第八章-运动与免疫

运动与免疫本章在介绍人体免疫基本理论的基础上，重点讨论适中运动和大强度运动对免疫机能的不同影响以及“openwindow”等重要的运动免疫抑制理论。同时，分析了产生运动性免疫抑制现象发生的可能机理、生理意义，并讨论了通过营养、中药等措施进行免疫调理的基本思路。最后，介绍神经-内分泌-免疫调节网络。第一节免疫的基本理论1、免疫的基本概念免疫指机体接触“抗原性异物”或“异己成份”的一种特异性生理反应，其作用是识别与排除抗原性异物，以维持机体的生理平衡，这些反应通常对机体有利，某些条件下也可有害。一、免疫的概念及其发展对免疫最基本的认识至少应该包括下列三点：（1）免疫应答不一定必由病原因子所引起；（2）免疫功能不仅局限于抗感染；（3）免疫应答的后果并不总是对机体有利。2、非特异性免疫与特异性免疫（1）非特异性免疫：人体对抗原性异物的抵抗力，有些是天生具有的，即在种系发育进化过程中形成的，经遗传获得的，称为先天性免疫。因其并非针对某一病原微生物，故又称非特异性免疫。非特异性免疫，由机体的解剖结构与生理功能所体现。如机体的各种屏障结构(皮肤与粘膜屏障，血脑屏障，血胎屏障)、吞噬细胞(中性粒细胞)、单核吞噬细胞以及体液中的抗菌物质(有抑菌、溶菌与杀菌作用)。对坚持锻炼10年以上的老人进行研究发现，其血浆白细胞介素1的活性比普通老年对照组明显增强。这表明，长期的规律性运动可以加强非特异性免疫功能。从正面支持了适宜运动能够促进机体免疫机能的观点。•（2）特异性免疫：个体在生活过程中，因受病原微生物感染或接种疫苗而获得的免疫称为获得性免疫。因这种免疫一般仅针对所感染的病原微生物或疫苗所能预防的疾病，故又称特异性免疫，人们一般概念中的免疫，均指特异性免疫。3、抗原与抗体（1）抗原(antigen)：20世纪80年代以来，对抗原较为全面确切的概念是指：能够与相应的抗原特异性淋巴细胞上独特的抗原受体特异性结合，诱导该淋巴细胞发生免疫应答的物质。（2）抗体(antibody)：抗体是机体受到抗原刺激而产生的特异性糖蛋白，亦称免疫球蛋白，常用的免疫球蛋白指标为IgA，IgG和IgM。抗体一般由B细胞产生，分布于细胞表面、血清和其它体液中。二、免疫系统、免疫器官和免疫细胞和免疫分子1、免疫系统：人体免疫系统由免疫器官、免疫细胞与免疫分子共同组成。它们是机体免疫功能及发生免疫反应的物质基础。2、免疫器官:是免疫细胞分化、增殖与定居的场所，分为中枢淋巴器官和外周淋巴器官。•（1）中枢免疫器官：骨髓和胸腺能使淋巴干细胞增殖，进行一定程度的分化，成为成熟的免疫细胞并输送到外周淋巴组织定居，因而骨髓与胸腺被称为中枢免疫器官。•（2）外周免疫器官：接受免疫细胞的组织，称为外周免疫器官或末梢淋巴组织。包括淋巴结、脾脏、扁桃体等。3、免疫细胞免疫系统主要功能是识别并排除体内的非已物质，执行此功能的细胞均属免疫细胞。换言之，凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞统称为免疫细胞。包括淋巴细胞、单核细胞、粒细胞、肥大细胞等。4、免疫分子免疫分子包括抗体、补体与细胞因子等。（1）补体(complement，C)：指人与动物血清中正常存在的、与免疫有关的、并可具有酶活性的一组球蛋白。补体并非单一物质，而是包含多种成份的血浆蛋白，故又称补体系统。其中包括了与补体激活的成份，也包括调控补体系统的各种灭活因子和抑制因子。主要补体包括C3和C4等。补体系统的生物学作用为溶菌、杀菌、细胞毒性作用、调理作用、免疫粘附作用、中和及溶解病毒以及炎症介质作用。（2）细胞因子(cytokine)：细胞因子主要由淋巴细胞与单核-巨噬细胞所产生，习惯上称前者为淋巴因子（lymphokine），后者为单核因子（monokine），实际上其它免疫细胞与非免疫细胞也可以产生，故统称为细胞因子，主要的细胞因子有白细胞介素（interleukin，IL）、B细胞刺激因子、淋巴毒素、肿瘤坏死因子、干扰素、集落刺激因子、转移因子等。