肥胖人群免疫功能的變化特點及運動干預效應研究

乾佑玲 肖 哲 朱 歡

1.湖北民族大學體育學院，湖北 恩施 445000；

2.湖北民族大學運動科學研究中心，湖北 恩施 445000

2016年英國著名醫學雜志《柳葉刀》發表了全球成年人體重調查報告，發現中國的成人肥胖人數將近9000萬，超過美國躍居第一，且全球成人中肥胖人數比瘦子多。肥胖不只是一種代謝性疾病，它還是一種炎癥疾病，炎癥在肥胖的發展過程中具有重要的作用，與肥胖所帶來的一系列并發癥之間存在著密切的聯系。與體重不足相比，全球更多的死亡與超重和肥胖相關。肥胖以及胰島素抵抗的發展與許多常見的醫療狀況有關，例如2型糖尿病（T2DM）、高血壓、心血管疾病、中風和身體殘疾等，所以對肥胖進行干預對人體的健康有著積極的影響作用。盡管有循證公共衛生建議，但全球肥胖癥的流行率仍在持續上升，采取健康生活方式的承諾對于應對這一全球流行病越來越重要。[1]研究表明，身體活動和鍛煉對肥胖者有很多好處，有助于減輕體重，減少身體脂肪、腹部內臟脂肪，并可能在減肥后保持體重。[2]有氧運動和抗阻運動都會降低機體體重并改善機體的炎癥狀態，但抗阻運動對機體炎癥的改善效果要優于有氧運動[3]。高強度間歇運動可顯著降低肥胖青少年的體重、BMI、腰圍和體脂百分比，改善肥胖青少年的身體成分，產生有效的減脂作用。[4]此外，全身振動訓練對改善肥胖及肥胖引起的各種代謝和心血管疾病具有積極作用。[5]綜上，不同運動方式對肥胖的干預效應存在一定的差異，因此，本文將綜述不同運動對肥胖免疫的影響，為改善肥胖患者免疫炎癥相關研究提供新思路。

1 肥胖人群免疫功能的特點

免疫系統是生理穩態最重要的調節因子之一。最近的研究表明，肥胖引發多器官基因表達的廣泛變化和血液白細胞DNA的甲基化變化，從而導致免疫功能障礙[6]，無法保持健康的體重會擾亂身體的代謝和免疫軸[7]。此外，研究表明，肥胖青少年的免疫功能受到不同程度的抑制[8]，且存在免疫紊亂。由此可見肥胖與免疫系統（免疫器官、免疫細胞、免疫活性物質）之間存在密切的聯系。

1.1 肥胖與免疫器官

肥胖人群脂肪體積或數量增大使得多余的脂肪沉積在免疫器官中，對免疫器官的功能造成影響。對淋巴的影響，肥胖會引起淋巴功能障礙，降低人體免疫力。研究表明肥胖會導致淋巴功能障礙，肥胖介導的淋巴功能障礙受炎癥細胞外淋巴積聚的調節，并且T細胞炎癥反應是啟動這種效應所必需的。[9]對胸腺的影響，胸腺能夠調節機體免疫平衡，維持機體免疫穩定性，Sreenivas- an Jayasree等[10]在對肥胖小鼠的觀察中發現，肥胖小鼠表現出胸腺功能下降和炎癥反應增加的現象。對扁桃體的影響，Daar Ghaniya等的結果顯示，肥胖兒童的腺樣體和扁桃體肥厚的頻率高于非肥胖兒童。[11]盡管大部分研究表明肥胖會導致免疫器官障礙，降低免疫力，但也有研究表明肥胖能夠增強個體的免疫功能。Ren Zhihua等的研究表明在大腸桿菌感染引起的非致死性急性肺炎中，飲食誘導的肥胖（DIO）小鼠表現出更強的抗凋亡能力，更有利于保護脾臟和提高機體的免疫防御能力。[12]梁爽等研究也表明小鼠在感染非致死性肺炎后，肥胖機體的細胞免疫功能得到增強。[13]

由此可見，肥胖與免疫器官之間的關系是極為復雜的，且機體內各免疫細胞之間相互作用，僅從單個器官入手探討肥胖與免疫器官之間的聯系是不全面的，需要全面了解二者之間的關系。

