白新玥,陳佩杰,石 慧,李 斐,石 月
(1.上海體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)健康學(xué)院,上海 200438;2.上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院 風(fēng)濕免疫科,上海 200025;3.上海體育學(xué)院 競(jìng)技運(yùn)動(dòng)學(xué)院,上海 200438)
由新型嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARSCoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease-19,COVID-19)大流行已成為全球公共衛(wèi)生問(wèn)題[1]。據(jù)Worldometer 網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間2022 年3 月28 日20 點(diǎn),全球累計(jì)COVID-19 患者達(dá)4.82 億人,死亡人數(shù)達(dá)614 萬(wàn)人。2020 年2 月11 日,國(guó)際病毒分類(lèi)委員會(huì)冠狀病毒研究小組將新冠病毒正式命名為“SARS-CoV-2”;同日,世界衛(wèi)生組織宣布將新冠病毒感染引起的疾病正式命名為“COVID-19”[2]。SARS-CoV-2 是一種高度傳播的病毒,主要通過(guò)空氣中的飛沫進(jìn)行傳播[3]。根據(jù)臨床觀(guān)察和尸檢數(shù)據(jù),該病毒對(duì)全身血管組織有很強(qiáng)的攻擊性,易造成缺血性損傷和炎癥反應(yīng),破壞細(xì)胞功能和組織完整性[4]。此外,該病毒還會(huì)導(dǎo)致直接的組織損傷,引起機(jī)體免疫系統(tǒng)的“過(guò)激反應(yīng)”,從而引發(fā)對(duì)機(jī)體破壞極大的“細(xì)胞因子風(fēng)暴”[5]。COVID-19 在不同人群中存在普遍的易感性,其中,老年人、孕婦、兒童、患有基礎(chǔ)疾病人群、缺乏體力活動(dòng)免疫力低下人群及肥胖人群尤為易感(圖1)。
圖1 COVID-19 易感人群及易感機(jī)制Figure 1 Vulnerable population to COVID-19 and the mechanism
報(bào)道COVID-19 住院患者特征的首批研究[6-7]數(shù)據(jù)表明,高血壓、糖尿病、心血管疾病、慢性肺病、慢性腎臟疾病、癌癥和慢性肝病是COVID-19 最常見(jiàn)的合并癥。在中國(guó),感染COVID-19 患者的相關(guān)合并癥中,心血管疾病的死亡率最高(10.5%),其次是糖尿?。?.3%)、慢性呼吸道疾病(6.3%)、高血壓(6.0%)、癌癥(5.6%)[7]。肥胖作為心血管疾病、2 型糖尿病和高血壓的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,與病毒性疾病過(guò)程的直接代謝和內(nèi)分泌機(jī)制有重要聯(lián)系[8]。高身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index,BMI)可能是患者病情惡化的重要影響因素,與肺炎風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[9-10]。至2020 年4 月中旬,肥胖也被證實(shí)是COVID-19 患者重要的合并癥[11-12]。體力活動(dòng)缺乏及不健康的飲食是超重和肥胖的重要危險(xiǎn)因素,合理運(yùn)動(dòng)和良好的生活方式干預(yù)能夠使2 型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)降低約60%[13]。同樣,規(guī)律運(yùn)動(dòng)作為提升機(jī)體整體免疫水平的“良藥”,已被流行病學(xué)研究指出與COVID-19 感染低風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[14]。
