運動和免疫器官-骨骼肌

陳榮超(廣州醫(yī)學院體育教研室 廣州 510182)

研究指出,運動可以誘導免疫系統(tǒng)的改變。研究表明,骨骼肌作為一個細胞因子分泌器官,肌肉衍生的細胞因子不僅說明了運動相關(guān)的免疫改變,而且在調(diào)節(jié)運動相關(guān)的代謝改變中起著重要的作用,并且這種代謝的改變引起了訓練的適應(yīng)。最近有研究指出,肌纖維產(chǎn)生、表達、釋放細胞因子和其他肽類,并發(fā)揮這自分泌和旁分泌的作用。骨骼肌可以產(chǎn)生和表達屬于不同家族的細胞因子。因此,骨骼肌有能力表達白介素6(IL-6)、白介素8(IL-8)、白介素15(IL-15),同時肌肉收縮在這些細胞因子的肌肉表達中起著調(diào)節(jié)作用。本文主要論述IL-6、IL-8、IL-15的抗炎作用、免疫調(diào)節(jié)作用和代謝作用,并探討它們與運動的關(guān)系。

1 IL-6

1.1 運動對IL-6的影響

研究表明,長時間的運動可以引起IL-6循環(huán)水平的升高。運動可以引起循環(huán)IL-6水平的顯著增加。IL-6的增加不依賴于伴隨運動的肌肉損傷,它的增加與運動的時間、強度、參與做功的肌肉群和耐受力有關(guān)。在收縮的骨骼肌中IL-6mRNA水平上調(diào),運動導致了IL-6基因轉(zhuǎn)錄率的顯著性提高,這種情況在肌糖元水平低下時尤為突出。運動后肌纖維IL-6蛋白表達增加,運動過程中肌肉可以分泌IL-6。運動導致人骨骼肌IL-6受體生成增加,表明IL-6存在一個運動后敏化過程機制。IL-6最為一個自分泌因子上調(diào)其mRNA水平,因此它可以看作是一個骨骼肌細胞中的運動激活因子。

1.2 IL-6的免疫調(diào)節(jié)作用

運動過程中血液中淋巴細胞的含量增加,但是在長時間的運動后會低于運動前的水平。急性運動對于淋巴細胞的作用是由兒茶酚胺類調(diào)節(jié)的,而且運動后淋巴細胞數(shù)量的降低是有腎上腺素和皮質(zhì)醇調(diào)節(jié)的。運動導致的皮質(zhì)醇增加受到IL-6的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn),給正常健康受試者注射低劑量的IL-6,結(jié)果發(fā)現(xiàn)IL-6導致了血漿皮質(zhì)醇的增加,淋巴細胞數(shù)量的下降,而血液腎上腺素、體溫、平均動脈壓、心率沒有變化。

1.3 IL-6的抗炎作用

雖然很多研究表明IL-6和IL-6調(diào)節(jié)的C反應(yīng)蛋白質(zhì)具有抗炎癥作用和免疫抑制作用,并對急性期反應(yīng)是一個負性調(diào)節(jié),但是IL-6通常被認為是一個促炎癥細胞因子。運動導致的血漿IL-6增加伴隨著IL-1ra、IL-10等抗炎細胞因子的增加而增加。對健康受試者注射IL-6復制運動導致的細胞因子反應(yīng),發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇水平的升高。此外,無論是運動還是IL-6干預都能抑制人體TNF-α的生成。運動的抗炎癥作用是由肌肉衍生的IL-6調(diào)節(jié)的,IL-6還對抗TNF誘導的胰島素抵抗。

1.4 IL-6的代謝作用

IL-6的代謝作用目前還存在爭議。一方面,運動后胰島素活性增強,IL-6顯著性生成和釋放。但是另一方面,IL-6與肥胖存在關(guān)系,并且能降低胰島素的活性。另外一些觀點表明IL-6具有代謝作用。IL-6在人體肌肉活動時內(nèi)源性葡萄糖的生成(EGP)中起著一定的作用,肝臟中內(nèi)源性葡萄糖的生成依賴于其他肌肉收縮誘導的因子。研究表明,IL-6可以作為一個分解脂肪的因子。在敲除IL-6的老鼠中,會出現(xiàn)遲發(fā)性肥胖和葡萄糖耐量降低。體內(nèi)實驗表明,IL-6通過增加GLUT4易位來提高基本的和胰島素刺激的葡萄糖攝取。最新研究表明,IL-6和AMPK之間存在聯(lián)系。AMPK的激活可以刺激脂肪酸氧化和增加葡萄糖攝取,IL-6可以激活骨骼肌和脂肪組織中的AMPK活性。雖然IL-6激活AMPK,但是TNF-α可以阻斷AMPK信號轉(zhuǎn)導通路。

