运动对细胞因子的影响

运动对细胞因子的影响

摘要：运动可以引起机体免疫系统产生一系列复杂的非特异性反应其中一个很重要的变化就是细胞因子的改变，主要涉及的细胞因子包括白细胞介素、白细胞介素和肿瘤坏死因子等。运动过程中产生了多种细胞因子，较为肯定的是白细胞介素；单核细胞、氧自由基、内毒素血症以及肌肉损伤等均可能是多种细胞因子产生的原因，而且运动过程中肌肉损伤和细胞因子间可能存在一种互相促进、互相影响的复杂关系。文章试从这些细胞因子的分子生物学特性、运动中细胞因子的变化特点、产生这种变化的可能机制以及运动过程中肌肉损伤和细胞因子间的可能关系对这一问题作以探讨。

关键词：运动；生物因子；细胞因子；

引言

运动过程中，尤其是长时间高强度的运动过程中，机体内环境发生着剧烈变化，这种变化连同肌肉组织发生的微细损伤会诱发一种复杂的非特异性的连锁反应，该反应可诱生多种细胞因子积极参与炎症反应，促进淋巴细胞、嗜中性粒细胞、单核细胞等向炎症部位发生趋化移动，参与抗原的清除和组织的痊愈与修复。与此同时，机体伴随发生类似急性期反应的全身反应，主要表现为激活HPA 轴，增加GC:和ACTH 的合成和释放，增高外周血白细胞浓度，并促进肝细胞合成急性期反应蛋白如C-反应蛋白等。这一系列反应将提高机体的防御反应能力，但如果这种防御反应过度又会影响机体正常的生理机能。本文通过比较这种运动性急性期反应与典型的急性期反应在机理上的异同，讨论细胞因子在运动性急性期反应中所起的特殊作用。

1细胞因子

细胞因子是由免疫细胞和某些非免疫细胞经刺激而合成、分泌的一类生物活性物质，作为细胞间信号传递分子，与靶细胞上受体结合后产生生物学活性，主要介导和调节免疫应答，刺激造血功能并参与组织修复等。在急性期反应中，对白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-6（IL-6）、和肿瘤坏死因子（TNF）的研究最为深入。

1.1白细胞介素-1 IL-1包括IL-1a、IL-1B和IL-1ra，三者的氨基酸序列不同，但具有相似的三维结构，LL-1a和LL-1B与白细胞介素-1 受体结合后可介导靶细胞的一系列效应，IL-ra和IL-1R结合后则不传递任何生物信号，它通过与靶细胞表面IL-1R竞争性结合，从而对IL-1起特异性抑制作用。IL-1具有广泛的生物学效应，尤其在免疫应答及炎症反应中起重要作用。其生物学效应具有剂量依赖性，低剂量IL-1主要参与局部炎症，对机体表现出保护作用，大剂量IL-1释放入血则可引起发热，诱导急性期反应蛋白产生，引起全身性毒副作用及恶病质等。

1.2白细胞介素-6 IL-6由一些普通细胞或转化的细胞表达，IL-6与IL-6结合受体结合后，可在细胞因子网络中可发挥多种效应，如免疫调节、刺激造血、防御作用、急性期反应等，其在体内和体外均可以诱导肝脏急性期蛋白的合成。其他细胞因子中，IL-1、IL-2、IFN和TNF可以使IL-6 的活性增加，同时IL-6 亦可上调IL-1 的活性，两者是相互促进的。

1.3肿瘤坏死因子TNF 是一类能直接导致某些肿瘤细胞坏死的细胞因子，根据其来源和结构不同可以分为TNF-a 与TNF-B两种类型。TNF-a 与TNF-B和TNF受体结合后产生极其相似但并不完全相同的生物学效应。一般情况下，TNF-a可参与免疫细胞的激活和炎症反应，具有抗感染、抗病毒和抗肿瘤作用，TNF-B 与TNF-a的信号传导途径和作用机制不尽相同，二者之间具体差别还有待于进一步阐明。小结IL-1、IL-6和TNF在急性期反应中的共同作用包括：升高体温及增加淋巴细胞活性，从而降低了病原体复制和增加了特异性免疫反应。增强中性粒细胞的吞噬作用。导致急性期蛋白的产生。向实验动物或人体注射IL-1a、IL-1B 、IL-6、TNF-a 、TNF-B 可以产生急性期反应的大部分现象，因此这些细胞因子通常也被称为“炎性细胞因子”。

2 运动后细胞因子水平的变化

1983年Cannon 和Kluger 首次报导了运动可以产生细胞因子反应。他们发现把运动后人体的血浆注入到大鼠腹腔内可以升高大鼠直肠温度并且降低其血浆内铁和锌的浓度，这个结果提示运动中可以释放一种内源性致热原，后来进一步研究证实这种内源性致热原就是IL-1。1986- 年Evans 等研究了45min离心骑车运动对于4名男性跑步运动员和5名未受训者血浆IL-1 活性的影响，结果发现在所有5 名未受训者当中，运动后3h 血浆IL-1 活性增加，而受训者当中IL-1 活性未见增加。Cannon 在另一项研究中发现 1 h连续骑车运动后3h 血浆IL-1活性增加。

尽管早期观点认为IL-1是运动所引起的血浆活性改变的原因，但Bergby等认为早期实验中所发现的细胞因子不是IL-1，而很可能是IL-6。Northoff 和Berg也认为IL-6 参与了运动后急性期反应的产生，他们检测了17名马拉松跑的参加者运动前后的血清细胞因子水平，结果发现在17 名当中有15 名运动后即刻血清IL-6水平显著升高，而用ELISA 法检测IL-1B发现检测不到IL-1，这支持了运动后增加的细胞因子是IL-6 这一观点。关于运动后TNF-a 的变化有不同的发现，有几项研究在运动后没有检测到TNF-a，但Dufaux 和Order以及报道在完成了 1 次 2.5h跑步实验或者5km跑以后2h 血浆TNF-a浓度升高。

因此，许多研究一致认为运动过程中IL-6是增加的，而对于IL-1 等其他细胞因子的变化则有不同的结论，离心运动似乎比向心性运动更容易引起血浆中细胞因子浓度的升高，这提示细胞因子的产生与离心性运动有关。Sprenger等检查了22 名较高水平耐力跑运动员在2h 内完成了 1 次20km 跑后细胞因子的产生情况，结果发现IL-6是运动后血浆中惟一可以可靠检测到的细胞因子，它在跑后即刻即升高并且在随后的7h 内仍可以检测到。除了IL-6以外，在血浆中没有检测到其他细胞因子；与之相反，在尿中可重复检测到多种细胞因子。

Sprenger的研究清楚地显示细胞因子的一系列变化是运动结果。尽管运动对于大部分循环中细胞因子值只有轻微的影，但在尿中可以检测到多种细胞因子，这提示运动中产生了

种细胞因子，但是很快从循环中转移到尿液中。因此，尽管大分研究没有在血浆中检测到除IL-6以外的其他细胞因子，但动后尿中多种细胞因子的出现提示运动能够改变局部多种胞因子的量。

3运动后细胞因子水平变化的可能机制

3.1单核细胞的作用Haahr等人发现75%最大摄氧量骑自行车向心性运动1h 后IL-1a, IL-1B 和IL-6的产生显著增加，而TNF-a，IL-2 和IFN-r的产生则没有变化。这些发现提示单核细胞未被向心运动所激活，但其亚型之间比例发生