运动免疫学论文（8篇无删减范文）之第八篇
摘要：免疫衰老是正常衰老过程中的必经阶段,也是导致老年人生活质量下降、发病率和死亡率增加的重要原因。运动作为健康生活的一部分,对老年人身体健康及疾病预防有积极作用,但在免疫衰老中的作用尚存在争议。就免疫衰老的发生、发展及机制进行分析,结合不同运动形式、运动时间对免疫衰老的影响,剖析运动与免疫衰老的关系,探寻现有研究留白,为今后运动与免疫衰老的研究提供理论参考。
关键词：运动,免疫衰老,运动免疫学
近年来,大量的科学研究结果证实,免疫机能的增龄性下降是导致中老年人生活质量下降的重要原因。免疫防御是机体抵抗病原体的主要力量,一旦机能下降或受损,则会导致机体容易患肿瘤、感染性疾病及自身免疫性疾病等[1,2]。由此产生的医疗资源、医疗费用的消耗势必给家庭、社会带来巨大的压力。美国病理学家Wolford在1969年首次提出“免疫衰老”(immunosenescence)的概念,他认为在衰老过程中,以免疫系统的衰老出现最早,对机体的影响也最大,并从根本上参与机体老化的全过程[3],是机体正常衰老的必经阶段,是与年龄增长高度相关的免疫功能失调。在免疫衰老过程中,许多功能性分子如T细胞活化所需的协同刺激信号、免疫突触形成所介导的分子及凋亡相关分子等发生的增龄性改变,诱发机体产生异常的免疫应答或直接导致免疫应答功能下降[4],机体控制癌细胞的产生与增殖机制遭到破坏。衰老、功能失调的免疫系统便再无法在正常发挥它的防御作用,对抗外来抗原能力下降而对自身抗原免疫应答亢进,导致老年人发病率和死亡率增加。
运动,作为健康生活的一部分,已广为人知的是它可以延长寿命,降低老年人患心血管疾病、糖尿病、代谢综合征、高血压、感染性疾病、肿瘤等的风险[5,6,7]。然而,运动能否在免疫衰老的自然进程中起积极作用,相关研究较少且存在争议。本研究就已有的国内外关于运动对老年人免疫机能及免疫衰老的影响研究进行综述,以期充分认识运动与免疫衰老的关系。如果运动对延缓免疫衰老有积极作用或者可以作为免疫疗法应用于衰老相关疾病的治疗,那么相对于现行的临床手段来说,这将无疑是一个低投入、高产出,且具有普适性、易推广特点的健康策略。
1 衰老过程中免疫机能的变化及其机制
免疫衰老过程中伴随着细胞免疫和体液免疫的变化,而中老年人免疫机能的下降主要与T淋巴细胞有关。初始T淋巴细胞输出减少、记忆性T细胞和自身反应性淋巴细胞增多、淋巴细胞识别受体多样性的能力降低[8,9]。随增龄性T细胞的减少,CD4+、CD8+T细胞中以初始T细胞为主要成分逐渐转变为记忆性T细胞为主要成分[10]。由于机体免疫机能的自我调节作用,机体代偿性补充减少的初始T细胞,通过胸腺非依赖性途径增加协同刺激分子CD28细胞的输出,导致T细胞表面IL-2分泌减少,免疫应答功能下降。衰老的T细胞在活化过程中信号传导时得不到第二信号足够的刺激,如Ca2+动员能力降低、早期活化信号受抑制,便不能够被充分活化,易发生凋亡。在这种情况下,即使T细胞活化,其信号转导功能也容易出现缺陷,增殖分化能力降低[11]。
此外,衰老也已被证实与循环池中炎性介质水平的增加有关,也被称为“炎性衰老”[12,13]。S.Giunta[14]认为炎性衰老是慢性的、无症状的、可控的和低度的炎症状态,是机体衰老速率和寿命的一个决定因素。最终导致老年人易感染阿尔茨海默病、心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、动脉粥样硬化、骨质疏松、肿瘤等慢性病,增加发病率和死亡率,从而严重危害老年人的健康以及降低老年人的生活质量[15,16]。已有研究证实血液循环中炎症介质如IL-6,IL-1ra和C反应蛋白的含量可以作为老年人身体健康状况的预警指标[17]。
当免疫系统功能随年龄增加衰退到一定程度时,机体就会出现病理性衰老,而免疫系统也就无法准确识别和应答体内细胞或分子发生的细微变化,从而导致有害病变的不断累积,后果便是恶变细胞的发生率增高,老年人易患免疫缺陷病[18]。因此,有人称,衰老也是一种流行性免疫病。
2 运动与免疫衰老
