20世紀初的一項研究顯示，波士頓馬拉松比賽結束后，運動員血液中的白細胞激增，運動和炎癥之間的聯系一直吸引著研究人員的想象力。
現在，哈佛醫學院發表在《Science Immunology》上的一項新研究可能會為這個百年觀察提供分子解釋。
這項以老小鼠為對象的研究表明，運動的有益效果可能至少部分是由免疫系統驅動的。研究表明，運動引起的肌肉炎癥會調動抗炎癥的T細胞(Tregs)，從而增強肌肉利用能量作為燃料的能力，提高整體運動耐力。
研究小組表示，Tregs長期以來一直以對抗與自身免疫性疾病相關的異常炎癥而聞名，現在它也在運動過程中成為人體免疫反應的關鍵參與者。
“免疫系統，尤其是T細胞臂，對組織健康有著廣泛的影響，不僅僅是防止病原體和控制癌癥。我們的研究表明，在運動過程中，免疫系統會在肌肉內部發揮強大的作用，”該研究的高級研究員、HMS布拉瓦尼克研究所的莫頓·格羅夫-拉斯穆森免疫學教授Diane Mathis說。
研究人員提醒說，小鼠為和人不同，這些發現還有待進一步的研究。然而，這項研究是詳細描述運動過程中發生的細胞和分子變化并賦予健康益處的重要一步。
了解運動的分子基礎
預防心血管疾病，減少患糖尿病的風險，預防癡呆。運動的有益作用是公認的。但運動究竟是如何使我們健康的呢?這個問題長期以來一直引起研究人員的興趣。
這項新發現是在人們努力了解運動的分子基礎之際出現的。解開免疫系統在這一過程中的參與只是這些研究工作的一個方面。
該研究的第一作者、Mathis實驗室的博士后研究員Kent Langston說:“我們早就知道，體力消耗會導致炎癥，但我們并不完全了解其中的免疫過程。我們的研究以非常高的分辨率顯示了T細胞在肌肉運動部位的作用。”
以前大多數關于運動生理學的研究都集中在運動過程中釋放的各種激素的作用以及它們對心臟和肺部等不同器官的影響。這項新研究揭示了在實際運動部位——肌肉內部展開的免疫級聯反應。
T細胞英雄和助長炎癥的惡棍
眾所周知，鍛煉會對肌肉造成暫時的損傷，引發一連串的炎癥反應。它促進了調節肌肉結構、新陳代謝和線粒體活動的基因的表達，線粒體是為電池功能提供燃料的微小動力。線粒體通過幫助細胞滿足運動帶來的更多能量需求，在運動適應中發揮關鍵作用。
在這項新研究中，研究小組分析了從在跑步機上跑過一次的小鼠為和經常跑步的鼠的后腿肌肉中提取的細胞發生了什么。然后，研究人員將它們與從久坐不動的老鼠身上獲得的肌肉細胞進行比較。
在跑步機上跑步的小鼠為的肌肉細胞，無論是一次跑步還是定期跑步，都顯示出典型的炎癥跡象——調節各種代謝過程的基因活性增強，促進炎癥的化學物質水平提高，包括干擾素。
兩組人肌肉中的Treg細胞水平都有所升高。進一步的分析表明，在兩組中，Tregs降低了運動引起的炎癥。在久坐不動的小鼠為的肌肉細胞中沒有發現這些變化。
然而，運動對新陳代謝和運動表現的好處只有在經常運動的小鼠為身上才顯現出來，也就是那些反復跑步的小鼠為。實驗顯示，在那一組中，Tregs不僅抑制了運動引起的炎癥和肌肉損傷，還改變了肌肉代謝和肌肉表現。
這一發現與人類的成熟觀察相一致，即單次運動不會導致表現的顯著改善，需要長期的定期運動才能產生益處。
進一步的分析證實，Tregs確實對經常鍛煉的人產生了更廣泛的好處。缺乏Tregs的動物有不受控制的肌肉炎癥，其特征是它們后腿肌肉中促炎細胞的迅速積累。他們的肌肉細胞也有明顯腫脹的線粒體，這是代謝異常的跡象。
更重要的是，缺乏Tregs的動物不能像Tregs完整的小鼠那樣適應隨著時間的推移而增加的運動需求。他們沒有從運動中獲得同樣的全身益處，有氧健身能力也有所下降。
這些動物的肌肉中也含有過量的干擾素，這是一種已知的炎癥驅動因素。進一步的分析表明，干擾素直接作用于肌纖維，改變線粒體功能，限制能量產生。阻斷干擾素阻止代謝異常，改善缺乏Tregs小鼠的有氧適應性。
“這里的惡棍是干擾素，”Langston說。“在沒有Tregs來對抗它的情況下，干擾素繼續造成無法控制的損害。”
眾所周知，干擾素可以促進慢性炎癥，這一過程是許多慢性疾病和年齡相關疾病的基礎，并已成為旨在減少炎癥的治療的誘人目標。Tregs作為一系列以異常炎癥為標志的免疫疾病的治療方法也引起了科學家和工業界的注意。
研究人員說，這項研究結果讓我們得以一窺運動抗炎作用背后的細胞內部運作，并強調了運動在利用人體自身免疫防御方面的重要性。
目前正在努力設計針對特定免疫介導疾病背景下treg的干預措施。研究人員說，雖然由異常炎癥引起的免疫狀況需要精心校準的治療方法，但鍛煉是對抗炎癥的另一種方法。
Mathis說:“我們的研究表明，通過鍛煉，我們有一種自然的方式來增強身體的免疫反應，從而減少炎癥。我們只研究了肌肉，但運動也有可能促進身體其他部位的Treg活動。”
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-11） | 
