下坡蛙跳运动对Th1/Th2偏移的影响与CorIL-1β和IL-6的 关系

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  摘 要: 目的:建立疲勞性下坡蛙跳运动模型初步探索离心运动对人体外周血Th1/Th2偏移的 影响及其与皮质醇(Cor)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)的关系。 方法:20名非体育专业大学生。空腹。在20°的斜坡上完成25×20组蛙跳。检测运动前、运 动后立即和3 h的Th1型细胞因子干扰素-γ(IFN-γ)、Th2型细胞因子白细胞介素-4(IL-4 )、T-淋巴细胞转化指数(T-LTI)、血清免疫球蛋白(Ig)、Cor、 IL-1β和IL-6。结果: 在运动后立即和运动后3 h, IFN-γ、IFN-γ/IL-4和T-LTI分别下降了38%、36%、31%、31% 、48%和46%(P<0.001),IL-4和血清Ig无明显变化;而IL-6、IL-1β和Cor在运动 后立 即则明显增加,休息3h后除IL-1β外仍无明显恢复。T-LTI 分别与IFN-γ和IFN-γ/IL-4比 值之间以及IFN-γ与IFN-γ/IL-4之间均呈明显正相关关系(P<0.01)。IFN-γ和IFN -γ/I L-4比值分别与Cor和IL-6之间、Cor分别与IgG、IgA、IgM和T-LTI之间、IL-1β分别与IgA、 IgM和T-LTI之间以及IL-6与IgA和T-LTI之间均有负相关关系(P<0.05)。IL-4与各指 标之 间无统计学意义上的相关关系。结论:疲劳性下坡蛙跳运动可导致Th1/Th2向Th2偏移,由此 介导细胞免疫功能下调;这些变化与血清Cor、IL-1β和IL-6浓度升高有关。
  关键词:蛙跳运动;Th1型细胞因子干扰素-γ;Th2型细胞因子白细胞介素-4 ; T-淋巴细胞转换指数;皮质醇;白细胞介素-1β;白细胞介素-6
  中图分类号:G804.7 文献标识码:A 文章编 号:1007-3612(2011)05-0063-04
  Effect of Downhill Frogjump Exercise on the Imbalance of Th1/T h2 and the Relationship between These and the Cor, IL1β and L6
  HE Wei,CHEN Jingning
  (School of Physical Education of Sichuan Normal University, C hengdu 610068,Sichuan China)
  Abstract: Objective: The purpose of this study was to explore effect of exercise eccentricon the imbalance of Th1/Th2 and the relationship between these and the cortisol(Cor) ,Interleukin1β(IL1β) and Interleukin6 (IL6) by downhill frog jump exercise fatigue model. Methods: The subjects performed 25×20 sets’downhill frogjump on the 20 degrees’ ramp under empty stomach. Each set fro gjump’s distance was more than 45m and asked to perform it in 30s. Intervaltime between sets is 2min. Interferonγ(IFNγ),Interleukin4( IL4),Ser um Concentration of Cor, IgG、 IgA、IgM, and Tlymphocyte transformation inde x (TLTI) were detected before exercise and 0min , 3h post exercise. Results : After exercise 0min and 3h,IFNγ、ratio of IFNγ/IL4 and TLTI decrea sed the level of 38%、36%、31%、31%、48% and 46% of that before exercise respec tively,but IL4 and Ig had not change significantly. While Cor, IL1β,IL 6, increase significantly after exercise 0min,except IL1β,the rest wasnot completely to recover to normal level after three hours rest. There were si gnificantly positive correlation interaction between IFNγ,IFNγ/IL4 andTLTI(P<0.01). There were significantly negative correlation between theIF Nγ/IL4 and the Cor, IL6,and between the IFNγ and theCor,IL6, a nd between the Cor and the TLTI ,IgG,IgA,IgM,and bewteen IL1β and theTLTI,IgA,IgM, bewteen IL6 and the TLTI,IgA respectively(P<0.05) . IL 4 had not correlation with the rest index. Conclusion: It leads to Th1/Th2 to ward Th2 excursion for exhaustive frogjump exercise,which reduced the cellula r immunity function.These changes were in relation with the elevated serum con centration of Cor、IL1βand IL6.
