Luați mesajul acasă

fizice

Exercițiul fizic intens induce modificări imune, inclusiv limfopenie, neutrofilie și niveluri crescute de citokine proinflamatorii.

Exercițiile fizice intense sunt asociate cu o rezistență scăzută la infecțiile tractului respirator superior, cum ar fi răceala obișnuită în zilele de după exercițiu, în timp ce exercițiile moderate par să ofere o anumită protecție împotriva infecțiilor.

În ceea ce privește suplimentarea nutrițională, doar ingestia de carbohidrați înainte, în timpul și după exerciții fizice intense s-a dovedit experimentată că moderează imunosupresia indusă de efort.

Există dovezi epidemiologice care susțin impresia anecdotică 1 că exercițiile fizice regulate cresc rezistența la infecții precum răceala obișnuită, în timp ce antrenamentul dur este asociat cu infecții crescute ale tractului respirator superior. 2, 3 De asemenea, se acumulează dovezi că exercițiile fizice sunt un stil de viață care oferă o oarecare protecție împotriva malignității. 4 A devenit clar că exercițiile fizice moderate stimulează sistemul imunitar și pot fi oarecum responsabile de reducerea bolii legate de exerciții fizice. Cu toate acestea, exercițiul fizic intens induce imunosupresia în perioada de recuperare și poate explica riscul crescut de infecție la sportivi. 5, 6

Interesul pentru efectul activității fizice asupra sistemului imunitar nu se limitează doar la fiziologii care fac exerciții fizice. Este un scop valid că rezultatele studiilor privind imunologia la efort pot fi integrate în înțelegerea proceselor imunologice din medicina clinică. Mai mult, rezultatele din domeniul imunologiei de efort pot ajuta la ghidarea sportivilor și contribuie la recomandările de sănătate publică privind exercițiile fizice și infecțiile.

Acest articol oferă o prezentare generală a diferitelor aspecte ale imunologiei de efort. Sunt descrise efectele exercițiilor acute și cronice asupra funcției limfocitelor și asupra nivelului de citokine și este urmat de o discuție a consecințelor clinice. Mai mult, sunt prezentate mecanismele de acțiune care stau la baza și este discutată posibilitatea intervenției nutriționale.

Metode

O cercetare a literaturii din ultimii 15 ani a fost efectuată folosind Medline și lucrări selectate. Cele mai importante tehnici imunologice includ tehnici de testare a imunosorbenților legate de enzime pentru a măsura concentrațiile circulante de proteine ​​citokinice și reacția în lanț cantitativă a polimerazei pentru a măsura ARNm pentru diferite citokine. Citometria de flux a fost utilizată pentru a identifica subpopulațiile limfocitare folosind anticorpi monoclonali. Funcția limfocitelor a fost estimată prin răspunsuri proliferative ale limfocitelor, iar activitățile citotoxice au fost măsurate prin testul eliberării de 51 Cr.

Efectele exercițiilor fizice acute

Efectul exercițiului acut asupra funcției limfocitelor

În ceea ce privește exercițiile acute, există mai multe modele consistente care apar în ceea ce privește subpopulațiile de leucocite din sânge. Concentrația de neutrofile crește în timpul efortului și continuă să crească după efort. 7 Concentrația limfocitelor crește în timpul exercițiului și scade sub valorile găsite înainte de efort după exerciții intense de lungă durată, dar nu este suprimată după efort moderat. 7 Concentrația crescută de limfocite se datorează recrutării în sânge a tuturor subpopulațiilor de limfocite. Astfel, celulele T CD4, celulele T CD8, celulele B CD19, celulele CD16 natural killer (NK) și celulele CD56 NK cresc în număr în timpul exercițiului și declin după exerciții intense care durează cel puțin o oră. Mai mult, după exerciții intense de lungă durată, funcțiile celulelor NK și B sunt suprimate. Astfel, activitatea celulei NK (capacitatea celulelor NK de a liza un anumit număr de celule țintă tumorale) este inhibată. Mai mult, producția de anticorpi în circulație este inhibată, iar producția locală de IgA secretor în mucoasă este inhibată. 8, 9

O criză acută de exerciții fizice induce mobilizarea tuturor subpopulațiilor limfocitare în sânge. După exerciții intense de lungă durată, concentrațiile tuturor subpopulațiilor limfocitare scad, funcția celulelor NK și T este inhibată, iar producția locală de IgA secretor în mucoasă este inhibată. Neutrofilele cresc ca răspuns la efort și continuă să crească în perioada de după efort.

