運動應激對Ｔｈ１和Ｔｈ２偏移的影響及其與Ｃｏｒ、ＢＬＡ和ＢＵＮ的關系

何　偉

摘要：為了探索運動應激對Th1和Th2偏移的影響及其與皮質醇(Cor)、血乳酸(BLA)和血尿素氮(BUN)的關系。以非體育專業男大學生為研究對象，空腹，以200 W蹬車2 min，間歇5 min，重復運動至極度疲勞。檢測運動前、運動后即刻和運動后3 h Th1型細胞因子干擾素-γ(IFN-γ)、Th2型細胞因子白細胞介素-4(IL-4)、T-淋巴細胞轉換指數(T-LTI)、血清免疫球蛋白(IgG、IgA、IgM)以及血清皮質醇(Cor)、血乳酸(BLA)和尿素氮(BUN)濃度等。結果：IFN-γ、IFN-γ與IL-4比值和T-LTI在運動后即刻和運動后3 h分別下降了37%、30%、31%、31%、39%和28%(P＜0.001)；IL-4和血清IgG、IgA和IgM在運動前后無明顯變化；血清Cor、BLA和BUN濃度在運動后即刻分別增加了的95%、314%、31%(P＜0.001)，休息3 h后仍無明顯恢復。IFN-γ和IFN-γ與IL-4比值分別與T-LTI呈正相關(P＜0.05)。IFN-γ與IL-4比值分別與Cor、BUN、BLA以及IFN-γ分別與Cor、BUN之間均呈負相關(P＜0.05)；T-LTI分別與Cor、BLA、BUN呈負相關(P＜0.05)。IFN-γ與Ig以及IL-4與BLA、BUN無顯著相關。結果說明運動應激時Th1和Th2向Th2方向偏移，細胞免疫功能下調。這些變化與血清Cor和BLA、BUN濃度增加有關。

關鍵詞：運動應激；Th1型細胞因子干擾素-γ；Th2型細胞因子白細胞介素-4；皮質醇；血乳酸；尿素氮；T-淋巴細胞轉換指數

中圖分類號：G804.2文獻標識碼：A文章編號：1006-7116(2009)05-0095-05

Effects of exercise stress on the deviation of Th1 and Th2 as well as

its relations with Cor, BLA and BUN

HE Wei

（School of Physical Education，Sichuan Normal University，Chengdu 610068，China）

Abstract: In order to probe into the effects of exercise stress on the deviation of Th1 and Th2 as well as its relations with cortisol (Cor), blood lactic acid (BLA) and blood urea nitrogen (BUN), the author used male college students not majoring in physical education as the research subjects, who exercised to an extremely exhausted condition by repeatedly riding on a treadmill with 200 W of power for 2 min and then resting for 5 min in a stomach empty condition. The author tested the Th1 type cytokine, interferon-γ (IFN-γ), Th2 type cytokine, interleukin-4 (IL-4), T- lymphocyte transduction index (T-LTI), blood serum immunoglobulins (IgG, IgA and IgM), as well as the concentrations of blood serum Cor, BLA and BUN, before exercising, immediately after exercising and in 3 h after exercising, and revealed the following findings: IFN-γ, the radio of IFN-γ to IL-4 and T-LTI dropped respectively by 37%, 30%, 31%, 31%, 39% and 28% immediately after exercising and in 3 h after exercising (P＜0.001); there is no significant change in IL-4 as well as immunoglobulins IgG, IgA and IgM in blood serum after exercising; the concentrations of blood serum Cor, BLA and BUN increased respectively by 95%, 314% and 31% immediately after

exercising (P＜0.001), but they had no significant recovery after resting for 3 h; a positive correlation is shown respectively between IFN-γ and T-LTI as well as between the ratio of IFN-γ to Il-4 and T-LTI (P＜0.05); a negative correlation is shown respectively between IFN-γ/IL-4 and Cor、BUN and BLA as well as between IFN-γ and Cor and BUN (P＜0.05); a negative correlation is shown respectively between T-LTI and Cor、BLA and BUN (P＜0.05); there is no significant correlation between IFN-γ and Ig as well as between IL-4 and BLA and BUN. The findings indicate that under exercise stress Th1 deviated towards Th2 and cells immune functions were weakened. These changes are related to the increase of the concentrations of blood serum Cor, BLA and BUN.

