賀艷軍
(山西師范大學(xué)體育學(xué)院,山西臨汾041000)
免疫衰老,即與年齡增長相關(guān)的免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能改變并不斷惡化的過程,表現(xiàn)為固有免疫和獲得性免疫的雙重?fù)p傷,對抗原刺激的應(yīng)答能力下降。免疫細(xì)胞數(shù)量和功能的改變以及細(xì)胞因子活性的變化,使老年人的免疫反應(yīng)減弱,慢性炎癥反應(yīng)增強(qiáng),患感染性疾病、自身免疫病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)大大增加(馬騁,2017)。綜上所述,老年人年齡增長會(huì)導(dǎo)致免疫機(jī)能下降,導(dǎo)致老年人晚年生活的艱難。我國在不久的將來會(huì)面對人口的大比例老齡化,如何在老年人老齡化的過程中提升其幸福生活的能力,是我們國家急需解決的難題。本文將綜述運(yùn)動(dòng)與老年人免疫系統(tǒng)之間的相關(guān)性,就如何提高老年人免疫力提出相應(yīng)的建議。
老年人各器官系統(tǒng)的功能會(huì)隨年齡的增加而下降。首先,免疫系統(tǒng)的功能也隨之退化是老年人免疫能力低下的一個(gè)重要原因;其次,肌骨系統(tǒng)功能的退行性變化也是引起老年人免疫能力低下的原因之一;最后,久坐不動(dòng)、不良的生活習(xí)慣以及過大的心理壓力也是造成老年人免疫系統(tǒng)功能低下的重要原因。
老年人的免疫能力是其生活中不可或缺的一種能力,對老年人的晚年幸福起著決定性的作用。衰老會(huì)使老年人的適應(yīng)性免疫能力和天然免疫能力均降低,而規(guī)律的運(yùn)動(dòng)作為一種簡單又經(jīng)濟(jì)的方式,能對抗或延緩這種免疫機(jī)能的衰退(李睿,李春艷,2013)。在美國,惡性腫瘤和感染性疾病嚴(yán)重威脅著老年人的生命安全和晚年幸福(李睿,2013)。這表明隨著年齡的增加,老年人的免疫系統(tǒng)機(jī)能出現(xiàn)了功能衰退,導(dǎo)致免疫功能下降。Espino等在2011年通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),在老年人群的白細(xì)胞中,隨著受氧化損傷的分子不斷積累,白細(xì)胞的死亡率升高;觀察老年人的中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞發(fā)現(xiàn),相比于年輕人,其免疫細(xì)胞中ROS水平明顯升高,且SOD活性下降,細(xì)胞更易發(fā)生凋亡(Espino J.,2011);趙影在2015年的研究中也指出,隨著年齡的增長,老年人NK細(xì)胞增殖速率下降,NK細(xì)胞活性亦下降(趙影,2015)。另有研究指出,隨著年齡的增長及疾病、病菌對人體的侵害,加上環(huán)境等因素的影響,人體將難以維持自身抗氧化系統(tǒng)的平衡,大量的自由基使機(jī)體產(chǎn)生氧化損傷,首先受傷的便是免疫系統(tǒng)(馬騁等,2017)[1-18]。綜上所述,老年人免疫系統(tǒng)功能低下是多方面的因素造成的。
肌骨系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)聯(lián)系密切,部分免疫細(xì)胞和肌骨細(xì)胞有著相同的起源,兩者的作用通路亦是相輔相成,肌骨系統(tǒng)機(jī)能的好壞影響和制約著免疫系統(tǒng)的功能,而免疫系統(tǒng)機(jī)能的下降,也是導(dǎo)致老年人肌骨系統(tǒng)功能低下的重要原因;老年人運(yùn)動(dòng)的相對缺乏是造成肌肉量和骨量減少的重要原因;肌骨系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)有利于免疫系統(tǒng)正常機(jī)能的維持和免疫力的提高。
MahaSellami等人在最近的研究中指出,免疫系統(tǒng)的衰退主要是由于生物因素,如遺傳和環(huán)境因素的相互作用(暴露于感染源,包括巨細(xì)胞病毒等)造成的代謝改變(Maha Sellami,2018);同時(shí)也有報(bào)道指出,衰老與淋巴細(xì)胞亞群和NK細(xì)胞的數(shù)量和功能以及幾種促炎和抗炎細(xì)胞因子水平的改變有關(guān)(Maha Sellami,2018)。另外,久坐的生活方式也是造成老年人免疫力低下的另一個(gè)重要的原因。綜上,不良的生活習(xí)慣,生活環(huán)境的惡化、運(yùn)動(dòng)的相對缺乏以及較大的心理壓力均會(huì)造成老年人免疫系統(tǒng)能力低下。
