运动对老年人免疫系统影响研究进展

时间：2024-08-31

贺艳军

（山西师范大学体育学院，山西临汾041000）

免疫衰老，即与年龄增长相关的免疫系统结构和功能改变并不断恶化的过程，表现为固有免疫和获得性免疫的双重损伤，对抗原刺激的应答能力下降。免疫细胞数量和功能的改变以及细胞因子活性的变化，使老年人的免疫反应减弱，慢性炎症反应增强，患感染性疾病、自身免疫病和癌症的风险大大增加（马骋，2017）。综上所述，老年人年龄增长会导致免疫机能下降，导致老年人晚年生活的艰难。我国在不久的将来会面对人口的大比例老龄化，如何在老年人老龄化的过程中提升其幸福生活的能力，是我们国家急需解决的难题。本文将综述运动与老年人免疫系统之间的相关性，就如何提高老年人免疫力提出相应的建议。

1 老年人免疫系统机能低下的机制分析

老年人各器官系统的功能会随年龄的增加而下降。首先，免疫系统的功能也随之退化是老年人免疫能力低下的一个重要原因；其次，肌骨系统功能的退行性变化也是引起老年人免疫能力低下的原因之一；最后，久坐不动、不良的生活习惯以及过大的心理压力也是造成老年人免疫系统功能低下的重要原因。

1.1 年龄增长对老年人免疫系统的影响

老年人的免疫能力是其生活中不可或缺的一种能力，对老年人的晚年幸福起着决定性的作用。衰老会使老年人的适应性免疫能力和天然免疫能力均降低，而规律的运动作为一种简单又经济的方式，能对抗或延缓这种免疫机能的衰退（李睿，李春艳，2013）。在美国，恶性肿瘤和感染性疾病严重威胁着老年人的生命安全和晚年幸福（李睿，2013）。这表明随着年龄的增加，老年人的免疫系统机能出现了功能衰退，导致免疫功能下降。Espino等在2011年通过实验观察发现，在老年人群的白细胞中，随着受氧化损伤的分子不断积累，白细胞的死亡率升高；观察老年人的中性粒细胞和淋巴细胞发现，相比于年轻人，其免疫细胞中ROS水平明显升高，且SOD活性下降，细胞更易发生凋亡（Espino J.，2011）；赵影在2015年的研究中也指出，随着年龄的增长，老年人NK细胞增殖速率下降，NK细胞活性亦下降（赵影，2015）。另有研究指出，随着年龄的增长及疾病、病菌对人体的侵害，加上环境等因素的影响，人体将难以维持自身抗氧化系统的平衡，大量的自由基使机体产生氧化损伤，首先受伤的便是免疫系统（马骋等，2017）［1-18］。综上所述，老年人免疫系统功能低下是多方面的因素造成的。

1.2 肌骨系统对免疫系统的影响

肌骨系统和免疫系统联系密切，部分免疫细胞和肌骨细胞有着相同的起源，两者的作用通路亦是相辅相成，肌骨系统机能的好坏影响和制约着免疫系统的功能，而免疫系统机能的下降，也是导致老年人肌骨系统功能低下的重要原因；老年人运动的相对缺乏是造成肌肉量和骨量减少的重要原因；肌骨系统的良好运转有利于免疫系统正常机能的维持和免疫力的提高。

1.3 影响老年人免疫系统的其他因素

MahaSellami等人在最近的研究中指出，免疫系统的衰退主要是由于生物因素，如遗传和环境因素的相互作用（暴露于感染源，包括巨细胞病毒等）造成的代谢改变（Maha Sellami，2018）；同时也有报道指出，衰老与淋巴细胞亚群和NK细胞的数量和功能以及几种促炎和抗炎细胞因子水平的改变有关（Maha Sellami，2018）。另外，久坐的生活方式也是造成老年人免疫力低下的另一个重要的原因。综上，不良的生活习惯，生活环境的恶化、运动的相对缺乏以及较大的心理压力均会造成老年人免疫系统能力低下。

