运动性免疫机能低下发生过程中尿蛋白质组分变化特点研究

2018-12-20徐国琴翁锡全孟艳林文弢

中国运动医学杂志 2018年11期

徐国琴翁锡全孟艳林文弢

广州体育学院运动与健康学院（广州 510500）

运动性免疫机能低下是竞技体育中影响训练的常见医学问题[1，2]，在大强度训练过程中或比赛前期通过身体机能检查及时发现免疫机能的变化是保障运动训练及比赛顺利进行的有效途径。尿蛋白是运动员身体机能评定中的常用的生化评定指标[3]，近年来随着蛋白质组学技术的发展，研究发现不同性质的运动、运动负荷及身体机能状况不同，其尿蛋白组分将呈现较大差异[4]。尿液中白蛋白、β-肌动蛋白、锌-α2-糖蛋白、维生素D结合蛋白、前列腺特异性抗原和本斯-琼斯蛋白等是前期研究发现的大强度运动过程中增加比较明显的尿液蛋白质组分[5]，本研究通过递增负荷跑步运动制作运动性免疫机能低下模型，分析在运动性免疫机能低下发生过程中白蛋白、β-肌动蛋白等尿蛋白质组分变化特点，为评价运动员免疫机能低下的尿蛋白组分指标的选取提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

招募体育学院健康男生，并从中随机选择15名体育学院健康男生为实验对象，实验前向受试者说明本研究的实验内容及目的，并签署知情同意书。实验前受试者的基本情况如下：

表1 受试者一般情况

1.2 运动训练方案

我们在前期研究运动性血红蛋白低下过程的同时观察到受试者存在免疫力降低的现象，因此本研究选用我们前期研究中使用的递增运动负荷训练方案[6]。所有受试者经最大摄氧量跑台测试后，确定每位受试者在不同摄氧量情况下的对应跑速，然后进行递增负荷跑台训练。递增负荷跑台训练方案的时间共4周，每周均以一定强度的运动负荷进行跑台运动训练，其中第1周运动负荷强度为60%VO2max、第2周运动负荷强度为70%VO2max、第3周运动负荷强度为为80%VO2max、第4周运动负荷强度为为90%VO2max，每周跑步运动训练5 d，每天总的跑步运动时间约为1 h。

表2 4周递增负荷跑台跑步运动方案

1.3 指标测试与方法

分别于实验前及每周末早晨采集受试者空腹肘静脉血测试全血白细胞以及淋巴细胞亚型CD4、CD8的含量以监测受试者的免疫机能状态，使用的仪器为BD公司流式细胞仪，所需抗体CD3、CD4、CD8试剂盒购自美国BD科技；同时采集受试者晨起中段尿，使用Ther⁃mo全波长读数仪，采用酶联免疫方法测试尿液中白蛋白、本斯-琼斯蛋白、钙结合蛋白、前列腺特异性抗原、维生素D结合蛋白、锌-α2-糖蛋白、E钙粘蛋白和β-肌动蛋白的含量，试剂盒购自上海酶联生物科技有限公司，测试时严格按照操作规程进行。

1.4 数据统计与处理

所有数据以均值 ±标准差表示，采用SPSS20.0统计软件对样本数据进行配对样本t检验，P＜0.05为差异具有显著性意义，P＜0.01为差异具有非常显著性意义。

2 结果

2.1 递增负荷跑台运动训练期间机体免疫机能的变化

2.1.1 递增负荷跑台运动训练期间血液中白细胞及其分类计数变化

4周递增负荷跑步运动期间，受试者血液中的白细胞计数呈现进行性降低趋势，到运动第4周末已降低15%，与实验前相比具有显著性差异（P＜0.05）；在白细胞分类计数中主要降低的是中性粒细胞，其在递增负荷跑步运动中呈进行性降低，到运动第4周末已降低27.4%，与实验前相比具有极显著差异（P＜0.01）；而淋巴细胞计数在整个递增负荷运动期间虽有降低但变化不明显。见表3。