EFECTUL EXERCIȚIILOR ACUTE PE NIVELURILE DE CITOCHINE

Exercițiul fizic intens induce niveluri crescute de citokine în sânge (fig 1). Interleukina (IL) -6 sa dovedit a fi îmbunătățită în mai multe studii. 10-17 Astfel, după un maraton, nivelul IL-6 este crescut de 100 de ori. Deși studiile inițiale au sugerat că nivelul IL-1 a crescut ca răspuns la exerciții, 18 studii recente care utilizează teste mai specifice nu au arătat nici o creștere sau doar o creștere modestă. Studiile din grupul nostru nu au arătat niciun efect al exercițiului asupra nivelului de citokine antiinflamatorii care transformă factorul de creștere-β1 (A D Toft, date nepublicate). Concentrațiile factorului de necroză tumorală (TNF) -α s-au dovedit a crește de 2-3 ori 17 după exerciții fizice intense. Creșterea IL-6 este urmată de o creștere a concentrațiilor antagonistului receptorului IL-1 (IL-1ra), un inhibitor natural al IL-1. 14, 16, 17 Astfel, nivelul IL-6 crește imediat după încetarea exercițiului, în timp ce nivelurile IL-1ra nu cresc decât după efort, atingând maximul după aproximativ două ore.

Datele recente din grupul nostru arată că nivelurile circulante ale receptorilor solubili TNF-α (sTNF-αR) 1 și 2 și chemokinele IL-8 și proteina inflamatorie a macrofagelor (MIP-1β) sunt, de asemenea, crescute ca răspuns la exercițiul fizic intens 17 (K Ostrowski și AD Toft, date nepublicate). Astfel, exercițiile fizice induc un răspuns antiinflamator puternic.

ASOCIAȚII POSIBILE ÎNTRE RĂSPUNSUL CYTOKINE ȘI DAUNE MUSCULARE

Bruunsgaard și colab. 13 au comparat exercițiile concentrice și excentrice cu ergometrul pe bicicletă și au găsit o asociere între nivelul crescut al IL-6 și leziunile musculare, după cum este ilustrat de creșterea creatin kinazei. Astfel, nivelul IL-6 a crescut mai mult în timpul exercițiului excentric și s-a găsit o asociere semnificativă între vârful IL-6 și vârful creatin kinazei în zilele următoare (r = 0,722; p = 0,028). Modelul excentric de biciclete are ca rezultat leziuni musculare întârziate, cu niveluri maxime de creatin kinază în ziua patru sau cinci după exercițiu.

O sursă de IL-6 a fost identificată recent. Am reușit să detectăm mARN-ul IL-6 în specimene de biopsie a mușchilor scheletici obținuți de la alergători după un maraton. Aceste date indică faptul că IL-6 este produs local ca răspuns la exerciții fizice intense sau la leziuni musculare induse de exercițiu. ARNm IL-1ra nu a fost prezent în mușchiul scheletic, dar a fost exprimat prin celule mononucleare din sânge obținute după maraton, dar nu înainte, indicând faptul că IL-6 produs local induce un răspuns antiinflamator sistemic.

Efectele exercițiilor cronice

Funcția imună (nivelurile de odihnă) la sportivi, comparativ cu non-sportivi, are mai multe asemănări decât disparități, după cum sa analizat. 19 Imunitatea naturală poate fi ușor crescută, în timp ce funcția neutrofilelor a fost raportată a fi ușor suprimată. Sistemul imunitar adaptiv (stare de repaus), în general, pare a fi în mare parte neafectat de antrenamentul intensiv și prelungit al exercițiilor fizice. 20–22 Sistemul imunitar înnăscut pare să răspundă diferențiat la stresul cronic al exercițiilor intensive, activitatea celulelor NK tendând să fie îmbunătățită în timp ce funcția neutrofilă este suprimată. 23–26

Imunitatea naturală (nivelurile de odihnă ale activității celulelor NK) este adesea îmbunătățită la sportivi comparativ cu non-sportivi. Majoritatea celorlalți parametri imuni nu diferă între sportivi și non-sportivi, atunci când sunt măsurați în repaus.