肥胖被世界衛(wèi)生組織列為威脅人類(lèi)健康的十大疾病之一,其發(fā)病率在世界范圍內(nèi)不斷提升[32-33]。肥胖是各種感染、感染后并發(fā)癥和嚴(yán)重感染死亡的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素,也是非傳染性疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因素之一,這些非傳染性疾病的風(fēng)險(xiǎn)隨著B(niǎo)MI 的提升而增加[34]。在社會(huì)高速發(fā)展和科技不斷進(jìn)步的環(huán)境下,久坐不動(dòng)的工作模式、身體活動(dòng)的不斷減少及不健康的飲食方式是導(dǎo)致全球肥胖流行的關(guān)鍵因素[34]。
肥胖已被證明以多種方式影響肺功能,肥胖者更易出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)癥狀并發(fā)展為呼吸衰竭[35]。COVID-19在極端情況下會(huì)引發(fā)急性呼吸窘迫綜合征,其發(fā)生率在肥胖患者中顯著增高[36]。據(jù)統(tǒng)計(jì),肥胖者是繼老年人后最易感染COVID-19 的人群,肥胖患者需要機(jī)械通氣的比例和死亡率高于非肥胖患者[12,37]。
來(lái)自中國(guó)和美國(guó)的病例數(shù)據(jù)證實(shí)了BMI 對(duì)新冠患者病情的影響。在深圳的383 例COVID-19 患者中,超重者發(fā)展為重癥的概率是體質(zhì)量正?;颊叩?.84 倍,而肥胖者發(fā)展為重癥的概率是體質(zhì)量正?;颊叩?.40 倍[38]。來(lái)自美國(guó)6 個(gè)不同地區(qū)重癥監(jiān)護(hù)病房的265 例COVID-19 患者信息顯示,年齡和BMI 之間存在顯著的負(fù)相關(guān),入院的年輕個(gè)體更可能是肥胖人士;此外,入院患者BMI 的中位數(shù)達(dá)到29.3,并有25%的人BMI 超過(guò)了34.7[39]。在紐約的5 700 例COVID-19 患者中,41.7%是肥胖患者,而紐約肥胖人群的平均患病率為22%[36,40]。肥胖人群患COVID-19的風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)46%,住院率高達(dá)113%,ICU 入院率達(dá)74%,死亡人數(shù)較正常人群增加了48%[36]。此外,新的研究[41]結(jié)果表明,內(nèi)臟肥胖和代謝健康受損相關(guān)疾病,如高血糖、高血壓和亞臨床炎癥與COVID-19 的高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。
研究表明,SARS-CoV-2 棘突蛋白使用人類(lèi)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(angiotensin-converting enzyme-2,ACE2)作為進(jìn)入宿主細(xì)胞的主要受體[42],SARS-CoV-2 與ACE2 結(jié)合的親和力比ACE2 與SARS-CoV 結(jié)合的親和力高10~20 倍[43],這使得ACE2 成為SARS-CoV-2入侵的特定靶位。ACE2 在心臟和肺中高度表達(dá),而脂肪組織的ACE2 表達(dá)高于肺組織,是SARS-CoV2 感染的主要靶組織[44]。肥胖受試者表達(dá)ACE2 的細(xì)胞數(shù)量增加,因此,肥胖患者的脂肪組織可能作為更廣泛的病毒傳播的儲(chǔ)存庫(kù),導(dǎo)致免疫激活和細(xì)胞因子擴(kuò)增[45]。在病毒感染下,研究人員發(fā)現(xiàn)肥胖與疾病嚴(yán)重程度加劇、病毒脫落時(shí)間延長(zhǎng)、呼氣中病毒滴度升高以及病毒多樣性增加有關(guān)[29-31]。過(guò)量脂肪與補(bǔ)體系統(tǒng)的過(guò)度激活有關(guān)[46],補(bǔ)體系統(tǒng)已被證實(shí)是SARS-CoV 誘導(dǎo)疾病加重的重要介質(zhì)[47],可誘發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終發(fā)展為“細(xì)胞因子風(fēng)暴”[5]。此外,肥胖還可能導(dǎo)致肺力學(xué)和生理學(xué)改變,增加氣道阻力、損傷氣體交換并引起呼吸道慢性炎癥,共同影響肺損傷的預(yù)后,增加COVID-19急性呼吸衰竭甚至多器官衰竭的風(fēng)險(xiǎn)[48]。
