研究成果
体医融合

运动真能提高免疫吗?

2021-03-09

运动与免疫SPRING

惊蛰已过,万物复苏,花苞待放。然而,初春时节乍暖乍寒,天气阴晴不定,昼夜温差大。而且疫情防控呈常态化,春天也是流感、花粉过敏的高发期,人体免疫力再次经受考验。免疫力就是人体对病原体的防御力,也就是常说的抵抗力。



一、人体免疫系统的运作


人体免疫系统是人体抵御病原菌侵犯的安全保卫系统,具有识别“自己”和“非自”成分,破坏和排斥进入体内的抗原物质(如病菌、细菌)等,以及人体自身的损伤细胞和肿瘤细胞等,从而抵抗或防止病原体或其它毒性物质的侵犯。免疫系统具有防御、自稳和监视三大生理功能,维护着人体内环境的稳定,保证组织细胞能够进行正常的新陈代谢,发挥正常的生理功能。

免疫防御是对各种微生物的抵抗和清除能力,使人体不会被病原体入侵和感染。我们生活的世界,充满各种各样的病原体,免疫防御能力可以抵抗日常生活中遇到的病原体。免疫自稳是指不受到外界病原体的入侵和感染,是机体维持内环境稳定的重要条件,但是人体内环境的稳定也会受到来自机体内部的干扰和威胁。脾脏是人体最大的淋巴器官,拥有很多有强大吞噬功能的免疫细胞,可以对血液中的红细胞进行“检测”,通过吞噬作用,清除衰老和功能异常的红细胞,从而保持血液的活力。随着年龄的增加和机体的衰老,人体的免疫自稳力会不断下降,这也是中老年人血管疾病多发的主要原因。免疫监视是清除突变的肿瘤细胞和病毒感染的细胞,虽然,人类细胞具有非常强大的DNA修复和纠错能力,但是每秒钟人体依然会产生上千个DNA的突变。这些突变可能会使细胞发生增殖与分化的障碍,形成肿瘤细胞。另一方面,当病毒感染人体细胞后,就会把宿主细胞当作一个病毒的生产“工厂”,在里面利用宿主的资源复制病毒的核酸,翻译表达病毒的蛋白,组装成新的病毒,不断向外输出病毒,感染更多的宿主细胞。对于这些突变的肿瘤细胞或者病毒感染的细胞,免疫系统可以通过NK细胞等免疫监视机制进行清除,从而保护人体不受肿瘤和病毒感染的威胁。

免疫功能的实现,是由人体系统由免疫器官、免疫细胞以及免疫活性物质来完成的。其中免疫器官主要包括骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结和阑尾等,免疫细胞主要包括淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等,免疫分子由补体、免疫球蛋白、细胞因子等组成。成熟T细胞和B细胞通过血液循环到达淋巴结、脾脏和扁桃体等组织或器官,它们分别定居在固定的部位,成为机体的常驻警卫部队。若遇到病原体等抗原物质入侵,就能发生特异性免疫应答反应,产生免疫物质与之对抗。最常见的免疫反应,如牙痛时,就可以摸到下颌肿大的淋巴结。在感染过程中,各免疫器官、组织、细胞和分子间互相协作、互相制约、密切配合,共同完成复杂的免疫防御功能。病原体侵入人体后,首先遇到的是天然免疫功能的抵御。一般经7-10天,产生了获得性免疫;然后两者配合,共同杀灭病原体。


人体免疫系统通过三道防线来实现免疫功能。第一道防线是皮肤+黏膜,起作用是阻挡病原体入侵,分泌乳酸、脂肪酸、胃酸和酶等,呼吸道黏膜上有纤毛,也可以清除异物。所有戴口罩、少出门、勤洗手等良好的卫生习惯,具有积极的防御作用。第二道防线是体液中的杀菌物质和吞噬细胞,如果不小心感染了病毒,那么身体的免疫细胞和免疫活性物质就会清除和消灭病毒。第三道防线是人出生后逐渐建立起来的后天防御功能,其特点是针对某一特定的病原体或异物其作用。

