楊 健，康 偉，周煒娟

高原環(huán)境最顯著的特點是其較高的海拔高度。隨著海拔高度的升高大氣壓力降低，氧分壓下降，進(jìn)而呼吸入肺交換的氧分壓降低，血液中的氧含量下降，這將導(dǎo)致一系列神經(jīng)內(nèi)分泌功能的改變。世居平原人初上高原后，由于高原環(huán)境的應(yīng)激作用，表現(xiàn)出種種不適應(yīng)均與此有關(guān)。

高原訓(xùn)練是一種特殊環(huán)境下的訓(xùn)練，當(dāng)前已有越來越多的項目將高原訓(xùn)練應(yīng)用到訓(xùn)練實踐中來，特別是游泳、賽艇、自行車等體能為主導(dǎo)的競技體育項目。研究與實踐均表明，如訓(xùn)練負(fù)荷安排恰當(dāng)，高原訓(xùn)練對于改善運動能力，提高運動成績具有積極作用。模擬低氧訓(xùn)練是在平原上通過低氧發(fā)生系統(tǒng)，模擬高原環(huán)境的一種訓(xùn)練方式，包括“高住低練、低住高練、高住高練低練”等幾種組合模式。實踐表明，這三種低氧訓(xùn)練方式中，“高住高練低練”對于有氧能力的改善效果最好，這可能與該手段給予機體更為深刻的低氧刺激有關(guān)。然而，高原訓(xùn)練也是把雙刃劍，不少隊伍高原訓(xùn)練效果并不理想，失敗案例也屢見不鮮。其中，高原訓(xùn)練過程中常伴有腹瀉、感冒及上呼吸道感染等疾病的發(fā)生，且其恢復(fù)過程緩慢，嚴(yán)重阻礙了訓(xùn)練計劃的實施，使高原訓(xùn)練的效果大打折扣。

不論是高原訓(xùn)練還是低氧訓(xùn)練，在低氧和運動負(fù)荷雙重因素作用下勢必會導(dǎo)致機體產(chǎn)生較強的應(yīng)激反應(yīng)，引起一系列生理變化和適應(yīng)。模擬低氧訓(xùn)練過程中免疫系統(tǒng)如何應(yīng)答？檢索相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前，高原及模擬低氧訓(xùn)練過程中運動員免疫功能變化情況的研究仍不多見。系統(tǒng)測量評價高原訓(xùn)練和模擬低氧訓(xùn)練過程中運動員各方面免疫機能的變化情況，對于防傷防病，提高高原/低氧訓(xùn)練效果，有著重要的實踐意義。

1 急性高原或低氧暴露對炎癥反應(yīng)及免疫功能的影響

運動員從平原進(jìn)入高原初始，機體將發(fā)生一系列應(yīng)激性變化。入高原初4至6小時后，由于高原低氧環(huán)境的刺激，腎上腺釋放的腎上腺素增加，循環(huán)血中皮質(zhì)醇濃度短暫升高，組織特異性交感神經(jīng)興奮性提高，這些改變使肺通氣量、心輸出量增加，血流量重新分布，從而保證人體重要的組織器官有充足的血液和能源物質(zhì)供應(yīng)。去甲腎上腺素主要由交感神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）釋放，通過α-腎上腺素能受體發(fā)揮其生理作用，如調(diào)節(jié)局部組織的血流量，調(diào)節(jié)血管緊張程度，調(diào)節(jié)血壓，調(diào)節(jié)基礎(chǔ)代謝率。故血液中去甲腎上腺素的濃度可反應(yīng)SNS的興奮程度。高原暴露初期，去甲腎上腺素水平的變化與腎上腺素的變化存在較大的不同。通常，去甲腎上腺素濃度在高原暴露4-6小時內(nèi)或稍長時間內(nèi)均保持在平原水平，但隨著高原暴露時間的延長逐漸升高，至上高原后的4-6天達(dá)到最高水平。目前的研究認(rèn)為，應(yīng)激反應(yīng)的強弱與高原的海拔高度有關(guān)，海拔越高反應(yīng)越大；高原初期的應(yīng)激反應(yīng)主要受交感-腎上腺系統(tǒng)調(diào)控，其中β-腎上腺能受體在該調(diào)控過程中起著核心作用。一段時間后，若機體適應(yīng)良好，動脈氧飽和度會逐漸升高，腎上腺素水平逐漸下降至平原水平。