1.2 肥胖與免疫細胞

在肥胖人群的脂肪組織中存在各種免疫細胞（如淋巴細胞、巨噬細胞、粒細胞、肥大細胞等），各免疫細胞均不同程度的參與了個體肥胖。

1.2.1 淋巴細胞

淋巴細胞來源于淋巴器官，主要位于淋巴液中，負責免疫功能的執行，淋巴細胞在肥胖人群的脂肪組織中發揮著重要作用。Eljaafari Assia等研究指出，在IFN-γ分泌過程中，肥胖人群會導致T細胞功能障礙和細胞溶解活性顯著降低。[14]還有研究指出肥胖會加速T細胞免疫衰老，[15]而CD4 T細胞是免疫反應的基本介質，[16]被認為是與內臟肥胖相關的慢性脂肪組織炎癥的中央控制器，在HFD喂養的肥胖小鼠的內臟脂肪組織（AT）中CD4 T細胞數量的增加會產生更多促炎介質，引起內臟AT炎癥。[15，17]此外，Shirakawa Kohsuke等指出內臟肥胖會損害B細胞功能，并誘導促炎表型。[15]另外，HFD誘導的自然殺傷（NK）細胞改變是肥胖相關免疫學特征的結果，NK細胞的表型和功能在肥胖中受損。[18]由此可見，肥胖與淋巴細胞之間存在著密切的聯系，且肥胖會導致淋巴細胞功能受損，引發內臟脂肪組織炎癥。

1.2.2 巨噬細胞

巨噬細胞來源于單核細胞，具有吞噬、消化功能，對肥胖的發展起著重要的作用。Lim Ha-Young等表明與瘦體重或理想體重犬相比，超重或肥胖犬的腫瘤相關巨噬細胞計數明顯更高。[19]根據巨噬細胞的作用可將其分為M1促炎巨噬細胞和M2抗炎巨噬細胞。研究表明在非肥胖脂肪組織中，主要亞型為M2巨噬細胞，起抗炎作用；而在肥胖癥中M1巨噬細胞表達增加，分泌炎性細胞因子導致肥胖并引起慢性炎癥[20]。Xie Z等人的研究結果表明M2巨噬細胞的增加，可能會導致人類脂肪來源的間充質干細胞通過增加解偶聯蛋白1表達和增強能量消耗來抑制肥胖。[21]Noh Ji-Won等的研究表明黃芩苷可通過降低M1脂肪組織巨噬細胞、增加抗炎M2脂肪組織巨噬細胞等來起到抗炎效果，治療肥胖。[22]M1與M2兩種巨噬細胞之間是可以相互轉化的，由此可見，促使M1型促炎巨噬細胞向M2型抗炎巨噬細胞的轉變能夠起到良好的減肥效果。

1.2.3 粒細胞

粒細胞是一種有顆粒的白細胞，其來源離不開骨髓，能夠起到吞噬、消化作用，與肥胖之間存在著密切的關系。研究表明中性粒細胞計數、淋巴細胞計數、血小板計數等都受BMI狀態顯著影響。[23]Telenga E D等研究發現與非肥胖患者相比，肥胖患者在痰液和血液中顯示出更多的中性粒細胞。[24]張偉等表示當機體表現出肥胖，中性粒細胞會在功能與結構上出現顯著變化。[25]Salinas Constanza等的研究結果則表明在沒有其他內分泌疾病的情況下，肥胖本身會改變中性粒細胞活性氧的產生。[26]Cunha Filipe M等的研究表明體重和胰島素抵抗是不同減肥手術后白細胞和中性粒細胞變異的主要預測因素。[27]Barden A等的研究證明了代謝綜合征患者體重減輕后中性粒細胞RvE1水平增加，表明RvE1可能對體脂的變化特別敏感。[28]由此可見，中性粒細胞與機體的體重相關，且隨著體重的變化而變化。

1.2.4 肥大細胞

研究表明肥胖人的白色脂肪組織含有大量肥大細胞，且肥胖受試者的血清肥大細胞類胰蛋白酶水平也顯著高于瘦受試者。[29]肥大細胞在諸多疾病的病理生理學中起主要作用。Li Mengmeng等指出肥大細胞對于炎癥性疾病的發病機制至關重要，其釋放的蛋白酶會刺激蛋白酶激活受體（PAR），從而誘導微滲漏和廣泛的炎癥[30]。研究表明，肥大細胞可通過影響能量消耗、蛋白酶表達、血管生成、細胞凋亡和前脂肪細胞分化來參與代謝紊亂。[29]van Huisstede Astrid等的研究發現減肥手術改善了小氣道功能，減少了全身炎癥和氣道中肥大細胞的數量。[31]由此可見，肥大細胞可作為改善肥胖炎癥的治療靶點。

1.3 肥胖與免疫活性物質

研究表明腫瘤壞死因子（TNF）是一種經典的多效性促炎細胞因子。[32]此外，研究發現TNF-α能夠降低細胞活力，促進炎癥因子的產生，誘導脂肪生成[33]。還有研究表明，肥胖和牙周炎引起的炎癥模式，主要與高水平的TNF-α相關。[32]

