長時間劇烈運動對不同群體免疫系統的影響

朱玲華

摘 要：本文針對長時間劇烈運動對不同群體的免疫功能影響的研究進行綜述，通過文獻資料法對近幾年的相關文獻進行梳理，目的是揭示運動是否都能夠對人體有益并且產生正面積極的影響，為久坐人群和專業運動員提供運動參考。研究得出：對于久坐人群，只有適度運動才能增強人體的免疫功能，而大強度的運動會增加人體負擔，使免疫功能受到抑制，從而增加免疫性疾病的感染率;對于專業運動員，長時間劇烈運動不可避免，需在專業教練員和職業醫師的監測下進行訓練。

關鍵詞：劇烈運動;不同群體;免疫系統;淋巴細胞

Abstract：This article mainly reviews and discusses the impact of prolonged and strenuous exercise on the immune function of different groups. Through the literature method to comb the relevant literature in recent years， the purpose is to reveal whether exercise can be beneficial to the human body and have a positive impact. Sedentary people and professional athletes provide sports reference. This article concludes that for sedentary people， only moderate exercise can enhance the bodys immune function， while high-intensity exercise will increase the burden on the body， suppress immune function， and increase the infection rate of immune diseases; for professional athletes， long-term severe Exercise is inevitable， and training needs to be carried out under the supervision of professional coaches and professional physicians.

Key words：Strenuous exercise; Different groups;Immune system;Lymphocytes

近幾年，因運動而患免疫性疾病的人數不斷增加，部分運動愛好者表示在運動后疲勞感加重，容易失眠，部分運動愛好者甚至在賽后感染感冒等疾病，嚴重影響之后的工作和學習效率。有文章提出，長時間的劇烈運動可能會導致免疫功能暫時性抑制，持續時間隨著運動強度和運動時間的變化而不同，一般在運動后持續3到24小時[1]。在運動時，細微的免疫參數的變化都會引起免疫功能發生改變。通過谷歌學術、webofsci、知網等數據庫搜索術語（運動、淋巴細胞、免疫、炎癥等），沒有日期限制，以英文文獻為主，共18篇外文文獻和4篇中文文獻。納入的研究實驗對象為偶爾運動的久坐人群和專業運動員。對不同被試對象的運動負荷有不同要求，須為長時間劇烈運動。本文對運動免疫相關文獻進行了梳理分析，總結長時間劇烈運動對不同群體免疫功能的影響，以及對部分免疫性疾病的影響，為進行長時間劇烈運動的人群提供參考。

1 概念界定

1.1 長時間劇烈運動

運動強度、運動類型、運動頻率、運動時間的改變以及不同的組合會給人體帶來不同的效果。本文只針對長時間劇烈運動對人體免疫功能的影響進行研究述評。判斷是否為長時間劇烈運動，通常采用運動時間和心率或耗氧量進行判斷。長時間劇烈運動是指運動時間超過一小時，運動時平均心率達到140次/min及以上，通常劇烈運動時會產生心率加快，運動表現下降和大量出汗的情況。

Warburton， D.E.R.等人（2002年）認為超過一小時的運動統稱為長時間劇烈運動[2]。而戈鵬研究認為運動時心率占本人最大心率的40%～54%或者最大耗氧量小于50%，為低強度運動;心率占本人最大心率的55%～59%時或者最大耗氧量為50%～69%，為中等強度運動;心率占本人最大心率的70%～90%或者最大耗氧量為70%～90%，為高強度運動;運動時心率占本人最大心率的90%以上或者最大耗氧量大于90%，為極量強度。具體見表1[3]。

1.2 免疫系統

機體一般通過免疫防御、免疫監視和免疫自身穩定來對疾病進行抵抗，抵抗效果會根據運動形式、運動強度、運動持續時間而發生變化。免疫指標包括免疫細胞（外周血白細胞、噬中性白細胞、單核吞噬細胞、自然殺傷細胞、T淋巴細胞等）、免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）、細胞因子（干擾素、白介素、腫瘤壞死因子）和補體等，這些免疫指標之間又是相互影響，相互制約，共同作用于免疫機能。免疫系統的功能很大程度上受到體育鍛煉的影響[4]。因此，運動的強度、持續時間和間隔時間都會對人體的免疫功能產生影響。而本文僅對免疫系統的核心部分淋巴細胞及其分支T淋巴細胞、Th1、Th2等進行詳細闡述。