Consecințe clinice

O întrebare importantă este dacă exercițiul a indus modificări ale concentrațiilor de limfocite în piscina circulantă, distribuția proporțională a subpopulațiilor de limfocite și funcția acestor celule sunt de semnificație clinică, în special în ceea ce privește rezistența la boli infecțioase și malignitate.

Pe baza informațiilor anecdotice, un sentiment general a fost că, în timp ce antrenamentul regulat promovează rezistența la infecția tractului respirator superior (URTI), efortul sever, mai ales atunci când este asociat cu stresul mental, pune sportivii la un risc crescut de URTI. Studiile epidemiologice privind exercițiul și URTI se bazează pe simptome raportate de sine, mai degrabă decât pe verificarea clinică. 27, 28 Legătura dintre modificările imune asociate exercițiului și susceptibilitatea la infecție poate fi explicată prin așa-numita „fereastră deschisă” a imunității modificate. Am emis anterior ipoteza că virușii și bacteriile pot câștiga un punct de sprijin, crescând riscul de infecție subclinică și clinică. 29 Cu toate acestea, rămâne de arătat dacă sportivii care prezintă cea mai extremă imunosupresie după un efort intens sunt cei care contractă o infecție în următoarele două până la două săptămâni.

Conform teoriei supravegherii imune, este de așteptat ca exercițiile fizice moderate să protejeze împotriva malignității, în timp ce exercițiile exhaustive sunt legate de riscul crescut de cancer. Se acumulează rezultate care susțin ideea că exercițiile fizice protejează împotriva cancerului de colon și a cancerului de sân, 30, 31, în timp ce există puține sau nici o dovadă publicată că exercițiile fizice intense sunt asociate cu un risc crescut de cancer. În plus, deși mecanismele imune pot fi mediatori importanți ai efectului de exercițiu protector, acest lucru rămâne de demonstrat.

Mecanisme de acțiune

MECANISME NEUROENDOCRINOLOGICE

Adrenalina și într-un grad mai mic noradrenalina mediază efectele acute ale exercițiului asupra limfocitelor. Creșterile hormonului de creștere și ale catecolaminelor mediază efectul asupra neutrofilelor.

MECANISME METABOLICE

Modificarea metabolismului proteinelor în timpul efortului poate ajuta, în principiu, la explicarea modificărilor imune legate de efort. În consecință, suplimentarea cu substanțe nutritive precum glutamina, carbohidrații, antioxidanții sau inhibitorii prostaglandinelor poate influența, în principiu, modificările asociate exercițiilor în funcția imună. 32

Glutamina

S-a stabilit că glutamina este un combustibil important pentru limfocite și macrofage. Mai multe linii de dovezi sugerează că este utilizată la o rată foarte mare de către aceste celule, chiar și atunci când acestea sunt în repaus. 34 S-a propus că calea glutaminei în limfocite poate fi sub reglementare externă, parțial din cauza aprovizionării cu glutamină. 35 Glutamina stimulează proliferarea in vitro a limfocitelor, activitatea celulelor ucigașe activate de limfokine și producția de citokine. 36, 37

Carbohidrați și funcția imună

Semnificația clinică a acestor efecte induse de carbohidrați asupra sistemului endocrin și imunitar așteaptă cercetări suplimentare. În acest moment, datele indică faptul că sportivii care ingeră băuturi cu carbohidrați înainte, în timpul și după un exercițiu prelungit și intensiv ar trebui să experimenteze un stres fiziologic redus. Cercetări pentru a determina dacă ingestia de carbohidrați îmbunătățește protecția gazdei împotriva infecției la sportivii de anduranță în perioadele de antrenament intensificat sau după evenimente de rezistență competiționale.

Lipidele

S-a sugerat că, dacă profilul de acid gras polinesaturat (PUFA) al n-6 și n-3 este deplasat în favoarea lui n-6, acest lucru va duce la creșterea producției de prostaglandină (PGE2) și leucotrienă (LT4). Eicosanoidele derivate din acid arahidonic PGE2 și LT4 modulează producția de citokine proinflamatorii și imunoregulatoare. 54 N - 3 PUFAs acid eicosapentaenoic și acid docosahexaenoic, ambele găsite în special în uleiurile de pește, suprimă producția de eicosanoide derivate din acid arahidonic. 55 Acidul eicosapentaenoic este un substrat pentru sinteza unei familii alternative de eicosanoizi, PGE3 și LT5, în timp ce acidul arahidonic este un substrat pentru PGE2 și LT4. 56

PGE2 suprimă sistemul imunitar celular. În timpul condițiilor de stres, n-3 PUFA poate contracara imunosupresia latentă mediată prin creșterea producției de PGE2, care, în schimb, pare să fie îmbunătățită în continuare prin aportul de n-6 PUFA. În condiții de hipermetabolism, n-3 PUFA acționează, prin urmare, potențial pentru a reduce incidența noilor infecții.