長期的、適宜強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)作為健康生活的一部分會(huì)對老年人的身體產(chǎn)生各種有益的影響。運(yùn)動(dòng)對改善老年人免疫系統(tǒng)機(jī)能有著重要的作用,是老年人對抗因增齡而出現(xiàn)的免疫系統(tǒng)功能下降的重要手段。突然性的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)會(huì)損傷老年人的免疫系統(tǒng),具有依從性的、緩慢提升的運(yùn)動(dòng)可作為保護(hù)老年人免疫系統(tǒng)的一種重要手段。
廣為人知的“J”形曲線免疫理論告訴我們,高強(qiáng)度、長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)會(huì)對人體的免疫系統(tǒng)機(jī)能產(chǎn)生抑制作用,甚至破壞人體的免疫系統(tǒng),使其不能發(fā)揮正常的免疫功能,而低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對免疫系統(tǒng)機(jī)能的影響又是微乎其微的。近年來國內(nèi)外的諸多研究均表明,長期規(guī)律性的適宜強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)鍛煉可以提高老年人機(jī)體的免疫能力。Calbet的研究結(jié)果表明,長期的、有依從性的運(yùn)動(dòng)對老年人的免疫系統(tǒng)是有益的(Calbet J.A.,2012)。同時(shí),現(xiàn)有的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)也表明,慢性運(yùn)動(dòng)是一種安全的干預(yù)模式,可以預(yù)防免疫衰老、慢性低度炎癥和提高流感疫苗在老年人群中的有效性,且是安全的;長期規(guī)律的運(yùn)動(dòng)不同于久坐的生活方式,對多種慢性病有改善作用,同時(shí)可抑制系統(tǒng)性炎癥的發(fā)生(李省天,丁樹哲,2018)。也有學(xué)者研究指出,老年人免疫系統(tǒng)中免疫細(xì)胞的增多、免疫功能的提升都得益于有規(guī)律的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)(王宏,2017)[19-20]。
綜上所述,運(yùn)動(dòng)與人體免疫系統(tǒng)免疫能力的高低關(guān)系密切,隨著年齡的增加,機(jī)體免疫機(jī)能下降是必然的趨勢,而運(yùn)動(dòng)可以延緩和減弱這種趨勢的發(fā)生和發(fā)展,并且對多種慢性疾病也有預(yù)防作用,這對提高老年人生活質(zhì)量來說是至關(guān)重要的。
自然殺傷(NK)細(xì)胞是一類在體內(nèi)能夠獨(dú)立行使免疫功能的淋巴細(xì)胞。老年人經(jīng)常進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)有助于提升NK細(xì)胞的增殖能力和免疫活性(趙影,田萌,2015)[21-28]。
隨著年齡的增長,NK細(xì)胞的增殖速率會(huì)出現(xiàn)增齡性的降低。同時(shí),細(xì)胞趨化因子和細(xì)胞因子以及細(xì)胞毒性水平降低(李睿,李春艷,2013)。衰老也能改變NK細(xì)胞的表型,隨著年齡增長,CD56bright與CD56dim比值下降,且隨著抑制性受體KLRG1的下降以及CD57表達(dá)上升而成倍下降。CD57 NK細(xì)胞與CD8 T細(xì)胞比值增加(Hayhoe R.P.,2010;Simpson R.J.,2012)。由于CD57 NK細(xì)胞復(fù)制潛能較低,能分泌大量IFN-α,細(xì)胞溶解酶活性較強(qiáng),CD57可作為NK細(xì)胞高度成熟的標(biāo)記。研究發(fā)現(xiàn),具有不同有氧能力的老年女性,血液中的NK細(xì)胞在數(shù)量上沒有較大的差別,但是卻有著不同的溶細(xì)胞的能力,有氧能力高者的NK細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的殺傷能力(李睿,李春艷,2013)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在安靜狀態(tài)下,有鍛煉習(xí)慣的女性(65~84歲)NK細(xì)胞的活性高于同年齡段缺少鍛煉的女性(Nieman D.C.,1993)。NK細(xì)胞會(huì)因運(yùn)動(dòng)形式的不同而出現(xiàn)不同的表現(xiàn),Woods曾對平均年齡在65歲以上的老年人進(jìn)行過每周3次為期6個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù),發(fā)現(xiàn)與只做柔韌性和伸展性練習(xí)的對照組相比,實(shí)驗(yàn)組NK細(xì)胞的體外抗K562腫瘤細(xì)胞株的細(xì)胞毒活性增強(qiáng)(Woods J.A.,2009)。然而,Campbell在對年齡在50到70歲之間的絕經(jīng)后女性進(jìn)行為期12個(gè)月的工作日進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)、每次45 min的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后發(fā)現(xiàn),這些女性的NK細(xì)胞毒性并沒有發(fā)生改變,只是最大攝氧量增加了14%(Campbell P.T.,2008)[29-55]。