免疫现象的本质就是,机体免疫系统具有识别自身和外来抗原的能力,对自身抗原产生耐受,对外来抗原进行排斥。免疫应答是机体免疫系统执行功能的主要方式,可以分为固有免疫和适应性免疫应答。其中,适应性免疫应答,也称为特异性免疫应答,具有抗原特异性和免疫记忆性等特征。接种疫苗就是利用这个能力,使人体对于特定抗原(如病原体)产生特异性免疫力。正确的免疫识别,是免疫系统正确行使功能的开始。但是,在某些情况下,如果免疫识别发生了错误,就可能导致免疫功能紊乱,引起免疫病理损伤。例如,由于某些原因,免疫系统将自身抗原错误地识别成了外来抗原,产生了自身免疫抗体,就可能会引起自身免疫性疾病。系统性红斑狼疮和类风湿关节炎的发生,就是基于这个原因。有些时候,免疫系统还会把外界对于人类没有威胁的抗原成分(例如花粉等),当作特别危险的信号(例如某些寄生虫的抗原信号),引发过敏性休克和哮喘等严重的过敏性疾病。

老年人的免疫细胞功能衰老,会导致免疫活化力下降,在感染病原体后,特异性免疫活化速度较慢,更容易发生严重的病原体感染,需要采取必要的防治感染措施。在面对新冠肺炎病毒的入侵,人们需要睡眠足、营养好、适当运动,提高免疫力。蛋白质是人体不能缺少的构成成分,人体免疫活性抗体就是蛋白质。脂类同样构成身体成分,如细胞膜就是由磷脂、糖脂和胆固醇等组成的脂类。维生素和矿物物质也很重要。如维生素A维持上皮细胞形体和功能,从而增强免疫和抗氧化。维生素D可改变机体对感染的反应。维生素E是天然抗氧化剂,是自由基的清道夫。


二、运动提高免疫是把双刃剑


科学运动对免疫系统的正常功能产生深远影响。中等至高强度的定期锻炼,可以改善对疫苗接种的免疫反应,降低慢性低度炎症,并改善癌症、艾滋病、心血管疾病、糖尿病、认知障碍和肥胖在内多种疾病的各种免疫指标。规律运动能促进淋巴细胞(NK细胞、CD8+ T细胞)分泌。

在细胞因子层面。肌肉细胞因子IL-6、IL-7和IL-15、IL-6已被证明可以“引导”免疫细胞向感染区域转移IL-7能促进胸腺产生新的T细胞,而IL-15有助于维持外周T细胞和NK-细胞室,所有这些协同作用能够提高人体对感染的抵抗力。


研究发现,运动时肌肉产生 “细胞外超氧化物歧化酶”(EcSOD抗氧化剂),分泌到循环系统中,与其他重要器官结合,捕捉有害的自由基,保护机体组织,提高提抗力。研究表明,运动可以保护宿主免受许多其他病毒的感染,包括流感、鼻病毒(引起普通感冒的另一种原因)和疱疹病毒,例如EB病毒(EBV)、水痘带状疱疹病毒(VZV)和单纯疱疹病毒-1(HSV-1)。在流感活跃期进行中等强度的运动训练可以保护小鼠免于死亡,它还促进了肺部良好的免疫细胞组成和细胞因子转移,这与生存期的延长有关。

