不同负荷游泳运动对大鼠部分免疫指标的影响

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  摘要:目的:探讨不同负荷运动后,大鼠T淋巴细胞活性、NK细胞毒活性、IL-1和IL-2活性指标的变化。方法:采用完全随机化的方法,按性别将SD大鼠(雄性30只,雌性30只)随机分成雄性对照组(N=10),雄性中等负荷运动组(N=10),雄性力竭运动组(N=10);雌性对照组(N=10),雌性中等负荷运动组(N=10),雌性力竭运动组(N=10)。取材后,测定大鼠脾脏T淋巴细胞活性、NK细胞毒活性和IL一2活性,大鼠腹腔巨噬细胞IL-1活性。结果:T淋巴细胞活性、NK细胞毒活性、IL-1和IL-2的变化:中等负荷运动组比对照组增强,而力竭运动组比对照组降低,皆存在显著性差异。结论:中等负荷运动可提高大鼠的免疫功能;力竭运动可降低大鼠的免疫功能。
  关键词:中等负荷;力竭运动;T淋巴细胞活性;NK细胞毒活性
  免疫系统包括参与免疫应答和发挥免疫效应的免疫器官、免疫细胞和免疫分子。人体免疫功能随年龄增长而衰退变化,包括胸腺缩小,淋巴细胞数量和功能下降,抗体生成、细胞因子合成和分泌功能低下等等。因此,有学者提出“衰老的本质是免疫力的降低”这样的观点。
  人们普遍认为运动会提高免疫力,但实际上常发现一些运动员在训练和比赛后机体免疫力下降,时常感染疾病,以至于降低他们的运动竞技能力,甚至退出比赛。近年来运动免疫学专家研究发现,运动引起免疫系统的变化因运动形式、运动强度和运动持续时间而有所不同。本研究旨在观察不同负荷运动后,雄性大鼠和雌性大鼠在T淋巴细胞活性、NK细胞毒活性以及IL-1和IL-2活性这四项指标变化上的差异,并对其变化的机制作以探讨。
  1实验材料与方法
  1.1分组
  SD(Sprangue-Dawley)大鼠,雄性30只,雌性30只,体重248.35±10.3g。采用完全随机化的方法,得到随机序列,按性别将SD大鼠随机分成6组,每组10只,即雄性对照组,雄性中等负荷运动组,雄性力竭运动组;雌性对照组,雌性中等负荷运动组,雌性力竭运动组。本试验进行了隐蔽分组,即指定专门的科研人员进行随机分组,分组后该科研人员不参与实际分组,并将随机分配表妥善保管。
  1.2运动方式
  雄性对照组和雌性对照组为不运动组,雄性中等负荷运动组和雌性中等负荷运动组进行30min/天的游泳运动(运动时,负重为大鼠自身体重的3%),共运动4周(每周连续运动5天);雄性力竭运动组和雌性力竭运动组先做随意性游泳运动5天,再进行一次性力竭游泳运动(运动时,负重为大鼠自身体重的5%),大鼠力竭判断按Thomas报道的标准。
  1.3样本采集
  每次运动前后,分别为各组实验大鼠称量体重两次。运动实验结束时,将各组大鼠断头处死,在无菌操作台无菌获取腹腔巨噬细胞和脾脏。
  1.4免疫指标的测试
  T淋巴细胞活性、NK细胞毒活性、腹腔巨噬细胞IL-1活性、脾脏IL-2活性,使用多头细胞收获仪和液闪仪完成测试。
  1.5统计学分析
  运用SPSS17.0进行统计,试验结果均以“平均数±标準差”表示。组间采用单因素方差分析,在P<0.01和P<0.05水平上分析显著性差异。
  2实验结果
  2.1大鼠体重的变化
  如表1所示,试验前各组大鼠体重无明显差异,从试验开始到结束,各组大鼠体重增长发生了变化,与雄性对照组比较,雄性中等负荷运动组和雄性力竭运动组的体重都在增长,而雄性中等负荷运动组增长明显;与雌性对照组比较,雌性中等负荷运动组和雌性力竭运动组的体重均增长,而雌性中等负荷运动组增长显著。
  2.2运动后T淋巴细胞活性的变化
  如表2所示,中等负荷运动组T淋巴细胞活性比对照组增强,而力竭运动组T淋巴细胞活性比对照组降低,皆存在显著性差异(P<0.05)。各组指标变化在雄性大鼠与雌性大鼠之间无显著性差异。
  2.3运动后NK细胞毒活性的变化
  如表3所示,中等负荷运动组NK细胞毒活性比对照组增强,而力竭运动组NK细胞毒活性比对照组降低。力竭运动组雄性大鼠与雌性大鼠之间存在显著性差异(P<0.05)。