此外,在病毒感染的情況下,肥胖患者可能比瘦型患者更具傳染性。①在延長(zhǎng)病毒脫落時(shí)間上,有癥狀的肥胖患者比非肥胖患者釋放病毒的時(shí)間長(zhǎng)約42%[31]。②人類(lèi)和動(dòng)物研究均發(fā)現(xiàn),肥胖狀態(tài)機(jī)體產(chǎn)生干擾素的能力延遲[29,49],這種延遲使病毒RNA 復(fù)制增加,從而提高出現(xiàn)新的、更具毒性的病毒株的風(fēng)險(xiǎn)[29]。③BMI 與呼出空氣中的傳染性病毒水平呈正相關(guān)[50]。這些發(fā)現(xiàn)均支持肥胖人群更加易感COVID-19的假設(shè)并闡明了感染COVID-19 的肥胖患者病情發(fā)展的原因。
肥胖是一種由體質(zhì)量增加合并適應(yīng)性免疫系統(tǒng)功能失調(diào)引發(fā)的機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)[51-52],肥胖癥患者的免疫細(xì)胞生理功能出現(xiàn)障礙,表現(xiàn)為血漿炎癥標(biāo)志物升高、淋巴細(xì)胞結(jié)構(gòu)和完整性發(fā)生改變、白細(xì)胞群向炎癥表型轉(zhuǎn)移、免疫異常激活等[33]。肥胖引起的免疫系統(tǒng)紊亂會(huì)降低機(jī)體免疫力,削弱對(duì)病原體的控制和清除,引發(fā)代謝功能紊亂和慢性病,從而引起機(jī)體免疫系統(tǒng)整體的功能失調(diào),即代謝綜合征[34,48]。在肥胖患者中,脂肪組織內(nèi)的髓系和淋巴系反應(yīng)存在失衡,并伴有相關(guān)的細(xì)胞因子譜失調(diào)[53],與此伴隨的是內(nèi)分泌和代謝紊亂,包括胰島素抵抗、脂肪因子失調(diào)以及功能失調(diào)的脂質(zhì)和脂肪酸代謝[54]。肥胖患者異常的代謝系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間相互影響,會(huì)降低免疫系統(tǒng)效應(yīng)細(xì)胞的激活,抑制免疫功能和宿主防御,導(dǎo)致感染并發(fā)癥和疫苗失效率提升[28,48]。一項(xiàng)對(duì)248 名醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行第二劑BNT162b2 疫苗接種后7 d 監(jiān)測(cè)抗體滴度的研究[55]顯示,與男性、超重及老年人群相比,女性、體質(zhì)量正常及偏瘦和年輕人群產(chǎn)生的體液反應(yīng)能力更高,這為為肥胖人群制定針對(duì)性COVID-19 接種策略提供了依據(jù)。
COVID-19 患者的肺炎范圍從輕度炎癥到急性呼吸窘迫綜合征及多器官衰竭[56]。大多數(shù)患者血漿中的白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞計(jì)數(shù)在正常范圍內(nèi),淋巴細(xì)胞減少[57],而危重患者的自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell,NK)、B 細(xì)胞、T 細(xì)胞、單核細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞數(shù)量減少,導(dǎo)致病毒清除延遲[58-59]?;颊吡馨图?xì)胞減少表明COVID-19 可能導(dǎo)致CD4+T 和CD8+T 細(xì)胞的耗竭[60],因此,淋巴細(xì)胞數(shù)量可作為指標(biāo)判定患者患病嚴(yán)重程度[61]。此外,COVID-19還是一種高炎癥綜合征,是由先天免疫激活引起的不同促炎細(xì)胞因子水平升高,所謂的“細(xì)胞因子釋放綜合征”(Cytokines Release Storm,CRS)可能是該疾病不良發(fā)展的原因[5,62]。在臨床上,重病患者和死亡患者均表現(xiàn)出CRS,即體內(nèi)白細(xì)胞介素2(Interleukin-2,IL-2)、IL-6、IL-7、IL-18、IL-33、IL-1β、粒細(xì)胞刺激因子、干擾素-γ、誘導(dǎo)蛋白10、單核細(xì)胞趨化蛋白1、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1α 和腫瘤壞死因子-α 增加[59,63]。入住ICU 和未入住ICU 的患者在實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果上同樣存在差異,包括ICU 患者血液中較高的白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、血漿中增高的多種炎性細(xì)胞因子水平等[57,63-64]。