表3 4周递增负荷运动期间受试者血液中白细胞及其分类计数变化（×109）

2.1.2 递增负荷跑台运动训练期间血液中CDCD4 4、CDCD8 8淋巴细胞变化

由表4可以看出，4周递增负荷跑步运动期间，受试者血液中的CD4淋巴细胞呈进行性降低，到第4周末已下降达11.8%，与运动训练前相比具有非常显著性意义（P＜0.01）；CD8淋巴细胞在4周递增负荷运动过程中呈进行性增加，到第4周末时与训练前相比增加27.3%，且第1周、第3周和第4周的增加均具有显著性意义（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01）。与此同时，CD4/CD8比值在第1至第4周的递增负荷期间均呈显著性降低（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01，P＜0.01）。

表4 4周递增负荷运动期间受试者血液中CD4、CD8淋巴细胞变化

2.2 递增负荷跑台运动训练期间晨尿中部分尿蛋白组分变化

在递增负荷跑台运动期间，通过对尿液中蛋白质组分含量测试发现，尿液中白蛋白、锌-α2-糖蛋白和前列腺特异性抗原在低强度运动的第1周均变化不大，但随着运动强度的增大，第2周、第3周与实验前相比，尿液中白蛋白、钙结合蛋白、锌-α2-糖蛋白和前列腺特异性抗原含量均明显增加，尤其是锌-α2-糖蛋白从第2周末、前列腺特异性抗原从递增负荷的第3周末即开始显著性高于实验前（P＜0.05，P＜0.01），至大强度运动的第4周尿液中白蛋白、钙结合蛋白、前列腺特异性抗原和锌-α2-糖蛋白含量均显著性高于实验前（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01，P＜0.01），而本斯-琼斯蛋白、维生素D结合蛋白、E钙粘蛋白和β-肌动蛋白在递增负荷运动过程中虽有增加趋势，但均无统计学上的显著性意义（P＞0.05）。见表5。

表5 4周递增负荷运动期间受试者尿液中部分尿蛋白组分变化

注：与实验前相比，*P＜0.05，**P＜0.01。

3 讨论

运动员免疫机能下降是当前竞技体育中影响训练的常见医学问题[1]，在大负荷训练后期、比赛前或比赛期间运动员感染各种疾病尤其是流行性感冒以及上呼吸道感染发生率增加，严重影响运动训练和比赛的进行。在进行大强度运动训练的过程中，由于大强度运动的影响，机体神经、内分泌与免疫系统之间的平衡遭到破坏，导致免疫增强类信息物与免疫抑制类信息物之间发生失衡[7]，神经递质[8]、应激激素[9]、谷氨酰胺浓度[10]、氧自由基[11]、运动应激产生的免疫抑素[12]等多种因素的综合影响导致机体的免疫功能持续降低。由表3和表4的结果可看出，在递增负荷运动过程中，受试者的白细胞计数、中性粒细胞计数、淋巴细胞CD4和CD4/CD8比值均呈进行性下降，在递增负荷的第4周机体呈现免疫功能低下状态[13]。

在大强度训练过程中或比赛前期通过检查及早发现免疫机能的变化，尽可能在早期避免免疫机能降低，是运动训练及比赛顺利进行的良好保障。苏利强等[14]为寻找免疫机能在运动后的变化规律，发现适宜的无氧训练后即刻血清白细胞介素-2（IL-2）和可溶性白细胞介素-2受体（sIL-2R）含量均显著升高，而IL-2在恢复2 h、15 h后又显著降低，认为sIL-2R长期过量升高是抑制细胞免疫机能的原因。而Kakanis等[15]研究发现经过2 h的 90%最大摄氧量的自行车运动后，CD4，包括辅助性T细胞1（Th1）和辅助性T细胞2（Th2）在运动后立即出现改变，但Th1分泌的IL-2和肿瘤坏死因子（TNF）、Th2分泌的白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-10（IL-10）等多种细胞因子到运动后4 h才发现有意义的浓度变化。Tuan等[16]对健康志愿者进行连续3天高强度运动（85%VO2max，每天30 min），发现受试者外周血白细胞凋亡倾向于增加，促炎介质升高，同时发现在第一次运动后即观察到外周血白细胞的线粒体跨膜电位（MTP）值立即下降，24 h后显著下降，运动后72 h才恢复正常。认为线粒体跨膜电位是白细胞活力状态的功能标志物，可用于监测短期高强度运动的免疫机能状态。上述研究都表明尽管许多研究者试图找出运动性免疫机能低下的早期诊断指标，但都仅仅从某一角度反映机体免疫机能的变化情况，并没有提出指标的变化对免疫机能变化的预警作用，而且指标的测试复杂，需要多次采血才能实现。

