-10的产生[36], Petersen AM、 Pedersen BK[37]也认为IL-6通过刺激抗炎症因子IL -ra、TNF-γR、IL-10的产生间接阻止了促炎性因子的释放。由此可见, IL-6通过抑制和阻止促炎症因子的产生和释放,有效地调控机体内的炎性反应,并使其控制在一定范围和程度内,避免由于炎性反应失控所造成的正常机体组织的损伤,同时在一定程度上会引起免疫抑制,导致机体的抵抗能力降低。

2. 2　IL-6对皮质醇和细胞因子的影响垂体和肾上腺皮质均存在IL-6受体,运动中产生的大量的IL-6直接作用肾上腺皮质或作用于下丘脑并通过下丘脑—垂体—肾上腺轴,最终引起糖皮质激素的大量分泌[38-39]。皮质醇是免疫抑制剂,使淋巴细胞减少功能减退,NK细胞、巨噬细胞的活性降低, 特别是抑制Th1淋巴细胞产生IL-1和IFN等细胞因子, IL-2和IFN-γ可以增强NK细胞杀伤力; IL-6 还可以直接刺激Th2淋巴细胞产生IL-10等抑制细胞免疫的细胞因子[40],从而在一定程度上抑制了免疫系统的功能,导致运动性的免疫抑制。

3　运动后免疫细胞的TLR表达同运动性免疫抑制从昆虫到哺乳动物包括人类在内,在其某些细胞的细胞膜上存在一种保守性较强的跨膜受体—Toll受体。Toll蛋白最初是在果蝇体内找到的,并发现Toll 信号通路除了与果蝇胚胎发育早期背腹侧轴形成有关外,还是介导果蝇对微生物感染产生天然免疫反应的重要信号传导通路。1997年Medzhitov等人[41]鉴别出人类的果蝇Toll蛋白的同系物并将其命名为Toll样 42 山东体育学院学报第26卷第6期2010年6月受体(TLR)。到目前为止,发现了11种人类TLRs (TLR1-11)[42], Toll家族的所有成员都属于Ⅰ型跨膜受体蛋白,胞外区都含有18~31个富含亮氨酸的重复序列;其胞浆区大约为200个氨基酸大小,与IL-1 受体的胞质区相似,因而被称为Toll/IL-1受体同源区(Toll/IL-1 re-ceptor homologous region, TIR)。 Toll家族成员的胞外区之间存在较大的差异性,如 TLR2和TLR4的胞外区仅有24%同源,这可能是不同配体激活不同TLR的结构基础。TLRs作为模式识别受体专门识别感染性微生物普遍表达的保守性病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns PAMPs),包括革兰氏阴性菌的LPS、革兰氏阳性菌的肽聚糖(peptidoglycan)和脂胞壁酸( lipoteichoic acid, LTA)及真菌的甘露聚糖(mannan)等。 TLR不仅可以识别不同的病源体,而且在调动自然和特异性免疫系统抵抗微生物方面也发挥重大作用。TLRs识别PAMPs后会启动胞内信号途径,使细胞产生一系列防御行为,包括炎性细胞因子的产生[43],及其他的抗微生物活动。现在就位于抗原传递细胞如单核细胞、巨噬细胞、树突细胞细胞膜上的 TLRs与特异性免疫发展的关系已经达成共识[44],这些抗原传递细胞TLRs的激活一方面引起这些细胞产生的大量炎性细胞因子如IL-1?、IL-6、IL-8、TNF -γ增加[ 45-46],使自然免疫系统的抗微生物反应增强;另一方面引起这些抗原传递细胞表达的主要组织相容复合体II(MHCII)及协同刺激分子如(CD80/86) 表达上调[43-47],树突细胞释放IL-12,从而使特异性免疫系统的抗微生物活动也增强。尽管MHCII和 CD80/86的诱导表达是激活初始T淋巴细胞的关键一步,但特异性免疫系统的激活还受CD4+、CD25+抑制性T淋巴细胞或调控性T淋巴细胞(TR)的调控[48]。最近报道TLRs在阻止调控淋巴细胞TR的抑制活动方面也发挥重要作用,如Pasare与Medzhitov [46]报道树突细胞表面的TLR激活后产生的IL-6是激活抗原特异性T淋巴细胞所必需的,因为IL-6可以消除调控性淋巴细胞(TR)的抑制活动。由此可见, TLR通过抗原识别和调控两大免疫系统的活动,在实现机体防御反应方面发挥着枢纽作用。