三、免疫反应抗原性物质进入机体后所激发的免疫细胞活化、分化和效应的过程称作免疫应答，也称为免疫反应。免疫应答包括由B细胞介导的体液免疫反应以及由T细胞介导的细胞免疫反应。图1：体液免疫的应答反应过程示意图THTHBBBIL-1IL-2抗原TH巨噬细胞抗体记忆细胞B图2：细胞免疫的应答反应过程示意图THIL-1IL-2抗原IL-2THTHTDTCTCTCMHC-1释放多种淋巴因子巨噬细胞靶细胞第二节运动对免疫机能的影响一、不同运动对免疫机能的影响免疫机能作为机体抵抗力的标志，是身体体质的代表性指标之一。但运动与免疫的关系非常复杂，并非只要运动必然有益于免疫机能。研究已经表明，不同的运动对免疫机能会造成不同的影响。适中运动可提高免疫机能，降低感染性疾病的患病风险，而大强度运动训练则对免疫机能有抑制作用。1、适中运动与抗感染能力大量流行病学调研结果显示，经常从事适中运动者比静坐工作者患上呼吸道感染的风险明显要低。如对体育爱好者、跑步者所做的调研结果表明，60%~90%的人感到与不活动者相比，他们患感冒的次数明显要少。Nieman（1990）等对36名平均年龄为35岁的妇女进行了研究，她们每天步行45分钟，每周5次，15周的时间她们上呼吸道感染的发病率是久坐对照组的1/2。浦钧宗等（1996）以BaLB/c小鼠为研究对象，随机分为对照组和运动组，运动组采用两种不同的方案进行游泳运动，结果发现，经5周和3周递增游泳训练方案后，运动强度较大的5周训练组小鼠表现为免疫功能受抑制，而运动适度的3周训练组小鼠表现为免疫功能增强。2、大强度运动对免疫机能的影响许多人体实验和动物实验结果已经证实，长期大强度运动后对免疫机能有强烈的负性影响。主要表现在下列方面。结果表明，大强度运动训练会产生比较强烈的免疫抑制现象，对免疫机能有明显的负性影响。20世纪70年代初期，一些学者通过流行病学调查研究发现，经常参加大强度、大运动量活动的人群在某些传染病流行时发病率显著高于一般人，尤以耐力运动员上呼吸道感染URTI（upperrespiratorytractinfection）的发生率为高。耐力性项目运动员经大运动量训练或马拉松或相似项目的运动后，其患上呼吸道感染的危险性增加。Peter和Bateman（1983）报道，150名参加56km的马拉松比赛的南非运动员与配对不参加比赛的对照组相比，赛后2星期内33.3%参赛者出现上呼吸道感染症状，成绩优秀者症状更为明显，而对照组仅为15.3%。90km超常距离马拉松赛后2星期，训练最刻苦并参加比赛的运动员中，上呼吸道感染的发病率为85%，而中、下训练水平运动员仅为45%，他们认为长时间剧烈运动损害了局部粘膜和机体免疫能力。Nieman等（1987）调查了参加洛杉机马拉松比赛的2311名运动员，比赛后一周内上呼吸道感染率为12.9%，而有相似经历因其它原因未参加比赛的对照组其发病率为2.2%，证实参加马拉松比赛的运动员上呼吸道感染率是未参加比赛的6倍。并确定每周训练多于96km的运动员其上呼吸道感染发病率，比每周训练少于32km的高2倍。二、运动免疫的基本理论经过运动免疫研究者多年的辛勤努力，已经就许多运动免疫问题达成共识，并形成了基本理论。“开窗”理论要与运动训练引起的免疫抑制有关，“J”型曲线模式则形象地反映出不同运动对免疫机能的不同影响。1、“开窗”（OPENWINDOW）理论（参见图3）图3运动免疫的“OPENWINDOW”理论运动免疫低下期运动前水平（3-72小时）安静该理论描述了在一个大强度、持续时间长的急性运动中和运动后的一小段时间内激活了免疫功能，而在最初的激活后伴随了较长时间（3-72小时）的免疫功能削弱的“开窗”期，此时免疫系统的许多指标会出现不利的变化，病毒和细菌可以赢得立足之处，增加亚临床和临床感染的危险。这段时间的长短与运动的类型、持续时间、强度有关。