不同低氧训练方式对大鼠血清IgA、IgG和IgM的影响

唐 斌

IgA、IgG、IgM是抗体的主要组成部分，约占人类血清抗体的90%以上。有研究报道，运动员大负荷训练期后血清IgA和IgM水平的显著下降，反映出大负荷强度训练对机体免疫机能具有负面影响，导致运动员免疫机能下降［1］；中等强度的运动训练对血清和粘液中Ig和抗体水平产生较小的影响［2，3］，长期有氧训练还可引起受试者IgA、IgG、IgM水平的提高，机体免疫机能增强［4，5］。也有研究报道短时间的低氧刺激不能对体液免疫产生足够的抑制作用［6］；高海拔居住人群的IgA和IgG低于低、 中海拔居住人群［7］。 天津 （海平面）、 西宁地区（2 260m）、称多地区（3 800m）三地，儿童、青少年、成人血清免疫球蛋白IgG、IgA、IgM含量比较，中海拔西宁地区可使IgG、IgA升高，而高海拔称多地区可使IgG、IgA下降［7］。高海拔人群IgM升高可能与高原气候寒冷，反复患上呼吸道感染有关［8］。Tiollier E等［9］报道了HiLo运动员的sIgA水平非常显著性的低于LoCo组，表明HiLo运动员体液免疫功能降低。本试验旨在探讨不同低氧训练方式对体液免疫IgA、IgG、IgM的影响，希望对低氧训练中的免疫机制提供参考。

1 研究方法

健康纯系雄性SD大鼠50只，8周龄，体重200-220g，由北京动物实验中心提供。随机分成5组，各组间体重、毛色等无明显差异，每组10只。训练后大鼠分笼饲养，饲养环境温度23±2℃，湿度40%-60%，光线充足，保持通风。国家标准固体混合饲料喂养，自由饮食，饲料由北京科澳协力饲料有限公司提供。

1.1 试验分组

高住对照组（A）：每天24h在低氧舱内，饮食和活动自由。

高住高训组（B）：每天22.5h在低氧舱内，另外1.5h在低氧环境进行无负重游泳训练。

高住低训组（C）：每天22.5h在低氧舱内，另外1.5h在常氧环境进行无负重游泳训练。

低住对照组（D）：每天24h在常氧环境中，饮食和活动自由。

低住低训组（E）：每天22.5h在常氧环境中，另外1.5h在常氧环境进行无负重游泳训练。

1.2 试验过程

1.2.1 试验条件

使用北京市飞达捷能气体分离技术有限公司生产的FDA-10空分制氮机制造常压低氧环境，低氧房内的氧含量12.7%（相当于海拔 4 000m）。水温控制在 33-36℃，水深50cm，每只大鼠平均游泳面积300cm2。

1.2.2 运动方式

试验组进行四周自由游泳训练。正式训练前先进行1周的适应性训练。适应性训练时第1天训练时间为30min，1周后逐渐增加到持续游泳90min，每周游泳6天，周日休息，连续游泳训练4周。大鼠在大桶内进行游泳训练，游泳时尾部末端均不能触及桶底。

1.3 取样

训练结束后于次日晨空腹状态下进行。

所有大鼠均用戊巴比妥钠（溶于生理盐水）腹腔麻醉，腹主动脉取血，制备血清（以测定免疫球蛋白IgA、IgG和IgM）。

1.4 测试指标和测试方法

采用全自动生化分析仪棉衣比浊法测定血清含量。

1.5 统计学处理

实验数据采用SPSS18.0进行数据处理，采用单因素方差分析和相关分析，各指标的测定值以 “平均数±标准差”（±SD）表示。设定P＜0.05为显著性水平，P＜0.01为非常显著性水平。

2 研究结果

表1可见：低住低练组与高住低练组相比，大鼠的血清I-gA、IgG和IgM非常显著性升高（P<0.01）；低住低练组与低住对照组相比，大鼠的血清IgA和IgG非常显著性升高 （P<0.01）；高住对照组与高住高练组相比，大鼠的血清IgG显著性升高（P<0.05），IgA 和 IgM 非常显著性升高（P<0.01）；高住对照组与高住低练组相比，大鼠的血清IgM显著性升高 （P<0.05），IgA非常显著性升高（P<0.01）；高住低练组与高住高练组相比，大鼠的血清IgA和IgM显著性升高（P<0.05）。