正常機體中各淋巴細(xì)胞亞群相互作用，維持著機體的正常免疫功能。不同淋巴細(xì)胞亞群的數(shù)量和功能發(fā)生異常，可導(dǎo)致免疫系統(tǒng)紊亂并發(fā)生一系列的病理變化。T淋巴細(xì)胞亞群在某些臨床疾病，如自身免疫性疾病、免疫缺陷性疾病、變態(tài)反應(yīng)性疾病、病毒感染、惡性腫瘤等均有異常改變。目前，最為快速和準(zhǔn)確的T細(xì)胞亞群的檢測方法是流式細(xì)胞術(shù)熒光標(biāo)記法，即用抗人T細(xì)胞表面分化抗原的單克隆抗體進(jìn)行免疫熒光標(biāo)記，通過流式細(xì)胞儀檢測T淋巴細(xì)胞各亞群的百分率或絕對計數(shù)。其中CD3+是成熟T淋巴細(xì)胞的標(biāo)志；CD3+CD4+是T輔助細(xì)胞的標(biāo)志；CD3+CD8+是T抑制細(xì)胞的標(biāo)志；CD25+是白介素2受體的標(biāo)志，即激活的T淋巴細(xì)胞。健康人外周血T淋巴細(xì)胞亞群的參考范圍為：CD3+占61～85%，CD3+CD4+占28～58%，CD3+CD8+占19%～48%，CD4+/CD8+約為0.9～2.0。成熟的B淋巴細(xì)胞表明表達(dá)CD19抗原，正常情況下占外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)的6.4～22.6%。成熟的NK淋巴細(xì)胞表面表達(dá)CD16和CD56兩種抗原，正常情況下占外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)的5～15%。

T細(xì)胞屬于白細(xì)胞家族中淋巴細(xì)胞的一員，在細(xì)胞調(diào)節(jié)的免疫發(fā)生過程中起著核心作用。T細(xì)胞前體由骨髓釋放進(jìn)入胸腺，在胸腺中分化成熟成為抗原特異性的T細(xì)胞，之后釋放進(jìn)入外周組織。在T細(xì)胞表面有特異性受體，可識別特異性MHC分子抗原。47名受試者從低海拔地區(qū)到達(dá)3200m-3800m的高原后的第5天，淋巴細(xì)胞對PHA刺激的反應(yīng)顯著降低，但到第25天恢復(fù)至實驗前水平[1]。另一項研究對比患急性高山?。╝cute mountain sickness，AMS）和未患病者上高原后T淋巴細(xì)胞的變化后發(fā)現(xiàn)，25名未患病者在上高原后第3天PHA刺激的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)減弱，ConA刺激的淋巴細(xì)胞反應(yīng)無變化；但是32名患者PHA和ConA刺激的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)能力均大幅降低，至第30天仍未恢復(fù)[2]。該學(xué)者的另一項研究也證實急性高原暴露后T淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，PHA刺激的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)減弱，同時發(fā)現(xiàn)離體條件下輔助T細(xì)胞百分比降低而抑制T細(xì)胞百分比增加[3]。模擬2438m低壓低氧環(huán)境10小時暴露后第1天，Wilder-Smith等發(fā)現(xiàn)志愿者的淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)減弱，CD69和CD14分化增加，HLA-DR下降[4]。13名健康女性在5050m海拔高度的Nepal居住后，研究發(fā)現(xiàn)不論是急性還是逐漸適應(yīng)后：（1）T淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著降低，T淋巴細(xì)胞總數(shù)顯著降低主要是由CD4+減少所致；（2）B淋巴細(xì)胞數(shù)量無顯著變化；（3）NK細(xì)胞數(shù)量顯著增加；（4）循環(huán)血T細(xì)胞中由Th1細(xì)胞分泌的INF-γ顯著降低，IL-4無顯著變化；（5）分裂原刺激的T細(xì)胞增殖分化能力顯著下降；（6）盡管NK細(xì)胞數(shù)量增加，但NK毒性并未受高原暴露的影響[5]。Ermolao等研究發(fā)現(xiàn)，高原暴露后的第1天和第21天尿中去甲腎上腺素和皮質(zhì)醇均顯著升高，腎上腺素?zé)o顯著變化，但循環(huán)血中INF-γ均顯著降低；高原1天后CD3+和CD4+T淋巴細(xì)胞均顯著減少，高原21天后CD16+CD56+均顯著增加；并發(fā)現(xiàn)高原第1天時的T淋巴細(xì)胞亞群如CD4+、CD19+與腎上腺素呈顯著正相關(guān)，INF-γ與去甲腎上腺素呈顯著負(fù)相關(guān)[6]。以上結(jié)果提示急性高原暴露后Th1/Th2調(diào)節(jié)的免疫平衡被打破，T淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，免疫功能受損，而交感-腎上腺軸在高原暴露引起的免疫功能適應(yīng)方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。