2 長時間劇烈運動對免疫系統的影響

有學者發現在1987年洛杉磯馬拉松賽后的一周內，便有14%的專業運動員表示在賽后患了上呼吸道感染疾病[5]。1902年由Larrabee發表的一篇運動免疫學相關的文章，也是最早的相關研究之一，淺層次的解釋了這一現象，其報道了參加1901年波士頓馬拉松比賽的運動員在賽后中性粒細胞大量增加，而且“遠遠超出生理極限”的運動使白細胞發生變化，這一變化與某些患病和炎癥狀況下的變化極為相似。自這篇報道后，更多的學者開始關注長時間劇烈運動與免疫學的關系，發現長期和密集的訓練和比賽會導致免疫學大量的改變，尤其與其他壓力結合時，患病風險增加[6]。

2.1 長時間劇烈運動對淋巴細胞的影響

淋巴細胞是免疫系統的核心部分，占外周血白細胞群的20%～25%，其可以分為T淋巴細胞（T細胞）、B淋巴細胞（B細胞）、自然殺傷（NK）細胞，T淋巴細胞占比最多，為60%～80%，具有響應免疫攻擊產生促炎細胞因子和抗炎細胞因子的能力。在T淋巴細胞中，輔助性T細胞（Th）占比最多，約為70%，細胞毒性T細胞（Tc）和調節性T細胞（Treg）亞群占T淋巴細胞的30%。輔助性T細胞和細胞毒性T細胞可以極化為1型和2型。1型T細胞（Th1）主要參與細胞介導的免疫，以對抗細胞內病原體，如病毒。2型T細胞（Th2）主要參與體液免疫，這提供了對細胞外的病原體，特別是細菌病原體的保護作用[7]。

2.1.1 長時間劇烈運動對久坐人群淋巴細胞的影響

Barriga C等人（1990年）通過11名久坐健康的男性和女性發現，在劇烈運動后，淋巴細胞濃度增加，T淋巴細胞比例失衡[8]。Shaw， D. M等人（2017年）發現劇烈運動將T淋巴細胞免疫轉變為抗炎狀態。這削弱了免疫系統對免疫攻擊產生炎癥反應的能力，這可能削弱對細胞內病原體（例如病毒）的防御，并增加感染和病毒再激活的風險[5]。劉鳴等人（2018年）也發現久坐人群在高強度運動后淋巴細胞數量上升[9]。

2.1.2 長時間劇烈運動對專業運動員淋巴細胞的影響

Vinicius Coneglian， S等人（2013年）又對淋巴細胞的機制進行深入探究。研究發現馬拉松會導致淋巴細胞中的IL-2，TNF-α和IL-10的產生分別減少80%，75%和50%。還通過對21名馬拉松運動員進行隨機分組，研究發現服用含有DHA魚油的實驗組能夠刺激免疫功能，包括淋巴細胞增殖，從而改善獲得性免疫。食用EPA魚油的組能抑制白細胞功能，使淋巴細胞增殖和免疫力降低。在劇烈運動后的恢復期內淋巴細胞增殖能力受到抑制[7]。Moreno-Villanueva， M等人（2019年）對受過訓練和未受過訓練的群體進行研究，發現高強度運動后雖然會影響人體的淋巴細胞，但是，受過訓練的群體能快速恢復，因此增強有氧適應能力能保護人體的免疫系統免受損傷[10]。

2.2 長時間劇烈運動對Th1和Th2的影響

T輔助細胞和細胞毒性T細胞可以極化為1型或2型亞型。Th1和Th2是免疫系統的重要組成部分，IFN-γ由Th1和NK細胞一起產生，其功能是上調抗病毒機制，IL-4由Th2產生并激活B細胞并使其轉換為IgE。Th1和Th2均是由CD4+T細胞受到TCR和細胞分裂因子激活所產生的[4]。CD4+ T細胞群的細胞因子產生是免疫調節的主要原因[11]。Th1主要參與細胞介導的免疫[6]，對細胞內病毒和細菌感染的保護性免疫反應很重要[4]，以對抗細胞內病原體，如病毒等。

