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编号:10493065
12周游泳运动对老龄小鼠免疫细胞功能的影响
http://www.100md.com 《中国运动医学杂志》 1999年第2期
     侯明新 田 野

    提要 对游泳12周后的老龄C57BL/6小鼠脾脏T细胞对ConA的增殖反应能力、NK细胞活性及IL-1活性进行了研究。结果:(1)与年轻小鼠相比,老龄小鼠T淋巴细胞对ConA的增殖能力、NK细胞活性、IL-1活性略有下降,但无显著差异(P<0.05)。(2)12周训练后,隔天训练的老龄鼠T淋巴细胞对ConA的增殖反应能力显著升高。(3)每天训练的老龄小鼠T淋巴细胞的增殖反应能力下降(P<0.05)。(4)12周的训练没有使NK细胞和IL-1的活性发生显著性变化。

    关键词:小鼠 衰老 运动训练 免疫 增殖反应能力 自然杀伤细胞 白细胞介素-1

    1 前言 许多研究报道表明,机体的免疫机能随年龄的增高而呈下降趋势,而且普遍认为运动特别是长周期中等强度运动是延缓衰老最行之有效的手段之一。近年来,国内外有关运动与衰老机体免疫机能之间关系的研究较少,而且由于研究者选择的研究对象、研究指标、运动方式以及运动强度等之间存在着差异,导致所报道的结果也存在着一定的差异。大多数的研究都是以相同运动条件下的机体为研究对象的,对于不同运动条件下(如运动间隔时间不一样)同一机体免疫指标的变化情况则缺乏深入的研究。本文即从这个新的角度设计研究思路,观察12周不同运动间隔的游泳运动对老龄小鼠免疫细胞功能的影响。
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    2 材料和方法2.1 实验动物:

    C57BL/6纯系小鼠,雌性(北京医科大学动物部提供);2月龄小鼠39只作为年轻组(Y),体重23.8±1.3克;20月龄小鼠45只作为老龄组(0),体重30.2±3.1克。饲养环境温度25±2℃,光照时间12小时,自由饮食(饲料由北京医科大学动物部提供)。动物饲养房及笼具、饮水瓶隔天由紫外线消毒1次,以保证饲养环境卫生。

    2.2 训练方法

    将年轻小鼠和老龄小鼠各随机分为6组即:年轻对照组(Yc n=6)、年轻训练1组(Y1 n=6)、年轻训练2组(Y2 n=7)、年轻急性运动组(Ya n=6)、年轻训练后急性运动1组(Ya1 n=7)、年轻训练后急性运动2组(Ya2 n=7);老龄对照组(0c n=5)、老龄训练1组(01 n=8)、老龄训练2组(02 n=9)、老龄急性运动组(0a n=6)、老龄训练后急性运动1组(0a1 n=8)、老龄训练后急性运动2组(0a2 n=9)。
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    训练方式为游泳,每次1小时,水温32±2℃,水深40cm,训练周期为12周。训练1组小鼠每周游泳训练6天,每天1次;训练2组小鼠每游泳训练3天(隔天1次),在训练时用木棒赶动不游小鼠,使其不停运动;非训练组小鼠静养,当训练组小鼠训练时,非训练组小鼠放入相同温度的浅水中,不游,以减低水温因素对各组的影响。每次训练结束后用干净的毛巾将小鼠擦干。

    12周训练结束后72小时,Yc、Y1、Y2、0c、01、02组小鼠安静状态下断头放血处死。Ya、Ya1、Ya2、0a、0a1、0a2组小鼠给予一次急性游泳刺激(运动方式与训练时相同),2小时运动后即刻断头放血处死。

    2.3 测试指标

    2.3.1 淋巴细胞转化实验:

    洁净工作台中剖取脾脏。将脾细胞压挤入RPMI-1640培养液中(Gibco产品),制备脾细胞混悬液,200目尼龙沙网过滤。滤出的脾细胞液按2/3容积倒入淋巴细胞分离液中(中国医学科学院血液病研究所产品,比重1.084)。每试管含分离液3ml,细胞悬液2ml,2000rpm/min离心20分钟。
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    用尖吸管小心吸出淋巴细胞,加到RPMI-1640液中,1500rpm/min离心洗3次后,进行淋巴细胞计数。用含15%小牛血清(天津生化制品厂产品)的RPMI-1640液稀释到1×107淋巴细胞/ml,用微量加样器将细胞悬液分别加到96孔培养板中。0.2ml/孔,每管10孔。RPMI-1640液中含有ConA 3μg/ml,96孔板放于5%CO2 37℃培养箱中,培养72小时。