以上研究均表明,COVID-19 患者存在先天免疫和適應(yīng)性免疫異常的情況,并且異常的程度與疾病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。肥胖造成機(jī)體免疫系統(tǒng)功能紊亂并引發(fā)機(jī)體的慢性低度炎癥狀態(tài)使得在面臨COVID-19 感染的風(fēng)險(xiǎn)時(shí),機(jī)體承受的不只是疊加免疫應(yīng)答反應(yīng),而是席卷全身各臟器的免疫風(fēng)暴;肥胖導(dǎo)致的各臟器功能減弱也將使其無(wú)力抵抗病毒侵襲,進(jìn)而引發(fā)臟器功能衰竭甚至死亡。
隨著電子辦公及電子娛樂(lè)形式的普及、交通格局的改變和職業(yè)類(lèi)型的轉(zhuǎn)變[65],兒童、青少年以及成年人的日常行為模式受到深刻的影響,體力活動(dòng)大幅削減。全球各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家國(guó)民超重流行率迅速增加,不良飲食行為、體力活動(dòng)減少和久坐時(shí)間增加是促成該趨勢(shì)的重要因素[65]。低體力活動(dòng)已被證實(shí)是許多非傳染性疾?。ㄐ呐K病、中風(fēng)、2 型糖尿病、乳腺癌和結(jié)腸癌)發(fā)展的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素[66-67]。現(xiàn)今,越來(lái)越多的研究證明低體力活動(dòng)也成為感染性疾病的高風(fēng)險(xiǎn)因素[26-27]。
在COVID-19 流行期間,低體力活動(dòng)狀況進(jìn)一步增加,青少年體力活動(dòng)時(shí)間顯著減少。中國(guó)上海2 426名兒童和青少年(男孩占51.2%,女孩占48.8%)在COVID-19 流行期間,體力活動(dòng)時(shí)間大幅減少,從540 min/周(COVID-19 流行前)減少到105 min/周(COVID-19 流行期間),平均減少435 min。同時(shí),不參加體育活動(dòng)的學(xué)生的患病率從21.3%上升到65.6%,總屏幕時(shí)間大幅增加(平均每周增加1 730 min)[68]。低體力活動(dòng)與全因死亡率相關(guān),對(duì)于年輕健康男性,每日體力活動(dòng)減少僅維持2 周就會(huì)導(dǎo)致肌肉質(zhì)量的損傷和內(nèi)臟脂肪量的增加,以及胰島素抵抗和血漿甘油三酯水平的升高[69]。長(zhǎng)時(shí)間久坐所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)只有通過(guò)有計(jì)劃的中等強(qiáng)度或高強(qiáng)度體力活動(dòng)(60~75 min/d)才能消除[70]。除了引起過(guò)早死亡和增加多種疾病發(fā)病率外,低體力活動(dòng)也帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?!读~刀》于2016 年評(píng)估了142 個(gè)國(guó)家(占世界人口的93%)低體力活動(dòng)造成的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)狀況,報(bào)告顯示僅2013 年,國(guó)際醫(yī)療系統(tǒng)公司在世界范圍內(nèi)低體力活動(dòng)的總成本為675 億美元,包括直接成本(醫(yī)療成本)和間接成本(與低體力活動(dòng)相關(guān)的死亡導(dǎo)致生產(chǎn)力損失)。低體力活動(dòng)導(dǎo)致全球1 340 萬(wàn)傷殘調(diào)整生命年(disabilityadjusted life-years,DALYs)[67],DALYs 是指目前人群的健康狀態(tài)和無(wú)人受疾病傷殘困擾、長(zhǎng)壽的理想健康狀態(tài)之間的差距,換言之就是疾病負(fù)擔(dān)程度。
COVID-19 疫情下,持續(xù)的封控及社交隔離導(dǎo)致的低體力活動(dòng)狀態(tài)將對(duì)機(jī)體骨骼肌系統(tǒng)、呼吸循環(huán)系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大的威脅,機(jī)體免疫系統(tǒng)的強(qiáng)弱直接影響其被感染的風(fēng)險(xiǎn)。此外,已有明確證據(jù)證實(shí)了體力活動(dòng)與感染之間存在劑量-反應(yīng)關(guān)系,高體力活動(dòng)的成年人有著較低的感染風(fēng)險(xiǎn),低體力活動(dòng)的成年人則有著最高的感染風(fēng)險(xiǎn)[71]。
