Влияние физической активности на состояние иммунной системы организма

Yu.V. Boldyreva, , Gubin, ,

Введение. Термины «общая физическая активность» и «физические упражнения» часто употребляют как синонимы. Однако это не совсем так. Под общей физической активностью понимают любое перемещение в пространстве, продуцирующее активность скелетной мускулатуры и расход энергии, в то время как упражнения являются спланированной, структурированной и регулярно повторяющейся физической активностью [2]. Гиподинамия представляет собой ослабление мышечной деятельности, обусловленное сидячим образом жизни и ограничением двигательной активности. По данным ВОЗ принято выделять 3 основных вида источников гиподинамии: индивидуальные факторы, факторы микросреды и факторы макросреды. Особенно опасным считается комбинация всех трех групп факторов.

В настоящее время проблема гиподинамии очень актуальна. Необходимо повышать мотивацию населения к увеличению физической активности, поясняя ее влияние на функцию органов и систем организма. В связи с этим представленная работа является актуальной.

Цель: установить влияние физической активности на состояние иммунной системы организма.

Материалы и методы. Выполнен ретроспективный анализ отечественной и зарубежной научной литературы, предоставленной в электронных базах данных PubMed, Google scholar, CyberLeninka, eLibrary, посвященной влиянию физической активности на состояние иммунной системы организма. Полученные данные проанализированы, систематизированы, обобщены.

Результаты и обсуждение. Гиподинамия – болезнь современного человека. Гиподинамию еще называют оборотной стороной прогресса. Считается, что наиболее пагубны последствия гиподинамии для детей [1]. В работах по возрастной физиологии сказано, что с приходом ребенка в школу наблюдается снижение двигательной активности практически в 2 раза. При отсутствии адекватной организации режима дня, включающего физические упражнения, это приводит не только к отставанию в развитии от своих сверстников, но и к более частым заболеваниям, нарушениям осанки и опорно-двигательной функции. По данным А.Г. Сухарева, в период обучения в школе дефицит двигательной активности приводит к ухудшению адаптации сердечнососудистой системы учащихся к стандартной физической нагрузке, снижению показателей жизненной емкости легких, становой силы, появлению избыточной массы тела за счет накопления жировой массы, повышению уровня холестерина в крови, снижению общей неспецифической резистентности организма.

Однако прежде чем говорить об уменьшении двигательной активности у конкретного индивида, следует установить ее наличие. С этой целью используют следующие методы:

• 1)    оценка данных хронометража, выполненного за сутки работы;

• 2)    оценка показателей затрат энергии (непрямая калориметрия);

• 3)    подсчет энергетического баланса.

После того как доказано наличие гиподинамии, решается вопрос о повышении уровня двигательной активности. Активизация двигательного режима различными физическими упражнениями совершенствует функции систем, регулирующих кровообращение, улучшает сократительную способность миокарда и кровообращение, снижает гипоксию, т. е. предупреждает и устраняет проявления большинства факторов риска различных соматических заболеваний.

У нетренированного человека сердце изнашивается быстрее, так как оно в минуту совершает большее число сокращений, тем самым потребляя больше питательных веществ. У спортсменов число сердечных сокращений достигает 50, 40, а то и меньше при норме 60–80 уд./мин. Следовательно, изнашивается такое сердце гораздо медленнее. У тренированного организма метаболизм протекает медленнее обычного, организм работает экономичнее, тем самым это способствует увеличению продолжительности жизни и в целом тормозит процесс старения.

При выполнении физических упражнений важным фактором является выполнение комплекса релаксирующих мероприятий, который будет способствовать не только оптимизации церебрального кровообращения, но и профилактике развития артериальной гипертензии. Подобное было продемонстрировано в исследовании с участием студентов. После учебных занятий обучающимися были выполнены упражнения релаксирующего комплекса (дыхательные упражнения, мышечная релаксация), это способствовало немедикаментозной профилактике развития артериаль- ной гипертензии, поскольку физические нагрузки обладают сильным антистрессовым действием [3]. В ответ на физическую активность в организме развиваются две стадии, которые обусловлены действием катехоламинов и основного гормона стресса – кортизола. При этом лейкоциты в первой фазе проявляют более высокую функциональную активность. Во вторую фазу эти клетки менее активны, особенно если есть контакт с патогенной микрофлорой [6, 8].

Большой интерес представляют результаты исследования, описывающие влияние острой физической нагрузки на функцию зрелых макрофагов, свидетельствующие о снижении экспрессии главного комплекса гистосовместимости и, как следствие, о снижении антигенпрезентирующей функции этой популяции клеток.

Наряду с этим о влиянии острых аэробных нагрузок на дендритные клетки практически ничего неизвестно. Есть немногочисленные работы, указывающие на численное снижение этого типа клеток при нагрузке.