生命在于运动,对健康人群而言,运动可以增强体质,抵御外界病原的侵袭;对患病人群而言,运动可以加速康复进程,提高机体抵抗力。运动过程中会增加氧的消耗,伴随产生的是大量的内源性活性氧,而活性氧的产生于运动量有关。规律性的适量运动能增加超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Cata-lase,CAT)等抗氧化产物的生成,加速活性氧的清除[20]。有研究表明,运动能够增加内分泌激素的产生,扭转免疫衰老的进程,这可能是导致程序性细胞死亡加快使自身反应性免疫细胞在体内的积累减少的原因[21]。运动对机体的影响与运动时间、运动强度及运动形式等有关。
2.1 一次急性运动与免疫衰老
一次急性运动后,机体免疫系统反应的一个重要特征便是外周血中白细胞数量的增加,主要是中性粒细胞和淋巴细胞数量的增加,导致机体免疫系统功能的一过性升高。研究发现,急性运动后淋巴细胞增多的原因主要是运动应激刺激肾上腺素分泌增多,但急性的剧烈运动则会导致细胞免疫功能受损和淋巴细胞浓度的降低[22],对免疫系统产生伤害。随着年龄的增长,除了免疫学指标,机体许多生理指标也会发生相应的变化,而这些变化也会不同程度地影响老年人急性运动后的免疫机能[23]。
有研究报道[24],一次极限运动后,老年组(65.3±0.8岁)与青年组(22.4±0.7岁)外周血中白细胞数量均出现增加,但差异没有显着性;至于白细胞增加量,老年组低于青年组;该研究还对T淋巴细胞亚群进行了比较,结果发现老年组和青年组CD3+细胞增多,但没有显着性差异;老年组CD4+细胞数量少于青年组,CD8+细胞数量高于青年组。该研究未报道代表免疫平衡的CD4+/CD8+的变化。Bruunsgaard等[25]比较了一次极限自行车运动对老年人(76-80岁)和年轻人(19-31岁)的影响。与年轻组相比,老年组募集白细胞总数显着低于年轻组,但募集的T淋巴细胞数量(CD4+和CD8+)与年轻组相同。而且,CD4+CD28-、CD8+CD28-和记忆T细胞百分比在运动后即刻均出现增长,这与Ceddia等的而研究结果一致,说明急性运动过程中CD4+和CD8+的动员并不是运动诱导的新生细胞的增多而是细胞的从组织到血液的重新分配。不同年龄对运动诱导的T淋巴细胞动员的表现不同,青年组表现出更为显着的记忆性CD8+细胞的增加,然而不同年龄组别间记忆性和初始性CD4+细胞的比值及CD28在运动前后没有变化。以上研究结果说明衰老过程中老年人仍保留着较好的运动应激状态下的T淋巴细胞募集能力。同样,Fiatarone等[26]也发现,老年人在一次急性大强度运动过程中活化、募集NK细胞的能力与年轻人相同。然而进一步的研究发现,一次急性运动后,年轻组单个核细胞在PHA刺激下的增殖反应增加,而老年组运动前后没有显着性变化[27]。
从目前已有的研究资料来看,由于身体机能的关系,关于急性运动模型应用于老年人的研究甚少,零星的研究集中在一次急性运动应激状态中的白细胞募集,细胞功能及免疫抑制等方面的变化,且有些研究结果尚没有清晰的解释及结论,因此还有大量的留白。
2.2 长期有氧运动与免疫衰老
长期有规律的有氧运动,对于中老年人免疫功能的维护有明显的益处,可以延缓免疫系统的衰老进程。经常进行有氧运动,不仅可以改善自主神经平衡,提高副交感神经兴奋性,改善睡眠质量,还可以减少对人体有害的自由基的生成,有利于中老年人免疫系统功能的正常发挥[28]。随着年龄的增长,NK细胞增殖速率下降,NK细胞活性亦下降。而研究证实,经常进行有氧运动的中老年人白细胞分泌细胞激素的能力增强,淋巴细胞的增殖能力增加,NK细胞活性升高。
Wood等[29]对6个月中等强度有氧运动对老年人(65±0.8岁)T淋巴细胞和NK细胞的影响进行研究。结果发现,白细胞总数,嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞均无明显变化。且CD3+、CD4+、CD8+细胞含量亦无明显变化。但与对照组相比,运动组在刀豆蛋白A(Con A)刺激下的增殖反应增加。NK细胞的溶解作用没有显着性变化。因此说,6个月的有氧运动训练没有使老年人免疫功能发生重大变化。Nieman等[30]研究发现,长期进行跑步锻炼的女性(65-84岁)在安静状态下NK细胞活性比久坐女性(67-85岁)高出54%,对PHA的应答刺激T细胞增殖高56%。研究还发现,两组受试者T细胞数目和NK细胞数目相似,推测运动组免疫机能的增加并不是由细胞数目的不同造成的。