3. 1　急性运动后单核细胞TLR的表达目前报道急性运动对单核细胞表达TLR影响的资料很少,Lancaster等人[49]是报道长时间有氧运动后单核细胞(CD14+)表面TLR表达下调及功能下降的第一人,他们专门研究了34℃下1. 5小时的蹬车运动 (65% VO2max)对TLR表达及功能的影响,发现同安静状态相比,运动后即刻和恢复2小时后TLR1、 TLR2、TLR3、TLR4表达显著下降,但TLR9的表达不变。单核细胞细胞膜上及细胞质内均有TLR3表达。由于TLR3可以同病毒的双链RNA发生结合而被激活,激活后的TLR3引起转录因子NF-KB的激活和转位,继而产生提高机体抗病毒感染的促炎症细胞因子IL-1[50],所以连续长时间剧烈运动后免疫细胞 TLR3表达下调是导致病毒感染明显升高的重要因素。在TLR2、TLR4配体存在的情况下,运动诱导的TLR2 、TLR4表达下调同MHCII及协同刺激分子(CD80、 CD86)的表达下调及单核细胞分泌的IL-6减少密切相关[49],这些变化降低了机体抗细菌感染的能力。

3. 2　长期运动训练对单核细胞TLR表达及TLR信号传导通路的影响目前有一些长期运动训练或不同运动水平影响 TLR表达的研究[51-54], Flynn等人[51]最初发现10周的阻力训练可以显著地减少由脂多糖刺激而引起的促炎症细胞因子IL-6、IL-1和TNF-γ的产生。为了寻求上述现象发生的机制,以接受过阻力训练和从未接受过阻力训练并很少参加运动的老年妇女为研究对象,测定血液中TLR4mRNA的含量,结果显示前者血液中的TLR4 mRNA的含量显著地低于后者[51, 55-56]。 McFarlin BK等人也以上述年龄阶段和运动水平的妇女为研究对象,检测运动前、阻力性运动结束2、6、24 小时后单核细胞表面TLR表达情况,发现进行过阻力训练的老年妇女其单核细胞表达的TLR仅是未接受过阻力训练的1/2,但每组运动前、运动后单核表达的 TLR却无显著变化(可能练习时间不够长),表明影响 TLR表达的绝非单独一次阻力性练习而是进行阻力性练习的频度,即参与运动者的训练水平。此外,还发现单核细胞TLR的高度表达同单核细胞受LPS刺激而引起的IL-6、TNF-γ、IL-1β的大量分泌高度相关[54]。MichaelGleeson等人[8]以年老的经常进行身体活动的、年老的不经常进行身体活动的、年轻的经常进行身体活动的、年轻的不经常进行身体活动的个体为研究对象,发现影响单核细胞表面TLR表达及促炎性细胞因子(LPS刺激引起)产生的因素是个体的活动状况而不是年龄差异。 TabetaK[53]以不常进行身体活动的青年人和老年人为研究对象,以同年龄、同性别、身体健康状况相当且经常进行身体活动的个体为控制组,前者进行12周的耐力性和阻力性训练,结果显示有规律的运动训练可以显著减少TLR4表达及LPS引起的促炎性细胞因 43 谭清华,等　浅析运动性免疫抑制的几种生理机制No. 6 2010子的产生。现在的观点认为,机体内的脂肪组织不仅仅是能量储存器官,还是重要的内分泌和免疫器官。免疫功能体现在该组织被巨噬细胞、淋巴细胞等浸润,并由这些免疫细胞产生大量的促炎性因子。血液中的TNF- γ大都来源于机体内的脂肪组织,而脂肪组织中绝大多数的TNF-γ、约半数的IL-6又来自该组织中的巨噬细胞[57, 58],据报道减体重(减肥)的抗炎症效应是通过减少脂肪组织释放TNF-γ来实现的[56, 59],具体地说是该组织巨噬细胞产生和释放的TNF-γ大大减少[59-60]。由于巨噬细胞产生TNF-γ是通过TLR4途径来完成的[61],说明TLR信号转导途径受脂肪含量的影响。研究也发现血浆中游离的脂肪酸(FFAs)浓度同TLR信号传导通路的传导效率高度相关,甚至除了LPS外,FFAs和饱和脂肪酸都可以激活脂肪细胞、巨噬细胞膜上的TLR4以至于引起炎症反应[62-63]。运动训练特别是耐力项目的训练可以有效地减少体脂,降低血浆中FFA的浓度,继而阻止或减缓了由 TLR介导的信号传导,导致运动性免疫抑制的发生。综上所述,急性运动和运动训练均可以下调单核、巨噬细胞表面的TLR的表达,后者还可以通过减少体脂削弱TLR介导的炎症信号传导,最终导致机体的抗感染能力降低。尽管TLR未致敏状态或表达的下调会导致机体的抵抗能力降低即出现运动性免疫抑制 (如经常参加运动的人患感冒的几率较一般人高),但考虑到慢性炎症同血脂异常、高血压、II型糖尿病以及动脉粥样硬化等疾病的关系,从长远的观点来看,以免疫抑制这个代价换取机体的更大健康,是很值得的。

4　小结大强度或大运动量的运动后免疫细胞数量的降低或功能的减退、血浆中儿茶酚胺骤减、皮质醇逐渐增加至峰值、血浆中促炎性因子(TNF-α、IL-1β)的含量不变或稍增加而抗炎性因子(IL-6、IL-1ra、TNF- ar、IL-10)显著增加、免疫细胞细胞膜表面受体(HR、 TLR、IL-2R、CXCR4)及粘附分子表达下调等,均是导致运动性免疫抑制重要因素。