運動促進機體免疫的研究進展綜述

王 琳，何 陽，敬龍軍

前言

運動提高免疫力是近幾年國際通過交叉學科的研究提升人們身心健康的熱點領域，機體免疫力分為自然免疫力與人工免疫力，其都可以通過主動或被動的形式獲得。缺乏身體活動會影響人體免疫力，并隨著年齡的增長而顯著增加。身體活動能夠優化巨噬細胞中IL-12的作用，幫助抗腫瘤反應；同時可以顯著增加IL-6和IL-10，對抗炎癥有一定作用等。

然而該領域在以往綜述研究中，還未應用大數據對大樣本文獻數據進行可視化的表征，對研究大數據進行可視化的分析可以直觀、全面的了解這一研究領域的總體概況、發展脈絡等問題，為研究人員找到該領域的研究重點提供了有利的證據，在醫療等學科已經廣泛應用［7］。同時，該研究通過大數據分析結果，從而進行定性的研究進展綜述，為未來研究提供該領域主題的當前知識狀態的基本理解，以及討論未涉及或有爭議的研究主題，為未來研究提供理論基礎。最后，對國內外的研究成果、方法等進行對比，可以借鑒國外先進理論，同時為相關研究人員提供評判式學習的機會。

因此，該研究目的運用CiteSpace可視化工具，知識圖譜研究范式深入挖掘了該領域高頻研究國家、機構發文趨勢；核心作者的發文分布及合作網絡與國內研究進行對比，為今后研究主題提供量化數據；系統性分析國內外被引文獻主題聚類、熱點關鍵詞以及突發性文獻，為國內研究奠定理論基礎。

1 研究方法

1.1 研究工具

研究工具為可視化應用軟件Citespace，利用知識圖譜方法對文獻進行量化梳理等。知識圖譜分析可以直觀得分析文獻得量化數據，而利用可視化軟件對文獻數據進行表征時，可為研究人員提供高效得數據分析結果，從而為未來研究提供一定數據支持。在CiteSpace對大數據的熱點，前沿以及演進的表征中，主要依據頻次（頻次高判定為較熱主題），度分布（度分布越高證明研究的聯結作用越強），主題聚類（具有代表性的知識集群）等進行討論。

1.2 研究對象

研究數據先后通過對WOS核心集數據庫和中國知網進行采集，在WOS數據采集中，利用免疫和體育活動相關關鍵詞進行檢索，確定使用TS＝（immune AND physical activity）復合式搜索，可以最大程度涵蓋運動健康免疫相關問題研究。由于1991年以前發文量僅一篇，因此選取1991-2020年期間的相關文獻，最后確定1542篇文獻，作為國外研究的數據集。在對中國知網（CNKI）數據庫中的核心期刊數據收集，以免疫和運動為主題詞進行檢索，共計檢索文獻1394篇，然后通過篩選掉與免疫和體育活動不相關問題的文獻，最后確定共計1258篇進行國內研究數據集。

1.3 研究內容

首先利用CiteSpace軟件分別建立高頻國家（country）、作者（author）、機構（institution）項目，得出該類研究總體趨勢；其次，對熱點詞（co-words）的來源、發展和現狀進行分析，根據文章中關鍵詞出現的頻率，可以發現運動促進機體免疫的研究熱點和新興趨勢。最后，對運動促進機體免疫研究領域的知識集群（cited-reference）進行分類，識別該領域知識圖譜中的主要集群。

2 結果與分析

圖一 高頻研究國家發文趨勢圖（a.年度發文增長趨勢；b.高頻研究國家發文量；c.國際合作網絡；d.突發性國家時間軸）Fig.1 High-frequency research country publication trend chart（a.Annual publication growth trend；b.High-frequency research national publication volume；c.International cooperation network；d.Sudden national timeline）

運動影響免疫力研究自1991年文獻數量3篇至2019年151篇，增長幅度較大。2012以后該領域研究發展較快，此階段發文數量最高為2017年127篇，國內該領域的研究自1992年文獻數量13篇至2019年53篇，發文量最高為2007年75篇。圖一為國內外近十年發文量及國外總發文量數據。