2.2.1 長時間劇烈運動對久坐人群Th1和Th2的影響

Alireza Zamani等人（2017年）通過對16名久坐健康男性進行適度運動，研究運動前、運動后和靜息后的血液指標發現，在運動后PBMC樣品中，與運動前相比，IFN-γ顯著增加，在靜息兩個月后，IFN-γ水平顯著降低。 IFN-γ是誘導免疫轉向Th1的最重要的細胞因子之一，在清除病原體和預防過敏性炎癥中起著至關重要的作用，因此IFN-γ增加可以減少呼吸道感染和過敏發生率。IL-2的生產能力顯著提高，靜息后能恢復到基線值。而適度運動并不會對IL-6和IL-4細胞因子產生影響[12]。但在長時間的劇烈運動后卻得出了不同的結果。有研究認為，外周1型T細胞的減少可能是由于對外周組織的重新分布和偏振組合，有利于向2型T細胞的轉變，這可能抑制對免疫攻擊的炎癥反應并增加感染的風險和病毒的再激活。

2.2.2 長時間劇烈運動對專業運動員Th1和Th2的影響

Arnold L（2015年）通過對19名即將參加馬拉松比賽的運動員進行訓練，發現IFN-γ和IL-4兩者是反調節的，因此一種激活會抑制另一種的產生。運動可以是一種壓力源，并根據其頻率和強度，可以改變免疫功能，甚至改變基于炎癥的疾病。與久坐人群相比，適量運動可以減少上呼吸道感染（URTI）的發生率，減少與過敏的相關癥狀;過量運動會增加URTI的發病率，炎癥性疾病活動增加。并且發現，經?；ㄙM數月進行大量訓練的馬拉松運動員更有可能患上URTI，并且過敏性疾病增加[11]。Strobl B等人（2018年）也證實了這一結論。其對20名特異性和39名非特異性職業運動員進行了評估，發現高強度運動容易使Th2細胞因子的增加和抑制Th1細胞的分化，使得Th1和Th2的比例發生變化，這會導致免疫系統的不平衡，因此，重新建立Th1和Th2的平衡對于提高免疫力至關重要，運動量還會對過敏癥狀相關，尤其容易使特異性運動員的運動表現受損，因此在平時的訓練過程中對運動員的常規檢查便至關重要[13]。研究還發現，耐力性運動員更容易發生特異性反應，而這容易誘發支氣管收縮，這也會容易影響運動員的運動表現。Juszkiewicz A等人（2019年）發現劇烈運動后波蘭賽艇隊運動員Th1和Th2明顯失衡，Th1/Th2顯著降低[14]。國內朱政等人（2007年）對6名專業青少年運動員進行一次小規模半程馬拉松比賽，在賽后一個月再進行一次國際半程馬拉松比賽，在賽后的4小時IFN-γ水平顯著降低，但在賽后的28小時再次測量可以發現IFN-γ可以自主恢復，但不能恢復完全，作者通過針灸干預發現可以得到大程度的恢復[15]。

2.3 長時間劇烈運動對自然殺傷細胞（NK細胞）的影響

NK細胞是大顆粒淋巴細胞，是淋巴細胞的分支之一，其可以介導針對各種腫瘤和病毒感染細胞的細胞溶解反應。NK細胞還具有關鍵的非細胞溶解功能，可抑制某些病毒，細菌，真菌和寄生蟲的微生物定植和生長。因此NK細胞在免疫防御中起到極為重要的作用。

2.3.1 長時間劇烈運動對久坐人群NK細胞的影響

Furusawa K等人（2003年）研究發現急性運動會導致外周血NK細胞濃度和活性增加，急性運動對NK細胞功能和數量的影響取決于運動的類型和強度。一般情況下，在中度和劇烈運動期間，NK細胞活動會短暫增加。普通人群在這種活動后會出現免疫抑制[16]。Peres等人（2018年）發現久坐人群在長時間劇烈運動后NK細胞的數量沒有顯著變化，但是濃度卻得到提高，說明NK活性的提高并不是由于NK細胞數量的增加[17]。