早期研究表明，肥胖組織中不僅TNF-α增加，一系列炎性細胞因子也增加，包括白細胞介素（IL）-6、IL-1β、CCL2等。[34]研究表明，肥胖大鼠體重和Lee's指數與IL-6成正相關。[35]另外，研究發現與對照組相比，肥胖青少年的iNKT細胞中IFN-γ（干擾素-γ）/IL-4細胞因子比率增加[36]。綜上，肥胖與諸多免疫活性物質（如：TNF、IL、IFN）之間都存在著密切的聯系，通過干預影響免疫活性物質水平有助于減輕肥胖患者的炎癥狀態、降低體重、促進健康。

2 運動對肥胖人群免疫功能的影響

運動對治療肥胖具有積極的療效，但在不同環境下不同的運動方式對肥胖的影響效果有所不同，了解不同運動形式對肥胖干預的影響效果將有助于后期制定、實施更好的干預方案。

2.1 常氧環境下運動干預對肥胖人群免疫功能的干預效應

2.1.1 有氧運動對肥胖人群免疫功能的干預效應

有氧運動作為一種常見的健身方式，能夠對諸多疾病起到良好的改善作用，如慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、高血壓、肥胖等。在對肥胖的干預中大多研究成果體現出有氧運動對肥胖的積極療效。首先，有氧運動能夠減輕肥胖患者的體重、降低體脂，改善代謝能力。徐建方等指出對肥胖大鼠進行有氧運動干預可有效降低脂肪重量，減緩體重的增長。[3]李良指出進行為期8周的有氧運動干預能夠改善肥胖大鼠的體重和血脂水平。[37]李文玉指出有氧運動能夠降低青年肥胖者的體重及BMI指數，而且對青年肥胖患者的血脂代謝能起到良好的改善作用。[38]Lee Junga指出有氧運動可能有助于降低體脂、空腹胰島素和炎癥標志物，并提高兒童和青少年超重和肥胖的身體素質，且有助于避免肌肉的流失。[39]再者，有氧運動能夠有效的改善肥胖患者的免疫功能，起到良好的抗炎效果。劉敏等人的研究表明，有氧運動干預對于肥胖患者的炎癥狀態能夠起到良好的抗炎效果。[40]Ahmadi -Kani Golzar F等研究指出有氧訓練可減少肥胖并改善肥胖引起的內臟脂肪組織炎癥。[41]王鴻偉指出肥胖大鼠進行有氧運動能夠顯著降低血清與炎癥水平。[42]Tenório Thiago R S等的研究表明低強度與高強度有氧訓練均能改善肥胖青少年的炎癥狀況，且與低強度有氧訓練相比，高強度有氧訓練中生物標志物的數量和變化幅度更高。[43]王杰龍等的研究表明，對肥胖小鼠進行為期4周的有氧耐力游泳運動能夠對小鼠免疫器官的發育和功能產生影響，并誘導免疫偏移。[44]綜上，有氧運動能夠有效降低肥胖機體的脂肪含量，達到減肥效果，同時也能對肥胖機體起到較好的抗炎作用，提升機體免疫力。

2.1.2 抗阻運動對肥胖人群免疫功能的干預效應

抗阻運動能有效降低肥胖機體的體重并改善機體慢性炎癥狀態。研究表明，肥胖青年進行為期4周的抗阻運動后，其機體的脂肪含量減少、體重減輕，慢性炎癥狀態在血清TNF-a、Visfatin水平下降的狀態下得到改善。[3]相關動物研究表明，為期8周的抗阻運動能夠降低脂肪組織表達，有效抑制肥胖小鼠體重的增長[45]以及8周抗阻運動能夠激活FGF21信號通路，有效減輕體重，改善血脂。[37]此外，研究表明，為期10周的阻力訓練對青少年的基本運動技能有積極影響，而且還有益于體重狀態和身體自我感知。[46]還有研究表明，12周全身阻力訓練，在不同負荷強度下均能有效改善炎癥狀況、體脂、肌肉力量和6分鐘步行測試，但不同負荷強度并不能決定阻力訓練對幾種肥胖相關的促炎和趨化化合物、體脂肪等的影響[47]。但也有研究表明，阻力可能會增加去脂量并增加脂肪量的減少，但不會促進減肥，[48]而且8周抗阻運動增強了肥胖大鼠脂肪組織的炎癥反應。[49]綜上所述，4-12周的抗阻訓練能夠有效的降低肥胖機體的體脂含量、減輕體重，并對炎癥狀態有所影響。但有氧運動與抗阻運動對肥胖機體的干預效果不同的研究者所持觀點不同，楊星雅等表示在降低脂肪含量、減輕機體炎癥反應上，8周有氧運動比抗阻運動更加有效[45]。而徐建方等則表示對于改善機體的慢性炎癥狀態，4周的抗阻運動與有氧運動相比表現出更好的效果。[3]還有研究表明8周的抗阻運動在降低機體體重、改善血脂水平上優于有氧運動[37]。有氧運動與抗阻運動對肥胖機體的干預效果表現不同，其原因可能是因為干預時間、周期、運動強度的不同所造成的。