  2.4运动后IL-1活性的变化
  如表4所示,中等负荷运动组IL-1活性比对照组增强,且存在显著性差异(P<0.05);而力竭运动组IL-1活性比对照组降低,皆存在极显著性差异(P<0.01)。各组指标变化在雄性大鼠与雌性大鼠之间无显著性差异。
  2.5运动后IL-2活性的变化
  如表5所示,中等负荷运动组IL-2活性比对照组增强,且存在显著性差异(P<0.05);而力竭运动组IL-2活性比对照组降低,皆存在极显著性差异(P<0.01)。各组指标变化在雄性大鼠与雌性大鼠之间无显著性差异。
  3分析与讨论
  3.1不同负荷运动对T淋巴细胞活性的影响及其机制
  运动可提高机体的免疫功能与免疫力,但不能忽视运动强度这一影响运动效果的重要因素。T淋巴细胞的活性是反映机体细胞免功能的主要指标之一,我们研究表明,中等负荷运动组T淋巴细胞活性比对照组增强,而力竭运动组T淋巴细胞活性比对照组降低,皆有统计学意义(P<0.05),说明中等负荷游泳运动促进了T淋巴细胞的增殖活性,增强了T淋巴细胞的细胞免疫功能,而力竭游泳运动的大鼠T淋巴细胞的活性明显降低,T淋巴细胞的细胞免疫功能也显著降低。
  适宜运动强度的运动可以促进机体免疫功能的增强,研究表明,中小强度运动能够加快脾脏T淋巴细胞的增殖,有助于增强机体免疫细胞的免疫功能。而长时间有氧运动不但能够改善心肺功能,而且还可以增强T淋巴细胞的细胞免疫功能。有学者进行了不同运动强度对大学生T淋巴细胞亚群水平影响的研究,发现中等强度运动可以提供T淋巴细胞活性,进而也增强了机体的免疫功能。还有学者运用不同强度激光对递增负荷运动大鼠T淋巴细胞的表达进行了研究,发现低强度激光联合运动可以增加T淋巴细胞活性,进而增强了大鼠的免疫功能。某些营养物质可改变T淋巴细胞的增殖活性,叶绍凡研究发现,黄精多糖可以有效改善T淋巴细胞的活性,可提高长期力竭运动小鼠的免疫能力,具有显著免疫增强效应。此外,力竭游泳运动可显著减低T淋巴细胞活性,降低T淋巴细胞的免疫功能。运动改变了CD8+/CD4+T细胞的比例,这可能是不同负荷运动改变T淋巴细胞增殖活性的可能机制。   运动对T淋巴细胞免疫功能的影响是多因素的,运动时间、运动强度以及运动频率等其中单因素或组合因素都可产生不尽相同的T淋巴细胞免疫应答效果。我们的研究显示,中等负荷游泳运动有助于增强T淋巴细胞的免疫功能,而力竭游泳运动则不利于T淋巴细胞的免疫功能。相信随着研究的深入,运动对T淋巴细胞的影响会得到更全面、更透彻的解析,也会更科学、更系统的指导人们的健身、工作与生活。
  3.2不同负荷运动对NK细胞毒活性的影响及其机制
  运动会对机体免疫功能产生一定的影响,这些影响会因运动者的训练水平、健康状况、运动方式、运动时间及运动强度等因素的不同而产生一定的差异,其中运动对NK细胞的影响比较显著。我们研究表明,中等负荷运动组NK细胞活性比对照组增强,而力竭运动组NK细胞活性比对照组降低,皆有统计学意义(P<0.05),说明中等负荷游泳运动促进了NK细胞的增殖活性,增强了NK细胞的细胞免疫功能,而力竭游泳运动的大鼠NK细胞的活性明显降低,NK细胞的细胞免疫功能也显著降低。
  NK细胞在机体免疫防御中发挥着重要的作用,他们可直接杀伤移植的组织细胞、病毒感染细胞与肿瘤细胞,是具有自然杀伤力的淋巴细胞。运动不但会引起心血管系统和内分泌系统的变化,而且还会引起免疫系统的变化,亦会引起NK细胞活性的变化。目前的研究表明,运动者的健康状况、训练水平、运动方式、运动时间及运动强度等因素会影响NK细胞的细胞免疫功能,中低运动强度的运动可提高NK细胞的细胞免疫功能,大强度的运动可降低NK细胞的细胞免疫功能。不同运动负荷对NK细胞活性影响的研究亦日渐增多,张缨等对递增负荷运动后NK细胞活性进行了研究,发现,递增负荷运动后NK细胞活性下降,24小时后恢复到原来水平,说明运动疲劳后机体的免疫力受到抑制,抑制的时间长短可能与运动时间、训练水平、运动强度、身体机能状态等有关。崔春萍研究发现,持续中等强度运动后1小时,NK细胞活性下降幅度最大,24小时内可恢复正常水平。唐双阳等研究发现,运动可提高NK细胞活性,适度运动可提高机体的免疫力,过度运动则会引起机体的免疫抑制。姚毓才等研究发现,适量规律的运动可提高NK细胞的功能,大强度运动可降低NK细胞功能。此外,免疫细胞和神经内分泌系统分泌的某些体液因子和内分泌激素的调控可能是运动改变NK细胞活性的可能机制,如儿茶酚胺、前列腺素E、皮质醇可抑制NK细胞的细胞免疫功能,而INF和IL-2可提高NK细胞的活性。
