不同低氧訓(xùn)練方式對大鼠血清IgA、IgG和IgM的影響

唐 斌

IgA、IgG、IgM是抗體的主要組成部分，約占人類血清抗體的90%以上。有研究報道，運(yùn)動員大負(fù)荷訓(xùn)練期后血清IgA和IgM水平的顯著下降，反映出大負(fù)荷強(qiáng)度訓(xùn)練對機(jī)體免疫機(jī)能具有負(fù)面影響，導(dǎo)致運(yùn)動員免疫機(jī)能下降［1］；中等強(qiáng)度的運(yùn)動訓(xùn)練對血清和粘液中Ig和抗體水平產(chǎn)生較小的影響［2，3］，長期有氧訓(xùn)練還可引起受試者IgA、IgG、IgM水平的提高，機(jī)體免疫機(jī)能增強(qiáng)［4，5］。也有研究報道短時間的低氧刺激不能對體液免疫產(chǎn)生足夠的抑制作用［6］；高海拔居住人群的IgA和IgG低于低、 中海拔居住人群［7］。 天津 （海平面）、 西寧地區(qū)（2 260m）、稱多地區(qū)（3 800m）三地，兒童、青少年、成人血清免疫球蛋白IgG、IgA、IgM含量比較，中海拔西寧地區(qū)可使IgG、IgA升高，而高海拔稱多地區(qū)可使IgG、IgA下降［7］。高海拔人群IgM升高可能與高原氣候寒冷，反復(fù)患上呼吸道感染有關(guān)［8］。Tiollier E等［9］報道了HiLo運(yùn)動員的sIgA水平非常顯著性的低于LoCo組，表明HiLo運(yùn)動員體液免疫功能降低。本試驗(yàn)旨在探討不同低氧訓(xùn)練方式對體液免疫IgA、IgG、IgM的影響，希望對低氧訓(xùn)練中的免疫機(jī)制提供參考。

1 研究方法

健康純系雄性SD大鼠50只，8周齡，體重200-220g，由北京動物實(shí)驗(yàn)中心提供。隨機(jī)分成5組，各組間體重、毛色等無明顯差異，每組10只。訓(xùn)練后大鼠分籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)環(huán)境溫度23±2℃，濕度40%-60%，光線充足，保持通風(fēng)。國家標(biāo)準(zhǔn)固體混合飼料喂養(yǎng)，自由飲食，飼料由北京科澳協(xié)力飼料有限公司提供。

1.1 試驗(yàn)分組

高住對照組（A）：每天24h在低氧艙內(nèi)，飲食和活動自由。

高住高訓(xùn)組（B）：每天22.5h在低氧艙內(nèi)，另外1.5h在低氧環(huán)境進(jìn)行無負(fù)重游泳訓(xùn)練。

高住低訓(xùn)組（C）：每天22.5h在低氧艙內(nèi)，另外1.5h在常氧環(huán)境進(jìn)行無負(fù)重游泳訓(xùn)練。

低住對照組（D）：每天24h在常氧環(huán)境中，飲食和活動自由。

低住低訓(xùn)組（E）：每天22.5h在常氧環(huán)境中，另外1.5h在常氧環(huán)境進(jìn)行無負(fù)重游泳訓(xùn)練。

1.2 試驗(yàn)過程

1.2.1 試驗(yàn)條件

使用北京市飛達(dá)捷能氣體分離技術(shù)有限公司生產(chǎn)的FDA-10空分制氮機(jī)制造常壓低氧環(huán)境，低氧房內(nèi)的氧含量12.7%（相當(dāng)于海拔 4 000m）。水溫控制在 33-36℃，水深50cm，每只大鼠平均游泳面積300cm2。

1.2.2 運(yùn)動方式

試驗(yàn)組進(jìn)行四周自由游泳訓(xùn)練。正式訓(xùn)練前先進(jìn)行1周的適應(yīng)性訓(xùn)練。適應(yīng)性訓(xùn)練時第1天訓(xùn)練時間為30min，1周后逐漸增加到持續(xù)游泳90min，每周游泳6天，周日休息，連續(xù)游泳訓(xùn)練4周。大鼠在大桶內(nèi)進(jìn)行游泳訓(xùn)練，游泳時尾部末端均不能觸及桶底。