B細(xì)胞也是由骨髓淋巴樣前體細(xì)胞分化而來，其表面有高特異性抗原分子，在遭受感染時可分泌抗體，從而形成獲得性免疫。B細(xì)胞分泌的抗體主要有IgG、IgM、IgE、IgD、IgA五種類型。人體中IgG占比最大。免疫球蛋白分子在補體介導(dǎo)的細(xì)胞殺傷及遞呈抗原過程中起著核心作用。急性高原或低氧暴露對B細(xì)胞功能的研究較少見到。3-5天的高原暴露后B細(xì)胞數(shù)量和比例升高，IgG降低，IgM和IgA無顯著變化[2，7]。Facco、Mazzeo等研究則顯示高原暴露對B細(xì)胞無顯著影響[5，8]。

NK細(xì)胞是一種大型的顆粒狀淋巴細(xì)胞，細(xì)胞表面表達(dá)CD16和CD56兩種抗原，正常情況下占外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)的5%-15%。NK細(xì)胞可直接作用于病原靶細(xì)胞，也可通過分泌抗體作用于靶細(xì)胞而殺傷病原微生物，是參與非特異性免疫功能調(diào)節(jié)的一種重要細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)急性低氧暴露后NK細(xì)胞數(shù)量和活性均顯著增加，但隨著暴露時間的延長NK細(xì)胞數(shù)量和活性逐漸恢復(fù)至正常水平[8-10]。但也有研究指出高原第21天CD16+CD56+仍顯著增加[6]。Pederson等證實急性高原暴露時，若注射腎上腺素和β-腎上腺能受體阻斷劑，NK細(xì)胞數(shù)量增加幅度降低[11]，提示交感-腎上腺軸在調(diào)節(jié)高原低氧暴露引起的NK細(xì)胞數(shù)量變化中起著發(fā)揮重要作用。