Key words: excise stress；Th1 type cytokine interferon-γ；Th2 type cytokine interleukin-4；cortisol；blood lactic acid；urea nitrogen；T-lymphocyte transduction index

Th1型淋巴細胞分泌的特異性細胞因子IFN-γ介導細胞免疫；Th2型淋巴細胞分泌的特異性細胞因子IL-4介導體液免疫。通常用IFN-γ和IL-4分別代表Th1和Th2細胞，根據IFN-γ與IL-4比值變化反映Th1和Th2免疫偏移方向。二者各自通過細胞因子的旁分泌作用，表現出交互抑制現象，從而調節細胞免疫和體液免疫之間的平衡，維持免疫系統內的自穩狀態。人體外周血發生Th1與Th2免疫偏移，必然導致免疫應答類型(細胞免疫與體液免疫)的變化[1]。已有報道發現劇烈運動可導致CD4+和CD8+T細胞內的Th1型細胞因子(IL-2、IFN-γ和IL-12)下降，或循環血中的Th1型細胞的百分比下降、Th1與Th2比值下調[2-3]。但他們沒有同步檢測和分析機體免疫應答類型、血清皮質醇(Cor)濃度、代謝因素的變化及相互關系。劇烈大負荷運動必將引起機體激烈的應激反應和代謝產物的堆積，并同時伴隨細胞免疫功能抑制[4]。據此可推斷運動應激所致的細胞免疫功能抑制可能與Th1和Th2偏移有關，并與應激激素(Cor)和代謝產物堆積可能也存在聯系。因此，本研究就此做一初步探索，這對探索運動與免疫的關系有重要意義。

1對象與方法

1.1對象

向受試者講明運動試驗過程及可能出現的反應，受試者自愿參加，為某大學非體育專業健康男生20人，年齡(20.80±2.02)歲，身高(174±3.22) cm，體重(64.65±3.81) kg。

1.2運動試驗

受試者于清晨空腹狀態下完成間歇性蹬功率自行車運動試驗。負荷為200 W，踏速50 r/min，持續蹬車2 min，間歇5 min，稱為一組。間歇期可輕微活動。運動至連續10 s不能保持規定的速度為止。該運動模型參照了文獻[5]。記錄完成組數和運動前后的心率。

1.3血樣采集

于運動前、運動后即刻和運動后3 h抽取血樣。用無菌針管于肘靜脈處抽取靜脈血10 mL，分為2份，各5 mL，分別裝入自帶肝素的抗凝試管和無抗凝劑的玻璃試管內。血樣立即送檢。

1.4指標檢測

1)T-淋巴細胞轉化指數(T-lymphocyte transformation index T-LTI)：無菌條件下取外周肝素抗凝血3 mL，常規分離單個核細胞(PBMC)后，將調制成的細胞懸液加入96孔平底細胞培養板，100 μL/孔，每份作4復孔，其中3孔加植物血凝素(PHA)作為刺激劑(50 ng/孔)，另一孔不加PHA作為空白對照。將培養平板置于37℃體積分數5%的CO2孵箱內孵育72 h，終止培養前4 h離心，去上清110 μL/孔，加入MTT 10 μL/孔。置于37℃體積分數5%的CO2孵箱內孵育3 h。于570 nm處測OD值。T-LTI＝OD刺激/OD對照。以此指數評價T-淋巴細胞在PHA刺激作用下的增殖能力。

2)Th1和Th2型細胞因子：用雙抗體夾心ABC—ELISA法測定T-淋巴細胞孵育72 h后的上清液中的干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)和白細胞介素-4(interleukin IL-4)質量濃度，分別代表Th1型細胞和Th2型細胞。檢測藥盒由上海森雄科技實業有限公司提供。操作過程嚴格按說明書進行。單位：pg/mL。

3)血清免疫球蛋白(IgG、IgA、IgM)：Ig反映體液免疫功能，采用免疫比濁法檢測。檢測試劑由伊利康生物公司提供。定標液：Olympus公司(日本)提供，批號為109；質控品：Olympus公司提供，批號為level-109c、level-2 018c；測試過程：將血清樣品輸入AU 400型全自動生化分析儀(Olympus公司生產，日本)自動分析。單位：g/L。