2.1.3 高強度間歇運動對肥胖人群免疫功能的干預效應

在預防慢性病和公共健身領域，高強度間歇訓練（HIIT）得到廣泛的應用。研究表明，為期6周的HIIT能夠顯著改善超重兒童的體脂，增加有氧能力[50]。另外，8周的HIIT能夠降低腫瘤壞死因子α和白細胞介素10的表達，有助于肥胖大鼠免疫穩態的維持。[51]還有研究表明，10周HIIT和耐力運動（END）在預防脂肪庫中的代謝惡化、膠原蛋白沉積和炎癥反應方面表現出有益的作用，并改善了高脂肪飲食（HFD）小鼠的全身胰島素抵抗。[52]此外，12周HIIT積極改變肥胖少女的血脂和脂聯素變量，進而改善胰島素敏感性，與中等強度間歇訓練相比HIIT取得更好的結果。[53]還有研究表明，與傳統的低至中強度持續耐力訓練相比，HIIT和短跑間歇訓練（SIT）在降低總脂肪質量、改善心肺健康和胰島素敏感性方面其運動效果更佳。[54]另外，一項薈萃分析研究發現，HIIT可顯著降低肥胖青少年的體重、BMI、腰圍和體脂百分比，能夠有效的改善肥胖青少年的身體成分，產生有效的減脂作用。[4]此外，還有一項薈萃分析表明，HIIT可以改善患有代謝紊亂的超重和肥胖成人的肝臟脂肪，但對機體的體重變化卻沒有影響。[55]HIIT對機體減肥效果所表現出來的不同可能與運動時間和間歇有關。研究指出，不同的運動時間和間歇性時間的組合，會以不同的方式刺激身體，從而導致身體產生不同的減脂效果。[4]綜上，HIIT對肥胖機體具有良好的代謝改善作用，且其運動效果較中等強度間歇訓練更佳，但HIIT受運動時間、間歇時間差異影響，其對機體的影響效果各不相同。

2.1.4 聯合運動干預對肥胖人群免疫功能的干預效應

單獨的運動訓練（如有氧運動、抗阻運動等）對肥胖機體能夠起到較好的改善體重、緩解炎癥的效果，聯合運動干預作為較為復雜的運動干預形式對肥胖機體的影響也得到研究者的廣泛關注。研究表明，12周的聯合運動（有氧加抗阻）增加了超重和肥胖的性早熟女孩的脂聯素，降低了抵抗素和青春期率[56]。16周的定期和非定期聯合運動訓練可以降低肥胖成人的胰島素抵抗標志物[57]。六個月有規律的體育鍛煉（阻力與有氧聯合阻力）能夠顯著改善身體成分，減少BMI和脂肪組織，產生積極的代謝和心血管效應[58]。此外，為期1年的跨學科干預研究表明有氧訓練加阻力訓練組在身體成分、總膽固醇、腰圍、葡萄糖和脂聯素方面的變化顯著高于有氧訓練組，即在改善代謝特征和脂聯素血癥方面有氧訓練加阻力訓練表現出更好的效果[59]。綜上，聯合運動干預能夠改善肥胖機體的身體成分，引起脂聯素、BMI、脂肪組織的變化，提高胰島素敏感性。因此，在治療肥胖機體及其引起的慢性疾病時可選擇聯合運動的形式進行干預。

2.1.5 其他運動對肥胖人群免疫功能的干預效應

隨著運動形式和項目的多樣化，不同運動訓練方式被廣泛應用到肥胖干預上。除以上列出的運動干預形式外，全身振動（WBV）訓練這一新型治療性運動方式對改善肥胖及肥胖引起的各種代謝和心血管疾病具有實用、有益、有效的作用。[5]研究表明WBV訓練能有效減少身體脂肪堆積和血清瘦素，[60]且與有氧運動相比，WBV訓練的體重和內臟脂肪量的減少更大。[61]然而，WBV訓練在肥胖患者管理中的治療用途仍未標準化，其潛在的不良反應是不確定的。[60]此外，還有一項關于刀郎舞（一種以身體的滑沖和微顫為主要動作特征的傳統體育舞蹈）的研究表明，刀郎舞對肥胖女大學生的身體形態、心肺功能、機體免疫力和脂肪細胞分泌機能起到積極作用。[62]