  Key words: Frogjump exercise;Th1 cytokine Interferonγ(IFNγ);Th 2 cytokine Interleukin4( IL4); Tlymophcytetransformation index(TLTI ); Cortisol (Cor);Interleukin1β(IL1β); Interleukin6(IL6)
  近年来有报道剧烈运动可引起Th1细胞减少,Th2细胞不变,从而导致Th1/Th2间的平衡失调 ,影响免疫稳态[1,2]。离心运动对免疫系统影响的研究报道大多与延迟性肌肉疼 痛有关[3]。也有一些研究人员报道了离心运动后的免疫参数的变化,发现在运动后循环血有白细胞数量的增加,其中以中性和单核细胞增加最为 明显[4],但缺乏离心运动对Th1/Th2型细胞间 平衡影响的研究。蛙跳在落地阶段,下肢主要工作肌群做离心收缩蛙跳所致局部肌肉疲劳的 运动谓之疲劳性蛙跳运动。因此,本文建立疲劳性下 坡蛙跳运动模型,初步探索离心运动对人体外周血Th1/Th2偏移的影响及其与皮质醇(Cortis ol Cor、IL-1β和 IL-6的关系。这对揭示离心肌肉运动对免疫系统自稳状态的影响及其机制有理论和实践意义 。
  1 研究对象与方法
  
   1.1 研究对象向受试者讲明运动试验过程及其可能出现的反应,本着自愿参加的原则,征求某大学 非体育专业健康男生20人,年龄(20.80±2.02)岁,身高(174±3.22)cm,体重(64.65± 3.81)kg,参加运动试验。
   1.2 疲劳性下坡蛙跳运动试验 受试者早晨7点空腹状态下,先在田径场做10 min的准备活动。然后在12°的斜坡上, 每次在30 s内从上向下跳25个蛙跳,总距离为45 m以上,共完成20组蛙跳。组间放松活动2min。测定运动前、运动后立即和3 h的心率和股四头肌的最大等长收缩力量(peak isometr iccontraction strength PIMCS),以此评定运动负荷量和工作肌的疲劳程度;该运动模型在 实施前已进行预试验并参照了文献[5]。
   1.3 血样采集 于运动前、运动后立即和运动后3 h抽取血样。用无菌针管于肘静脉处抽取静脉血10 mL, 分为2份,各5 mL,分别装入自带肝素的抗凝试管和无抗凝剂的玻璃试管内。血样立即送检 。
   1.4 指标检测
   1.4.1 T-淋巴细胞转化指数(T-lymphocyte transformation index T-LTI)无菌条件下取外周肝素抗凝血3 mL,常规分离单个核细胞(PBMC)后,将调制成的细胞悬 液加入96孔平底细胞培养板,每孔100 μL/孔,每份作4复孔,其中3孔加植物血凝素(PHA )作为刺激剂(50 ng/孔),另一孔不加PHA作为空白对照。将培养平板置于370C,5%CO2 孵箱内孵育72 h,终止培养前4 h离心,去上清110 μL/孔,加入MTT10 μL/孔。置于37℃ , 5%CO2孵箱内孵育3 h。于570 nm处测OD值。T-LTI=刺激OD值/对照OD值。以此指数评价T- 淋巴细胞在PHA刺激作用下的增殖能力。
   1.4.2 Th1和Th2型细胞因子用双抗体夹心ABC-ELISA法测定T-淋巴细胞孵育72 h后的上清液中的IFN-γ(interferon- γ,IFN-γ)和IL-4(interleukin IL-4)浓度,分别代表Th1型细胞和Th2型细胞。检测药 盒由上海森雄科技实业有限公司提供。操作过程严格按说明书进行。单位:pg/mL。
   1.4.3 血清免疫球蛋白(IgG、 IgA、IgM)免疫比浊法。检测试剂由伊利康生物公司提供。血清样品输入AU 400型全自动生化分析 仪(Olympus公司生产,日本)自动分析。单位:g/L。
