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体育网刊2007年第2期
 
优秀运动员固有的免疫低下及其对策

2007/7/12 9:22:06 浏览次数 5338  

刘承宜 郝选明 朱玲 孙炎 代磊娟 袁建琴
华南师范大学体育科学学院,广州 510631

研究目的:探讨优秀运动员免疫低下的原因和对策。研究方法:从活性氧(reactive oxygen species, ROS)的角度将运动训练与免疫水平联系起来,通过文献综述研究优秀运动员免疫低下的原因和对策。研究结果:运动员水平稳定发挥所处的状态为抵抗干扰的内稳态,其典型代表就是氧化-抗氧化的内稳态(oxidant-antioxidant homeostasis, OAH)。维持运动水平就是维持内稳态,相应的训练称为常规训练。运动比赛是一种特殊形式的常规训练。提高运动水平就是打破运动水平低的旧内稳态建立运动水平高的新内稳态,相应的训练称为超常训练。超常训练将抗氧化能力低的OAH提升到抗氧化能力高的OAH。优秀运动员的OAH所维持的ROS水平很低。一定的ROS水平是维持一定的免疫能力所必须的。优秀运动员的ROS水平低下导致其免疫能力低下。中等强度的低能量激光的血管内照射可以通过非损伤的光生调节作用产生的ROS打破OAH,提升优秀运动员血液ROS水平,提高优秀运动员的免疫能力。研究结论和建议:优秀运动员免疫低下是因为ROS水平低下造成的,但可以利用激光血管内照射予以提升。

1. 前言
    运动员免疫功能低下一直众说纷纭(Gleeson 2006)。其中一个重要的原因在于没有区分不同的训练类型。内稳态是生命系统抵抗外界干扰的维持功能稳定的一种负反馈状态(刘承宜等2007)。运动员水平的稳定发挥需要一个内稳态(刘承宜等2007)。运动员水平的提高则是打破旧的内稳态,建立新的内稳态的过程(刘承宜等2007)。维持内稳态的训练可以称为常规训练,打破内稳态的训练则可以称为超常训练。常规训练可以抵抗应激效应,抑制应激引起的免疫抑制(Fleshner 2005, 何伟2006)。恰恰相反的是,超常训练将产生应激效应,并且通过交感神经或糖皮质激素等对免疫功能有抑制效应(Nagatomi 2006, West et al 2006)。因此,问题的关键是常规训练是否会影响运动员的免疫功能。本文认为,活性氧(reactive, oxygen species, ROS)低下是造成优秀运动员免疫功能低于常人的根本原因。

2. 免疫水平需要一定的活性氧来维持

    ROS的研究已经有四十多年的历史,前三十年关注其毒性,最近开始关注其信号转导(Kimura et al 2005)。免疫需要ROS,但ROS太高会引起细胞凋亡或坏死,因此需要抗氧化能力来维持一定水平的ROS,形成氧化-抗氧化的内稳态(oxidant-antioxidant homeostasis, OAH)(Victor et al 2003, Ji et al 2006),因此,抗氧化剂补充是否有益决定于体内的ROS水平(Salganik 2001)。如果ROS太高,抗氧化补充可以恢复OAH,有利于提高免疫力(Heyland et al 2006)。如果ROS水平已然较低,抗氧化剂补充是无益的甚至是有害的(Bjelakovic et al 2007)。一定量的ROS不但对杀菌、解毒和细胞凋亡等是有益的(Salganik 2001),而且对淋巴细胞的免疫反应也是有益的(徐伟刚等2003)。最近发现的中性粒细胞形成胞外菌网(neutrophil extracellular traps, NETs)的杀菌方式也需要一定量的ROS(Fuchs et al 2007)。

3. 优秀运动员的活性氧水平
    超常训练可以提高抗氧化能力(Vider et al 2001, Ji et al 2006)。Vider等人(2001)的研究表明,80%的最大吸氧量(maximal O2 consumption, VO2max)运动一个小时可以引起淋巴细胞核因子κB(nuclear factor-κB, NFκB)的激活。NFκB可以提高过氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的表达,其抗氧化活性在免疫系统中扮演非常重要的作用(Bubici et al 2006, Ji et al 2006)。
    超常训练可以提高抗氧化能力(Vider et al 2001, Ji et al 2006),但常规训练的运动行为并不是应激,只能维持OAH。Peters等人(2006)研究了受过良好训练的耐力运动员(well-trained endurance athletes, WTEA)以75%的VO2max的运动量从事 2.5h的自行车运动对免疫功能的影响,淋巴细胞并没有发现DNA断裂或细胞凋亡。Simpson等人(2006)发现常规训练(60%的VO2max)和高强度训练(80%的VO2max)对淋巴细胞的影响模式是不同的,前者基本上不影响淋巴细胞亚型的比例,但后者有影响。
    老年人的抗氧化能力低,运动可以提高抗氧化能力通过形成OAH维持免疫系统的正常功能,运动量越大,抗氧化能力越强,所形成的OAH的免疫能力越强。Kostka等人(2000)研究了66-84岁的老人的运动量与一年内上呼吸道感染(upper respiratory tract infections, URTIs)的数量之间的关系,发现运动量的增加会降低URTIs的患病次数。
    随着运动水平的提高,OAH所维持的ROS水平会降低。这有利于骨骼肌功能的发挥,但不利于免疫功能的发挥。优秀运动员可能会将抗氧化能力提得太高,以至于削弱了免疫所需要的ROS水平。优秀运动员低水平ROS可能是免疫功能低下的根本原因。Heath等人(1991)对530名长跑运动员一年内URTIs的队列研究表明,年度里程486-865miles、866-1388 miles 和比1388 miles 还远的运动员的URTIs患病的危险因子分别为 2.00、3.50和 2.96。这里可以将运动员分为两个层次,运动员1是年度里程大于866 miles的运动员,运动员2是年度里程小于866 miles的运动员。Heath等人(1991)的研究表明,运动员1的URTIs患病的危险因子大于运动员2。显然,运动员1的抗氧化能力大于运动员2。