低體力活動(dòng)加劇COVID-19 感染的生物學(xué)機(jī)理可能在于ACE2-Ang(1-7)-Mas 軸的失平衡[72]。在機(jī)體未感染狀態(tài)下,廣泛分布于肺臟、消化道、心臟及血管的ACE2 蛋白可將血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)水解為Ang(1-7),Ang(1-7)進(jìn)而結(jié)合Mas 受體形成ACE2-Ang(1-7)-Mas軸,該軸在機(jī)體內(nèi)起到重要的調(diào)節(jié)血管收縮、水電解質(zhì)平衡、抗炎及抗纖維化的作用[73]。在機(jī)體遭受SARSCoV-2 入侵時(shí),SARS-CoV-2 與ACE2 的大量結(jié)合消耗了肺上皮和肺血管內(nèi)皮細(xì)胞上的ACE2 受體,進(jìn)而致使ACE2-Ang(1-7)-Mas 軸調(diào)節(jié)功能受損;相反,激活了與該軸呈反向作用的ACE-AngⅡ-AT1R 通路,而該通路的過(guò)度激活造成肺毛細(xì)血管通透性增加、炎癥反應(yīng)加劇,進(jìn)而引發(fā)肺損傷[74-76]。研究[77-79]顯示,體力活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增強(qiáng)ACE2-Ang(1-7)-Mas 軸效應(yīng)并抑制ACE-AngⅡ-AT1R 通路的激活。此外,脂肪組織中ACE-AngⅡ-AT1R 通路激活程度較高,并可促進(jìn)脂肪細(xì)胞增殖、增加脂質(zhì)存儲(chǔ),從而加劇機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)[72,80]。據(jù)此,高水平的體力活動(dòng)對(duì)于調(diào)節(jié)ACE2-Ang(1-7)-Mas 軸及ACE-AngⅡ-AT1R 通路間的平衡顯得尤為重要,也可作為降低COVID-19 易感風(fēng)險(xiǎn)及病重率的有效預(yù)防手段。
肥胖可以通過(guò)日常行為的改變來(lái)有效控制,包括減少能量攝入和增加能量消耗。經(jīng)常從事體力活動(dòng)和參加規(guī)律的體育鍛煉有助于減少體脂、降低體質(zhì)量,更重要的是提高免疫力、降低感染性疾病風(fēng)險(xiǎn)及恢復(fù)機(jī)體代謝健康[32,81]。不同形式的運(yùn)動(dòng)對(duì)于常見(jiàn)慢性疾病的預(yù)防和輔助治療作用已廣泛得到公眾的認(rèn)可和實(shí)踐的檢驗(yàn)。然而,運(yùn)動(dòng)對(duì)于感染性疾病的預(yù)防和康復(fù)治療中發(fā)揮的益處鮮為人知,對(duì)近10 年來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)多種感染性疾?。毙院粑栏腥?、肺炎、肝炎等)干預(yù)治療情況的研究進(jìn)行歸納匯總(表1),得出結(jié)論:規(guī)律有氧運(yùn)動(dòng)可以對(duì)感染性疾病患者免疫系統(tǒng)產(chǎn)生積極的調(diào)節(jié)作用,有效改善患者的運(yùn)動(dòng)能力,提高其生活質(zhì)量,降低發(fā)病風(fēng)險(xiǎn);藥物與運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的治療方式逐漸興起,但運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)頻率應(yīng)因人而異,制定適合患者的個(gè)性化方案更有利于患者康復(fù)。
表1 運(yùn)動(dòng)干預(yù)促進(jìn)多種感染性疾?。ǚ窝?、肝炎、脊髓灰質(zhì)炎及普通呼吸道感染)恢復(fù)相關(guān)臨床及動(dòng)物研究一覽Table 1 Clinical and animal studies related to exercise intervention promoting recovery from multiple infectious diseases(pneumonia,hepatitis,poliomyelitis,and common respiratory tract infections)