綜上所述,NK細(xì)胞作為人體免疫系統(tǒng)的重要組成部分,運(yùn)動(dòng)會(huì)影響其功能和活性,不同的運(yùn)動(dòng)方式對NK細(xì)胞的影響是不同的。這可能與運(yùn)動(dòng)對NK細(xì)胞的表達(dá)通路有關(guān)系,尋求合理的運(yùn)動(dòng)方式以提高NK細(xì)胞的功能仍需要作進(jìn)一步的研究。
中性粒細(xì)胞在先天免疫系統(tǒng)中扮演重要角色,是最豐富的粒細(xì)胞(占WBC的40%~75%)。
Cannon等人的研究表明,以75%最大心率(HRmax)的強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)15 min,可以增加老年人(年齡從61~72歲)的中性粒細(xì)胞數(shù)(從3.66增加到3.84個(gè)細(xì)胞/mm3)(Cannon J.G.,1990)。Cannon等人在接下來的研究中以一組年齡為61~72歲的12名受試者和9名年齡為20~32歲的受試者為實(shí)驗(yàn)對象,讓受試者做離心運(yùn)動(dòng),使其在45 min內(nèi)達(dá)到最大心率的78%,結(jié)果顯示,受試者循環(huán)中性粒細(xì)胞增加(Cannon J.G.,1994)。
綜上,有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)可以增加老年人中性粒細(xì)胞的數(shù)量和活性,降低中性粒細(xì)胞和血小板的黏附,這可能是預(yù)防血管和炎癥等疾病的一個(gè)重要因素。
運(yùn)動(dòng)使自然T細(xì)胞向T1細(xì)胞分化,增強(qiáng)了老年人對感染性疾病的抵抗能力。
衰老會(huì)導(dǎo)致胸腺的萎縮,引起免疫系統(tǒng)功能的異常,這將進(jìn)一步引發(fā)T細(xì)胞發(fā)育的異常和不同T細(xì)胞表型的平衡被打破,繼而影響T細(xì)胞的正常代謝。記憶性T細(xì)胞和初始T細(xì)胞的比例失衡,也是T細(xì)胞衰老的一個(gè)重要的表型變化。運(yùn)動(dòng)作為一種良好的干預(yù)方式,可以延緩這種衰老的變化。
T淋巴細(xì)胞與老年人免疫機(jī)能的好壞密切相關(guān)(趙影,田萌,2015)。年齡的增加會(huì)導(dǎo)致胸腺的萎縮,從而使防御新抗原的幼稚T細(xì)胞的產(chǎn)量下降,記憶T細(xì)胞和幼稚T細(xì)胞的比值增加,導(dǎo)致老年人的免疫能力下降(郭盛淇,2013)。Simpson等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),規(guī)律而強(qiáng)度適宜的有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)加快免疫細(xì)胞的更新,使衰老、喪失功能的T細(xì)胞被年輕T細(xì)胞所取代,而后者對初次接觸的抗原具有更強(qiáng)的反應(yīng)性(R.J.Simpson,2010)。研究者利用中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)干預(yù)老年大鼠8周,之后發(fā)現(xiàn)其T淋巴細(xì)胞清除1-型單純皰疹病毒(HSV-1)的能力提升,且這種高免疫能力保持了7天左右(Mairan L.,Kohut,2018)。同時(shí)也有研究者發(fā)現(xiàn),超過半年的規(guī)律運(yùn)動(dòng)使T1細(xì)胞及其細(xì)胞因子保持在合適的水平(G.Zhao,2012)。
急性運(yùn)動(dòng)會(huì)暫時(shí)抑制人體免疫系統(tǒng)的機(jī)能,不斷地對免疫機(jī)能加以抑制會(huì)造成T細(xì)胞免疫表達(dá)能力的下降和免疫球蛋白產(chǎn)量的下降,從而使機(jī)體對疾病和病毒的易感率增加。強(qiáng)度不同的運(yùn)動(dòng)對T細(xì)胞的影響主要表現(xiàn)在對其數(shù)量和功能的改變以及T細(xì)胞亞群的分化;中小強(qiáng)度對T淋巴細(xì)胞的影響是正向的,大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對T淋巴細(xì)胞的影響是負(fù)向的(馬濤,李世昌,2011)。在此基礎(chǔ)上,矯瑋等人以60%的儲(chǔ)備心率對12名老年婦女(67~85歲)運(yùn)動(dòng)干預(yù)12周,每周5天,每天40 min,結(jié)果顯示,老年鍛煉組的NK細(xì)胞和T細(xì)胞功能較對照組顯著增強(qiáng)(矯瑋,2003)。有跑步習(xí)慣的老年人培養(yǎng)PBMCs經(jīng)LPS刺激后T細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)。