Оценке воздействия острых аэробных нагрузок на NK-клетки и их цитотоксические свойства посвящено большее число научных работ. Показано, что в ответ на острые нагрузки NK-клетки массово мобилизуются, их количество в кровотоке резко возрастает, причем эта мобилизация протекает по-разному в зависимости от конкретного фенотипа клетки. Под действием острых аэробных нагрузок отмечается повышение соотношения СD56+bright/CD56+dim-NK-клеток. При этом лимфоциты фенотипа СD56+bright характеризуются пониженными цитотоксическими свойствами. С.А. Калинин и соавт., изучая физические нагрузки различного происхождения и их влияние на иммунную систему человека и животных, пришли к выводу, что острые аэробные нагрузки снижают эффективность иммунных реакций. Данная концепция основана на колебаниях цитотоксической активности NK-клеток после аэробных нагрузок. Так, после краткосрочного периода физической активности наблюдалось двукратное повышение цитотоксической активности, ассоциированное с увеличением численности NK-клеток, однако при нарастании интенсивности или продолжительности аэробной нагрузки цитотоксическая активность естественных киллеров резко снижалась. Продолжительность этого снижения оценивалась в интервале от нескольких часов до нескольких суток. Авторы статьи заключают, что количественные изменения внутри популяции NK-клеток, вызываемые чрезмерными как по длительности, так и по интенсивности аэробными нагрузками, связаны со снижением эффективности иммунного ответа, что, в свою очередь, объясняет высокую заболеваемость респираторными инфекционными заболеваниями у профессиональных спортсменов после интенсивных физических тренировок [4].

Также в этой статье исследуется влияние аэробных нагрузок на другие популяции лейкоцитов, в частности, на нейтрофилы и моноциты. Влияние на нейтрофилы и моноциты оценивается как малое, а высокие и сверхвысокие по интенсивности нагрузки, физические упражнения, по-видимому, схожи с однократным острым действием на количественнофункциональные характеристики нейтрофилов. У лиц, регулярно проявляющих физическую активность, снижается интенсивность воспалительного ответа на липополисахариды за счет понижения количества экспрессируемого TL4. Вместе с этим у данных лиц снижается количество моноцитов с фенотипом CD14+/CD16+ в общей популяции моноцитов.

По мнению авторов, в научном сообществе существуют некоторые противоречия относительно вопроса влияния регулярных аэробных тренировок на NK-клетки. Так, по результатам ряда ранних работ умеренные аэробные тренировки повышают цитотоксические свойства NK-клеток, однако уже в более поздних публикациях данная позиция ставится под сомнение, и на основании результатов рандо-минизированных контролируемых исследований, проведенных на большой выборке пациентов, Fairley и соавт. дают противоречивый ответ на данный вопрос: цитотоксическая активность NK-клеток либо повышается (при наличии регулярных аэробных нагрузок в течение 15 недель), либо не изменяется (при тренировках в течение года) [19].

Помимо этого, активно исследуется роль интенсивных аэробных нагрузок на гуморальное звено иммунитета. Первая научная работа, посвященная данной теме, была опубликована в Journal of Clinical Immunology в 1982 году. Авторы изучали влияние интенсивных физических нагрузок на уровни иммуноглобулинов в слизистых у спортсменов-лыжников после кросс-кантри соревнований, проведенных в феврале 1981 года. При исследовании уровней IgA было выяснено, что данный показатель был значительно ниже у спортсменов, регулярно принимавших участие в забеге, тогда как у спортсменов из запасной команды уровень IgА в слюне был выше, авторами отмечалась корреляционная связь между концентрацией IgA и сложностью гонки [14]. Степень снижения Ig коррелировала со степенью сложности гонки. Последующие исследования спортсменов также подтвердили связь снижения концентрации IgА в слюне с увеличением длительности и/или мощности физической нагрузки. Однако имеются и противоположные данные, свидетельствующие об увеличении количества антител подтипа А в слюне бегунов-марафонцев после дистанции в 42 км и у спортсменов командных видов спорта, таких как баскетбол. Несмотря на то, что полученные результаты весьма неоднозначны, большинство исследователей склонны считать, что умеренные физические нагрузки практически не влияют на изменение уровня IgА в слюне. Таким образом, особенности воздействия длительных регулярных тренировок на секрецию антител слизистых поверхностей (в частности, слюны) требуют дальнейшего изучения.

Доказано, что регулярные физические нагрузки средней интенсивности оказывают положительное влияние и на иммунный комплекс слизистых кишечника: увеличивается секреция противовоспалительных цитокинов, соотношение Th1/Th2 смещается в сторону последних. Физические нагрузки оказывают существенное влияние на состав микробиоты. Так, у грызунов после 5 недель умеренных аэробных нагрузок наблюдалось двукратное увеличение популяции бактерий, производящих бутират, – основной энергетический источник клеток эпителия кишечника, которые участвуют в регуляции воспалительных процессов.