1.3 取樣

訓(xùn)練結(jié)束后于次日晨空腹?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。

所有大鼠均用戊巴比妥鈉（溶于生理鹽水）腹腔麻醉，腹主動脈取血，制備血清（以測定免疫球蛋白IgA、IgG和IgM）。

1.4 測試指標(biāo)和測試方法

采用全自動生化分析儀棉衣比濁法測定血清含量。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用單因素方差分析和相關(guān)分析，各指標(biāo)的測定值以 “平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”（±SD）表示。設(shè)定P＜0.05為顯著性水平，P＜0.01為非常顯著性水平。

2 研究結(jié)果

表1可見：低住低練組與高住低練組相比，大鼠的血清I-gA、IgG和IgM非常顯著性升高（P<0.01）；低住低練組與低住對照組相比，大鼠的血清IgA和IgG非常顯著性升高 （P<0.01）；高住對照組與高住高練組相比，大鼠的血清IgG顯著性升高（P<0.05），IgA 和 IgM 非常顯著性升高（P<0.01）；高住對照組與高住低練組相比，大鼠的血清IgM顯著性升高 （P<0.05），IgA非常顯著性升高（P<0.01）；高住低練組與高住高練組相比，大鼠的血清IgA和IgM顯著性升高（P<0.05）。

表1 4周實(shí)驗(yàn)后大鼠血清體液免疫指標(biāo)的變化（單位：g/L）

3 討論

IgG是血清中含量最高的Ig，主要由脾臟和淋巴細(xì)胞中的漿細(xì)胞合成，是機(jī)體重要的抗病毒、抗菌和抗毒素抗體。IgM又稱巨球蛋白，在補(bǔ)體和吞噬細(xì)胞參與下，其殺菌-溶菌-激活補(bǔ)體和吞噬作用均強(qiáng)于IgG。IgA有血清型和分泌型兩種，血清型IgA具有一定的抗感染免疫作用，分泌型IgA廣泛分布于黏膜表面及相應(yīng)部位的分泌液中，能阻止病原微生物對黏膜上皮細(xì)胞的黏附，具有抗菌、抗病毒、中和毒素等多種作用，因此是黏膜局部抗感染的重要免疫物質(zhì)［10］。免疫球蛋白改變時受影響的因素較多，我們的試驗(yàn)主要是比較不同的低氧訓(xùn)練方式對IgA、IgG、IgM的影響。

3.1 低住低練組與低住對照組

在常氧訓(xùn)練下，有氧運(yùn)動且運(yùn)動量適中，能提高機(jī)體合成IgG的能力，從而促進(jìn)機(jī)體的免疫力［11］。15周中等運(yùn)動量的訓(xùn)練可以使血清免疫球蛋白的水平提高20%左右［12］。低住低練組與低住對照組相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，I-gA和IgG非常顯著性升高（P<0.01）。其結(jié)果可能在于同在常氧居住的情況下，低住低練組處于中等運(yùn)動強(qiáng)度的訓(xùn)練狀態(tài)（無負(fù)重游泳相當(dāng)于45%-60%最大攝氧量強(qiáng)度［13］），這種訓(xùn)練改善了IgA、IgG和IgM的水平，使體液免疫能力得到提高。

