高温高湿环境下递增负荷大强度运动对人体血清白细胞介素12的影响

崔书强 赖丽丽 赵杰修

1 国家体育总局体育科学研究所（北京 100061）

2 北京市体育科学研究所 3 北京师范大学 4 江西教育学院体育系

白细胞介素12（interleukin-12，IL-12）是连接天然免疫和获得性免疫的重要因子，也是一种促炎症因子，它可以促进CD4 T细胞向Th1细胞分化， 有利于提高单核巨噬细胞活性， 增强CD8 T细胞和NK细胞的杀伤活性[1，2]。 树突状细胞（DC）和吞噬细胞等抗原呈递细胞是IL-12分泌的主要来源，IL-12可以促进细胞毒性T细胞和LAK（活性杀伤性淋巴细胞）的产生，产生抗肿瘤作用[3，4]。 运动对IL-12的影响研究相对较少，Giraldo等[5]报道， 不经常运动的女性在一次急性运动后，IL-12会在24 h后升高。 Yeh 等[6]观察糖尿病患者进行12周太极拳运动后发现，其血清IL-12明显升高，说明杀伤性T细胞和NK细胞活性增强，机体免疫能力也相对提高。 IL-12作为连接天然免疫和获得性免疫的重要因子， 其可反映机体免疫状态变化[7]。高温高湿环境存在于很多室外项目如足球、网球、田径等，因此，研究高温高湿环境下运动对人体的生理应激反应具有重要理论意义和实践意义。 运动热应激对机体免疫系统会产生何种影响尚不清楚。 本研究通过观察高温高湿环境下递增负荷运动后血清IL-12和皮质醇的变化，探讨高温高湿环境下运动对机体免疫系统的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象与分组

北京体育大学20名男性受试者，健康状况良好，无急、慢性病史，有一定运动背景（有足球、体操、游泳、排球等专项的训练经历）。 所有受试者实验前一天无饮酒、药物摄入、熬夜、大运动量等行为发生，均自愿报名参加实验，并填写知情同意书。 采用随机数法将受试者随机分为两组：运动+高温暴露组（以下称运动组，n =10）和高温暴露组（以下称暴露组，n = 10）。具体信息见表1。

表1 受试者基本信息

1.2 实验设计

运动组在温度33℃、 相对湿度分别为40% ± 2%（RH40%）和80% ± 2%（RH80%）的环境下进行递增负荷力竭跑台运动，两次不同湿度下运动间隔1周，实验设计参照崔书强等的文献[8]。 每次运动均在上午进行，实验之前受试者熟悉测试环境适应跑台，先进行5 min热身，随后进行递增负荷跑台运动。 跑台跑速从8 km/h开始，每分钟增加0.8 km/h，增加到16 km/h时速度不再增加，然后逐级递增坡度，以0.5%为起始坡度，实验过程中以受试者不能维持在相应跑速， 并自述不能坚持时终止运动。 与此同时，暴露组进行高温暴露，两组同时进出高温环境房， 暴露组受试者进入高温房后静坐于椅子上直到运动组运动结束。 实验通过天津市森罗科技有限公司生产的智能加热和加湿装置 调节室内温度和湿度，同时配合除湿机（德业DY-650EB）控制湿度。 温度变化控制在± 0.3℃，相对湿度变化控制在± 3%。

1.3 指标测试

分别于实验前安静时和实验后即刻抽取静脉血，置于4 ml真空管（BD）中，室温静置1小时后离心（4℃3000 r/min，10 min） 提取上清液，－80℃保存待测。 采用ELISA方法检测血清IL-12、 血清皮质醇（由TPI公司提供），IL-12试剂盒由美国RB公司提供，灵敏度为1 pg/ml。严格按试剂盒说明书操作。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 各组实验前后IL-12变化

运动组RH40%和RH80%环境下运动后IL-12均显著性降低（P < 0.05）；暴露组IL-12在RH40%暴露后显著性下降（P < 0.05），RH40%暴露后出现降低趋势，但无显著性差异。 见表2。

2.2 各组实验前后血清皮质醇变化

运动组RH40%和RH80%环境下运动后血清皮质醇均显著升高（P < 0.01，P < 0.05），RH40%运动后升高更明显； 暴露组血清皮质醇RH40%暴露前后无显著性差异，RH80%暴露后显著性降低（P < 0.01）。 见表3。