在COVID-19 大流行下,除了做好外在必要的防護(hù)措施及保持社交距離外,還需要尋求能夠提升內(nèi)在機(jī)體免疫力以抵抗感染的途徑,而進(jìn)行體力活動(dòng)及體育鍛煉是可以控制的、最經(jīng)濟(jì)的方式。體力活動(dòng)不僅可以減輕肥胖癥、2 型糖尿病和高血壓等代謝性疾病的癥狀[81],還可以改善免疫監(jiān)視,并有可能在3 個(gè)預(yù)防層級(jí)上對(duì)抗COVID-19 感染:在第一預(yù)防層級(jí)上,已有證據(jù)證明規(guī)律的運(yùn)動(dòng)與COVID-19 感染的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)性相關(guān),這種相關(guān)性在其他多種呼吸道感染中已被廣泛證實(shí);在第二預(yù)防層級(jí)上,基于其他類(lèi)型傳染性疾?。ㄈ缌鞲校┑恼{(diào)查數(shù)據(jù),規(guī)律的運(yùn)動(dòng)在提高COVID-19疫苗的接種效力上具有潛在正向作用;在第三預(yù)防層級(jí)上,人們逐漸認(rèn)識(shí)到COVID-19 感染會(huì)導(dǎo)致部分患者持續(xù)發(fā)病,并在康復(fù)后依然存在多種后遺癥,而運(yùn)動(dòng)可直接提高身體綜合素質(zhì)、改善身體健康水平,從而提升生活質(zhì)量[14]。急性(單次)及規(guī)律(長(zhǎng)期)適度運(yùn)動(dòng)改善機(jī)體免疫力的機(jī)制總結(jié)(圖2)如下。
圖2 急性(單次)和規(guī)律(長(zhǎng)期)運(yùn)動(dòng)提升機(jī)體免疫力效應(yīng)Figure 2 The effect of acute (single) and regular (long-term) exercise on improving immunity
急性運(yùn)動(dòng)通常指一次性的單次運(yùn)動(dòng),重點(diǎn)在于觀(guān)察特定的運(yùn)動(dòng)形式、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間對(duì)于機(jī)體免疫系統(tǒng)造成的短期影響。急性運(yùn)動(dòng)會(huì)影響循環(huán)白細(xì)胞的總數(shù)和組成,以及白細(xì)胞的趨化性。運(yùn)動(dòng)通過(guò)釋放的兒茶酚胺與白細(xì)胞上的β-腎上腺素能受體結(jié)合,促進(jìn)白細(xì)胞動(dòng)員進(jìn)入循環(huán)重新部署,刺激血液循環(huán)和組織之間白細(xì)胞的持續(xù)交換[95-98]。
在中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)期間和運(yùn)動(dòng)后,許多具有強(qiáng)大效應(yīng)功能的免疫細(xì)胞被重新分配到外周組織[99]。早期的研究[95,100]報(bào)道,急性中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)中性粒細(xì)胞趨化性及吞噬能力。50%VO2max運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)中性粒細(xì)胞氧化爆發(fā)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)可使循環(huán)單核細(xì)胞數(shù)量增加[97],其吞噬功能已被證明在進(jìn)行2.5 h 75% VO2max的運(yùn)動(dòng)后增強(qiáng)。巨噬細(xì)胞的功能隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度而改變,中等急性運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的許多功能(黏附、趨化、吞噬、殺微生物活性),可能與皮質(zhì)醇的作用有關(guān)[101]。NK 細(xì)胞是對(duì)運(yùn)動(dòng)刺激最為敏感的免疫細(xì)胞,因?yàn)榧∪庋苌倪\(yùn)動(dòng)因子可以調(diào)節(jié)NK 細(xì)胞的增殖、成熟和激活,在體力消耗時(shí)表現(xiàn)出循環(huán)NK 細(xì)胞的急性動(dòng)員[102],在耐力訓(xùn)練30 min 內(nèi)達(dá)到最大程度的細(xì)胞動(dòng)員,之后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致NK 細(xì)胞數(shù)量的進(jìn)一步增加。在整個(gè)耐力訓(xùn)練過(guò)程中的最初動(dòng)員后,NK 細(xì)胞水平的升高維持了長(zhǎng)達(dá)3 h;運(yùn)動(dòng)停止后,循環(huán)中的NK 細(xì)胞數(shù)量減少,可能是由于動(dòng)員的NK 細(xì)胞重新分布到周?chē)M織中了[102]。