國外1991年至2020年發表了1543篇相關文章，發文量最高的5個國家發文總數是總發文量的47.2%，依次是美國（565），其次是德國（156）、英格蘭（120）、巴西（101）、加拿大（143）等以歐美為中心的國家。國內在1992年至2020年間發表相關文獻1258篇。在國際合作網絡圖譜中，高頻國家之間都有較明顯的合作關系。與美國聯結比較顯著的是加拿大、意大利等，與英國合作較緊密的有：巴西、澳大利亞，與德國合作較緊密的有：西班牙，具有突發性的國家為美國（10.42），突發時間1992年；加拿大（13.61），突發時間1992年；意大利（4.12），突發時間1992年；以上3個具有突發性的國家，除美國外，在該領域都不具有較高的研究成果和度分布，但其在某一時間段具有突發性，說明在該階段的相關研究受國際關注度較高。

2.2 國內外運動影響機體免疫研究的核心作者、機構合作網絡及其引用量

在本研究中，國外研究頻次較高的作者在體育促進機體免疫相關研究的關注度較高，研究歷時較長，這類作者不同時期的研究某種程度上反映了該領域研究的演變進程。可視化數據顯示：研究頻次高且度分布高的作者有：Nieman DC（64）；Woods JA（67）；Kohut ML（89），研究頻次較低但度分布較高的作者是Mctieman A（95）；Lee IM（76），研究頻次與度分布較高的作者在此領域的研究中有較重要的聯結作用，研究頻次低，但度分布卻較高的作者所涉及的相關研究是有重要的聯結作用。對核心作者的引文頻次進行了分析，有較高被引頻次的作者為：Nieman DC（419）、Pedersen BK（373）、Gleeson M（253）、Shephard RJ（194）、Woods JA（183）等。

圖二 核心作者、機構合作及其引用網絡圖（a.國外核心作者引文網絡；b.國內核心作者發文量；c.國外核心機構合作網絡；d.國內核心機構合作網絡）Fig.2 Core authors，institutional cooperation and citation network diagram（a.Citation Network of Foreign Core Authors；b.Volume of Papers Published by Domestic Core Authors；c.Cooperation Network of Foreign Core Institutions；d.Cooperation Network of Domestic Core Institutions）

國內研究可視化數據顯示：研究頻次高且度分布較高的作者有：陳佩杰（44，14）、郝選明（31，14），其研究在該領域較具有代表性。研究頻次較低但突發性最高的作者是曹寶山（19，9.47），說明其所涉及的相關研究在某時段較熱；研究頻次較低但度分布較高的蘇利強（9，9）、趙廣高（9，9），其研究在該領域有一定的聯結作用。同時數據結果顯示，相關領域研究頻次較高但度分布很低的作者任宏（40，4），研究可能更傾向于醫學領域，在體育學領域的聯系性較低。

由表3可以看出，古宇廟水庫在2006年、2008年、2010年、2012年的內梅羅綜合污染指數較高，處于1≤Pj<1.78，水質狀況在Ⅳ類標準范圍內，屬于中度污染，其余年份的內梅羅綜合污染指數處于0.750≤Pj<1，水質狀況在Ⅲ類標準范圍內，屬于輕污染。古宇廟水庫水質綜合狀況在Ⅲ、Ⅳ類別，不過水質在呈良性發展，2013年以來一直處于Ⅲ類標準，水質總體趨于好轉。

Nieman DC、Pedersen BK在國外研究中體育促進機體免疫研究領域的度分布、研究頻次及被引頻次都占據較高位置，而國內研究中陳佩杰、郝選明在體育促進機體免疫研究領域的度分布、研究頻次及被引頻次都占據較高位置，因此可以認為他們在國內外此領域中有重要地位。

國外機構相關研究成果最多的伊利諾伊大學（University of Illinois，32），其次是哥本哈根大學（University of Copenhagen，26），以及明圣保羅大學（university of sao paulo，26）。年度分布排名較高的哈佛大學（Harvard University，25）、佛雷德·哈欽森癌癥研究中心（Fred Hutchinson Cancer Research Center，22）、紐卡斯爾大學（The NCAR Command Language，20）、加州大學舊金山分校（University of California-San Francisco）。在研究頻次最高的10所大學中，6所位于美國，另外4所分別位于英國、丹麥、菲律賓和加拿大。國內機構相關研究集中在北京體育大學，但不具有高度的分布，證明相關研究的聯結作用不明顯；其次上海體育學院運動科學學院，度分布為12，其中心聯結顯著。通過圖譜可視化分析，與度分布最高的上海體育學院聯結較強的機構是：上海體育科學研究所。綜上結果證明國外在該領域具有較重要地位的機構為哥本哈根、哈佛大學以及佛雷德·哈欽森癌癥研究中心。我國上海體育學院運動科學學院在該領域占據重要地位。

