運動員免疫能力的影響因素與增強方法

林文弢, 吳慶悅, 楊 玲

(1.珠?？萍紝W院,廣東 珠海 519041; 2.廣州體育學院,廣東 廣州 510500; 3.韶關學院,廣東 韶關 512000)

免疫系統(tǒng)是機體內(nèi)結(jié)構(gòu)復雜且分工精細的重要系統(tǒng),參與機體免疫應答及免疫調(diào)節(jié)。免疫系統(tǒng)主要通過清除引起內(nèi)環(huán)境波動的因素,包括清除機體外部入侵的抗原性異物(如病原微生物等)和體內(nèi)的有害細胞(如衰老、腫瘤、病變細胞等),維持機體內(nèi)外環(huán)境穩(wěn)定。大量研究表明,中等強度的規(guī)律性運動能夠增強機體免疫力,改善機體免疫功能。然而,長期處于高強度運動訓練和緊張比賽條件下的運動員能源物質(zhì)消耗大,機體的能源攝入與消耗不平衡,導致機體的免疫系統(tǒng)功能較為脆弱,甚至出現(xiàn)暫時性免疫抑制狀態(tài),容易被病毒入侵,影響正常訓練與比賽。因此,日常訓練和比賽中可通過合理的方法與手段提升運動員的免疫能力,達到維持身體機能、提高運動能力的效果。

1 機體免疫力對運動能力的影響

運動能力是身體形態(tài)、身體素質(zhì)、身體機能、技術技能及心理素質(zhì)的綜合能力。從生物化學的角度出發(fā),運動能力的高低取決于運動時能量的供給、轉(zhuǎn)化、利用的能力。運動能力是運動員取得優(yōu)異競技成績的基礎,運動員的免疫力對身體機能和運動能力有顯著影響。樊晉華等[1]在健脾增免中藥對小鼠免疫機能及力竭性游泳運動能力的影響中發(fā)現(xiàn),服用健脾增免中藥4周后,小鼠體內(nèi)淋巴細胞的增殖反應能力明顯提高,機體免疫力增強,血清睪酮水平隨之提高,進而增強小鼠的抗疲勞能力,延長小鼠力竭性游泳時間。王曉慧等[2]研究表明,大鼠過度訓練導致免疫機能下降,服用蒺藜能改善其免疫機能,延長運動時間。與過度訓練組相比,補充蒺藜組能逆轉(zhuǎn)過度訓練所致的CD8+T增加、CD4+/CD8+T降低、NK細胞減少,以及部分逆轉(zhuǎn)CD3+減少。如果蒺藜配合過度訓練,大鼠的外周血睪酮水平顯著增加,一次力竭運動時間顯著提高。

線粒體是糖類、脂肪和氨基酸最終氧化釋放能量的場所,是人體各項活動的動力來源,為運動員日常訓練和比賽提供所需能量。同時,線粒體是先天性免疫的關鍵調(diào)控者,可通過釋放多種線粒體損傷相關分子模式(DAMPs)來誘發(fā)先天性免疫應答,如線粒體 DNA(mtDNA)、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)、線粒體 N-甲酰肽(F-MITs)、ATP等。運動作為一種獨特的應激方式影響機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。運動會使機體氧耗及ATP需求增加,引起自身結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生相應變化[3],這對細胞、組織乃至機體內(nèi)與之相關的先天性免疫通路起調(diào)控作用。

此外,下丘腦-腎上腺軸(HPA)和sympatheticoadrenal-medullary(SAM)軸與免疫功能高度相關,通過控制腎上腺激素的分泌,調(diào)節(jié)免疫功能。HPA軸通過腎上腺皮質(zhì)調(diào)節(jié)糖皮質(zhì)激素和皮質(zhì)醇的產(chǎn)生,SAM軸通過腎上腺髓質(zhì)調(diào)節(jié)兒茶酚胺(腎上腺素和去甲腎上腺素)的產(chǎn)生[4]。

2 提高運動員免疫能力的機制

2.1 肌肉損傷與免疫抑制

長時間大強度運動會導致肌肉損傷,其中離心運動最為顯著。炎癥在骨骼肌內(nèi)穩(wěn)態(tài)中具有廣泛作用。骨骼肌作為運動器官,是能量代謝中心,作為分泌器官,通過自分泌方式分泌的促炎因子白介素-6(IL-6)、TNF-α、白介素-8(IL-8)在骨骼肌損傷修復過程中具有重要作用,以旁分泌方式分泌的胰島素生長因子-1(IGF-1)、瘦素(leptin)、內(nèi)源性配體(apelin)等與糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝密切相關[5]。過度訓練后機體中性粒細胞功能、自然殺傷細胞數(shù)量及各免疫細胞毒性活性降低,促成運動員體內(nèi)發(fā)生慢性炎癥,增加肌肉損傷風險。Chisari等[6]在免疫系統(tǒng)與肌腱愈合作用的研究中提出,炎癥會抑制肌肉肌腱恢復過程。免疫細胞在肌腱穩(wěn)態(tài)和肌腱修復中具有重要作用,其中,巨噬細胞是在炎癥和肌肉損傷過程中起主要作用的免疫細胞。