2）“J”形模型（J-shapemodel）Nieman（1994）的“J”形模型描述了有规律的运动与上呼吸道感染发生率之间的关系。进行中等强度运动的人上呼吸道感染的发生率要低于不运动的人群，而进行高强度训练的运动员感染率却明显增加。这个模型与长跑运动员的流行病学研究一致。图4运动免疫的“J”型曲线模式上呼吸道感染率与运动高于平均值平均值低于平均值不动者大强度和量适度运动运动强度和量3)Smith和Weidemann神经-内分泌-免疫网络学说神经系统、内分泌系统与免疫系统以各自独特的方式，在维持机体内环境方面发挥重要作用。1980年，Blalock和Smith正式提出了“神经-内分泌-免疫网络”的设想。免疫器官和免疫细胞上神经纤维的分布是神经系统对免疫系统调节的生理基础。交感与副交感神经纤维伴随血管通过被膜进入淋巴组织，神经系统可通过交感与副交感双重神经支配调节免疫机能。一般认为，交感神经兴奋引起免疫抑制，而副交感神经兴奋促进免疫功能。4）矫玮“免疫抑制因子调节”学说免疫抑制蛋白质矫玮（1998）首先在人体上发现剧烈运动可以使体内产生免疫抑制因子，由应激产生的免疫抑制因子与机体的抵抗力有密切关系，是机体对运动应激不适应的一种表现，血清中这种抑制因子的产生可作为一个窗口（Window）反映机体抵抗力的变化。免疫抑制因子有可能是竞技体育运动员在体力负荷与精神压力的双重应激下机体免疫功能降低、抵抗力下降的物质基础。该学说首次提出，在运动与免疫的调节机制中，除了神经-内分泌系统以外，机体还可以通过免疫抑制因子途径调节免疫功能。5）自由基（freeradical）学说氧自由基通过攻击免疫细胞膜等途径，形成免疫损伤，造成免疫机能低下。急性运动使体内氧自由基显著增加，在运动后恢复期仍然持续相当长的一段时间（3-72hr）。6）营养物质耗竭学说微量元素通过其参与重要酶的活性来调节免疫反应，某些必须微量元素（如铁、锌、铜、锡等）缺乏时，机体的免疫功能下降，对疾病的易感性增加；超负荷的运动可以训练导致体内上述营养物质的大量消耗，免疫反应出现紊乱、免疫细胞供能不足、应激激素水平升高，这些因素造成了免疫机能低下。竞技运动员为了取得好成绩，需要在比赛前采取强化训练并同时减轻体重的措施，对摔跤运动员进行3周减重和未进行减重的免疫功能的比较结果显示，减重组（体重平均减轻3.9%，体脂平均减轻8.9%）的各项免疫指标均低下。这说明运动员平常进行的减重也会影响免疫功能。特别是过度的减重可破坏免疫机能的正常平衡状态。7）心理应激学说精神免疫学的研究表明，心理应激降低机体对疾病的抵抗力、UTRI发病率增加，其中，免疫系统起中介作用。高强度、超负荷的运动训练和竞赛的生理应激伴随着巨大心理压力，在生理应激和心理应激的双重压力必然会对机体的免疫机能产生不利影响。神经-内分泌-免疫调节网络一、免疫系统—“流动脑”的概念将免疫系统称为机体“流动脑”（mobilebrain）系Blalock1985年所提出。他认为，机体具有两个大脑：一个是固定于颅腔中的固定脑（fixedbrain），即我们习惯上的大脑，另一个则为遍布全身、不断“流动”的大脑，即免疫系统。这两个大脑能识别或感知不同的刺激并各自做出相应的反应，共同维持机体的安全。既然作为“脑”，就必须有感知系统、中枢系统以及效应系统，必须接受刺激并导致效应器发生应答。两个大脑均具备这些条件。（1）固定脑：即我们习惯上的大脑。它能利用各种感受器识别并感受体内外各种感知性刺激，并通过神经递质的介导使效应器发生相应反应。常见的感知性刺激主要包括声能、光能、电能、化学能、压强等各种物理刺激（2）“流动脑”：即免疫系统。它能识别、感知体内外各种非感知性刺激，并通过各种“免疫递质”作为应答。前述的病毒细菌等抗原性刺激，便属于非感知性刺激。它们虽然不能为固定脑所感知，但可被在血液中不断流动着的免疫细胞所感知并发生相应的免疫应答。二、神经-内分泌-免疫调节网络1、基本概念近年研究发现，免疫系统在受神经、内分泌系统支配的同时，反过来也可通过自身释