哈佛大学科学家揭示运动与免疫系统之间的分子联系

哈佛大学的研究人员发现，运动可以通过激活Treg细胞来减少肌肉炎症和增强耐力，从而改善健康状况。虽然这项研究是在小鼠身上进行的，但它表明，经常锻炼可以增强免疫系统的功能，是一种天然的抗炎方法。

运动能激活肌肉中的免疫细胞，从而对抗炎症并增强耐力。

自 20 世纪初一项研究记录了波士顿马拉松参赛者赛后血液中白细胞激增的情况以来，体育锻炼与炎症之间的联系就一直是科学界关注的话题。

发表在《科学免疫学》（Science Immunology）杂志上的一项来自哈佛大学医学院的最新研究可能会从分子角度解释这一具有百年历史的观察结果。

这项在小鼠身上进行的研究表明，运动的有益作用可能至少部分是由免疫系统驱动的。研究表明，运动引起的肌肉炎症会调动抗炎症 T 细胞或 Tregs，从而增强肌肉利用能量作为燃料的能力，提高整体运动耐力。

研究小组说，Tregs长期以来因其在对抗与自身免疫性疾病相关的异常炎症中的作用而闻名，现在它们也成为了运动期间机体免疫反应的关键角色。

免疫系统，尤其是T细胞臂，对组织健康有着广泛的影响，这种影响不仅限于抵御病原体和控制癌症。"这项研究的高级研究员、哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所莫顿-格罗夫-拉斯穆森免疫学教授戴安娜-马西斯说："我们的研究表明，免疫系统在运动时能在肌肉内部发挥强大的作用。"

研究人员提醒说，小鼠不是人，研究结果还有待进一步研究证实。不过，这项研究是朝着详细说明运动过程中发生的细胞和分子变化并带来健康益处迈出的重要一步。

了解运动的分子基础

预防心血管疾病、降低糖尿病风险、预防痴呆症。运动的益处已经得到公认。但运动究竟是如何让我们变得健康的呢？这个问题一直困扰着研究人员。

在人们加紧努力了解运动的分子基础之际，我们有了新的发现。解开免疫系统在这一过程中的参与只是这些研究工作的一个方面。

缺乏 Treg 细胞的小鼠后腿肌肉（右图）在定期运动后出现了明显的炎症迹象，而拥有完整 Treg 细胞的小鼠后腿肌肉（左图）则没有这种迹象。研究表明，这种不受控制的炎症对肌肉的新陈代谢和功能产生了负面影响。资料来源：肯特-兰斯顿/马西斯实验室，HMS

研究第一作者、马西斯实验室博士后研究员肯特-兰斯顿（Kent Langston）说："我们很早就知道体力消耗会导致炎症，但我们并不完全了解其中的免疫过程。我们的研究以非常高的分辨率展示了T细胞在运动发生的部位--肌肉中的作用"。

以前关于运动生理学的研究大多集中在运动过程中释放的各种激素的作用及其对心脏和肺部等不同器官的影响上。这项新研究揭示了在实际运动部位--肌肉--内部展开的免疫学级联反应。

T 细胞英雄和助长炎症的恶棍

众所周知，运动会对肌肉造成暂时性损伤，并引发一系列炎症反应。运动会促进调节肌肉结构、新陈代谢和线粒体活动的基因表达，线粒体是为细胞功能提供燃料的微小动力室。线粒体通过帮助细胞满足运动中更大的能量需求，在运动适应中发挥着关键作用。

在这项新研究中，研究小组分析了在跑步机上跑过一次的小鼠和经常跑步的动物的后腿肌肉中的细胞发生了什么变化。然后，研究人员将它们与从久坐不动的小鼠身上获取的肌肉细胞进行了比较。

在跑步机上跑步的小鼠的肌肉细胞，无论是跑步一次还是定期跑步，都显示出典型的炎症迹象--调节各种代谢过程的基因更加活跃，包括干扰素在内的促进炎症的化学物质水平更高。

两组动物肌肉中的 Treg 细胞水平都有所升高。进一步的分析表明，在这两组中，Tregs都能降低运动诱发的炎症。而在久坐不动的小鼠肌肉细胞中却看不到这些变化。

然而，只有经常运动的小鼠--即反复跑步的小鼠--才能明显感受到运动对新陈代谢和表现的益处。实验表明，在该组小鼠中，Tregs不仅抑制了运动引起的炎症和肌肉损伤，还改变了肌肉代谢和肌肉性能。这一发现与在人类身上观察到的结果一致，即单次运动并不能显著改善肌肉性能，需要长期定期运动才能获益。

进一步的分析证实，Tregs 确实是导致经常锻炼者获得更广泛益处的原因。缺乏 Tregs 的动物肌肉炎症不受限制，后腿肌肉中促进炎症的细胞迅速积累。它们的肌肉细胞线粒体也明显肿胀，这是新陈代谢异常的标志。

更重要的是，缺乏 Tregs 的动物无法像拥有完整 Tregs 的小鼠那样，随着时间的推移适应不断增加的运动需求。它们无法从运动中获得同样的全身益处，有氧健身能力也有所下降。

这些动物的肌肉中还含有过量的干扰素，而干扰素是已知的炎症驱动因素。进一步分析发现，干扰素直接作用于肌肉纤维，改变线粒体功能，限制能量产生。在缺乏Tregs的小鼠体内，阻断干扰素可防止代谢异常，并改善有氧健身能力。

兰斯顿说："这里的恶棍就是干扰素。在没有Tregs守护者对抗它的情况下，干扰素继续造成不受控制的损害。"

众所周知，干扰素会促进慢性炎症，而慢性炎症是许多慢性疾病和与年龄有关的疾病的基础，因此干扰素已成为旨在减少炎症的疗法的诱人靶点。Tregs作为一系列以异常炎症为特征的免疫疾病的治疗方法，也引起了科学家和业界的关注。

研究人员说，这项研究结果让人们得以一窥运动抗炎作用背后的细胞内部运作，并强调了运动在利用人体自身免疫防御系统方面的重要性。

人们正在努力设计针对特定免疫介导疾病的Tregs干预措施。研究人员说，虽然由异常炎症引起的免疫疾病需要经过仔细校准的疗法，但运动也是对抗炎症的另一种方法。

马西斯说："我们的研究表明，通过运动，我们可以用一种自然的方式来增强人体的免疫反应，从而减少炎症。我们只研究了肌肉，但运动也有可能促进身体其他部位的Treg活性。"

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