2.2 低氧環境下運動干預對肥胖人群免疫功能的干預效應

低氧訓練是在氧含量低于正常水平的環境下進行訓練。隨著研究的不斷進展，研究者對低氧訓練的研究不再局限于提升運動成績，而開始轉向對機體部分指標的研究。研究表明，為期4周的低氧運動能夠對肥胖機體起到良好的改善作用，低氧運動能有效降低體脂、降低血清瘦素、改善胰島素抵抗和瘦素抵抗；[63]而且能夠降低肥胖發病率、減輕體重、減少脂肪量，對高脂肪飲食誘導的脂肪肝具有保護作用；[64]模擬低氧運動能夠減輕體重、體脂含量等，且模擬低氧環境下的有氧運動的減重效果要優于高原環境下的有氧運動。[65]此外，有研究表明，為期5周的低氧運動能增加肥胖大鼠腸道菌群的豐富度和多樣性，起到減脂降重，改善肥胖機體炎癥狀態的作用，且低氧運動的影響效果較常氧運動更佳。[66,67]還有研究表明，12周低氧訓練在改善身體成分、體能、肺功能方面優于常氧訓練，更有利于促進肥胖老年人群健康。[68]且在常壓循環缺氧條件下進行為期12周的缺氧訓練（缺氧間歇訓練、缺氧重復沖刺訓練），能夠使得超重/肥胖女性軀干脂肪量百分比顯著下降、減少腹部脂肪，而常氧條件下的相同方案效果不明顯，甚至沒有產生影響效果[69]。還有綜述研究表明，缺氧療法是一種新的誘導減脂、促進代謝和心血管健康的治療方式，可能是治療肥胖癥的重要且必要的策略。[70]而且缺氧療法對改善肥胖及肥胖引起的各種代謝和心血管疾病具有實用、有益、有效的作用。[5]綜上，4-12周的低氧環境訓練能夠對肥胖患者的體重、體脂、血清瘦素、胰島素抵抗、瘦素抵抗、炎癥狀態、肺功能、內皮和血液流變學功能產生積極影響。且大部分研究認為低氧環境對肥胖患者的影響效果優于常氧環境，但也有研究認為與常氧條件下訓練相比，缺氧訓練對體重和體脂量的減少并沒有表現出額外的好處。所以，后期研究需要進一步探析缺氧與常氧環境下的訓練效果對肥胖患者的影響效果，并分析、比較其影響機制。

3 改善肥胖人群免疫炎癥的運動處方建議

從環境來看，運動干預會對肥胖人群的免疫炎癥起到積極改善作用，但低氧環境下的運動干預與常氧環境相比往往表現出更好的效果。從運動形式來看，有氧運動、抗阻運動、間歇運動和全身振動訓練對肥胖人群免疫炎癥均表現出實用效益。且聯合運動干預在治療肥胖機體及其引起的慢性疾病時表現出更好的效果。從運動強度來看，高強度間歇運動和中等強度間歇運動都能有效改善肥胖人群免疫炎癥狀態，且高強度間歇運動的干預效果要優于中等強度間歇運動。從運動時間來看，運動干預時間應集中在4-12周，且不低于4周。此外，不同的運動環境、運動形式、運動強度、運動周期均會對肥胖人群的免疫炎癥產生不同的影響效果，且受個體體質、身體狀況等因素的影響，在制定運動處方時應充分考慮肥胖人群的身體狀況，尤其是特殊人群，避免造成不必要的損傷。

4 結論

肥胖與機體免疫功能之間存在著密切的聯系，肥胖會導致機體免疫功能障礙，表現為運動能改善肥胖人群免疫功能，其中常氧環境下的有氧運動、抗阻運動、高強度間歇運動以及聯合運動干預形式都會對機體的肥胖癥狀起到良好的調節作用，并能較好的維持機體的免疫穩態，有效提升肥胖患者的生活質量，減少由肥胖引發的疾病的發病率；另外，全身振動訓練對肥胖機體有著積極的改善作用；低氧環境下的運動訓練能夠有效改善肥胖機體的多項指標，且其干預效果大多優于常氧環境。但與常氧環境下的運動訓練相比，低氧環境下的運動訓練和全身振動訓練存在更大的運動風險。