表1 4周实验后大鼠血清体液免疫指标的变化（单位：g/L）

3 讨论

IgG是血清中含量最高的Ig，主要由脾脏和淋巴细胞中的浆细胞合成，是机体重要的抗病毒、抗菌和抗毒素抗体。IgM又称巨球蛋白，在补体和吞噬细胞参与下，其杀菌-溶菌-激活补体和吞噬作用均强于IgG。IgA有血清型和分泌型两种，血清型IgA具有一定的抗感染免疫作用，分泌型IgA广泛分布于黏膜表面及相应部位的分泌液中，能阻止病原微生物对黏膜上皮细胞的黏附，具有抗菌、抗病毒、中和毒素等多种作用，因此是黏膜局部抗感染的重要免疫物质［10］。免疫球蛋白改变时受影响的因素较多，我们的试验主要是比较不同的低氧训练方式对IgA、IgG、IgM的影响。

3.1 低住低练组与低住对照组

在常氧训练下，有氧运动且运动量适中，能提高机体合成IgG的能力，从而促进机体的免疫力［11］。15周中等运动量的训练可以使血清免疫球蛋白的水平提高20%左右［12］。低住低练组与低住对照组相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，I-gA和IgG非常显著性升高（P<0.01）。其结果可能在于同在常氧居住的情况下，低住低练组处于中等运动强度的训练状态（无负重游泳相当于45%-60%最大摄氧量强度［13］），这种训练改善了IgA、IgG和IgM的水平，使体液免疫能力得到提高。

3.2 高住组内比较

杨玉英等人对天津（海平面）、西宁地区（2 260m）、称多地区（3 800m）三地居住人群的血清免疫球蛋白IgG、IgA、IgM含量比较发现：中海拔西宁地区可使IgG、IgA升高，而高海拔称多地区可使IgG、IgA下降［7］。崔建华等对担负喀喇昆仑山运输任务的某汽车部队28名驾驶员在完成全年高原运输任务前（海拔1 400m处）、全年任务完成一半时（上高原4次-6次，海拔3 700m处）及完成全年运输任务后一个月 （海拔1 400m）检测其血清免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）的浓度，结果：发现完成全年高原运输任务中较前和后血清IgG和IgM增高有显著性［14］。（即在任务中驾驶员的血清IgG和IgM较任务前和任务后增高具有显著性）得出结论：高原低氧影响免疫功能，激活补体，造成免疫损伤，重复急性低氧应激停止后，免疫反应相对得到恢复。关于高住高训和高住低训对于体液免疫的影响尚无相关报道。

3.2.1 高住对照组与高住高练组

高住对照组与高住高练组相比，大鼠的血清IgG显著性升高（P<0.05），IgA和IgM非常显著性升高（P<0.01）。结果提示：高住高练组中低氧和运动的双重刺激加剧抑制了IgA、IgG和IgM的水平，长时间大负荷运动使得免疫球蛋白的水平下降。

3.2.2 高住对照组与高住低练组

高住对照组与高住低练组相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，IgM显著性升高 （P<0.05），IgA非常显著性升高（P<0.01）。结果提示：高住对照组只受到低氧环境的影响，而高住低练组同时受到低氧环境和运动的两个因素的交互影响，造成高住低练组的IgA、IgG和IgM水平下降。

3.2.3 高住低练组与高住高练组

本研究中高住低练组和高住高练组居住的低氧环境一致，训练方式均为无负重游泳，不同的是训练时的条件，结果是高住低练组与高住高练组相比，大鼠的血清IgA、IgG和IgM均升高，其中IgA和IgM显著性升高（P<0.05）。有研究提出，常氧条件下SD大鼠不负重游泳时，运动强度属于中等强度［15］。但是在模拟高原环境下，缺氧使得最大摄氧量下降。如果以在平原相同的运动强度，在模拟4 000m的海拔高度时，运动强度会增加。提示：在模拟4 000m海拔和常氧条件下的无负重游泳对SD大鼠的免疫球蛋白水平的影响中，高住高练组的运动负荷相比高住低练组较大，机体可能更加不能适应这种刺激，导致机体产生疲劳，进而引起免疫球蛋白水平的下降。

3.2.4 高住组小结

综述所述，高住组免疫球蛋白水平的规律从高到低依次是：高住对照组﹥高住低练组﹥高住高练组。由此显示，高住组三组的免疫球蛋白水平不是造成其体液免疫水平低下的唯一因素，还可能存在其他的因素。