綜上,不論是中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)還是大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng),都會(huì)促使機(jī)體T細(xì)胞數(shù)量增加和活性增強(qiáng),中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)效果更加顯著;運(yùn)動(dòng)增加老年人T細(xì)胞免疫能力的可能機(jī)制是運(yùn)動(dòng)會(huì)誘導(dǎo)初始T細(xì)胞的增殖和分化,減少記憶T細(xì)胞的數(shù)量,從而使T細(xì)胞所介導(dǎo)的細(xì)胞免疫活性更強(qiáng)。
CD4和CD8作為區(qū)分成熟T細(xì)胞亞群的主要標(biāo)志物,與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系密切。適當(dāng)?shù)捏w育鍛煉可以使免疫細(xì)胞數(shù)量增加。Shimizu等將24名老年人分為運(yùn)動(dòng)健身組和對照組,持續(xù)12周后,發(fā)現(xiàn)健身組老人的CD28、CD8細(xì)胞數(shù)量明顯增加,CD80、CD14細(xì)胞數(shù)量也明顯增加,即健身運(yùn)動(dòng)可以上調(diào)老年人單核細(xì)胞和T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫功能(Shimizu,2011)。Mazzeo等人檢測了20 min的急性運(yùn)動(dòng)對老年人淋巴細(xì)胞的影響,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后CD4和CD8細(xì)胞增加(Mazzeo R.S.,1998)。另有研究者發(fā)現(xiàn),老年人(年齡>60歲)每周進(jìn)行兩次1 h的有規(guī)律的適度運(yùn)動(dòng),其CD16+和CD56+的濃度增加(Yan H.,2001)。Shimizu等報(bào)道,老年人(61~79歲)經(jīng)過6個(gè)月的適度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,CD4+T細(xì)胞的CD28表達(dá)增加(Shimizu K.,2008)[56-63]。同時(shí),張洋等以96名社區(qū)老年人作為研究對象,隨機(jī)分為3組,進(jìn)行12周的有氧運(yùn)動(dòng)和氣功訓(xùn)練干預(yù),實(shí)驗(yàn)對照組、有氧運(yùn)動(dòng)組和氣功訓(xùn)練組,對照組在12周內(nèi)不進(jìn)行任何形式的運(yùn)動(dòng),其余兩組分別進(jìn)行12周的有氧運(yùn)動(dòng)和氣功訓(xùn)練,之后進(jìn)行一次短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)組的CD8水平,氣功訓(xùn)練組的CD3、CD8水平均分別顯著高于實(shí)驗(yàn)前,且有氧運(yùn)動(dòng)組的CD8水平顯著高于氣功訓(xùn)練組及對照組,CD4/CD8水平顯著低于其余兩組(張洋,2015)。梁利蘋研究了155名從事不同傳統(tǒng)體育項(xiàng)目的老年人,結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)常進(jìn)行傳統(tǒng)體育項(xiàng)目鍛煉的老年人,免疫系統(tǒng)的各個(gè)指標(biāo)明顯高于缺乏鍛煉的老年人(P<0.05)(梁利蘋,2018)。另外,李睿等人的研究發(fā)現(xiàn),規(guī)律的運(yùn)動(dòng)與老年人IL-2表達(dá)增高有關(guān);4年健身走使老年婦女(CD8)T細(xì)胞表達(dá)IL-2顯著增加;女運(yùn)動(dòng)員(40歲以上)(CD8)T細(xì)胞絲裂原刺激誘導(dǎo)表達(dá)的IL-2增至同齡非運(yùn)動(dòng)員的2倍,且運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練類型對(CD4)T細(xì)胞IL-2的表達(dá)量沒有影響(李睿,李春艷,2013)。
綜上所述,CD細(xì)胞群作為機(jī)體內(nèi)的抗原,在刺激和誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗體、增加機(jī)體免疫力方面起著重要的作用;運(yùn)動(dòng)可使機(jī)體內(nèi)CD細(xì)胞群的數(shù)量增加,使CD4和CD8保持適當(dāng)?shù)臄?shù)量,促成兩者之間的相對平衡;這就使得機(jī)體內(nèi)的抗體保持著相對較高的活性,從而提高老年人的免疫機(jī)能和抗感染的能力。