   1.4.4 皮质醇(Cortisol Cor),白细胞介素-1β(interleukin-1β IL-1β)和白细 胞介素-6(interleukin-6IL-6)取血清,用放射免疫法测定。药盒由北京北方生物技术研究所提供。测定步骤严格按 试剂盒的说明书操作。单位:ng/mL。
   1.5 统计处理 应用Excel 97软件进行数据的录入、核实与维护,所有统计分析均采用SPPS11.5for Windo ws统计软件包进行。各指标用均数标准差(x±s)表示,行t检验。各指标间做 相关分析。
  2 结 果
   2.1 运动负荷量和肌肉疲劳指标 本次运动的总时间为(50±5)min。蛙跳总数为20组×25个=500个。从表1可见心率在运 动后立即升高了近2倍,3 h后恢复至安静值;PIMCS在运动后立即和3 h分别只有运动前的4 6%和53%,同时受试者主诉腿部几乎无力抬腿走路,经3 h休息仍然感觉腿部力量不足(表1) 。
   2.2 各指标的变化 运动后立即和运动后3 h IFN-γ、IFN -γ/IL-4和T-LTI同步下降(P<0.001),其下降幅度分别为38%、36%、31%、31%、48 %和46 %,T-LTI/IgG比值也同步下降; IL-4在运动后虽有增加但不明显;血清IgG、IgA、IgM在运 动后立即有下降趋势,但仍在正常值范围,经3h休息基本恢复至安静值;所有炎性应激因子 在完成蛙跳后均显著升高,IL-6增加了近27倍,明显高于IL-1β(近1倍)和Cor(1倍多) 增加的幅度。经3 h休息后,IL-6和Cor仍明显高于运动前水平,而IL-1β浓度则基本恢复到 运动前水平(表2)。
  2.3 各个指标间的相关分析T-LTI分别与IFN-γ和IFN-γ/IL-4比值之间以及IFN-γ与IFN-γ/IL-4之间均呈明显正相关 关系(P<0.01)。IFN-γ和IFN-γ/IL-4比值分别与Cor和IL-6之间、Cor分别与IgG 、IgA、IgM和T-LTI之间、IL-1β分别与IgA、IgM和T-LTI之间以及IL-6与IgA和T-LTI之间均 有负相关关系(P<0.05)。IL-4與各指标之间无统计学意义上的相关关系(表3)。
  3 讨 论
  3.1 下坡蛙跳运动对Th1/Th2偏移的影响运动方式不一样,机体的免疫应答变化可能也不一样。比如,在同样强度下运动时, 以离心肌肉收缩为主的运动所引起的NK细胞变化明显早于以向心肌肉收缩为主的运动所导致 的改变。这主要是因为不习惯的运动方式导致更多的肌肉损伤后释放的趋化因子诱导淋巴细 胞包括NK细胞大量迁移进入肌肉组织;或者因离心收缩损伤的肌肉组织碎片作为自身抗原激 活APC(抗原提呈细胞)引发的免疫反应[6,7]。以往对离心运动与免疫关系的研 究,较多集中在运动后延迟性疼痛反应期,而较少关注离心运动本身所导致的免疫功能变化 ,也没有关于离心运动对Th1/Th2偏移影响的报道。Christer.M[8]报道受试者在 完成离心运动后, 外周血的白细胞总数增加,但淋巴细胞的百分比明显下降。从这些研究结果可推测离心运动 可能改变循环血中的Th1/Th2型细胞的数量比值,导致机体免疫稳态失衡。本次试验Th1型细 胞因子IFN-γ在运动后立即和运动后3 h一直显著低于运动前水平,其下降幅度分别为38%和 3 6%,而Th2型细胞因子IL-4几乎没有发生变化。因此,IFN-γ/IL-4的比值在运动后立即和运 动后3 h也明显低于运动前水平(表2)。已有多篇报道证明运动对单个淋巴细胞的功能活 性无影响[9,10]。那么,本次淋巴细胞培养上清液中的IFN-γ减少意味着是外周 血的Th1数量减少所为,而IL-4基本无变化则提示本次运动前后的外周血中的Th2型细胞数量 变化不明显。因此,此次研究结果可能与外周血Th1/Th2比值下降有关。Th1和Th2间平衡与否直接影响人体免疫应答类型的变化。有报道受试者在完成一次离 心运动后,外周血淋巴细胞的增殖反应被抑制[11]。