不同低氧训练方式对高住组免疫球蛋白水平造成低下的原因可能是：1）模拟高原环境的低氧训练方式可能会增强交感—肾上腺髓质系统和HPA轴的兴奋性，使大鼠体内的儿茶酚胺和肾上腺皮质激素升高。儿茶酚胺浓度的升高会使大鼠体内的T细胞数量减少，而整个免疫过程中，IgM主要产生在T细胞依赖抗原引起的免疫反应中。辅助型T细胞对于B细胞分泌抗体也起着其他非常重要的作用。肾上腺皮质激素是一类免疫抑制剂，其浓度的升高会引起外周血淋巴细胞的减少，其中T细胞的减少更为明显。从而导致T细胞和B细胞的下降，减少包括IgM在内的免疫球蛋白的生成。2）大负荷运动还将导致单核—巨噬细胞在外周血中大量募集，它们分泌的前列腺素E2可刺激增强T抑制细胞分泌T细胞抑制因子，抑制T细胞活性，由于B细胞的功能及免疫球蛋白的产生需T细胞辅助，因此此种负调节可连锁反应，最终抑制B细胞功能，使Ig生成减少。3）自由基（FR）在这种低氧训练情况下可能也会发生堆积，在自由基（FR）的作用下，淋巴细胞的增殖分化，对刺激原的反应性及一些细胞的功能，包括T细胞和B细胞对FR的作用均有敏感性。在大运动量训练及比赛后，人体内的自由基含量会大幅度升高。许多实验表明，FR具有抑制T细胞及B细胞的作用，这可能也是运动引起免疫球蛋白减少的原因。4）在这种低氧训练情况下，多种营养素也可能会缺乏，其中的维生素A及B族维生素是一种抗感染性维生素，它们的缺乏会导致免疫力的下降。这些都将对机体组织和细胞产生损伤作用，使机体的抵抗力降低。

4 结论

高住高练使得大鼠的IgA、IgG、IgM水平下降幅度最大，其次是高住低练。低住低练对于大鼠的IgA、IgG、IgM水平具有良好的作用。在进行低氧训练的时候应该考虑到机体IgA、IgG、IgM水平下降的问题，避免影响训练。

［1］唐苏丽，曹建民，金 丽，等.女子运动员大负荷训练期体液免疫能力变化的研究［J］.武汉体育学院学报，2003（5）.

［2］Mackinnon LT.Advances in exercise immunology，Champaign IL［M］.Human Kinetics，1999.

［3］Mackinnon LT.Exercise、immunoglobulin and antibody.Exerc Immunol Rev 1996（2）.

［4］Sandra Let al.The effect of Moderate Exercise Training om immune response［J］.Med Sci sport Exec，1991（1）.

［5］KH rickenT rieder，G Hauck.Change in lymphocyte subpopulation after prolongde exercise［J］.Int J Sports Med，1990.

［6］高 梅，王典瑞，徐 斌，等.5km急性低压缺氧及不缺氧对免疫系统的影响［J］.解放军预防医学杂志，1999（2）.

［7］杨玉英.高原地区不同海拔对机体免疫球蛋白的影响［J］.河北中西医结合杂志，1998（11）.

［8］宋名通.儿科学［M］.北京:人民卫生出版社，1987.

［9］Tiollier E，Schmitt L，Burnat P，Fouillot JP，Robach P，Filaire E，Guezennec C，Richalet JP.Living high-training low altitude training:effects on mucosal immunity［J］.Eur J Appl Physiol，2005（3）.

［10］龙振州.医学免疫学［M］.北京:人民卫生出版社，1995.

［11］蒋桂凤，黄祁平，万艳平.有氧运动对女大学生免疫球蛋白水平的影响［J］.北京体育大学学报，2005（8）.

［12］Nehlsen-Cannarella SL，Nieman DC，Balk-Lamberton AJ，et al.The effects of moderate exercise training on immune response ［J］.Med Sci Sports Exerc，1991（1）.

［13］Kevin C，Kregel，et al.Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols［M］.American Physiological Society，2006.

［14］崔建华，张西洲，何富文.高原汽车兵脂质代谢和体液免疫反应的变化［J］.高原医学杂志，2000（2）.

［15］Monika R.Fleshner，Erik J，et al.Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols ［M］.American Physiological Society，2006.