2.2 與免疫相關的炎癥因子

免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細胞和免疫分子組成。胸腺和脾臟是人體主要的免疫器官,淋巴細胞和免疫球蛋白對機體免疫系統(tǒng)功能的發(fā)揮有重要作用。研究[7]表明,急性運動后機體的胸腺、脾臟等免疫器官會發(fā)生形態(tài)和功能的改變,脾臟萎縮會損壞骨髓結(jié)構(gòu)的變化,使淋巴細胞增殖能力降低。運動后即刻外周淋巴細胞會升高,如NK細胞、CD4+細胞和CD8+細胞增多等。這主要由細胞毒性、炎癥等引起。炎癥對機體免疫功能具有重要的調(diào)節(jié)作用,局部炎癥可能影響效應 T 細胞與巨噬細胞的活化,進而影響細胞免疫與體液免疫的激活[8]。急性大負荷運動會下調(diào)淋巴細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)膜鈣通道基因的表達,從而抑制胞內(nèi)鈣離子釋放及胞內(nèi) Ca2+信號轉(zhuǎn)導過程,降低淋巴細胞的增殖能力。同時,在恢復期運動員機體內(nèi)會出現(xiàn)淋巴細胞減少的現(xiàn)象,可能是由淋巴細胞在淋巴和非淋巴器官之間的重新分布所致[9]。

2.3 運動可通過線粒體相關免疫通路引發(fā)炎癥反應

線粒體氧化應激反應與免疫系統(tǒng)和炎癥密切相關。李省天等[10]在運動與線粒體相關先天性免疫研究中表明,規(guī)律運動對線粒體具有保護作用,可降低血液中線粒體DNA(mtDNA)含量,避免游離mtDNA的產(chǎn)生,抑制先天性免疫通路,在抗炎方面起積極作用。急性大強度運動造成線粒體應激或損傷,促使游離mtDNA含量升高,激活先天性免疫通路,引發(fā)炎癥反應。因此,當機體損傷或內(nèi)環(huán)境紊亂時,可通過釋放 mtDNA和甲酰肽激活先天性免疫反應發(fā)揮促炎效應。此外,線粒體基因組與細菌基因組具有明顯的相似性,如DNA形狀與結(jié)構(gòu),mRNA、rRNA的沉降系數(shù),具有自身的DNA聚合酶及RNA聚合酶等。線粒體分裂方式與細菌具有相似性。線粒體DNA(mtDNA)可被中性粒細胞、單核細胞和巨噬細胞膜上的TLR9受體識別,進而促進局部炎癥反應的發(fā)生[11]。

總之,線粒體因其特殊的結(jié)構(gòu)和作用在免疫調(diào)控中起重要作用。當機體處于應激狀態(tài)時,線粒體受損,游離線粒體DNA(mtDNA)含量增加,進而影響體內(nèi)的炎癥狀態(tài),限制運動員各組織之間的調(diào)動,降低運動能力。

3 運動員免疫能力下降的原因

免疫力對運動員的健康和運動成績的提高具有至關重要的作用。很多人認為運動員具有強健的體魄,免疫系統(tǒng)功能比普通人好,實際并非如此。運動員常年進行高強度訓練、參加激烈的比賽,身體處于高負荷狀態(tài),若不及時進行恢復,大部分運動員會出現(xiàn)免疫抑制現(xiàn)象,增加上呼吸道感染、組織損傷的風險。面對激烈的訓練比賽,運動員通過激活下丘腦-垂體-腎上腺軸和交感神經(jīng)系統(tǒng)以及由此產(chǎn)生的免疫調(diào)節(jié)激素,影響免疫功能。先天性免疫和后天性免疫在劇烈運動后會出現(xiàn)暫時性下降,尤其是在運動員加大訓練量的增量期、恢復訓練的早期均會出現(xiàn)。2021年突如其來的新型冠狀病毒席卷全球,有許多運動員感染,包括東京奧運會參賽運動員。其原因:一方面是運動員流動大,四處比賽增加了感染風險;另一方面是運動員長期參加高強度、高密度的訓練和比賽,身體因過度消耗而處于一種不平衡狀態(tài),若不及時恢復將導致免疫力下降。運動員免疫力下降主要表現(xiàn)為機能下降、無法迅速動員、機體無法達到最佳競技狀態(tài),更嚴重的是運動員無法繼續(xù)參加訓練和比賽,大大縮短了運動壽命。