2 运动对老年人免疫系统的影响研究

长期的、适宜强度的运动作为健康生活的一部分会对老年人的身体产生各种有益的影响。运动对改善老年人免疫系统机能有着重要的作用，是老年人对抗因增龄而出现的免疫系统功能下降的重要手段。突然性的高强度运动会损伤老年人的免疫系统，具有依从性的、缓慢提升的运动可作为保护老年人免疫系统的一种重要手段。

2.1 运动与免疫系统

广为人知的“J”形曲线免疫理论告诉我们，高强度、长时间的运动会对人体的免疫系统机能产生抑制作用，甚至破坏人体的免疫系统，使其不能发挥正常的免疫功能，而低强度的运动对免疫系统机能的影响又是微乎其微的。近年来国内外的诸多研究均表明，长期规律性的适宜强度运动锻炼可以提高老年人机体的免疫能力。Calbet的研究结果表明，长期的、有依从性的运动对老年人的免疫系统是有益的（Calbet J.A.，2012）。同时，现有的学术文献也表明，慢性运动是一种安全的干预模式，可以预防免疫衰老、慢性低度炎症和提高流感疫苗在老年人群中的有效性，且是安全的；长期规律的运动不同于久坐的生活方式，对多种慢性病有改善作用，同时可抑制系统性炎症的发生（李省天，丁树哲，2018）。也有学者研究指出，老年人免疫系统中免疫细胞的增多、免疫功能的提升都得益于有规律的中等强度运动（王宏，2017）［19-20］。

综上所述，运动与人体免疫系统免疫能力的高低关系密切，随着年龄的增加，机体免疫机能下降是必然的趋势，而运动可以延缓和减弱这种趋势的发生和发展，并且对多种慢性疾病也有预防作用，这对提高老年人生活质量来说是至关重要的。

2.2 运动对老年人NK细胞的影响

自然杀伤（NK）细胞是一类在体内能够独立行使免疫功能的淋巴细胞。老年人经常进行有氧运动有助于提升NK细胞的增殖能力和免疫活性（赵影，田萌，2015）［21-28］。

随着年龄的增长，NK细胞的增殖速率会出现增龄性的降低。同时，细胞趋化因子和细胞因子以及细胞毒性水平降低（李睿，李春艳，2013）。衰老也能改变NK细胞的表型，随着年龄增长，CD56bright与CD56dim比值下降，且随着抑制性受体KLRG1的下降以及CD57表达上升而成倍下降。CD57 NK细胞与CD8 T细胞比值增加（Hayhoe R.P.，2010；Simpson R.J.，2012）。由于CD57 NK细胞复制潜能较低，能分泌大量IFN-α，细胞溶解酶活性较强，CD57可作为NK细胞高度成熟的标记。研究发现，具有不同有氧能力的老年女性，血液中的NK细胞在数量上没有较大的差别，但是却有着不同的溶细胞的能力，有氧能力高者的NK细胞表现出更强的杀伤能力（李睿，李春艳，2013）。实验发现，在安静状态下，有锻炼习惯的女性（65~84岁）NK细胞的活性高于同年龄段缺少锻炼的女性（Nieman D.C.，1993）。NK细胞会因运动形式的不同而出现不同的表现，Woods曾对平均年龄在65岁以上的老年人进行过每周3次为期6个月的有氧运动干预，发现与只做柔韧性和伸展性练习的对照组相比，实验组NK细胞的体外抗K562肿瘤细胞株的细胞毒活性增强（Woods J.A.，2009）。然而，Campbell在对年龄在50到70岁之间的绝经后女性进行为期12个月的工作日进行有氧运动、每次45 min的运动干预后发现，这些女性的NK细胞毒性并没有发生改变，只是最大摄氧量增加了14%（Campbell P.T.，2008）［29-55］。

综上所述，NK细胞作为人体免疫系统的重要组成部分，运动会影响其功能和活性，不同的运动方式对NK细胞的影响是不同的。这可能与运动对NK细胞的表达通路有关系，寻求合理的运动方式以提高NK细胞的功能仍需要作进一步的研究。