4. 光生物调节作用的免疫调节作用

    ROS水平偏高,可以用抗氧化剂来提高免疫力。但合成的抗氧化剂也许会有副作用(Bjelakovic et al 2007)。优秀运动员OAH维持的ROS水平偏低。目前还没有对付OAH维持的ROS水平偏低的办法。这里介绍没有副作用的光生物调节作用(photobiomodulation, PBM)。
PBM是激光或单色光(laser irradiation or monochromatic light, LI)对生物系统的非损伤调节作用(Liu et al 2005)。根据LI的强度可以将LI分为高强度光(high intensity LI, HIL)(~10W/cm2)、中强度光(moderate intensity LI, MIL)(102~3 mW/cm2)和低强度光(low intensity LI, LIL)(~10 mW/cm2)。如果光子的能量刚好等于分子的两个相关能级之差,该光子的波长称为分子的特征波长,分子与光的作用称为共振作用。细胞或细菌响应光的通路可以分为两条通路,特异性通路由可以对光发生共振吸收的光敏剂或内源性光敏剂所介导,非特异性通路由只能对光发生非共振吸收的膜上蛋白质分子介导的。LIL的PBM(PBM of LIL, LPBM)主要由非特异性通路介导(Liu et al 2003&2005)。MIL的PBM(PBM of MIL, MPBM)是由特异性通路产生的活性氧(reactive, oxygen species, ROS)(Lubart et al 2005)所介导。低水平ROS具有PBM,中水平ROS诱导凋亡,高水平ROS引起坏死(Bladier et al 1997, Owuor et al 2002)。
    低能量激光血管内照射疗法(intravascular low energy laser irradiation therapy, ILELT)是MPBM对血细胞的应用(Tong et al 2000)。Mi等人(2006)发现MIL(532nm绿激光或632.8nm He-Ne激光)通过降低红细胞膜上吸附的血红蛋白(hemoglobin, Hbm)数目来增强红细胞的变形性。Stadler等人(2000)研究了660nm 激光(40mW/cm2) 分别对离体全血、离体淋巴细胞和离体Hbm的作用,发现激光诱导全血中淋巴细胞增殖是由Hbm所产生的ROS介导的。Tong等人(2000)用环磷酰胺 (免疫抑制剂)老鼠注射建立了动物模型,研究了不同波长激光的ILELT对免疫功能的调节,发现532、632.8和650nm三种波长的激光可以增强免疫,但810、1300和1520nm三种波长的激光没有任何效应。Hbm的特征波长是532nm, 632.8、650和660nm三种波长的光与532nm比较接近,可以被Hbm吸收产生一定量的ROS,但810、1300和1520nm三种波长的激光离532nm太远,不能被Hbm吸收,因此无效。
    ILELT的免疫调节作用不但获得细胞实验(Stadler et al 2000)和动物实验(Tong et al 2000)的支持,而且获得了广泛的临床支持(阎孝诚等1999, 朱平等2006)。
普通的ILELT对于OAH无效(刘承宜等2006),只能用于提高远离OAH的普通人的免疫能力或超常训练期的运动员的免疫力。对于常规训练期的优秀运动员,其免疫水平的低下不是由于远离OAH,而是因为OAH所控制的ROS水平较低,需要打破现有OAH的低水平ROS,提高ROS水平。Finaud等人(2006)对柔道运动员的研究表明,OAH主要由运动决定,饮食内容调整甚至减低体重的节食都不影响OAH。因此,要打破OAH,升高ROS水平必须采用比饮食更加强有力的手段。因此,要用ILELT来打破血液现有OAH,Hbm所产生的ROS水平必须足够高,因此需要提高激光的功率密度。普通ILELT所使用的激光功率低于5mW。在实验性糖尿病兔的研究中,王怡振等人(1996)所使用的激光功率已经达到25mW。当然,多大功率的激光可以打破OAH有待进一步的临床研究。

5. 讨论

    超常训练引起的免疫抑制容易用实验动物进行研究。这也是目前运动免疫学实验研究的主流。优秀运动员的低水平ROS是由常规训练维持的OAH控制的,很难用实验动物进行研究。也许只能用流行病学的方法对优秀运动员群体进行研究。

参考文献

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