炎癥因子的低氧反應(yīng)近來越來越多地受到關(guān)注。短期高原低氧暴露會引起循環(huán)血中IL-6、IL-1ra、CPR升高[12]。從目前的研究來看IL-6對于低氧應(yīng)激的反應(yīng)具有特異性，并且獨立于運動應(yīng)激。人工培養(yǎng)的小鼠內(nèi)皮細(xì)胞急性低氧暴露后，IL-6的表達(dá)顯著增加[13]。新生大鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)后經(jīng)4h低氧暴露也發(fā)現(xiàn)IL-6表達(dá)顯著提高[14]。在體研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)急性低氧暴露后人血清中IL-6顯著升高，而其他炎癥因子無顯著變化[15]。登山運動員抵達(dá)4300m的Pikes峰初期以及居住數(shù)周后安靜狀態(tài)下IL-6水平均顯著升高[16]。腎上腺素注射后血漿中的IL-6水平隨之顯著升高，并表現(xiàn)出劑量依賴效應(yīng)；在注射β-腎上腺素能受體阻斷劑后，腎上腺素誘導(dǎo)的IL-6升高現(xiàn)象被抑制[17]。一項大鼠研究發(fā)現(xiàn)，注射β-腎上腺素能受體激動劑后血漿IL-6大幅升高[18]。上述結(jié)果提示，β-腎上腺素能受體在調(diào)節(jié)血漿IL-6水平過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。急性高原暴露后，交感-腎上腺素軸被激活是IL-6水平顯著升高的原因之一。但腎上腺素在上高原后4-6天即恢復(fù)至平原水平，而IL-6即使數(shù)周后仍維持在較高水平，提示可能存在促進(jìn)IL-6分泌的其他調(diào)節(jié)途徑。

2 高原及模擬低氧訓(xùn)練對炎癥反應(yīng)及免疫功能的影響

對人體而言，不同形式的運動、高原環(huán)境以及模擬低氧環(huán)境都是不同的應(yīng)激源。運動對免疫功能影響已有較多研究進(jìn)行了報道，運動強度、運動持續(xù)時間和個體運動能力水平都會對運動引起的免疫應(yīng)答產(chǎn)生影響。運動訓(xùn)練與高原環(huán)境或模擬低氧環(huán)境的協(xié)同作用下，機體免疫功能會發(fā)生如何變化？隨著高原訓(xùn)練在國內(nèi)外越來越多的應(yīng)用于競技體育項目訓(xùn)練實踐中，這一領(lǐng)域俞來俞多地受到研究人員的關(guān)注。但從文獻(xiàn)檢索的情況看，在高原或模擬低氧環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練對運動員免疫功能影響的研究還不多見，關(guān)注高原訓(xùn)練過程中免疫功能變化的報道尤為鮮見。Klokker等研究表明NK細(xì)胞對低氧訓(xùn)練的反應(yīng)較常氧訓(xùn)練更大，誘導(dǎo)了更為深刻的免疫應(yīng)激反應(yīng)[10]。相似運動強度下，與平原上的運動比較，在高原上的運動刺激導(dǎo)致循環(huán)血中IL-6、腎上腺素升高幅度更大，交感神經(jīng)表現(xiàn)出更高的興奮性[19]。急性低氧暴露和慢性低氧暴露環(huán)境下，亞極量負(fù)荷運動時循環(huán)血中IL-6均表現(xiàn)出顯著提高[20]。上述研究結(jié)果提示，高原訓(xùn)練給機體帶來了更為深刻的免疫功能變化。

運動員進(jìn)行高原訓(xùn)練時機體免疫功能的變化外文文獻(xiàn)較少見到報道，而國內(nèi)學(xué)者的研究主要集中在白細(xì)胞計數(shù)水平，鮮見其他方面免疫功能的研究。國家游泳隊4周高原冬訓(xùn)期間伴隨著訓(xùn)練強度的升高，高原訓(xùn)練中連續(xù)2周（第2、3周）白細(xì)胞升高，即便高原第4周作了訓(xùn)練的調(diào)整，白細(xì)胞計數(shù)仍持續(xù)升高[21]。國家舉重隊800m亞高原訓(xùn)練1周后WBC下降，第2周有所回升，但仍低于平原訓(xùn)練組，亞高原訓(xùn)練對運動員免疫能力表現(xiàn)出有一定抑制作用[22]。游泳運動員為期25天的高原訓(xùn)練過程中，白細(xì)胞計數(shù)持續(xù)高于抵達(dá)高原第一天的水平，高原訓(xùn)練的第25天仍升高了17%[23]。國家皮劃艇隊以陸上能力為主導(dǎo)的高原訓(xùn)練過程中，WBC有持續(xù)下降的趨勢[24]。優(yōu)秀自行車選手大強度高原訓(xùn)練過程中，WBC前四周處于持續(xù)降低的趨勢，調(diào)整周有所恢復(fù)，下高原后則回升至高原前水平[25]。高歡等研究發(fā)現(xiàn)周2周低氧預(yù)適應(yīng)后的4周賽前高原訓(xùn)練過程中，低氧第1周WBC計數(shù)升高，低氧第2周至高原第2周均表現(xiàn)為持續(xù)下降，但在高原第3、4周回升[26]。青海湖高原自行車?yán)愡^程中WBC未發(fā)生顯著改變，但有下降的趨勢[27]。