白細(xì)胞介素是多種細(xì)胞產(chǎn)生的在人體內(nèi)發(fā)揮多種功能的重要的細(xì)胞因子。隨著年齡的增加,其活性和相應(yīng)的效應(yīng)會(huì)下降,而運(yùn)動(dòng)可以減慢這種趨勢的發(fā)展。
郭盛淇等人的研究表明,IL-7可以扭轉(zhuǎn)老齡動(dòng)物的胸腺萎縮,確保胸腺增加輸出到外周T細(xì)胞池,改善免疫反應(yīng)。給老齡實(shí)驗(yàn)動(dòng)物注射IL-7,可增加新的胸腺細(xì)胞產(chǎn)生:將經(jīng)IL-7處理的老齡小鼠暴露于流感病毒,與對照動(dòng)物相比,肺的流感病毒載量顯著減少。更有甚者,經(jīng)肌注IL-7處理的恒河猴,接種流感疫苗后的抗體反應(yīng)更好。通常采用皮下注入IL-7,但是最終達(dá)到靶器官胸腺的IL-7濃度很低(郭盛淇,2013)。也有學(xué)者的研究結(jié)果顯示,有規(guī)律鍛煉習(xí)慣的老年人外周血中IL-2和IL-4含量高于缺乏鍛煉組(Hirokawa K.,2013)。尹劍春將16只經(jīng)過自然衰老建模的老年大鼠隨機(jī)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組,實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行每次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為30 min、為期4周的無負(fù)重游泳訓(xùn)練,而后觀察大鼠的胸腺指數(shù)、血清IL-2水平和脾淋巴細(xì)胞增殖能力的變化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),老年運(yùn)動(dòng)組的上述指標(biāo)均高于老年對照組(尹劍春,2008)。24個(gè)月有氧運(yùn)動(dòng)后,62~86歲老年婦女培養(yǎng)淋巴細(xì)胞IL-2表達(dá)高于同齡不運(yùn)動(dòng)者(李睿,李春艷,2013)。也有研究者(Della Gatta)以8名老年人(年齡大于65歲)為研究對象,讓受試者進(jìn)行一組等速運(yùn)動(dòng),結(jié)果顯示受試者血清中IL-6、IL-8水平升高,IL-13水平保持不變(Della Gatta P.A.,2014)。
綜上所述,經(jīng)常性的有氧運(yùn)動(dòng)作為一種良好的干預(yù)手段,會(huì)增加白細(xì)胞介素在機(jī)體中的表達(dá)和提高其相應(yīng)的活性,會(huì)使老年人的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生適應(yīng)性的改變,從整體上提高老年人的免疫系統(tǒng)功能,減少感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
干擾素作為一類小分子蛋白質(zhì),是由免疫細(xì)胞和部分非免細(xì)胞在受到刺激后產(chǎn)生的。長期適度的運(yùn)動(dòng)可下調(diào)其表達(dá)水平,說明機(jī)體的免疫能力增強(qiáng),應(yīng)對外界病原體刺激的反應(yīng)減弱。
本研究綜合并討論了運(yùn)動(dòng)干預(yù)對老年受試者免疫系統(tǒng)機(jī)能影響的相關(guān)研究?,F(xiàn)有的研究證據(jù)表明,不同運(yùn)動(dòng)引起的老年人免疫系統(tǒng)變化的幅度是不同的,長期中等強(qiáng)度的規(guī)律運(yùn)動(dòng)會(huì)使老年人機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生良好的適應(yīng)性變化,提升老年人免疫系統(tǒng)的功能,減少感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
雖然目前對運(yùn)動(dòng)和老年人免疫系統(tǒng)之間的關(guān)系有所研究,但是對其機(jī)制機(jī)理的研究仍沒有明確的結(jié)果,后續(xù)仍應(yīng)做大量的實(shí)驗(yàn)研究,找到合適的動(dòng)物或人體模型、選擇合適的運(yùn)動(dòng)來對抗免疫系統(tǒng)隨年齡增長出現(xiàn)的衰老。
近年來對老年人運(yùn)動(dòng)與免疫系統(tǒng)的研究較為片面,對B淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等的研究較少,因此需要加強(qiáng)這方面的研究。
南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)2021年12期