2.3 运动对老年人中性粒细胞的影响

中性粒细胞在先天免疫系统中扮演重要角色，是最丰富的粒细胞（占WBC的40%～75%）。

Cannon等人的研究表明，以75%最大心率（HRmax）的强度下运动15 min，可以增加老年人（年龄从61～72岁）的中性粒细胞数（从3.66增加到3.84个细胞/mm3）（Cannon J.G.，1990）。Cannon等人在接下来的研究中以一组年龄为61～72岁的12名受试者和9名年龄为20～32岁的受试者为实验对象，让受试者做离心运动，使其在45 min内达到最大心率的78%，结果显示，受试者循环中性粒细胞增加（Cannon J.G.，1994）。

综上，有规律的运动可以增加老年人中性粒细胞的数量和活性，降低中性粒细胞和血小板的黏附，这可能是预防血管和炎症等疾病的一个重要因素。

2.4 运动对老年人T细胞的影响

运动使自然T细胞向T1细胞分化，增强了老年人对感染性疾病的抵抗能力。

衰老会导致胸腺的萎缩，引起免疫系统功能的异常，这将进一步引发T细胞发育的异常和不同T细胞表型的平衡被打破，继而影响T细胞的正常代谢。记忆性T细胞和初始T细胞的比例失衡，也是T细胞衰老的一个重要的表型变化。运动作为一种良好的干预方式，可以延缓这种衰老的变化。

T淋巴细胞与老年人免疫机能的好坏密切相关（赵影，田萌，2015）。年龄的增加会导致胸腺的萎缩，从而使防御新抗原的幼稚T细胞的产量下降，记忆T细胞和幼稚T细胞的比值增加，导致老年人的免疫能力下降（郭盛淇，2013）。Simpson等在动物实验中发现，规律而强度适宜的有氧运动会加快免疫细胞的更新，使衰老、丧失功能的T细胞被年轻T细胞所取代，而后者对初次接触的抗原具有更强的反应性（R.J.Simpson，2010）。研究者利用中等强度运动干预老年大鼠8周，之后发现其T淋巴细胞清除1-型单纯疱疹病毒（HSV-1）的能力提升，且这种高免疫能力保持了7天左右（Mairan L.，Kohut，2018）。同时也有研究者发现，超过半年的规律运动使T1细胞及其细胞因子保持在合适的水平（G.Zhao，2012）。

急性运动会暂时抑制人体免疫系统的机能，不断地对免疫机能加以抑制会造成T细胞免疫表达能力的下降和免疫球蛋白产量的下降，从而使机体对疾病和病毒的易感率增加。强度不同的运动对T细胞的影响主要表现在对其数量和功能的改变以及T细胞亚群的分化；中小强度对T淋巴细胞的影响是正向的，大强度运动对T淋巴细胞的影响是负向的（马涛，李世昌，2011）。在此基础上，矫玮等人以60%的储备心率对12名老年妇女（67～85岁）运动干预12周，每周5天，每天40 min，结果显示，老年锻炼组的NK细胞和T细胞功能较对照组显著增强（矫玮，2003）。有跑步习惯的老年人培养PBMCs经LPS刺激后T细胞增殖能力增强。

综上，不论是中等强度的运动还是大强度的运动，都会促使机体T细胞数量增加和活性增强，中等强度的运动效果更加显著；运动增加老年人T细胞免疫能力的可能机制是运动会诱导初始T细胞的增殖和分化，减少记忆T细胞的数量，从而使T细胞所介导的细胞免疫活性更强。