    培养结束前6小时每孔加入1μCi 3H-TdR/0.1mlRPMI-1640(3H-TdR,北京401所产品)。培养结束后,用多头细胞收集器(ZT-VIB型,上海医科大学监制)将细胞收集到纤维滤膜上。自然干燥后,将干燥膜片放入闪烁液小管中,测cpm值。

    2.3.2 N K细胞细胞毒实验:

    分离淋巴细胞,用含15%小牛血清的RPMI-1640液稀释成1×107淋巴细胞/ml悬液。各组淋巴细胞悬液分别加入到24孔培养板中,每ml悬液加入3μgConA。培养于37℃5%CO2温箱中,孵育72小时,待用(效应细胞)。
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    取K562细胞作为靶细胞。待培养瓶中细胞长满后,2%EDTA消化3-4分钟,移入RPMI?1640培养液试管中,1500rpm/min离心,洗两次。镜下记细胞数,培养液稀释到2×106细胞/ml。每ml细胞悬液中加入10μCi 3 H?TdR,放入37℃恒温水中温浴2小时,制成3H标记的靶细胞。3H标记K562细胞在镜下计数,用15%小牛血清RPMI-1640培养液稀释成2×105细胞/ml,备用。

    取V型底96孔板,每孔加入靶细胞50ul,效应细胞100μl,每实验组各10孔。离心(500rpm/min),30秒。37℃ 5%CO2温箱孵育4小时后,用多头细胞收集器收集细胞于纤维膜上,测每孔cpm值。

    2.3.3 IL-1活性
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    无菌摘取4周龄C57BL/6小鼠胸腺,置于含5%小牛血清RPMI-1640液中。用剪刀将胸腺剪碎,细胞悬液经200目尼龙纱网过滤,然后用含5%小牛血清RPMI-1640液洗涤2次(1000rpm/mim),10min制成单细胞悬液。将单细胞悬液放入试管中,温箱孵育2小时,弃粘附细胞,离心后用RPMI-1640液配成浓度为1.5×107/ml单细胞悬液。将ConA加入细胞悬液,使单细胞悬液的终浓度为6μg/ml。

    向小鼠腹腔中注入RPMI-1640液,2ml/只。无菌取腹腔巨噬细胞,放入培养瓶中吸附1小时,弃上清,计数1×107/ml。用15%RPMI-1640液孵育24小时,收获全部上清,-20℃保存。

    将标准品及样本分别加到96孔培养板中,每孔100μl,每管10孔。加入胞腺细胞,每孔100μl。将96孔板放于37℃5%CO2温箱中培养72小时。培养结束前6小时加入3HTdR0.5μCi/孔。用多头细胞收集器收获在纤维纸上,测cpm值。通过标准曲线求得IL-1活性(单位为u)。
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    2.4 统计处理:

    数据一律以均值±标准差(M±SD)表示,用双侧t检验对所有数据进行显著性检验,显著性水平为0.05。

    3 结果3.1 12周训练后组小鼠免疫指标的比较

    本实验发现:没参加训练的年轻小鼠(Yc)和老龄小鼠(0c)其脾淋巴细胞对ConA的增殖反应能力、NK细胞活性及IL-1活性之间均无显著差异(表1、2)。

    表1 年轻小鼠免疫指标的比较

    组别

    n

    ConA stimulated(cpm)

, 百拇医药     n

    NK活性(cpm)

    n

    IL-1活性(u)

    Yc

    9

    476.67±193.37

    10

    1014.20±352.89

    10

    93.98±10.94

    Y1

    9
, 百拇医药
    766.67±157.16*

    10

    993.80±182.14

    10

    98.25±12.44

    Y2

    9

    535.11±62.31*

    8

    1089.50±150.25

    10

    90.38±12.01
, 百拇医药
    *与对照组的比较(P<0.05)*compared with the control(P<.05)

    表2 老龄小鼠免疫指标的比较

    组别

    n

    ConA stimulated(cpm)

    n

    NK活性(cpm)

    n

    IL-1活性(u)

    Oc

    9
, 百拇医药
    436.22±157.28

    10

    1015.40±170.69

    9

    86.72±12.05

    O1

    10

    274.80±58.83*

    10

    1014.20±122.50

    7

    95.41±12.41
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    O2

    10

    530.60±139.94*

    10

    928.40±131.89

    7

    95.39±12.01

    *与对照组的比较(P<0.05)*compared with the control(P<.05)