另外最近一項研究發(fā)現(xiàn),細胞因子IL-6在衛(wèi)星細胞介導的肌肉肥大中作為一個重要的調(diào)節(jié)因子?？傊?IL-6在人體骨骼肌中表達和釋放,具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)、代謝和肌肉生長作用。IL-6對人體胰島素刺激的葡萄糖重分配和脂肪酸代謝有重要作用,這些作用是通過激活AMPK來實現(xiàn)的。

2 IL-8

IL-8作為一個趨化因子,由于其趨化因子特性,可以作為一個血管原因子。大強度運動可以引起血漿IL-8濃度升高,離心性的肌肉收縮可以引起IL-8濃度升高;向心性運動不能引起血漿IL-8濃度的增加。

Nieman等報道,進行3個小時的跑步后,血液IL-8水平上升,肌肉中IL-8mRNA的顯著上調(diào)。另外有研究報道,1個小時的自行車運動后,IL-8mRNA增加,而血漿IL-8濃度并沒有發(fā)生改變。研究發(fā)現(xiàn),離心運動可以引起人體骨骼肌IL-8蛋白表達增加。另外研究發(fā)現(xiàn),運動過程中和運動后肌肉IL-8mRNA顯著性上升,激烈運動后恢復期骨骼肌細胞內(nèi)IL-8蛋白表達增加,表明運動刺激肌肉細胞產(chǎn)生IL-8。綜上所述,骨骼肌細胞具有在mRNA水平和蛋白水平上表達IL-8的能力。

骨骼肌中IL-8的生理功能目前還不是很清楚。離心性運動中IL-8的系統(tǒng)性增加的主要是由于炎癥反應(yīng)造成的。有相當一部分研究發(fā)現(xiàn),向心運動中和向心運動后血漿IL-8濃度并沒有增加。但是,測量向心性運動肢體后動脈和靜脈IL-8濃度發(fā)現(xiàn),IL-8出現(xiàn)一個少量的、短暫的釋放,這個釋放并沒有增加全身IL-8濃度。收縮的肌肉引起IL-8少量的、短暫的釋放可以照成局部的IL-8高表達,表明肌肉衍生的IL-8通過自分泌和旁分泌局部地發(fā)揮其作用。

肌肉衍生的IL-8可以刺激血管發(fā)生。IL-8與CXCR1、CXCR2存在相關(guān)。CXCR1、CXCR2在人體微血管內(nèi)皮細胞中表達,作為IL-8誘導血管發(fā)生的受體。IL-8通過CXCR1、CXCR2來實現(xiàn)其趨化作用。骨骼肌CXCR2mRNA在自行車運動后有所上升。CXCR2在微血管內(nèi)皮組織中上升,在肌纖維中有輕度的上升。

總之,收縮的肌肉IL-8少量和短暫的釋放可以引起局部IL-8的高表達,表明肌肉衍生的IL-8不具有全身性免疫效應(yīng)。但是,IL-8可以局部地發(fā)揮其作用,例如,通過CXCR2受體信號轉(zhuǎn)導通路刺激血管發(fā)生。

3 IL-15

Nielsen AR最近研究報道,2型肌纖維為主的肌肉比1型肌纖維為主的肌肉的IL-15mRNA水平要高。1次抗阻訓練后,IL-15mRNA水平的增加并沒有引起這肌肉和血液IL-15蛋白增加。有研究報道,抗阻練習后血漿IL-15蛋白有了一個很少但是顯著性的上升,在抗阻練習后

即刻血漿IL-15有了大約5%增加。另外有研究表明,力量訓練后即刻股外側(cè)肌IL-15mRNA水平?jīng)]有發(fā)生變化,這有可能是本研究中所采用的力量訓練對股外側(cè)肌的影響很小。

IL-15在培養(yǎng)的骨骼肌細胞中有合成代謝的作用,并減少肌肉的衰減,說明IL-15在肌肉生長中起著重要作用。此外,IL-15在肌肉和脂肪組織的相互作用中起著一定的作用?？傊?IL-15是否參與運動誘導的免疫調(diào)節(jié)目前還不清楚。但是,力量訓練可以調(diào)節(jié)骨骼肌IL-15的持續(xù)表達,IL-15有合成代謝的作用,并參與減少脂肪組織質(zhì)量,可以推測IL-15參與肌肉和脂肪相互作用。細胞因子的生成。

4 小結(jié)

綜上所述,骨骼肌作為一個免疫器官,可以生成和釋放細胞因子。這些細胞因子在肌肉內(nèi)有著重要的局部作用,例如：代謝、血管發(fā)生和肌肉生長。因此,骨骼肌可以同時作為免疫器官和內(nèi)分泌器官。它可以收縮刺激細胞因子的生成和分泌,從而影響組織和器官中的代謝和調(diào)節(jié)

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