本文的细胞免疫功能指标T-LT I在运动 后与IFN-γ同步下降,二者存在显著正相关关系。这种体外淋巴细胞培养上清液中的IFN-γ 减少本身意味着外周血中的Th1型细胞数量减少。已有报道剧烈离心运动可以导致机体外周 血淋巴细胞凋亡[12]。因此,本文结果显示的T-LTI下降可能与淋巴细胞凋亡导致T h1型细胞 减少有关。IL-4主要介导体液免疫,激活B淋巴细胞以促进Ig的生成。虽然本文结果未显示 血清Ig与IL-4有明显变化以及相互间的伴随变化关系,但这并不能断定IL-4介导的体液免疫 功能下降了。此外,IFN-γ/IL-4比值与T-LTI/Ig比值同步下降,并呈明显正相关关系。这 表明疲劳性下坡蛙跳运动可导致外周血Th1/Th2向Th2偏移,进而介导细胞免疫功能抑制。
   3.2 Cor与Th1/Th2偏移的关系Cor既是应激因子,也是免疫抑制因子,以往的研究巳证明大负荷的剧烈运动和离心运 动均可导致血清中Cor浓度增加,其增加的生物学意义主要是维持机体处于应激状态时的机 能稳态并有对抗炎症作用,但此时机体往往是以抑制相对不重要系统的功能为代价,其中也 有免疫系统。已有报道[13]证明,Cor抑制细胞免疫功能,对IFN-γ的产生也有抑 制作用。 本次运动试验后Cor显著增加,且与T-LTI和IFN-γ的变化同步,相互间存在显著负相关关系 。这表明血清Cor浓度增加,可通过抑制IFN-γ生成,参与Th1/Th2免疫偏移的调节,即下调 Th1,且对细胞免疫功能有抑制作用。
   3.3 IL-1β和IL-6与Th1/Th2偏移的关系IL-1β和IL-6参与机体的炎症反应,被称之为“炎性”或“前炎性”细胞因子[14] 。 近年研究表明,运动期间的血浆IL-6主要来源于收缩的骨骼肌,尤其是在离心性肌肉运动后 ,血浆IL-6和IL-1β成倍增加 [15]。因此,有研究认为在离心运动后,IL-6急剧 增加与肌 肉出现的细微损伤和延迟性肌肉疼痛有关[16]。最新研究发现运动期间产生的IL-6 参与物质 能量代谢的调节[17]。有报道在2h急剧运动后IL-6增加伴随血浆IFN-γ下降,而IL -4无明显 变化,并发现IL-6与分泌IL-4的CD8+细胞相关。作者认为IL-6可能刺激了Th2细胞,以维持 其循环血中IL-4的稳定水平[18]。从一些间接研究运动与细胞因子关系的文献可见 ,运动导 致血浆中IL-1β和IL-6增加的同时,往往伴随T-淋巴细胞增殖下降[19]。这提示血 浆中IL- 1β和IL-6浓度变化与Th1/Th2的偏移存在某种内在联系。本文表现出血清IL-1β和IL-6浓度 的增加伴随IFN-γ浓度的同步下降,IFN-γ和IFN-γ/IL-4的比值分别与IL-6之间以及IL-1 β、IL-6分别与血清Ig和T-LTI之间均有明显的负相关关系。从理论上讲,IL-1β和IL-6直 接促进机体的免疫功能,但也可通过诱导ACTH的合成,间接促进Cor分泌增加,负反馈抑制 其自身分泌的同时也对机体的免疫功能产生了抑制作用[14]。Febbriao[20] 认为,运动期间 来源于肌肉的IL-6有免疫抑制作用,可缓解炎症。因此,本文的结果至少可说明,离心运动 所致的IL-1β和IL-6的变化与Th1/Th2的偏移之间存在关联关系。鉴于细胞因子网络对免疫 系统作用的复杂性,仅从本文的研究结果,难以得出它们之间的因果关系,需要进一步研究 。
  4 小 结
   疲劳性下坡蛙跳运动后Th1型细胞因子IFN-γ下降,Th2型细胞因子IL-4变化不显著,IFN γ-/IL-4比值下降,表明Th1/Th2向Th2方向偏移,由此介导细胞免疫功能下调,但体液免疫 功能变化不明显,这些变化与血清Cor、 IL-1β和IL-6浓度升高有关。
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