În studiile pe animale, răspunsul la stres după aplicarea endotoxinei, IL-1 sau TNF-α a fost redus atunci când animalele au fost pretratate cu n - 3 PUFA (ulei de pește). Dieta bogată în n - 3 PUFA a cauzat catabolismul redus, reacția febrilă redusă, scăderea producției de eicosanoizi și rata de supraviețuire îmbunătățită. 57

Interacțiunea posibilă între exercițiile acute intense, cunoscute pentru suprimarea sistemului imunitar 58 și PUFA, a fost examinată la șoareci femele consangvinizate C57BI/6. 59 Animalele au primit fie o dietă cu ingrediente naturale, fie o dietă suplimentată cu diferite uleiuri, cum ar fi seu de vită, șofran, ulei de pește sau ulei de in pentru o perioadă de opt săptămâni. În grupul care a primit ulei de in 18: 3 (n - 3 PUFA), a fost abolită imunosupresia post-exercițiu a plăcii IgM care formează răspunsul celulei. Mecanismul care stă la baza absenței imunosupresiei induse de efort la animalele hrănite cu ulei de in poate fi acela că uleiul de in scade raportul n - 6/n - 3 și, prin urmare, scade nivelul PGE2 după exerciții intense. Astfel, imunosupresia mediată de prostaglandină poate fi abolită.

Astfel, efectul uleiului de in poate fi atribuit unei legături între o dietă bogată în n-3 PUFA și abolirea imunosupresiei legate de prostaglandine. În sprijinul acestei ipoteze, s-a demonstrat că atunci când producția de PGE2 a fost inhibată de inhibitorul de prostaglandină indometacin, suprimarea indusă de exerciții a activității celulelor NK și funcția celulelor B a fost parțial abolită. 60, 61

Grăsimile dietetice bogate în n - 3 PUFA au potențialul de a modifica producția de citokine. Majoritatea studiilor oferă dovezi că hrănirea cu uleiuri de plante sau pești bogate în n - 3 PUFA modifică producția ex vivo de TNF-α, IL-1, IL-2 și IL-6, 62-65, dar există observații contradictorii. Studiile la om oferă date mai consistente: mai multe studii au arătat că suplimentarea dietei voluntarilor sănătoși duce la reducerea producției de IL-1, IL-6, TNF-α și IL-2 de către celulele mononucleare din sângele periferic in vitro. 66 Într-un studiu, suplimentarea a dus la scăderea nivelurilor de IL-2 și IL-6 in vivo. 67, 68

Grupul nostru a investigat recent dacă suplimentarea dietetică cu n - 3 PUFA înainte de a participa la exerciții fizice intense influențează producția de citokine proinflamatorii și antiinflamatorii. Nu s-au găsit diferențe între grupul de suplimente și grupul de control (A D Toft, date nepublicate).

Antioxidanți

S-a sugerat că vitaminele antioxidante pot influența activarea imună indusă de exerciții prin neutralizarea speciilor reactive produse de neutrofile în timpul fagocitozei. 69, 70 Peters și colab. 71 au evaluat efectul vitaminei C asupra incidenței URTI în perioada de două săptămâni după Ultramaratonul tovarășilor de 90 km folosind un design randomizat dublu orb. Incidența URTI a fost de 68% în grupul placebo, care a fost semnificativ mai mare decât în ​​grupul cu suplimente de vitamina C, în care doar 33% au raportat URTI atunci când au luat o supliment de 600 mg vitamina C zilnic timp de trei săptămâni înainte de cursă. Într-un alt studiu, Peters și colab 72 au constatat că suplimentarea cu vitamina A a avut un efect nesemnificativ asupra incidenței URTI la alergătorii de maraton. Doar un studiu 73 a evaluat efectul vitaminei C asupra modificărilor induse de exerciții acute ale funcției limfocitelor și ale nivelurilor hormonilor de stres. Suplimentarea cu vitamina C nu a influențat subseturile de leucocite, activitatea celulelor NK, răspunsul proliferativ al limfocitelor, fagocitoza granulocitelor și explozia activată, catecolaminele sau cortizolul.