4)皮質醇(Cortisol，Cor)：取血清，用放射免疫法測定皮質醇。藥盒由北京北方生物技術研究所提供。測定步驟嚴格按試劑盒的說明書操作。單位：ng/mL。

5)尿素氮(Blood Urea Nitrogen，BUN)：酶法。將血樣直接輸入OLYMPUS全自動生化分析儀（AU 400型）自動檢測。單位：mmol/L。

6)血乳酸(Blood Lactic Acid，BLA)：血樣采集后立即進行血乳酸測定。取血清，用南京建成生物工程研究所提供的試劑盒，在EOS 88型半自動生化分析儀進行檢測。單位：mmol/L。

1.5統計處理

應用Excel 97軟件進行數據的錄入、核實與維護，所有統計分析均采用SPPS11.5for Windows統計軟件包進行。各指標用均數±標準差( ±s)表示，行t檢驗。各指標間做相關分析。

2結果及分析

2.1運動前后各指標變化

從表1可見Th1的特異性細胞因子IFN-γ在運動后立即和運動后3 h顯著低于運動前(P＜0.001)，其下降幅度分別為37%和31%；Th2特異性細胞因子IL-4在運動后立即和運動后3 h比運動前稍有增加；IFN-γ與IL-4比值在運動后立即和運動后3 h顯著下降（P＜0.001)，下降的幅度分別達到了30%和39%。血清IgG、IgA和IgM在運動后呈下降趨勢，但總的變化不明顯(P＞0.05)；T-LTI在運動后立即比運動前降低31%(P＜0.001)，這種下降水平一直維持到運動后3 h。細胞免疫/體液免疫平衡指標T-LTI與IgG比值在運動后即刻和運動后3 h時只相當于運動前的51%和53%(P＜0.001)。血清Cor濃度在運動后即刻顯著增加，其增加的幅度達運動前的95%(P＜0.001)，并一直保持到運動后3 h。BLA、BUN在運動后即刻均顯著增加，尤其是BLA升高達314%；休息3 h后血清BUN濃度仍明顯高于運動前水平，但在正常值范圍內，而血清BLA則恢復到運動前水平。

2.2各個指標間的相關分析

Th1和Th2細胞因子與免疫功能指標的相關分析(表2)發現IFN-γ與IgG、IgA、IgM無顯著相關，但IFN-γ和IFN-γ與IL-4比值、T-LTI、T-LTI與IgG比值呈正相關(P＜0.05)。IFN-γ與IL-4比值變化分別與Cor、BUN、BLA質量濃度變化以及IFN-γ分別與Cor、BUN之間均呈負相關(P＜0.05)；IL-4與各個指標間無顯著相關。Cor、BLA、BUN分別與免疫應答類型指標呈負相關，但只有T-LTI和T-LTI與IgG比值分別與Cor、BLA、BUN以及IgG與BUN的相關有統計學意義。此外，IFN-γ和IFN-γ與IL-4比值呈高度顯著正相關，而IL-4和IFN-γ與IL-4比值呈負相關，但無統計學意義。

2.3運動負荷量相關指標

受試者完成運動試驗的時間(63±7) min；運動至極度疲勞平均完成9組(8~10組)蹬車運動；心率從運動前的(68±7)次/min升高至運動后(172±6)次/min(P＜0.001)，但休息3 h后基本恢復到運動前水平(73±7)次/min。