3.2 高住組內(nèi)比較

楊玉英等人對天津（海平面）、西寧地區(qū)（2 260m）、稱多地區(qū)（3 800m）三地居住人群的血清免疫球蛋白IgG、IgA、IgM含量比較發(fā)現(xiàn)：中海拔西寧地區(qū)可使IgG、IgA升高，而高海拔稱多地區(qū)可使IgG、IgA下降［7］。崔建華等對擔(dān)負(fù)喀喇昆侖山運(yùn)輸任務(wù)的某汽車部隊(duì)28名駕駛員在完成全年高原運(yùn)輸任務(wù)前（海拔1 400m處）、全年任務(wù)完成一半時（上高原4次-6次，海拔3 700m處）及完成全年運(yùn)輸任務(wù)后一個月 （海拔1 400m）檢測其血清免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）的濃度，結(jié)果：發(fā)現(xiàn)完成全年高原運(yùn)輸任務(wù)中較前和后血清IgG和IgM增高有顯著性［14］。（即在任務(wù)中駕駛員的血清IgG和IgM較任務(wù)前和任務(wù)后增高具有顯著性）得出結(jié)論：高原低氧影響免疫功能，激活補(bǔ)體，造成免疫損傷，重復(fù)急性低氧應(yīng)激停止后，免疫反應(yīng)相對得到恢復(fù)。關(guān)于高住高訓(xùn)和高住低訓(xùn)對于體液免疫的影響尚無相關(guān)報道。

3.2.1 高住對照組與高住高練組

高住對照組與高住高練組相比，大鼠的血清IgG顯著性升高（P<0.05），IgA和IgM非常顯著性升高（P<0.01）。結(jié)果提示：高住高練組中低氧和運(yùn)動的雙重刺激加劇抑制了IgA、IgG和IgM的水平，長時間大負(fù)荷運(yùn)動使得免疫球蛋白的水平下降。

3.2.2 高住對照組與高住低練組

高住對照組與高住低練組相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，IgM顯著性升高 （P<0.05），IgA非常顯著性升高（P<0.01）。結(jié)果提示：高住對照組只受到低氧環(huán)境的影響，而高住低練組同時受到低氧環(huán)境和運(yùn)動的兩個因素的交互影響，造成高住低練組的IgA、IgG和IgM水平下降。

3.2.3 高住低練組與高住高練組

本研究中高住低練組和高住高練組居住的低氧環(huán)境一致，訓(xùn)練方式均為無負(fù)重游泳，不同的是訓(xùn)練時的條件，結(jié)果是高住低練組與高住高練組相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，其中IgA和IgM顯著性升高（P<0.05）。有研究提出，常氧條件下SD大鼠不負(fù)重游泳時，運(yùn)動強(qiáng)度屬于中等強(qiáng)度［15］。但是在模擬高原環(huán)境下，缺氧使得最大攝氧量下降。如果以在平原相同的運(yùn)動強(qiáng)度，在模擬4 000m的海拔高度時，運(yùn)動強(qiáng)度會增加。提示：在模擬4 000m海拔和常氧條件下的無負(fù)重游泳對SD大鼠的免疫球蛋白水平的影響中，高住高練組的運(yùn)動負(fù)荷相比高住低練組較大，機(jī)體可能更加不能適應(yīng)這種刺激，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生疲勞，進(jìn)而引起免疫球蛋白水平的下降。

3.2.4 高住組小結(jié)

綜述所述，高住組免疫球蛋白水平的規(guī)律從高到低依次是：高住對照組﹥高住低練組﹥高住高練組。由此顯示，高住組三組的免疫球蛋白水平不是造成其體液免疫水平低下的唯一因素，還可能存在其他的因素。