2.3.2 長時間劇烈運動對專業運動員NK細胞的影響

Briviba等人（2005年）對半程馬拉松運動員和全程馬拉松運動員的免疫參數進行對比，發現NK細胞毒性都有所增加，并且半程馬拉松運動員增加顯著，此外，全程馬拉松運動員運動前后NK細胞數量沒有顯著變化，而半程馬拉松運動員的NK細胞數量在比賽結束時增加，這與顯著提高的NK細胞毒性相關。而這可能與腎上腺素和皮質醇等激素的時間依賴性有關，在比賽后產生IFN-γ的產生能力降低有關，而IL-4無顯著變化，這可能表明Th1比Th2的應激反應更為敏感[18]。Nieman（2007年）發現運動的負荷量和患上呼吸道感染（URTI）的幾率很大。馬拉松運動前后的變化，反映了身體正在進行的生理壓力。比賽前的大強度訓練和比賽期間容易使中性白細胞增多和淋巴細胞減少，包括血液自然殺傷（NK）和T細胞的急劇下降。血液和脾臟NK細胞的細胞毒活性和T細胞功能降低。鼻中性粒細胞吞噬功能和粘膜纖毛清除率下降。鼻腔和唾液IgA濃度降低等[19]。朱政等人（2007年）也對6名專業中長跑運動員進行實驗研究，發現在半程馬拉松比賽后4小時和28小時，NK細胞數量都呈逐漸下降的趨勢，并且運動強度越大，NK細胞變化就越明顯[20]。

從以上實驗研究中可以發現，長期的訓練會使專業運動員的NK細胞活性在靜息狀態下逐漸下降，抑制病毒、細菌、真菌和寄生蟲的能力得到提升。但在單次的大強度運動后會使NK細胞的活性增強，并且NK細胞的數量會減少，這增加了患免疫性疾病的風險。

2.4 長時間劇烈運動對CD4+/CD8+的影響

T細胞通常通過其分化簇（CD）膜共受體CD4+和CD8+進行鑒定。CD4+細胞一般通過細胞因子信號傳導調節免疫應答的細胞介導和體液臂，在調節各種免疫反應和自身免疫反應T細胞中發揮著核心作用，對過敏性疾病也起到一定作用。1型T細胞會產生促炎細胞因子等對CD8+T細胞進行激活。CD8+細胞也能產生細胞因子，主要負責破壞受到病毒感染的細胞和一些腫瘤細胞，具有調節功能。CD8+還參與到唾液免疫球蛋白A（IgA）的生成，IgA也是免疫抑制的影響因素之一，在人體的第一道防線中起到很大的作用[13]。

2.4.1 長時間劇烈運動對久坐人群CD4+/CD8+的影響

Michael Gleeson（2007年）認為在運動強度大于15%時，CD4+和CD8+便開始向血液中移動，運動強度越大，外周血CD4+和CD8+T細胞水平就越大，在劇烈運動后30 min，CD4+和CD8+便開始上升，在運動后1～2 h，CD4+和CD8+便開始下降，但未恢復到基線水平，并且CD8+的增長速度大于CD4+，因此CD4+/CD8+的比率便開始下降[1]。

2.4.2 長時間劇烈運動對專業運動員CD4+/CD8+的影響

Ida S. Svendsen（2001年）對13名專業自行車運動員進行為期8天的高強度訓練，發現在訓練后CD4+數量顯著減少[21]。Ronsen， O等人對9名運動員進行三輪實驗，第一輪臥床休息，第二輪進行一回合訓練，第三輪進行兩回合訓練，每個回合都進行75 min，實驗結果發現，進行兩回合訓練的運動員CD4+濃度以及CD8+濃度顯著升高。具體見表2[22]。

3 結 論

適度運動會增強人體的免疫功能，而長時間的過度運動則會使人體產生“空窗期”，其中Th1和Th2不平衡、NK細胞數量減少、CD4+/CD8+比率降低，致使淋巴細胞的功能受到抑制。此外，這些因素之間并不是能單獨決定免疫功能的，而是相互影響的，相輔相成的，當某一指標發生變化時，也會抑制其相應的指標。

同時，不同群體對長時間劇烈運動所產生的反應不同。對于職業運動員，長時間劇烈運動是必不可少的增加運動技能的過程，但在訓練過程中，教練員和隊醫需對運動員保持密切關注，當運動員產生過度疲勞時需及時對運動員的訓練計劃進行調整，使其恢復或超量恢復，降低免疫性疾病發生的可能性。對于久坐人群，長時間劇烈運動不是合適的運動強度，容易導致免疫功能抑制，鍛煉過程中需循序漸進。

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