В работе [9] показано, что мыши, в течение 6 недель подвергающиеся умеренной аэробной физической нагрузке, намного легче переносят воздействие токсического полихлорированного бифенила на желудочнокишечный тракт. При этом только у тренирующихся мышей в микробиоте наблюдалось большое количество лактобацилл, являющихся важным компонентом поддержки иммунной системы слизистой кишечника. Дополнительно такого рода нагрузки снижают количество бактерий Erysipelotrichaceae и Turicici- bacteraceae, связанных с ожирением и воспалением слизистой кишечника, а также с иммунодефицитом по В-, Т-лимфоцитам [2].

Согласно исследованию [8], в котором приняли участие 116 пожилых добровольцев, благодаря физической активности наблюдали снижение уровней интерлейкина-6 (ИЛ) и увеличение экспрессии ИЛ-10 у физически активных людей. Наряду с этим отмечали снижение уровня циркулирующих провоспа-лительных цитокинов и увеличение количества противовоспалительных цитокинов.

Проведенное исследование [9] показало, что физическая активность благотворно влияет на реакцию вакцинации против вируса гриппа у физически подготовленных пожилых людей. Это связано со снижением уровня специфичных к цитомегаловирусу (ЦМВ) иммуноглобулинов (Ig), а также улучшением профиля воспалительных и CD8+ Т-клеток. Установлено, что среди пожилых лиц, имеющих хроническую форму ЦМВ-инфекции, отмечалось улучшение реакции на вакцину при систематических физических нагрузках. Результаты работы доказали, что при регулярной практике комбинированных режимов упражнений в течение 12 месяцев нарастал IgA-специфический ответ на вакцинацию против вируса гриппа, что происходило параллельно с более высоким соотношением ИЛ-10/ИЛ-6 в сыворотке крови и снижением отношения эффекта к CD8+ Т-клеткам. При гиподинамии, напротив, все анализируемые показатели характеризовали снижение активности системы иммунитета.

В целом, физические нагрузки в настоящее время рассматриваются как важный вспомогательный фактор иммунной системы, стимулирующий постоянный обмен лейкоцитов между кровообращением и тканями [12, 13, 25]. Дополнительным преимуществом интенсивных физических нагрузок является то, что они могут служить для обогащения кровеносного компартмента высокоцитотоксичными подмножествами Т-клеток и NK-клеток. С метаболической точки зрения умеренная физическая нагрузка вызывает небольшое, но резкое повышение уровня ИЛ-6, который оказывает прямое противовоспалительное действие, улучшая метаболизм глюкозы и липидов с течением времени [5, 10, 17, 18].

В свою очередь, ослабление иммунитета определяется как нарушение иммунной регуляции с возрастом и связано с повышенной восприимчивостью к инфекциям, аутоиммунным заболеваниям, неоплазиям, нарушениям обмена веществ, остеопорозу и неврологическим расстройствам [18, 24]. Недавние данные подтверждают, что иммунитет может перестраиваться в процессе старения в результате взаимодействия с окружающей средой и образом жизни, что играет важную роль в формировании иммунного статуса в дальнейшей жизни. Взаимодействие иммунной системы с патогенами, микробиомом хозяина, влиянием питания и физических упражнений, психическим стрессом и многими другими внешними факторами рассматриваются как важнейшие модуляторы процесса иммунорегуляции [16, 21–23].

Ранние перекрестные исследования сравнивали иммунную функцию у пожилых мужчин и женщин с хорошей физической подготовкой и малоподвижным образом жизни [7, 26]. В одном исследовании [15] сравнивалась иммунная функция у 30 пожилых женщин, ведущих малоподвижный образ жизни, и 12 пожилых женщин соответствующего возраста с хорошей физической подготовкой, которые принимали активное участие в сорев- нованиях на выносливость. У пожилых женщин с хорошей физической подготовкой были значительно более высокие уровни NK-клеток и функции Т-лимфоцитов, а также снижены показатели заболеваемости по сравнению с 30 пожилыми женщинами, ведущими сидячий образ жизни.

Заключение. Итак, регулярная и умеренная физическая активность улучшает состояние иммунной системы и способствует профилактике многих соматических заболеваний. Физическая активность является одним из биологических стимулов, который способствует морфофункциональному развитию организма, его совершенствованию и улучшению психоэмоционального состояния. Установлено, что тренировки на протяжении всей жизни влияют на базовые уровни про- и противовоспалительных цитокинов. Таким образом, физическая активность может служить эффективной стратегией против развития воспалительных процессов, связанных с повышенным риском возрастных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, диабет 2-го типа и аутоиммунные заболевания.