不同低氧訓(xùn)練方式對高住組免疫球蛋白水平造成低下的原因可能是：1）模擬高原環(huán)境的低氧訓(xùn)練方式可能會增強(qiáng)交感—腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)和HPA軸的興奮性，使大鼠體內(nèi)的兒茶酚胺和腎上腺皮質(zhì)激素升高。兒茶酚胺濃度的升高會使大鼠體內(nèi)的T細(xì)胞數(shù)量減少，而整個免疫過程中，IgM主要產(chǎn)生在T細(xì)胞依賴抗原引起的免疫反應(yīng)中。輔助型T細(xì)胞對于B細(xì)胞分泌抗體也起著其他非常重要的作用。腎上腺皮質(zhì)激素是一類免疫抑制劑，其濃度的升高會引起外周血淋巴細(xì)胞的減少，其中T細(xì)胞的減少更為明顯。從而導(dǎo)致T細(xì)胞和B細(xì)胞的下降，減少包括IgM在內(nèi)的免疫球蛋白的生成。2）大負(fù)荷運(yùn)動還將導(dǎo)致單核—巨噬細(xì)胞在外周血中大量募集，它們分泌的前列腺素E2可刺激增強(qiáng)T抑制細(xì)胞分泌T細(xì)胞抑制因子，抑制T細(xì)胞活性，由于B細(xì)胞的功能及免疫球蛋白的產(chǎn)生需T細(xì)胞輔助，因此此種負(fù)調(diào)節(jié)可連鎖反應(yīng)，最終抑制B細(xì)胞功能，使Ig生成減少。3）自由基（FR）在這種低氧訓(xùn)練情況下可能也會發(fā)生堆積，在自由基（FR）的作用下，淋巴細(xì)胞的增殖分化，對刺激原的反應(yīng)性及一些細(xì)胞的功能，包括T細(xì)胞和B細(xì)胞對FR的作用均有敏感性。在大運(yùn)動量訓(xùn)練及比賽后，人體內(nèi)的自由基含量會大幅度升高。許多實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)R具有抑制T細(xì)胞及B細(xì)胞的作用，這可能也是運(yùn)動引起免疫球蛋白減少的原因。4）在這種低氧訓(xùn)練情況下，多種營養(yǎng)素也可能會缺乏，其中的維生素A及B族維生素是一種抗感染性維生素，它們的缺乏會導(dǎo)致免疫力的下降。這些都將對機(jī)體組織和細(xì)胞產(chǎn)生損傷作用，使機(jī)體的抵抗力降低。

4 結(jié)論

高住高練使得大鼠的IgA、IgG、IgM水平下降幅度最大，其次是高住低練。低住低練對于大鼠的IgA、IgG、IgM水平具有良好的作用。在進(jìn)行低氧訓(xùn)練的時候應(yīng)該考慮到機(jī)體IgA、IgG、IgM水平下降的問題，避免影響訓(xùn)練。

［1］唐蘇麗，曹建民，金 麗，等.女子運(yùn)動員大負(fù)荷訓(xùn)練期體液免疫能力變化的研究［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報，2003（5）.

［2］Mackinnon LT.Advances in exercise immunology，Champaign IL［M］.Human Kinetics，1999.

［3］Mackinnon LT.Exercise、immunoglobulin and antibody.Exerc Immunol Rev 1996（2）.

［4］Sandra Let al.The effect of Moderate Exercise Training om immune response［J］.Med Sci sport Exec，1991（1）.

［5］KH rickenT rieder，G Hauck.Change in lymphocyte subpopulation after prolongde exercise［J］.Int J Sports Med，1990.

［6］高 梅，王典瑞，徐 斌，等.5km急性低壓缺氧及不缺氧對免疫系統(tǒng)的影響［J］.解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，1999（2）.

［7］楊玉英.高原地區(qū)不同海拔對機(jī)體免疫球蛋白的影響［J］.河北中西醫(yī)結(jié)合雜志，1998（11）.

［8］宋名通.兒科學(xué)［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，1987.

［9］Tiollier E，Schmitt L，Burnat P，F(xiàn)ouillot JP，Robach P，F(xiàn)ilaire E，Guezennec C，Richalet JP.Living high-training low altitude training:effects on mucosal immunity［J］.Eur J Appl Physiol，2005（3）.

［10］龍振州.醫(yī)學(xué)免疫學(xué)［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，1995.

［11］蔣桂鳳，黃祁平，萬艷平.有氧運(yùn)動對女大學(xué)生免疫球蛋白水平的影響［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報，2005（8）.

［12］Nehlsen-Cannarella SL，Nieman DC，Balk-Lamberton AJ，et al.The effects of moderate exercise training on immune response ［J］.Med Sci Sports Exerc，1991（1）.

［13］Kevin C，Kregel，et al.Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols［M］.American Physiological Society，2006.

［14］崔建華，張西洲，何富文.高原汽車兵脂質(zhì)代謝和體液免疫反應(yīng)的變化［J］.高原醫(yī)學(xué)雜志，2000（2）.

［15］Monika R.Fleshner，Erik J，et al.Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols ［M］.American Physiological Society，2006.