    12周训练后,Y1组和Y2组小鼠脾淋巴细胞对ConA的增殖能力与Yc组小鼠相比分别增加了60.84%(P<0.05)和12.2%(P<0.05);01组小鼠脾淋巴细胞对ConA的增殖能力比0c组下降了37.00%(P<0.05),而02组小鼠脾淋巴细胞对ConA的增殖能力比0c组显著升高21.64%(P<0.05)(表2)。
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    12周训练结束后,对安静状态下各组小鼠(包括年轻鼠和老龄鼠)NK细胞及IL-1活性进行比较发现:各运动组小鼠NK细胞及IL-1活性与相应的对照组小鼠之间无显著性差异(表1、2)。

    3.2 急性运动后即刻各组小鼠免疫指标的变化比较

    12周训练后,给予一次急性运动刺激,运动后即刻各组年轻小鼠脾淋巴细胞对ConA的增殖能力Ya1组最高,比Ya组增加了161.38%(P<0.05);Ya2与Ya相比虽略有增加,但无显著性差异(表3)。

    表3 急性运动后即刻年轻小鼠免疫指标的变化

    组别

    N

    ConA stimulated(cpm)
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    n

    NK活性(cpm)

    n

    IL-1活性(u)

    Ya

    10

    690.80±115.14

    10

    657.60±341.42

    10

    61.41±9.16

    Ya1

    10
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    1805.60±1153.16*

    10

    574.40±130.11

    10

    61.64±16.31

    Ya2

    10

    876.20±375.70*

    10

    538.60±39.02

    10

    60.45±7.92
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    *与Ya的比较(P<0.05)*compared with Ya(P<.05)

    老龄小鼠脾淋巴细胞对ConA的增殖能力Oa2组最高(821.20cpm),比Oa组(613.20cpm)显著增加33.89%(P<0.01);Oa1与Oa相比无显著性差异(表4)。

    运动后即刻各组小鼠NK细胞及IL-1活性的比较发现,各组之间无显著性差异(表3、4)。

    表4 急性运动后即刻老龄小鼠免疫指标的变化

    组别

    N

    ConA stimulated(cpm)

    n
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    NK活性(cpm)

    n

    IL-1活性(u)

    Oa

    10

    613.20±75.34

    9

    561.78±165.98

    9

    66.55±7.65

    Oa1

    10

    618.00±91.22
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    8

    490.50±55.86

    10

    61.64±16.31

    Oa2

    10

    821.20±81.18*

    8

    487.75±51.66

    10

    61.42±9.37

    *与Oa的比较(P<0.05)*compared with Oa(P<.05)
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    4 讨论 T淋巴细胞的主要功能是激发和调节大部分发的免疫反应。例如,T淋巴细胞可以调节B淋巴细胞的增殖和抗体的产生;分泌可溶性因子以调节其它免疫细胞的活性[7]

    本实验发现:不同运动量的运动对小鼠脾T淋巴细胞的增殖能力的影响程度是不一样的。而且,不同年龄的小鼠对同样运动的反应也是不一样的。每天1次,每次60分钟的运动对于年轻鼠来说运动量是适宜的,使机体得到充分的恢复,T淋巴细胞的增殖能力得以提高;而对老龄鼠来说这种运动量偏大,没有使机体得到充分的恢复,由此造成疲劳,因而T淋巴细胞的增殖能力有显著下降(37.01%,P<0.05)。O2组的老龄鼠是隔天训练,恢复期比较长,能够使机体得到充分的恢复,因而使其T淋巴细胞的增殖能力有显著提高(21.64%,P<0.50)。

    Laurel T.Mackinnon 提出,经常性的中等强度运动可以提高T淋巴细胞的增殖反应能力,而且还可以刺激B淋巴细胞的分化,但前提条件是机体必须得到充分的恢复。她认为,运动训练可以降低抑制性T细胞(Ts)数目的升高,或降低T淋巴细胞对PGE2的敏感性,或两者兼而有之[7]
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    12周训练后给予一次急性运动刺激,运动后即刻Ya1组和Oa2组小鼠与其相对应的对照组相比,其淋巴细胞的增殖反应能力分别升高了161.38%(P<0.05)和33.89%(P<0.05);但Ya2组和Oa1组小鼠却无显著性变化。这说明运动量不同的训练对小鼠在急性运动后即刻的淋巴细胞的增殖能力影响也是不同的。