Wang等研究發(fā)現(xiàn)，普通人經(jīng)四周、每周5次每次30min50%最大強度的低氧訓(xùn)練（15%O2）后NK細(xì)胞上的激活分子和毒性顆粒蛋白表達(dá)上調(diào)，抗NPC毒性能力提高[28]。Wang等在另一項報道中指出4周的低氧訓(xùn)練使衰老的T淋巴細(xì)胞亞群減少，外周血IFN-γ濃度升高、IL-6下降，氧化應(yīng)激反應(yīng)減弱。應(yīng)該來說，Wang的兩項研究僅是在每周5天在低氧環(huán)境下進(jìn)行30分鐘左右的訓(xùn)練，低氧總暴露時間短，低氧+訓(xùn)練的應(yīng)激小，屬于間歇性低氧訓(xùn)練。經(jīng)過4周后久坐人群NK細(xì)胞、T細(xì)胞免疫功能得到改善，氧化應(yīng)激反應(yīng)減弱?！案咦〉途殹奔碒iLo是目前競技運動員采用較多的一種模擬高原環(huán)境的低氧訓(xùn)練模式，運動員在較高海拔環(huán)境下睡眠，訓(xùn)練仍在常氧環(huán)境中，國內(nèi)以“常壓低氧”的居多。其突出優(yōu)勢是，訓(xùn)練可保持平原的強度，但睡眠期間機體受低氧的刺激，有利于進(jìn)一步提高血液系統(tǒng)、骨骼肌組織氧運輸氧利用能力。Tiollier等研究指出，越野滑雪運動員經(jīng)11天的“高住低練”（高住高度2500m、3000m、3500m）后唾液中的IgA濃度顯著下降，提示“高住低練”可能導(dǎo)致黏膜免疫功能下調(diào)[29]。Pyne等指出澳大利亞國家游泳隊經(jīng)過21天的2100m海拔下高原訓(xùn)練后，淋巴細(xì)胞數(shù)和ConA誘導(dǎo)的淋巴母細(xì)胞轉(zhuǎn)化能力較平原時分別下降38%、32%[30]。Zhang Y等表明，與對照組比較，HiLo訓(xùn)練的第14天和第28天足球運動員CD4+/CD8+大幅度下降，低氧對運動引起的T淋巴細(xì)胞亞群改變有放大作用[31]，服用靈芝膠囊后，HiLo引起的CD4+/CD8+下降得到改善[32]。上述文獻(xiàn)分析提示，低氧訓(xùn)練可能會抑制黏膜免疫功能和T淋巴細(xì)胞免疫功能。

3 結(jié)論

低氧暴露和高原訓(xùn)練均對免疫系統(tǒng)造成了深刻影響，表現(xiàn)為白細(xì)胞計數(shù)的下降，炎癥反應(yīng)的增加，細(xì)胞免疫和體液免疫抑制。高原訓(xùn)練時訓(xùn)練強度越大，對免疫系統(tǒng)的影響越大，免疫抑制現(xiàn)象可能加劇。