Hirokawa等[31]研究也发现,长期坚持跑步锻炼锻炼的老年人外周血中IL-2,IFN-γ和IL-4含量高于久坐组,但免疫活性细胞的循环计数没有差异。同时运动组分裂素诱导的淋巴细胞增殖和NK细胞活性显着高于久坐组。这种结果在动物实验中同样得到证实:尹建春等[32]将32只SD大鼠随机分为老年对照组组、老年运动组和青年对照组组、青年运动组,老年组采用自然衰老模型。对运动组大鼠采用无负重游泳的运动方式,每次游泳30min,持续4周后,观察大鼠的胸腺指数以、血清IL-2水平和脾淋巴细胞增殖能力的变化。从结果来看,老年对照组大鼠上述指标较青年组均出现不同程度下降;而老年运动组大鼠上述指标又均高于老年对照组;与老年运动组相比,青年运动组血清IL-2水平和经ConA诱导的脾淋巴细胞增殖能力显着升高,说明适宜的游泳运动能有效增强大鼠免疫功能,延缓机体衰老。综合以上研究不难看出,长期的有氧运动可以引起免疫系统的适应性改变,增强老年人抵抗疾病的能力,改善体质。提示:免疫机能的增强是有氧运动对抗衰老的重要机制之一。
2.3 阻抗运动与免疫衰老
阻抗运动是肌肉在克服外来阻力时进行的主动运动。相对于一次急性运动与长期有氧运动而言,阻抗运动属于后起之秀,却已成为血压、心脏、肌肉萎缩等康复程序中重要的一部分。根据已有的资料,阻抗运动可以显着降低收缩压和舒张压[33],并早已纳入美国ACSM高血压健身指导。周加峰等进行为期1年的中等强度有氧运动和阻抗运动混合运动处方对老年Ⅱ型糖尿病的研究,结果发现患者体脂百分比下降、腰臀比减小、脂肪肝改善、血压下降;血红蛋白、血脂以及心肺功能等指标在实脸前后有明显的改变[34]。
然而相关阻抗运动与运动免疫衰老的研究结论尚未统一。Rall等对65-80岁的老年人进行12周渐进式阻抗训练(每周两次)后没有发现单个核细胞、脂多糖(LPS)刺激后的IL-1和TNF-ɑ的生成、前列腺素、淋巴细胞增殖、迟发型超敏反应发生变化[35]。32周耐力和阻抗运动对老年人CD4+T细胞或CD8+T细胞表面的CD28、CD45RA、CD45RO或HLA-DR(活化T细胞)表达没有影响[36]。同样,Flynn等也认为,10周的阻抗运动不能改变老年女性的T淋巴细胞数量及增殖能力。如果说阻运动对老年人免疫机能影响微小与运动时间较短有关,那么Raso等[37]的研究即对这种说法给予了反驳,12个月的阻抗运动并未对健康老年女性CD4+、CD8+、CD28+等产生影响。同样,12周有氧加阻抗联合运动对中老年男性单核巨噬细胞活性亦没有影响[38]。单核细胞识别抗原提呈细胞提呈的抗原信息后发挥生物学功能,其数量增龄性上升伴随巨噬细胞吞噬功能的下降。12周阻抗与耐力耐力混合运动干预未改变老年人单核细胞总数及TLR4+单核细胞数量,但可提高CD80+单核细胞数量[39];12周有氧和阻抗混合运动后血液中CD14+/CD16+单核细胞下降,而TLR4表达不变[40]。提示,时间并不是唯一影响阻抗运动对老年人免疫机能影响的重要因素,与运动形式和免疫指标的选择有关,更为敏感的免疫指标还需进一步探寻,至此,不难发现,阻抗运动对免疫衰老的研究报道不尽一致,但更多的是趋向于阻抗训练对延缓免疫衰老作用不大,尚需要更多新的视角去探究。
3 小结
随着年龄的增长,机体免疫系统会出现增龄性的下降,导致老年人患病率及死亡率上升。运动对免疫衰老的影响与运动形式及运动时间有关,从已有的研究资料来看,一次急性运动或极限运动对老年人免疫机能的影响主要与血液的重新分配有关。而长期适量的运动则可以提高老年人免疫机能,延缓免疫衰老进程。然而,现有的研究结果并不完全一致,还需要进一步的研究证明。
此外,运动与免疫衰老的关系还存在大片研究空白,如大多数研究主要是针对T淋巴细胞及NK细胞、细胞因子展开,尚缺乏对其他细胞亚群(树突状细胞、Treg、、γδT细胞等)的研究;运动形式多采用一次急性运动或一次极限运动、长期适量运动、阻抗运动对老年人免疫参数的影响,尚缺乏其他运动形式(如间歇训练等)与免疫衰老的研究。其中最重要的是运动能否逆转免疫衰老仍没有确切的结论,还需要大量多视角、更深入的研究。
参考文献
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