2.5 运动对老年人CD细胞的影响

CD4和CD8作为区分成熟T细胞亚群的主要标志物，与运动的关系密切。适当的体育锻炼可以使免疫细胞数量增加。Shimizu等将24名老年人分为运动健身组和对照组，持续12周后，发现健身组老人的CD28、CD8细胞数量明显增加，CD80、CD14细胞数量也明显增加，即健身运动可以上调老年人单核细胞和T细胞介导的免疫功能（Shimizu，2011）。Mazzeo等人检测了20 min的急性运动对老年人淋巴细胞的影响，发现运动后CD4和CD8细胞增加（Mazzeo R.S.，1998）。另有研究者发现，老年人（年龄＞60岁）每周进行两次1 h的有规律的适度运动，其CD16+和CD56+的浓度增加（Yan H.，2001）。Shimizu等报道，老年人（61～79岁）经过6个月的适度运动训练，CD4+T细胞的CD28表达增加（Shimizu K.，2008）［56-63］。同时，张洋等以96名社区老年人作为研究对象，随机分为3组，进行12周的有氧运动和气功训练干预，实验对照组、有氧运动组和气功训练组，对照组在12周内不进行任何形式的运动，其余两组分别进行12周的有氧运动和气功训练，之后进行一次短时间大强度运动，结果发现有氧运动组的CD8水平，气功训练组的CD3、CD8水平均分别显著高于实验前，且有氧运动组的CD8水平显著高于气功训练组及对照组，CD4/CD8水平显著低于其余两组（张洋，2015）。梁利苹研究了155名从事不同传统体育项目的老年人，结果发现，经常进行传统体育项目锻炼的老年人，免疫系统的各个指标明显高于缺乏锻炼的老年人（P＜0.05）（梁利苹，2018）。另外，李睿等人的研究发现，规律的运动与老年人IL-2表达增高有关；4年健身走使老年妇女（CD8）T细胞表达IL-2显著增加；女运动员（40岁以上）（CD8）T细胞丝裂原刺激诱导表达的IL-2增至同龄非运动员的2倍，且运动训练类型对（CD4）T细胞IL-2的表达量没有影响（李睿，李春艳，2013）。

综上所述，CD细胞群作为机体内的抗原，在刺激和诱导机体产生抗体、增加机体免疫力方面起着重要的作用；运动可使机体内CD细胞群的数量增加，使CD4和CD8保持适当的数量，促成两者之间的相对平衡；这就使得机体内的抗体保持着相对较高的活性，从而提高老年人的免疫机能和抗感染的能力。

2.6 运动对老年人白细胞介素的影响

白细胞介素是多种细胞产生的在人体内发挥多种功能的重要的细胞因子。随着年龄的增加，其活性和相应的效应会下降，而运动可以减慢这种趋势的发展。

郭盛淇等人的研究表明，IL-7可以扭转老龄动物的胸腺萎缩，确保胸腺增加输出到外周T细胞池，改善免疫反应。给老龄实验动物注射IL-7，可增加新的胸腺细胞产生：将经IL-7处理的老龄小鼠暴露于流感病毒，与对照动物相比，肺的流感病毒载量显著减少。更有甚者，经肌注IL-7处理的恒河猴，接种流感疫苗后的抗体反应更好。通常采用皮下注入IL-7，但是最终达到靶器官胸腺的IL-7浓度很低（郭盛淇，2013）。也有学者的研究结果显示，有规律锻炼习惯的老年人外周血中IL-2和IL-4含量高于缺乏锻炼组（Hirokawa K.，2013）。尹剑春将16只经过自然衰老建模的老年大鼠随机分为对照组和实验组，实验组进行每次运动的时间为30 min、为期4周的无负重游泳训练，而后观察大鼠的胸腺指数、血清IL-2水平和脾淋巴细胞增殖能力的变化，实验结果发现，老年运动组的上述指标均高于老年对照组（尹剑春，2008）。24个月有氧运动后，62～86岁老年妇女培养淋巴细胞IL-2表达高于同龄不运动者（李睿，李春艳，2013）。也有研究者（Della Gatta）以8名老年人（年龄大于65岁）为研究对象，让受试者进行一组等速运动，结果显示受试者血清中IL-6、IL-8水平升高，IL-13水平保持不变（Della Gatta P.A.，2014）。

综上所述，经常性的有氧运动作为一种良好的干预手段，会增加白细胞介素在机体中的表达和提高其相应的活性，会使老年人的免疫系统产生适应性的改变，从整体上提高老年人的免疫系统功能，减少感染疾病的风险。