    对于年轻小鼠,每周6天、每天1次、每次60分钟的运动有助于提高年轻小鼠脾淋巴细胞的增殖反应能力。这种提高不仅表现在安静状态下,也表现在急性运动以后。而同样的运动量,对于老龄鼠脾淋巴细胞的增殖反应能力却无促进作用。其原因可能是,这种运动量相对老龄鼠来说过大。Oa2组的运动方案(每周3天,隔天1次,每次60分钟)却有助于提高老龄鼠脾淋巴细胞的增殖反应能力。

    Laurel T.Mackinnon 提出,运动训练可以降低甚至消除急性力竭性运动对T淋巴细胞增殖能力的抑制作用[7]。张润芳等[4]认为,慢性运动对免疫系统的影响可能伴有机体对运动应激的生理性适应。
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    NK细胞是70年代发现的淋巴细胞亚群,它通过其独特的自发细胞毒活性(SCA)对抗各种肿瘤细胞和病毒侵染的细胞,能迅速对对异物发生反应,在抵抗病毒性疾病的第一道防线上起着重要作用。

    12周游泳训练结束后,安静状态下所有运动组小鼠NK细胞活性与其相对应的对照组小鼠相比无显著性差异。

    对常规的运动训练能否提高NK细胞活性还缺乏充分的研究,结果也不一致。有报道,安静时总的细胞毒毒性及NK细胞的百分数在有训练的耐力运动员和无训练者之间并无显著性差异[1,2],这些报道都与本实验结果一致。

    12周训练结束后,给予一次急性运动刺激,运动后即刻,所有运动组小鼠NK细胞活性与相应的对照组相比虽略有增高,但均无显著性意义,其原因有可能是NK细胞对急性运动的反应不大[8]

    另外,对年轻对照组和老龄对照组的比较亦未发现两者之间存在着差异。这说明老龄小鼠在一次急性运动后NK细胞的活性与年龄小鼠相比并没有下降。Fiatarone等[3]曾检测了8名年轻女性和9名老龄女性最大功率自行车测试后血液NK细胞的反应。结果发现,两组无显著性差异。
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    IL-1是由单个核细胞产生,在白细胞间起信息传递作用,对白细胞的激活、增殖和分化有调节作用的细胞因子(cytokin)。本实验发现:12周的训练结束后,安静状态下,运动组小鼠与其对应的对照组小鼠相比IL-1活性均无显著性差异。

    有关长周期训练对IL-1的影响的报道并不多见,已有的报道均发现长期训练可引起机体IL-1活性升高[5,6]。本实验中小鼠经过12周训练并未引起IL-1活性升高,可能是由于训练周期不够长的缘故。

    12周训练结束后,给予一次急性运动刺激,运动后即刻,所有运动组小鼠IL-1活性与相应的对照组相比活性虽均略有增高,但均无显著性意义。说明12周的游泳训练没有提高小鼠急性运动后即刻的IL-1活性。其原因有可能是训练周期不够或者是IL-1对急性运动的意义不大。

    总之,在本实验中,隔天一次的游泳训练可以提高老龄小鼠T淋巴细胞的增殖反应能力。提示运动训练可以改善衰老机体的免疫机能,延缓免疫系统功能的衰老。但应注意保持适度的运动量,长期坚持不懈。
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    作者单位:侯明新:国家体育总局体育科学研究所(北京100061)

    田 野:北京体育大学

    参考文献 1.Brahmi A,et al.The effect of acute exercise on natural killer cell activity of trained and sedentary human subjects.J.Chin.Immunol.1985;5:321.

    2.Mackinnon L T,et al.Effects of prolonged intense exercise on natural killer cell number and funition.Exerc.Physiol:Curr.Selected.Res.1988;3:77.

    3.Fiatarone M.A,et al.The effect of exercise on natural killer cell activiy in yong and old subjects.J.Gerontol.1989;44:M37.
, 百拇医药
    4.Y.S.Lin,et al.The effect of chronic and acute exercise on immunity in rats.Int.J.Sports Med.1993;14(2):86-92.

    5.陈佩杰.老年人长跑锻炼后白细胞介素-1的变化及其糖皮质激素受体的可能关系.生理学报1992;44(2):197-201.

    6.Evans.W.J,et al.Metabolic changes following eccentric exercise in trained and untrained men.J.Appl.Physiol.1986;61(5):1864-1868.

    7.Laurel T.Mackinnon.Exercise and Immunology,ISSN 1055-1352;Monograph,no.2 Champaign,Illinois.1992.

    8.Mackinnon LT.Exercise and natural killer cells.What is the relationship?Sports Med.1989;7:141-149., 百拇医药