Функциональная активность лейкоцитов

Интенсивность и продолжительность физических упражнений играет важную роль, определяя последующий ответ иммунных клеток, в том числе и нейтрофилов. Эффект занятий физическими упражнениями до определенной степени однозначен в том, что воздействие физических нагрузок средней интенсивности и средней продолжительности сопровождается временным усилением таких функций, как фагоцитоз, дегрануляция протеолитических ферментов и усиление радикалообразования (Рупе, 1994). Если продолжительность и интенсивность физических упражнений достаточна, чтобы вызвать повышение уровня глюкокортнкоидов в крови, тогда это имеет ряд функциональных последствий для клеток иммунной системы. Двигательная активность обычно усиливает способность нейтрофилов к радикалообразованию (Рупе, 1994; Suzuki et al., 1996, 1999). Существуют отдельные доказательства того, что индуцированное физической нагрузкой повышение уровня IL-6, соматотропина и глутатиоиа может являться причиной повышения нейтрофилов в системе кровообращения (Atalay et al., 1996; Suzuki et al., 1999). Если двигательная активность продолжается в течение более длительного времени или связана с чрезмерными физическими нагрузками, как в случае марафона, тогда наблюдается тенденция к ослаблению этих функций (Muns, 1993; Рупе, 1994). Его причиной может быть утрата нейтрофилами способности реагировать на стимуляцию, после того как они уже были активированы (Рупе, 1994). Таким образом, упражнения средней интенсивности могут усиливать, а чрезмерно интенсивные упражнения -ослаблять первую линию защиты против бактериальных и вирусных инфекций.

Было изучено влияние на некоторые функции макрофагов физических упражнений различной интенсивности и продолжительности (Woods et al., 1994, 1999). Хемотаксис представляет собой процесс перемещения моноцитов и других иммунных клеток по химическому градиенту по направлению к очагу воспаления или инфекции. Фагоцитоз и элементы ассоциированных с ним реакций образования свободных радикалов кислорода также стимулируются интенсивными упражнениями при участии кортикостероидов (Ortega et al., 1996). Поскольку кортикостероиды обладают противовоспалительным действием, суммарный эффект подавления различных стимулов воспалительного ответа могут вызывать активацию макрофагов (Woods et al., 1994; Ortega et al., 1997). Вместе с тем на примере мышей было показано, что такое влияние может быть опосредованным и осуществляться при участии реактивных молекул азота, в частности оксида азота (Woods et al., 1994). Таким образом, способность моноцитов и макрофагов реагировать на травму или инфекцию спустя некоторое время после окончания занятия, вероятнее всего, будет восстанавливаться.

Одним из факторов, ослабляющих функциональные эффекты кортизола на иммунную функцию, является обусловленное физическими нагрузками снижение чувствительности моноцитов к кортизолу (DeRijk et al., 1996). После занятия физическими упражнениями наблюдается ослабление ингибирующего эффекта дексаметазона на индуцированную липополисахаридами выработку IL-6 моноцитами (DeRijk et al., 1996; Smits et al., 1998). Это позволяет моноцитам увеличивать продукцию IL-6, избегая противовоспалительного воздействия кортизола. В то же время выработка ряда воспалительных цито-кииов моноцитами, в том числе и IL-6, сокращается, а на продукцию противовоспалительных цитокинов IL-10 и IFN-гамма острая физическая нагрузка не влияет (Smits et al., 1998). Таким образом, воздействие физических упражнений на выработку цитокинов является достаточно многообразным и для более детального изучения требует дальнейших исследований. Важно помнить также о том, что синтез IL-6 моноцитами после интенсивной двигательной активности гораздо менее значительный по сравнению с продукцией этого цитокина в скелетных мышцах (Steensberg et al., 2002).

В случае упражнений средней и низкой интенсивности или небольшой продолжительности, т. е. таких, при которых уровень кортизола не повышает ся и преобладает воздействие катехоламинов, перераспределение иммунных клеток сопровождается лишь отдельными умеренными изменениями их функции. В-клетки, отвечающие за продукцию иммуноглобулинов (IgA, IgE, IgG и IgM), а также увеличение концентрации IgA и IgG, иаблюдали после упражнений средней интенсивности в некоторых (Nehlsen-Cannarella et al., 1991) исследованиях (Eliakim et al., 1997). Продолжительные упражнения приводили к снижению уровня IgA в слюне, что можно рассматривать как признак уменьшения иммунной защиты слизистых оболочек (Walsh et al., 2002). Одиночное интенсивное выполнение физических упражнений не влияет на процесс образования антител после вакцинации (Nieman, 1997). Таким образом, физические упражнения средней интенсивности, в которых преобладает воздействие катехоламинов, не оказывают заметного влияния на гуморальный иммунитет, тогда как интенсивные физические упражнения большой продолжительности, при которых преобладает воздействие кортизола, ослабляют иммунный ответ.

Клеточный иммунитет может снижаться после интенсивных физических упражнений, которые сопровождаются повышением уровня кортизола. Презентирование антигенов макрофагами ослабляется вследствие подавления экспрессии главного комплекса гистосовместимости II и это подавление коррелирует с повышением уровня кортизола (Woods et al., 1997). С данными о снижении процесса презентирования антигенов согласуется наблюдение отсроченных реакций гиперчувствительности после полумарафона (Bruunsgaard et al., 1997b). Эти данные свидетельствуют о том, что интенсивные физические нагрузки вызывают ослабление клеточного иммунитета и выработки антител в ответ на стимуляцию антигенами. Кроме того, глюкокортикоиды способны индуцировать апоптоз (программированную клеточную смерть) лимфоцитов и существуют доказательства того, что интенсивные упражнения способствуют вступлению в апоптоз Т-лимфоцитов, лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов в различных компартментах организма у человека и грызунов (Hsu et al., 2002; Mooren et al., 2002; Hoffman-Goetz, Quadrilatero, 2003). Последние исследования, в которых при приеме раствора углеводов и плацебо наблюдали сходное увеличение уровня кортизола после физической нагрузки, показали больший процент гибели клеток путем апоптоза в группе, принимавшей плацебо (Green et al., 2003). Это говорит о том, что кортизол, по-видимому, не является фактором, индуцирующим апоптоз в ответ на физические нагрузки.