尿液生化指标采样方便、无损伤，可重复取材，不影响正常训练的进行，是运动员身体机能评定中具有较大开发潜力的生化指标[17，18]。其中尿蛋白是常用的尿液生化指标，能够监测广泛的生理过程和疾病[19]。随着新的蛋白质检测技术和定量方法的出现，尿蛋白作为非创伤性的生物标记物可准确监测各种心理生理变化下机体的应激情况，识别机体在紧张或不习惯的运动、竞赛、过度训练和不适当的恢复之前、之中或之后的机能情况，在运动训练监控和运动医学中将起着至关重要的作用[20]。不同性质的运动，不同的身体机能状况，其尿蛋白组分也将呈现较大差异[21，22]。林文弢等[4]综述了尿液蛋白质组学在体育科学中的研究现状，并初步运用蛋白质组学研究方法研究了尿蛋白组分评定运动负荷及身体机能。Samudrala等[23]使用质子转移反应质谱（PTR-MS）技术检测尿蛋白用以监测运动效果，认为尿蛋白组分可全面反映尿液代谢的状况，是用来监测运动事件的潜在生物标志物。

罗侃等[24]用铬银染色的SDS-PAG定量电泳检测法分析了青年男性运动员10000米长跑后即刻及其恢复期尿蛋白组分的变化规律，并与血液蛋白质组分进行了比较，认为尿蛋白质组分可作为运动员机能评定的指标。蔺海旗等[5]探讨了30 km长跑运动对尿液蛋白质组图谱差异性表达的影响及规律，筛选出尿液中锌-α2-糖蛋白、白蛋白、维生素 D结合蛋白、前列腺特异性抗原、β-肌动蛋白和本斯-琼斯蛋白是运动训练监控中具有运动应激特点的尿液目标蛋白质，有望作为训练监控的尿液蛋白质组分。本研究在受试者运动性免疫机能降低的同时监测晨尿中白蛋白、本斯-琼斯蛋白、钙结合蛋白、前列腺特异性抗原、维生素D结合蛋白、锌-α2-糖蛋白、E钙粘蛋白和β-肌动蛋白等蛋白质组分含量的变化情况，发现尿液中白蛋白、钙结合蛋白、锌-α2-糖蛋白和前列腺特异性抗原含量在运动性免疫力降低过程中呈进行性地增加，到第4周末均显著性高于实验前；而β-肌动蛋白、维生素D结合蛋白、E钙粘蛋白和本斯-琼斯蛋白则在机体免疫力降低过程中变化不大。

在递增负荷跑步运动过程中，由于运动诱发的自由基作用的加强和自由基清除能力的相对不足，会引起肾小球和肾小管超微结构的改变和肾功能的下降、肾小球滤过膜通透性增大，蛋白质滤过率增加，同时肾小管重吸收减少，肾脏对蛋白质的分泌增加等多种因素，导致尿液蛋白质排出增加[25]。尿液中排出的蛋白质可间接反映机体的应激情况。Magid等[26]对手术引起炎症的患者尿液中类肌球蛋白（α1-酸性糖蛋白）、白蛋白、α1-微球蛋白（蛋白质HC）和免疫球蛋白G（IgG）进行为期23天的观察性研究，通过每天的尿蛋白分析发现尿液中的类肌球蛋白（α1-酸性糖蛋白）、α1-微球蛋白（蛋白质HC）和IgG等通常浓度较低的蛋白质在急性炎症中会显著升高，可作为临床实时观察急性炎症过程变化的生物标志物。Poortmans等[27]研究发现尿液中的锌-α2-糖蛋白在剧烈运动后排出量增强了20倍。本研究发现，在递增负荷运动致机体免疫力降低过程中，尿液中的白蛋白、钙结合蛋白、锌-α2-糖蛋白和前列腺特异性抗原也呈进行性的显著增加，有可能作为运动性免疫机能降低的敏感监测的无创指标，其变化及其含量增加与免疫降低的关联机制还有待进一步研究。