  运动对NK细胞免疫功能的影响亦是多因素的,运动时间、运动强度、运动者的健康状况、训练水平等其中单因素或组合因素都可产生不尽相同的NK细胞免疫应答水平。我们的研究显示,中等负荷游泳运动有助于增强NK细胞的免疫功能,而力竭游泳运动则不利于NK细胞的免疫功能。相信在未来的运动免疫学领域的研究中,运动对NK细胞的影响会得到更系统的诠释,也會更全面、更科学的指导运动员进行运动训练和人们的运动健身实践。
  3.3不同负荷运动对IL-1和IL-2活性的影响及其机制
  白细胞介素(interleukin,IL)是一种细胞因子,既介导白细胞间的互相作用,也参与细胞(破骨细胞、成骨细胞、血管内皮细胞与造血干细胞)的信息传递。IL-1可以诱导蛋白质合成与基因表达,可以致使急性和慢性炎症的发生,IL-2是由T细胞产生的分子量约15KD的糖蛋白。具有促进T淋巴细胞、B淋巴细胞增殖,增强或诱导T淋巴细胞和NK细胞杀伤活性、增强活化T淋巴细胞产生干扰素等多种功能。运动干预IL-1和IL-2活性的变化存在不确定性,我们研究表明,中等负荷运动组IL-1和IL-2活性比对照组增强,有统计学意义(P<0.05),而力竭运动组IL-1和IL-2活性比对照组降低,亦有统计学意义(P<0.01),说明中等负荷游泳运动促进了IL-1和IL-2的增殖活性,增强了IL-1和IL-2的细胞免疫功能,而力竭游泳运动的大鼠IL-1和IL-2的活性明显降低,IL-1和IL-2的细胞免疫功能也显著降低。
  近几年,运动对白细胞介素影响的相关研究比较深入,但研究结论争议颇多。运动对IL-2活性的影响目前有降低、不变和增强的报道。李洁等研究发现,中等强度运动可提高IL-1和IL一2的活性,长时间大强度运动可降低IL-1和IL-2的活性。赵子建研究发现,急性有氧运动可显著提高大鼠IL-1的活性,而运动时间越长,运动前后IL-1的变化幅度越小。提示我们IL-1可能是有氧耐力的有效评价指标。此外,IL-1与IL-2本身及其受体在运动后的变化可能与某些细胞因子作为免疫分子参与免疫抑制有关,这也可能是运动引起IL-1和IL-2变化的可能机制。
  运动者的健康状况、训练水平、运动时间及运动强度等同样是影响运动干预白细胞介素结果的重要因素,我们的研究显示,中等负荷游泳运动有助于增强IL-1与IL-2细胞的免疫功能,而力竭游泳运动则不利于IL-1与IL-2细胞的免疫功能。相信在未来的运动干预IL-1与IL-2的研究中,运动对IL-1与IL-2细胞的影响会得到更权威的解读,也会更系统化的指导运动员的科学训练与老百姓的科学健身。
  4结论
  不同负荷运动可引起免疫细胞的细胞免疫功能的不同变化,而免疫细胞之间可能还存在着互相影响。中等负荷运动可增强T淋巴细胞活性,进而增强了T淋巴细胞免疫功能;力竭运动可降低T淋巴细胞活性,进而降低了T淋巴细胞免疫功能。中等负荷运动可增强NK细胞活性,进而增强了NK细胞免疫功能;力竭运动可降低NK细胞活性,进而降低了NK细胞免疫功能。中等负荷运动可增强IL-1和IL-2活性,进而增强了IL-1和IL-2免疫功能;力竭运动可降低IL-1和IL-2活性,进而降低了IL-1和IL-2免疫功能。总之,中等负荷运动可能会提高进机体的免疫机能,有助于身体的健康;力竭运动可能会降低机体的免疫功能,不利于身体的健康。
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