Влияние двигательной активности на пролиферацию лимфоцитов остается неясным. Единственным заключением, которое можно сделать в отношении индуцированной физическими нагрузками модуляции способности к пролиферации Т- и В-лимфоцитов, является вывод о неоднозначности и противоречивости экспериментальных данных (Nielsen, Pedersen, 1997). Точно так неоднозначны и результаты, которые касаются влияния интенсивной двигательной активности на функции Т- и В-клеток. В то же время существует достаточно много сообщений о снижении пролиферативного ответа на стимуляцию митогенами после интенсивных занятий физическими упражнениями большой продолжительности (Green et al., 2003). Оценка соотношения активированных CD4+ и CD8* Т-лимфоцитов в крови, экспрессирующих поверхностный маркер CD69, показала, что относительное количество активированных лимфоцитов после регулярной двигательной активности остается неизменным (Green et al., 2003). Установлено, маловероятно ожидать уменьшения про-лиферативной активности Т-клеток даже после занятий физическими упражнениями, индуцирующих повышение уровня кортизола. Было обнаружено, что пролиферативный ответ Т- и В-клеток на митогенную стимуляцию был более низким в группе женщин, у которых отмечался повышенный уровень кортизола, по сравнению с теми, у кого этот уровень не возрастал (Dohi et al., 2002). При этом у Т-клеток не было обнаружено индуцированного физическими упражнениями изменения пролиферативной активности в ответ на воздействие митогена. Это говорит о том, что пролиферация В-клеток может быть более чувствительна к кортизолу и/или к ингибированию, обусловленному интенсивными физическими упражнениями.

Изменения активности натуральных клеток-киллеров в ответ на физическую нагрузку следует рассматривать в момент возрастания их концентрации, что наблюдается во время и сразу после окончания занятия физическими упражнениями, а также, когда их количество уменьшается, а именно через несколько часов после интенсивной или продолжительной двигательной активности. Вероятнее всего, механизмы контроля индуцированной физической нагрузкой модуляции активности клеток-киллеров в этих двух фазах будут различными. Для упражнений средней интенсивности и продолжительности, например 45 мин при 50 % V02max, увеличение концентрации клеток-киллеров и их активности имеют сходную величину, что говорит о том, что повышение активности этих клеток является результатом возрастания их количества (Nieman et al, 1993b). Результаты исследований относительной активности клеток-киллеров (из расчета на одну клетку) при более высокой интенсивности физических упражнений менее однозначны: в одних работах сообщается об увеличении этого показателя (Nieman et al, 1993b; Strasner et al., 1996), в других — констатируется его снижение (Nieman et al., 1995b; Nielsen et al., 1996).

Во время отсроченной фазы снижения концентрации натуральных клеток-киллеров их активность может снижаться примерно в 2 раза но сравнению с исходным уровнем на период до нескольких часов. Падение их активности объясняется уменьшением количества этих клеток (Nieman, 1997; Miels et al., 2002b), ингибирующим действием простагландина Е2 (Pedersen, Ullum, 1994; Rhind et al., 1999), а также ингибирующим действием кортизола (Berk et al., 1990). Вместе с тем временной диапазон, в пределах которого кортизол мог бы оказывать свое ингибирующее воздействие, не совпадает по времени с изменениями активности клеток-киллеров, индуцированными физической нагрузкой, поэтому этот гормон не рассматривается в качестве потенциального регулятора активности клеток-киллеров, если не учитывать его возможного влияния на их количество в крови (Nieman et al, 1993b, 1995a).

Одним из подходов к выяснению влияния кортизола является сравнительное исследование последствий выполнения упражнений на выносливость в случае приема дополнительного углеводного питания во время физической нагрузки и при се отсутствии. Дополнительное потребление углеводов во время продолжительных занятий аэробными упражнениями ослабляет гормональный ответ на стресс (Nieman et al., 1998, 2001; Green et al., 2003). Тогда различия в характере иммунного ответа в этих экспериментальных условиях будут предположительно отражать те функции, на которые влияет кортизол, при условии совпадения временного характера изменений его уровня с функциональными изменениями иммунных клеток. В соответствии с этим предположением создается впечатление, что повышение концентрации кортизола может быть ассоциировано с усилением процессов радикалообразования, опосредованных моноцитами и нейтрофилами (Nieman et ai., 1998), фагоцитоза (Henson et al., 2000), усиления выработки некоторых цитокинов, в частности IL-8 и IL-10 (Nehlsen-Cannarella et al., 1997; Nieman et al., 2001), но не IL-6 (Nieman et al., 2001) и не стимуляцией апопотоза (Green et al., 1993). Результаты исследований влияния дополнительного углеводного питания на пролиферацию лимфоцитов неоднозначны (Henson et al., 1998; Mitchell et al., 1998). Учитывая двустороннее взаимодействие между иммунной и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системами вполне возможно, что воспалительный процесс может стимулировать повышение уровня кортизола, но не наоборот. Данное предположение подтверждает тот факт, что внутривенное введение интерлейкина IL-6 до конечной концентрации в крови, соответствующей наблюдаемой во время занятий физическими упражнениями, вызывает существенное повышение уровня кортизола (Steensburg et al., 2003).