表2 各组实验前后IL-12比较（pg/ml）

表3 各组实验前后血清皮质醇比较（ng/ml）

3 讨论

本研究结果显示，高温环境下无论相对湿度高低，递增负荷急性大强度运动后血清IL-12均显著降低，而Akimoto等[7]对6名男性受试者在常温环境下进行温盖特测试发现，运动后即刻IL-12明显增加，运动后30 min血清IL-12浓度低于运动前， 其温盖特测试是10 s全力蹬车50 s间歇，这种运动模式与本研究的递增负荷运动有较大差别。Giraldo等[5]对不经常运动的女性分别进行55%VO2max和70%VO2max的蹬车运动后发现， 中等强度（55%VO2max）组运动后IL-12稍有增加，但与运动前相比不具有显著性差异，而在中高强度（70%VO2max）运动后，IL-12没有增加， 而是在运动结束24 h后与运动后即刻相比显著增加。Yeh等[6]观察糖尿病患者进行12周的太极拳运动后发现，其血清IL-12明显升高。Cox等[9]发现30min和60min中等强度（65%VO2max）的跑台运动和6次3min的大强度运动（90%VO2max）均可引起运动后IL-12的降低，其中大强度运动组降低明显。 根据以上研究，我们推测血清IL-12分泌可能受到运动强度的影响，运动强度大，运动后IL-12水平即使即刻升高，也会很快降低；而中等强度或太极拳等强度较低的运动能促使运动后血清IL-12升高。 关于高温对运动后血清IL-12的研究还相对较少。 本研究中发现在高温高湿（RH80%）的环境下单纯热暴露可引起IL-12的显著性降低， 而在相对湿度40%条件下没有引起显著性降低；Rhind等[10]发现10名男性在39℃环境下进行40min、65% VO2max的功率自行车运动，发现在运动后40min，IL-12达到最高，并指出机体核心温度的升高促进了循环血中细胞因子的增加。 IL-12的升高可能受到运动强度、采血时间的影响。

大强度运动后血清IL-12比中低强度运动后低，可能与大强度运动引起机体应激激素如糖皮质激素等明显升高而对促炎症因子产生抑制有关。 运动后皮质醇的升高可能抑制机体的免疫功能， 研究已经证实皮质醇可以抑制NK细胞功能[11]。高温环境下运动后可以刺激皮质醇升高更加明显，Laing等[12]通过让受试者在36℃水中进行深水跑 （约58%VO2max）2个小时来模拟运动热应激的效果，发现运动后即刻血浆皮质醇明显升高，运动后1小时仍然显著高于安静时水平，38℃温水中被动受热组血浆皮质醇也明显升高。 有研究指出皮质醇等应激激素的升高， 抑制了促炎症因子如IL-12、TNFalpha以及INF-gamma的产生， 促进抗炎症因子如IL-10、IL-4以及TGF-beta的产生， 激活重要的负反馈机制， 可以保护机体器官免受促炎症因子过量释放的影响以及巨噬细胞激活产物对组织的潜在损伤[13]。Kawabe等[14]最近研究指出，IL-12可以保护T细胞免于糖皮质激素引起的细胞凋亡， 糖皮质激素引起的细胞凋亡发生在生理和病理条件下以及治疗条件下，而IL-12实际上参与了多种炎症和免疫反应。 因此从免疫的角度来看，进行中低强度运动促使IL-12的升高在一定程度上抑制了一些疾病的发病进程， 这可能是运动对机体产生了良好的免疫促进作用。

本研究结果表明， 高温引起机体的热应激反应也对血清IL-12水平产生影响，在相对湿度较低的条件下热暴露后血清IL-12出现降低但不具有显著性差异，而在相对湿度较高的条件下热暴露后血清IL-12出现了显著性降低，但目前对于高温环境对IL-12的影响研究相对较少，还有待进一步研究。

4 总结

高温环境下，无论相对湿度高低，进行递增负荷大强度运动后血清IL-12均降低，可能由血清皮质醇的显著性升高对IL-12产生了抑制作用所引起。 高温环境下运动引起免疫抑制的机制有待进一步研究。

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