Concluzie

În timpul unui atac acut de efort, celulele imunocompetente sunt mobilizate în circulație. Astfel, atât neutrofilele, cât și toate subpopulațiile limfocitare sunt recrutați în circulația sângelui. Cu toate acestea, după exerciții fizice intense, numărul limfocitelor scade sub valoarea inițială, în timp ce concentrația de neutrofile continuă să crească. De asemenea, nivelurile de secreție de IgA în mucoasă scad. Ca răspuns la efort, se constată o creștere pronunțată atât a citokinelor proinflamatorii, cât și a celor antiinflamatoare. Toți acești factori indică un răspuns inflamator puternic în timpul exercițiilor fizice intense. Astfel, exercițiile fizice produc inflamații și afectări imune concomitente.

Consecințele clinice ale exercițiilor fizice repetate sunt infecțiile subclinice și clinice. Explicația poate fi că virusul și bacteriile se stabilesc după efort până la „fereastra deschisă” cu imunitate modificată. Mecanismele de bază sunt multifactoriale și includ atât factori neuroendocrinologici, cât și factori metabolici. Suplimentarea nutrițională poate proteja, în principiu, împotriva riscului crescut de infecție în perioada de recuperare după exerciții fizice intense. S-a demonstrat că suplimentarea cu carbohidrați moderează modificările imune induse de efort, dar rămâne de arătat semnificația clinică. Astfel, este prematur să oferim sfaturi cu privire la nutriție sportivilor din punct de vedere imunologic.

Adevărat sau fals?

Numărul de limfocite crește în timpul efortului și este suprimat în perioada de după efort.

Suplimentarea cu glutamină elimină imunosupresia găsită după efort.

Există dovezi epidemiologice că exercițiile fizice protejează împotriva cancerului de colon.

Există dovezi epidemiologice că exercițiile fizice protejează împotriva cancerului de rect.

Factorii neuroendocrinologici nu joacă un rol în imunologia de efort.

(Răspunsuri p 318.)

Întrebare de ese

Descrieți efectul exercițiului asupra producției de citokine. Care este numele citokinei care crește cel mai mult?

Efectul exercițiilor fizice intense asupra nivelurilor interleukinei (IL) -6, antagonistului receptorului interleukinei-1 (IL-1ra), proteinei inflamatorii macrofage (MIP-1β), IL-8, factorului de necroză tumorală solubilă-receptorului α (sTNF-αR ), TNF-a și IL-1. Se arată creșterea relativă a concentrațiilor plasmatice de citokine în timpul și după efort.

Modelul mecanismelor neuroendocrinologice propuse la baza exercițiului a indus „fereastră deschisă” în sistemul imunitar. Cifrele arată efectul exercițiilor fizice intense și efectele sugerate ale adrenalinei, hormonului de creștere și cortizolului asupra concentrațiilor relative de limfocite și neutrofile.

Adevărat sau fals? - Răspunsuri

(T = adevărat; F = fals)

p 246: Pedersen BK, Toft AD. Efecte de exercițiu asupra limfocitelor și citokinelor

(1) T; (2) F; (3) T; (4) F; (5) F.

Întrebare ese - răspuns

p 246: Pedersen BK, Toft AD. Efecte de exercițiu asupra limfocitelor și citokinelor

Exercitiile fizice induc niveluri crescute de citokine in sange. Nivelurile de TNF, IL-1, IL-6, IL-1ra, IL-8, IL-10, MIP-1β și sTNF-R cresc. IL-6 crește mai mult decât orice altă citokină, creșterea fiind de până la 100 de ori mai mare decât cea măsurată în repaus.

Luați mesajul acasă

Exercițiul fizic intens induce modificări imune, inclusiv limfopenie, neutrofilie și niveluri crescute de citokine proinflamatorii.

Exercițiile fizice intense sunt asociate cu o rezistență scăzută la infecțiile tractului respirator superior, cum ar fi răceala obișnuită în zilele de după exercițiu, în timp ce exercițiile moderate par să ofere o anumită protecție împotriva infecțiilor.

În ceea ce privește suplimentarea nutrițională, doar ingestia de carbohidrați înainte, în timpul și după exerciții fizice intense s-a dovedit experimentată că moderează imunosupresia indusă de efort.