4 運動員易出現(xiàn)的免疫性疾病

4.1 心律失常

心律失常是運動員的一種常見癥狀。長期進行高強度運動,使心臟出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化,導致心臟肥厚、變大,心臟肥厚會影響傳導系統(tǒng)和供血系統(tǒng)進而造成心肌缺血,嚴重者會出現(xiàn)暈厥甚至猝死。運動員進行大強度訓練會導致機體免疫力下降并引發(fā)體內(nèi)炎癥,這是心律失常的機制之一。

4.2 呼吸道感染

運動強度與上呼吸道感染率之間存在J 型曲線關系[12],說明適當強度的運動可以增強機體的抗感染能力,而大強度運動會使免疫系統(tǒng)功能遭到破壞。長時間高強度耐力訓練會導致上皮損傷和呼吸道炎癥反應,優(yōu)秀運動員在夏季和冬季訓練期哮喘等呼吸道疾病的易感性增大[13]。

4.3 肌肉肌腱損傷

肌纖維損傷與線粒體氧化應激和炎癥反應密切相關。訓練后機體出現(xiàn)的延遲性肌肉酸痛是炎癥的一種表現(xiàn),骨骼肌結(jié)構(gòu)和功能異常是運動員競技能力降低、運動壽命縮短的重要原因之一。運動會造成骨骼肌損傷,損傷的肌細胞釋放線粒體相關DAMPs,包括甲酰肽和線粒體DNA(mtDNA)。甲酰肽被中性粒細胞膜上的甲酰肽相關受體識別,而mtDNA可被中性粒細胞、單核細胞和巨噬細胞膜上的TLR9受體識別,進而促進局部炎癥反應的發(fā)生[11]。同時,免疫系統(tǒng)在肌腱受傷后的愈合中也扮演主要角色。免疫細胞分泌的細胞因子包括促炎因子和抗炎因子,影響傷口愈合及炎癥反應[6]。

5 提高運動員免疫能力的方法

5.1 做好訓練負荷監(jiān)控,及時促進機體恢復

過度訓練主要出現(xiàn)在高水平運動員密集訓練過程中,會導致過度訓練綜合征,主要體現(xiàn)為機體神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂,比賽表現(xiàn)不佳,無法維持訓練負荷,持續(xù)疲勞,兒茶酚胺排泄減少,經(jīng)常生病,睡眠紊亂和情緒狀態(tài)改變等[14]。訓練監(jiān)控對運動員運動能力的提升及身體機能的評定有著不可忽視的作用。做好訓練負荷監(jiān)控,避免過度訓練,及時促進機體恢復及運動疲勞的消除。訓練中和恢復期可通過生理生化指標對負荷進行嚴格監(jiān)控,如血乳酸、血尿素、血清睪酮/皮質(zhì)醇比值(T/C)、尿蛋白等。

運動員訓練和比賽后,機體長期處于高壓狀態(tài)且能量消耗較大,會產(chǎn)生疲勞。疲勞未及時消除會對運動員的免疫系統(tǒng)造成威脅。消除疲勞的方式多種多樣,包括積極性恢復、整理活動、睡眠、物理學手段、營養(yǎng)學手段等。加快機體代謝產(chǎn)物的清除,減少堆積,可改善肌肉血液循環(huán)[15]。

5.2 注意營養(yǎng)均衡及能量攝入

免疫系統(tǒng)清除病毒、細菌及其他病原體的能力主要依賴于充足的能量供應,這些能量物質(zhì)包括葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等。除此之外,還需核苷酸來合成DNA、RNA及氨基酸蛋白質(zhì)。氨基酸的充足供應也需要蛋白質(zhì),如免疫球蛋白、細胞因子和急性期蛋白[16]。同時,微量營養(yǎng)元素在核苷酸與核酸合成(如鐵、鋅和鎂)、限制組織損傷的抗氧化防御(如維生素C和E)中發(fā)揮重要作用。當氧化應激增加時,維生素C等具有抗氧化作用的微量元素在劇烈運動和感染期具有特別作用。維生素D等微量營養(yǎng)素可通過調(diào)節(jié)基因表達直接影響免疫細胞功能。此外,有許多中藥對脾臟具有較好的保護作用,可提高免疫能力。

6 小 結(jié)

長期處于高強度訓練下的運動員會出現(xiàn)免疫力低下的情況,增加運動員組織損傷和呼吸道感染的概率,對運動員的身體機能和運動能力的影響較大,教練員應重視運動員免疫力的提升,為取得良好的運動成績奠定基礎。在日常訓練中,可通過生理生化指標監(jiān)控運動員的訓練強度及恢復情況,根據(jù)運動員的身體情況及時調(diào)整訓練計劃。運動員比普通人消耗更多的能量,應科學飲食,注意大強度訓練期間的膳食營養(yǎng)搭配,特別是增加蛋白質(zhì)及各種微量元素的攝入?？傊?提高運動員的免疫力是發(fā)揮良好競技狀態(tài)、取得優(yōu)異運動成績的重要前提條件之一。