3討論

3.1運動應激對Th1和Th2免疫偏移的影響

機體對劇烈運動的反應，本質上是一種應激反應。Elenkov IL等[6]研究認為，急性、亞急性和慢性應激反應可抑制細胞免疫，但卻能促進體液免疫。Th1型細胞因子IFN-γ介導細胞免疫，Th2型細胞因子IL-4介導體液免疫[1]。因此，應激反應有可能引起機體Th1和Th2下調。最近張宏杰等[7]報道大學生籃球運動員集訓期間大負荷訓練可引起Th1和Th2向Th2方向偏移，并同時伴有細胞免疫功能削弱。Kohut M L等[8]讓大鼠運動至疲勞后，取T-細胞離體培養，分別用HSV(Herpes Simplex Virus單純皰疹病毒)和ConA刺激，發現IFN-γ及細胞增殖能力均明顯下降，Th2細胞因子IL-10則無明顯變化。王茹等[9]指出，劇烈運動后IFN-γ明顯下調并抑制細胞免疫。以上報道與本實驗結果相似，均表現為Th1和Th2向Th2偏移，細胞免疫功能下降。但也有報道太極拳運動可促使T細胞亞群向Th1偏移，增強細胞免疫功能[10]。這表明運動負荷量可能影響Th1和Th2偏移方向。本次研究還發現IFN-γ減少與細胞免疫功能下調有關，但不清楚本試驗結果到底是由人體外周血T-細胞數量減少還是由T-細胞本身功能活性下降所致。已有報道證明長時間劇烈運動可減少循環血內的Th1型細胞[2-3]。有學者認為劇烈運動后T-細胞對PHA刺激發生的增殖反應顯著下降與循環血中的CD4+細胞比例減少有關[11]。Mooren F C[12]發現極度疲勞性運動后外周血淋巴細胞減少與細胞凋亡有關。Green K J[13]報道急性劇烈運動后的淋巴細胞對PHA刺激的增殖反應能力下降同時伴隨有大量的淋巴細胞死亡，但細胞本身的有絲分裂能力并未降低。因此，本次試驗結果可能與人體外周血Th1型細胞數量下降有關。但這尚需研究證明。

3.2皮質醇(Cor)與Th1和Th2免疫偏移的關系

皮質醇(Cor)對運動的應答主要取決于運動負荷量。中低強度的小負荷運動Cor變化不明顯；大強度(60%~70%VO2max)的劇烈運動通常可導致血漿內的Cor質量濃度明顯升高，并隨運動時間延長而升高越明顯。本次運動試驗是非體育專業受試者在空腹狀態下完成極度疲勞性大強度間隙性運動，在運動后血清Cor質量濃度顯著增加，表明機體產生了劇烈應激反應。據報道Cor抑制細胞免疫功能和IFN-γ的產生，并且介導Th0型細胞向Th2型細胞分化，同時抑制Th0型細胞向Th1型細胞分化[8，14]。體外實驗發現Cor可抑制絲裂原與異型抗原刺激的T-細胞增殖[15]。這與本試驗結果相似。同時表明劇烈運動引起血清Cor水平升高，在提高機體對運動負荷的適應能力的同時，促進Th1和Th2向Th2方向偏移，抑制細胞免疫功能，從而影響機體的免疫應答類型。

3.3BLA、BUN與Th1和Th2免疫偏移的關系

運動中乳酸堆積是否影響免疫功能，目前未見報道。已知內環境穩態是機體保持正常生理功能的必要充分條件。劇烈運動產生的代謝產物必然影響內環境穩態，這可能影響血液細胞包括淋巴細胞的功能。Anne[16]報道，pH<7可損害淋巴細胞的增殖能力和細胞毒作用。本文結果可見T-LTI、IFN-γ和IFN-γ與IL-4比值與血清BLA和BUN濃度變化存在統計學意義上的負相關關系。這表明，機體在運動過程中產生的BLA和BUN可能介導Th1和Th2向Th2偏移，并下調細胞免疫功能。

運動中血清BUN濃度的升高主要在來自骨骼肌。劇烈運動時間超過30 min，骨骼肌開始大量動用氨基酸供能以緩沖肌糖原的消耗，并大量增加氨排放，進而導致BUN增加。與此同時骨骼肌必然減少向血液中釋放谷氨酰胺，運動后血漿中谷氨酰胺濃度降低會影響IFN-γ產生，進而抑制細胞免疫功能[8]。補充谷氨酰胺[17]或甘氨酸[4]可以減輕這種變化。本文BUN對免疫功能的負性影響可能與骨骼肌大量動用氨基酸供能有關。

運動應激時Th1型細胞因子IFN-γ下降，Th2型細胞因子IL-4變化不顯著，IFNγ-與IL-4比值下降，表明Th1和Th2免疫移動方向偏向Th2，由此介導細胞免疫功能下調，體液免疫功能變化不明顯；Cor和BLA、BUN對Th1和Th2免疫偏移有影響，并對細胞免疫功能有抑制作用。

致謝：本課題經費得到本校博士科研啟動基金的支持，在實驗工作中得到四川大學華西基礎醫學學院免疫學教研室張平教授及相關工作人員給予的支持和幫助，在此一并表示衷心感謝！

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[編輯：鄭植友]