第五章运动与免疫

运动与免疫教学目的1.掌握免疫的概念、免疫系统的组成以及各组成的特点与功能。2.掌握体液免疫功能对不同运动的应答和适应特征。3.了解免疫调理的基本措施。引言艾滋病的医学全名为“获得性免疫缺陷综合症”(AcquiredImmuneDeficiencySyndrome--AIDS)，它是由人类免疫缺陷病毒引起的。这种病毒终生传染，破坏人的免疫系统，使人体丧失抵抗各种疾病的能力。当艾滋病病毒感染者的免疫功能受到病毒的严重破坏、以至不能维持最低的抗病能力时，感染者便发展为艾滋病病人。随着人体免疫力的降低，人会越来越频繁地感染上各种致病微生物，而且感染的程度也会变得越来越严重，最终会因各种复合感染而导致死亡。第一节免疫学基础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2、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。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)。（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。二、免疫器官和免疫细胞和免疫分子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。1、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。2、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。淋巴细胞：T淋巴细胞介导细胞免疫B淋巴细胞介导体液免疫K细胞杀伤被抗体覆盖的靶细胞NK直接杀伤某些肿瘤细胞或者病毒感染的细胞单核细胞：粒细胞：主要作用的中性体内最有效的吞噬细胞3、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，后者为单核因子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（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。在神经-内分泌-免疫调节网络中，细胞因子起着非常重要的作用，机体主要通过细胞因子在免疫细胞之间传递信息三、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。（一）体液免疫的应答反应过程1、感应阶段（抗原呈递过程）2、增殖和分化阶段3、效应阶段（杀灭抗原物质和形成记忆细胞）（二）细胞免疫的应答反应过程（1）感应阶段（类似于体液免疫的感应阶段）（2）增殖和分化阶段（形成Tc和TD细胞，以及形成记忆细胞（3）激活的Tc细胞发挥特异性的细胞毒性作用。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。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。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第三节运动性免疫抑制一、运动性免疫抑制现象1、流行病学调研结果流行病学研究结果一般都支持这样一个结论：在大运动量训练期间，以及参加过竞技性耐力比赛后1~2周期间，患上呼吸道感染疾病的风险明显升高。问卷调研证实，当优秀运动员感觉到训练量超过了自我感觉的训练阈值（最大耐受限度）之后，患病率会升高。综上所述，这些数据表明运动负荷与感染有一定的联系。三、运动性免疫抑制的生理意义运动性免疫抑制现象会对训练安排造成了极大的影响。但从保护身体健康及维护机体安全角度讲，运动性免疫抑制现象具有非常重要的生理意义。1、运动过程中，免疫抑制现象作为对运动应激活动的反作用，使机体不能将全部能量与机能能力动员出来从事运动，以免应激反应程度过高，影响机体安全。所以，在运动应激过程中，免疫机能充当着必不可少的保护性抑制角色，运动应激反应越激烈，运动应激持续时间越长，机体动员程度越大，免疫抑制程度相应越深，持续时间越长。免疫系统以此保持反应适度，保护机体安全。2、运动过程中，若运动量过大、持续时间过长时，运动轴激活程度过大，激活时间过长，身体动员程度过强，必然会对身体造成严重危害。这时，免疫功能降低实质上是作为机体无法再继续工作的“信号”，提示机体应该适时“中止”运动了。3、运动后免疫抑制程度与运动量、运动强度直接有关，尤其与运动量关系更为密切。所以，机体承受的运动量越大，疲劳程度越深，所需恢复时间越长，相应的免疫抑制程度越深，抑制解除所需时间越长。在这种情况下，机体亟需一个“恢复期”来保护内环境遭受急剧破坏后的身体安全，正如患病时需要卧床休息一样。此段时间免疫功能低下正是服务于此目的。4、若机体在尚未恢复情况下继续坚持训练，则会造成“过度训练”或“过度疲劳”。此时，机体免疫机能也会降至极低点，表现出身体抵抗力下降，易感率急剧上升。机体利用免疫降低容易患病等提示机体已无法再坚持训练，并强制性地要求机体休息、恢复，至少要求强制性地减量、减强度，以此保护机体安全。万不得已时，机体不惜以“害病”方式强行终止训练。5、免疫系统在无论何种状态下都以保护机体安全为己任。在运动过程中，神经-内分泌系统功能占优势，免疫系统只能尽力通过细胞因子等信息分子对神经内分泌进行反调控。但在运动后恢复期，免疫功能调控作用占优势，它可利用免疫降低强令机体休息促进恢复。可见，善用运动性免疫抑制现象所提供的反馈信息，对于合理安排运动训练，掌握负荷与恢复的比率，无疑具有重要的作用。四、运动性免疫抑制的调理竞技运动本身就标志着人类向自然、向自身极限的挑战。从一定意义上来讲，这个过程需要付出一定的健康代价。因此，虽则已经发现运动训练可以导致明显的免疫抑制现象，但运动训练并不会因之中止。目前需要做的是，一方面注意利用免疫机能的变化信息调整训练，另则加强对免疫机能的保护。目前国内外非常重视运动免疫调理措施的研究，以期在训练过程中尽可能保护免疫机能，在训练后促进免疫机能的尽快恢复。国际上主要应用营养补充