红细胞免疫系统在机体整体免疫功能中表现出的重要作用已成共识。红细胞通过细胞膜表面CD35、CD55、CD59等物质参与体内免疫复合物的清除、调控淋巴细胞免疫作用、吞噬细胞的吞噬作用。补体调节蛋白(Complement regulatory proteins,CRP)以其特有的方式与补体系统中其他成分相互作用.维持补体的激活与抑制的平衡状态,防止对宿主自身组织造成损害田。血液中CD55和D59存在于各种血细胞的细胞膜上,是检测红细胞对补体敏感度的指标。其中,CD55与C2竞争与C4b结合,从而抑制C3转化酶的形成,并促进其分解;CD59是唯一作用于补体系统激活终末阶段的补体膜调控抑制性蛋白。研究发现,3~5年太极拳锻炼者红细胞CD55和CD59与安静对照组相比出现显著性下降(P<0.05):快走组红细胞CD55和CD59表达趋势与太极拳组相同,其中CD55与安静对照组相比差异具有显著性(P<0.05)。而对比太极拳组和快走组,发现太极拳组红细胞CD55和CD59显著高于快走组(P<0.05),而且随着太极拳锻炼时间的延长,CD55和CD59在淋巴细胞红细胞上的协同作用越明显。这有利于改善中老年人红细胞免疫黏附及免疫调控能力,对抗年龄依赖性免疫机能下降。5次/周、60分/次、连续进行6个月的有氧运动后,运动组的CD 4+和CD 28+ CD 4+ 细胞显著增加;IFN-γ + CD 4+ 细胞数目显着高于运动前,这提示适度的运动锻炼改善了中老年人Th细胞的CD 28表达和Th1/Th2平衡。乳腺癌患者进行6个月八段锦练习后,其淋巴细胞活化增加,说明适当锻炼可以改善癌症患者的免疫功能。

压力降低免疫力:隔离和封闭会对免疫力产生负面影响。糖皮质激素(例如皮质醇)在隔离和封闭期间会升高,并抑制免疫系统的多种关键功能。当人体处于压力状态时, T细胞对感染因子的反应能力显著降低,某些效应淋巴细胞(例如NK细胞和CD8 + T细胞)识别并杀死体内已癌变或已被病毒感染的细胞的能力也显著下降。而运动同过调节心情、释放压力,间接人体提高免疫力。

运动与免疫是把双刃剑。适优秀运动员进行短时间剧烈运动后,自然杀伤细胞活性(NKCA)减少28%,明显低于基准值。高强度和高频率的运动训练也会导致运动员NKCA明显下降。长时间、大强度运动会暂时破坏人体免疫能力。运动员在训练和比赛后急性上呼吸道感染(URTI)发生率较高。以超级马拉松赛运动员为为例,发现URTI症状在运动前28天和赛后7至14天发生率最高,且与赛前及赛后2周病毒激活和运动引起的炎症反应相关。长时间大强度运动,或者进行一次性大强度运动直到力竭,均会导致运动员的单核细胞、嗜中性粒细胞、树突细胞子集数量降低,淋巴细胞数目明显减少,可导致运动性免疫抑制,对感染性疾病的易感率上升。主要是因为大强度运动后,运动员的身体有一个“开窗期”,更容易感染,这就是为什么2020年许多国外运动员感染了新冠肺炎。


三、这样运动才能提高免疫力


身体健康是一切事业的基础。个人健康是立身之本,人民健康是立国之基。发展体育运动,增强人民体质是我国体育工作的根本任务。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视、殷切关注人民群众的身体健康,将全民健身作为全面建成小康社会的重要内涵,上升到国家战略的新高度,加快体育强国建设。

运动对免疫系统功能的影响受到多重因素的影响,包括运动强度、运动持续时间和运动频率等。建议要运动要养成习惯,以有氧运动为主,兼顾无氧运动,身体条件允许的情况下,可以加大高强度练习。

大学生可以进行高强度间歇练习(变速跑、TABATA、力量),中老年人民族传统体育、中等强度的有氧运动(跑步、游泳、八段锦、太极拳等)。在运动频率方面,保持每周3-5次,每次30-90分钟。学生可以加入体育类学生社团协会,教职工可以参加工会的体育班和单项体育协会。

总之,“平时不烧香,临时抱佛脚”是没有用的。如果平时没有运动习惯,在疫情期突然大强度运动是有害无益的,反而用容易感染病毒。只有规律的、中等强度的运动才能够提高免疫力。运动让生命更加精彩,做好运动计划,行动起来吧!


作者简介:

王会儒   上海交通大学体育系教授、健康长三角研究院体医养康护融合发展研究中心主任