2.3 國內外運動影響免疫研究前沿熱點

聚類分析是根據科技文獻間的相似性將科技文獻對象劃分成組的過程。因此，科技文獻聚類是在不需要預先定義類別信息的情況下，也能提取出少量的具有價值的簇。圖中橫坐標不同顏色代表不同時區的被引文量，橫坐標顏色越淺證明該類主題聚類為前沿聚類。

圖三 共被引文獻時區圖Fig.3 cited-reference Literature Time Zone Map

運動影響免疫的生物學機制討論依據可視化共被引文獻聚類：exercise-dependentregulation（依靠運動調節）、antiinflammatoryaction（抗炎）、naturalkillercell（自然殺傷細胞）、post-traumatic stress disorder（創傷后應激障礙）、major depressive disorder（嚴重抑郁癥）；熱點關鍵詞：immune response（免疫應答）、cancer（癌癥）］、stress（壓力）數據等，在共被引文獻的聚類中找到相應鏈接文獻進行再分類與綜述。

從時間軸中可以看出：關于＃0依靠運動調節（exercisedependent regulation，2004-2018）、＃2抗炎（anti-inflammatory，1996-2010）＃3心血管疾病的風險（cardiovascular disease risk，2001-2016）＃4腸道微生物群（gut microbiota，2004-2018）、＃5自然殺傷細胞（natural killer cells，1995-2015）、＃6身體活動（physical activity，2001-2016）、＃10能量平衡（energy balance，1996-2014）、＃23創傷后應激障礙（post-traumatic stress disorder，2014-2016）、＃32嚴重抑郁癥（major depressive disorder，2006-2014）的主題聚類中是近十年較關注的話題。

同時，研究熱點出現頻次較高的詞：發炎（inflammation，233）、免疫系統（immune system，209），發炎與免疫系統的共現頻次和度分布比較高，說明其是該領域探討的主要內容；度分布較高的是年齡（age，87）、細胞因子（cytokine，74），現狀的研究頻次相對不高，但度分布卻最高，表面其在運動促進機體免疫研究中有著較重要的聯結作用；突發性高的關鍵詞為自然殺傷細胞（natural killer cell）、感染（infection），頻率較低，表明在某一段時間它涉及的研究主題很受關注。

2.4 突發性被引文獻

文獻的突發性被引說明其在這期間的研究領域中出現了有一定影響力的背景事件，從而某種程度上激發了研究問題的聚焦，在運動促進機體免疫的研究中，突發性文獻主要討論運動對免疫力的機制作用。研究如同時具備較高的突發性與度分布，說明該文獻在該領域具有較高的參考價值。

表2 高突發性被引文獻（突發性在10以上）Tab.2 Highly Sudden Cited Literature（the highly sudden under 10）

3 討論

結合熱點詞與共被引文獻的知識聚類，運動促進機體免疫的研究熱點主要集中討論運動促進機體免疫的生理健康：運動對慢性疾病的調節作用可能來自于身體活動對自然殺傷細胞的影響，同時，也可能由于身體活動對抗炎細胞的影響；另外免疫應答、能量平衡以及癌癥等也是運動促進機體生理健康方面的研究熱點。其次，運動促進心理健康的研究熱點可以歸納為其對創傷后應激障礙，重度抑郁癥等研究。最后，該研究領域對過度運動討論也較頻繁。

