哈佛大学发《Science》子刊：运动和炎症之间的关系

　　

与Treg细胞完整的小鼠(左)相比，缺乏Treg细胞的小鼠(右)的后腿肌肉在定期运动后显示出明显的炎症迹象。研究表明，这种不受控制的炎症会对肌肉代谢和功能产生负面影响。

20世纪初的一项研究显示，波士顿马拉松比赛结束后，运动员血液中的白细胞激增，运动和炎症之间的联系一直吸引着研究人员的想象力。

现在，哈佛医学院发表在《Science Immunology》上的一项新研究可能会为这个百年观察提供分子解释。

这项以老小鼠为对象的研究表明，运动的有益效果可能至少部分是由免疫系统驱动的。研究表明，运动引起的肌肉炎症会调动抗炎症的T细胞(Tregs)，从而增强肌肉利用能量作为燃料的能力，提高整体运动耐力。

研究小组表示，Tregs长期以来一直以对抗与自身免疫性疾病相关的异常炎症而闻名，现在它也在运动过程中成为人体免疫反应的关键参与者。

“免疫系统，尤其是T细胞臂，对组织健康有着广泛的影响，不仅仅是防止病原体和控制癌症。我们的研究表明，在运动过程中，免疫系统会在肌肉内部发挥强大的作用，”该研究的高级研究员、HMS布拉瓦尼克研究所的莫顿·格罗夫-拉斯穆森免疫学教授Diane Mathis说。

研究人员提醒说，小鼠为和人不同，这些发现还有待进一步的研究。然而，这项研究是详细描述运动过程中发生的细胞和分子变化并赋予健康益处的重要一步。

了解运动的分子基础

预防心血管疾病，减少患糖尿病的风险，预防痴呆。运动的有益作用是公认的。但运动究竟是如何使我们健康的呢?这个问题长期以来一直引起研究人员的兴趣。

这项新发现是在人们努力了解运动的分子基础之际出现的。解开免疫系统在这一过程中的参与只是这些研究工作的一个方面。

该研究的第一作者、Mathis实验室的博士后研究员Kent Langston说:“我们早就知道，体力消耗会导致炎症，但我们并不完全了解其中的免疫过程。我们的研究以非常高的分辨率显示了T细胞在肌肉运动部位的作用。”

以前大多数关于运动生理学的研究都集中在运动过程中释放的各种激素的作用以及它们对心脏和肺部等不同器官的影响。这项新研究揭示了在实际运动部位——肌肉内部展开的免疫级联反应。

T细胞英雄和助长炎症的恶棍

众所周知，锻炼会对肌肉造成暂时的损伤，引发一连串的炎症反应。它促进了调节肌肉结构、新陈代谢和线粒体活动的基因的表达，线粒体是为电池功能提供燃料的微小动力。线粒体通过帮助细胞满足运动带来的更多能量需求，在运动适应中发挥关键作用。

在这项新研究中，研究小组分析了从在跑步机上跑过一次的小鼠为和经常跑步的鼠的后腿肌肉中提取的细胞发生了什么。然后，研究人员将它们与从久坐不动的老鼠身上获得的肌肉细胞进行比较。

在跑步机上跑步的小鼠为的肌肉细胞，无论是一次跑步还是定期跑步，都显示出典型的炎症迹象——调节各种代谢过程的基因活性增强，促进炎症的化学物质水平提高，包括干扰素。

两组人肌肉中的Treg细胞水平都有所升高。进一步的分析表明，在两组中，Tregs降低了运动引起的炎症。在久坐不动的小鼠为的肌肉细胞中没有发现这些变化。

然而，运动对新陈代谢和运动表现的好处只有在经常运动的小鼠为身上才显现出来，也就是那些反复跑步的小鼠为。实验显示，在那一组中，Tregs不仅抑制了运动引起的炎症和肌肉损伤，还改变了肌肉代谢和肌肉表现。

这一发现与人类的成熟观察相一致，即单次运动不会导致表现的显著改善，需要长期的定期运动才能产生益处。

进一步的分析证实，Tregs确实对经常锻炼的人产生了更广泛的好处。缺乏Tregs的动物有不受控制的肌肉炎症，其特征是它们后腿肌肉中促炎细胞的迅速积累。他们的肌肉细胞也有明显肿胀的线粒体，这是代谢异常的迹象。

更重要的是，缺乏Tregs的动物不能像Tregs完整的小鼠那样适应随着时间的推移而增加的运动需求。他们没有从运动中获得同样的全身益处，有氧健身能力也有所下降。

这些动物的肌肉中也含有过量的干扰素，这是一种已知的炎症驱动因素。进一步的分析表明，干扰素直接作用于肌纤维，改变线粒体功能，限制能量产生。阻断干扰素阻止代谢异常，改善缺乏Tregs小鼠的有氧适应性。

“这里的恶棍是干扰素，”Langston说。“在没有Tregs来对抗它的情况下，干扰素继续造成无法控制的损害。”

众所周知，干扰素可以促进慢性炎症，这一过程是许多慢性疾病和年龄相关疾病的基础，并已成为旨在减少炎症的治疗的诱人目标。Tregs作为一系列以异常炎症为标志的免疫疾病的治疗方法也引起了科学家和工业界的注意。

研究人员说，这项研究结果让我们得以一窥运动抗炎作用背后的细胞内部运作，并强调了运动在利用人体自身免疫防御方面的重要性。

目前正在努力设计针对特定免疫介导疾病背景下treg的干预措施。研究人员说，虽然由异常炎症引起的免疫状况需要精心校准的治疗方法，但锻炼是对抗炎症的另一种方法。

Mathis说:“我们的研究表明，通过锻炼，我们有一种自然的方式来增强身体的免疫反应，从而减少炎症。我们只研究了肌肉，但运动也有可能促进身体其他部位的Treg活动。”