3.1 運動影響機體免疫促進生理健康的研究演進

進行免疫應答是一項耗費新陳代謝的過程，在能量不足的情況下不能很好地進行，而能量過剩（例如，肥胖或患有代謝綜合征的人）也會損害免疫反應并誘發慢性炎癥。因脂肪細胞在適應饑餓、運動和對抗病原體的免疫系統中發揮作用。持續的正能量平衡導致脂肪細胞過度積累，在腹部引起慢性炎癥。Heber（2010）認為，以植物為主的飲食，以及增加身體活動和社會支持相結合，對平衡免疫系統較有效［51］。通常研究通過對不同人群的身體活動干預實驗來論證運動如何改善免疫系統，進而對癌癥的預防及治療產生一定的作用。例如，對超重及有久坐行為的絕經后婦女進行中度有氧運動（45分鐘/天，5天/周，）干預，干預時間為1年，干預后血清雌激素，睪丸激素和胰島素減少；而另一項針對中老年人的對照試驗中，研究發現，對60歲男性進行1年的運動干預（60分鐘/天，6天/周），可以減少男性的結腸隱窩細胞增殖。我國研究應用系統性綜述也論證了運動與癌癥通過免疫系統應答的機制。它可能源于自然殺傷細胞（nature killer cell），其是骨髓產生的重要免疫細胞，Pedersen（1991）解釋了運動對NK細胞產生和抑制的機制過程：運動期間，NK細胞活性增加，這些增加是由于聚集了具有高IL-2應答能力的NK細胞，而運動后NK活性降低是由于單核細胞濃度升高釋放的前列腺素的下調。在高強度，中度和輕度運動期間，NK細胞活性增加，但在高強度運動后NK細胞功能會被抑制，而在中度或輕度運動后則沒有。汪苗（2015）通過對6篇文獻的元分析表明，小強度有規律的運動可以提高癌癥患者NK細胞活性，增強患者免疫功能。也可通過改善炎性因子水平：戚光（2018）體育鍛煉有可能成為癌癥輔助治療療法，長時間適當運動可減少C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、TNF-α、IL-6和其他炎性因子水平；有規律的中等強度運動鍛煉還能改善機體免疫功能。運動可以顯著增加IL-6和IL-10，對抗炎癥有一定作用。因反復運動的健康適應是抗炎和合成代謝，其包括增加肌肉質量、血管和動脈生成、增加骨骼強度和形成新的線粒體。分解代謝和合成代謝因素之間的平衡是影響兒童的健康和成長的特定方式。如兒童哮喘和關節炎。而運動在改善細胞內環境平衡的嚴重紊亂時，包括嚴重的代謝性酸中毒、組織和線粒體內氧和底物流量的顯著改變，其涉及循環細胞因子和白細胞水平的增加，這些細胞通常與分解代謝有關，而不是合成代謝。最近證明了高強度耐力訓練對肺功能、肌力、疲勞、呼吸困難、健康相關損害和肺免疫細胞的影響。Aengevaeren and Eijsvogels（2020）認為，對于新診斷的結節病患者，高強度的阻力訓練和常規強度的吸氣肌訓練可以在沒有不良事件的情況下改善肌肉力量，這是一種無創的、有吸引力的改善疲勞、呼吸困難和生活質量的方法，這些結果為更大規模的隨機試驗提供了基礎。

3.2 運動影響機體免疫促進精神健康研究熱點

運動對炎癥的抑制作用也可在一定程度上改善心理疾病，Bower和Irwin（2016）論述了心身療法對炎癥的生物學機制，心身療法是強調大腦與身體結合使用以協助治愈過程的療法，如太極拳，氣功，瑜伽和冥想，這類運動對免疫產生作用通常利用正念、呼吸和身體活動，這些成分聯結運動與炎癥最近端表現在，自主神經系統（ANS）和下丘腦-垂體-腎上腺（HPA）軸的改變可能在構建與干預相關的炎癥活動變化中起重要作用。這些系統是炎癥基因表達的關鍵調節因子是身心干預的目標。我國研究同樣討論了如太極拳等傳統運動項目與免疫系統的聯系。梁利蘋（2018）應用心理測驗與生理指標相結合，通過調查155名實驗組（2年以上傳統保健運動時常）與30名對照組（無規律運動行為）老年人，得出結論，無論在心理健康水平還是免疫系統指標上，實驗組對象均高于對照組。可以看出我國得傳統體育項目在影響免疫改善心理健康水平中發揮了重要作用，而不同項目鍛煉群體的中老年人心理指標存在差異，如步行、慢跑對控制抑郁情緒作用明顯；太極拳、太極劍能有效控制激動和憤怒情緒；健身氣功易筋經有愉悅身心之功效。運動可以調節抑郁和淋巴細胞增值的關系，但是身體活動影響不同年齡免疫系統對抑郁癥的作用也許存在差異，Miller，Cohen和Herbert（2014）通過實驗證明，運動之后的老年抑郁癥患者的自然殺傷細胞活性降低，而年輕抑郁癥患者的自然殺傷細胞活性增強。Szymura，Kubica，Wiecek（2000）對健康的老年人和帕金森病（PD）患者定期進行適度強度平衡訓練，在訓練組和對照組中均未觀察到運動對IL-6、胰島素樣生長因子1（IGF-1）和OD200濃度的影響，但是研究發現腫瘤壞死因子顯著降低。因此，運動訓練的抗炎和神經保護作用在調節疾病過程中可能很重要，但身體活動可能通過的機制成為預防慢性神經系統疾病發展的保護劑仍在等待被確定。

3.3 過度運動影響機體免疫的生理學研究熱點

過度運動是否會降低免疫系統對機體的保護作用。雖然急性運動可以提高防御能力和代謝健康，但是在強化訓練和比賽期間運動員患病的風險增加。過度運動易引發上呼吸道感染，其機制為劇烈運動過程中持續的組織創傷產生細胞因子，驅動TH2細胞液在H2細胞反應導致同時抑制CMI，使運動員容易感染。另外，循環應激激素（皮質醇和兒茶酚胺）以及前列腺素E2水平的升高，也支持TH2淋巴細胞的上調。對于過度運動對淋巴細胞的影響中，（2019）建立強化訓練監測其對大鼠淋巴組織（血液、胸腺和脾臟）的影響，在血液中，只有TE組改變了淋巴細胞的比例，衰竭后成熟胸腺細胞比例下降。訓練時間越長，脾臟NK和NKT細胞的比例越低。在這些大鼠中，T組淋巴增殖活性降低，但在最后一次衰竭后立即增強。細胞因子的分泌在較長時間的訓練后（T組）得到改善，IFN和IL-10的分泌減少，IL-6的分泌增加。研究指出5周的強化訓練改變了淋巴細胞在原發和繼發淋巴組織中的分布，改變了其功能。一些報告也指出，與身體活動不太積極的對照組相比，運動員冠狀動脈鈣化和動脈粥樣硬化斑塊的患病率更高，其機制尚不明確。可以通過良性的斑塊形態和有益的運動誘發的冠狀動脈適應來觀察到。因而未來的縱向研究需要更多地揭示運動員的冠狀動脈粥樣硬化的潛在機制以及臨床相關性。同樣，劇烈的體育鍛煉可以引起IgG N-糖基化的抗炎變化，免疫球蛋白G（IgG）和總血漿蛋白的N-糖基化反應以前被證明可以反映炎癥通路的變化，c等（2019）將29名男運動員分為治療組和對照組進行為期6周的干預，研究結果表明血漿蛋白N-聚糖變化不明顯，而傳統炎癥標志物也未顯示炎癥狀態的顯著變化。觀察結果表明，劇烈的體育鍛煉有可能降低全身基礎炎癥水平，IgG N-糖基化也有可能成為一種敏感的縱向全身炎癥標志物。

4 結論

運動對機體免疫系統的相關研究由歐美發達國家主導，國外具有較重要地位的機構為哥本哈根、哈佛大學以及佛雷德·哈欽森癌癥研究中心，我國上海體育學院運動科學學院在該領域占據重要地位。Nieman DC及Pedersen BK的研究團隊研究成果具有較高的代表性。國內學者陳佩杰、郝選明在運動促進機體免疫的研究中有較重要地位。

在運動與機體免疫系統關系的討論中，國外研究傾向于應用精確的干預實驗測試不同訓練強度對改善不同人群免疫力在疾病預防與治療中的作用，并提供了大量的證據；我國的在該領域較前沿的干預研究通常利用大鼠為實驗對象，以及進行系統性的分析。

近年來。該領域較前沿的研究主題集中在運動干預的調節免疫系統平衡改善癌癥癥狀及促炎與抗炎細胞因子的作用，以及通過如太極拳，瑜伽等運動調節免疫系統對心理疾病的影響。未來我國研究可以考慮通過運動干預研究討論提升人體免疫力，發展傳統體育提升免疫力的機制作用，考慮體醫融合的途徑改善人的身心健康。