T 淋巴細(xì)胞在免疫應(yīng)答的協(xié)調(diào)中起著關(guān)鍵作用[103]。有報(bào)道稱(chēng),與運(yùn)動(dòng)前相比,T 淋巴細(xì)胞以及較小的B 淋巴細(xì)胞數(shù)量增加[100],急性運(yùn)動(dòng)后T 細(xì)胞功能的變化與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間成正比[95]。中等強(qiáng)度訓(xùn)練可產(chǎn)生更多的中央記憶CD4+T 細(xì)胞、效應(yīng)記憶CD8+T 細(xì)胞,且對(duì)CD4+終末效應(yīng)記憶細(xì)胞(terminal effector,TEMRA)的影響比CD8+TEMRA細(xì)胞更明顯。中等強(qiáng)度訓(xùn)練后,CD8+T 和CD4+T 細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度均有輕微增加;此外,通過(guò)caspase-3 和Bcl-2 的表達(dá)觀(guān)察到靜息T 細(xì)胞凋亡減少[104]。以上均提示急性中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)于維持T 淋巴細(xì)胞的年輕狀態(tài)起到正向作用。目前,有新的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)后12 h 的短暫性淋巴細(xì)胞減少癥并非抑制免疫能力,而是有利于免疫監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)[99,105]。
運(yùn)動(dòng)在誘導(dǎo)炎癥標(biāo)志物的急性變化方面較為顯著。一次運(yùn)動(dòng)可以增加促炎細(xì)胞因子IL-6 的表達(dá)[106],在較短時(shí)間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以觀(guān)察到局部組織IL-6升高,而循環(huán)IL-6 的增加通常只在較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)下才能觀(guān)察到[107]。由于延遲反應(yīng)的存在,大多數(shù)抗炎指標(biāo)(如IL-1ra 和IL-10)的最大變化出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后2 h,許多指標(biāo)在運(yùn)動(dòng)后4 h 恢復(fù)到基線(xiàn)水平[97]。
規(guī)律的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)免疫功能有益。越來(lái)越多的研究表明,經(jīng)常參加規(guī)律運(yùn)動(dòng)可以作為一種佐劑來(lái)刺激免疫系統(tǒng)[99]。經(jīng)常運(yùn)動(dòng)可因其抗炎作用而降低患病風(fēng)險(xiǎn),然而過(guò)度訓(xùn)練會(huì)削弱免疫系統(tǒng)的功能[100]。規(guī)律適度運(yùn)動(dòng)改善免疫功能可能是由于適度強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可減少炎癥、維持胸腺質(zhì)量、改變“衰老”和“年輕”免疫細(xì)胞組成、增強(qiáng)免疫監(jiān)視或緩解心理壓力等[95]。規(guī)律中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與疫苗反應(yīng)增強(qiáng)、衰老T 細(xì)胞數(shù)量減少、T 細(xì)胞增殖增加、循環(huán)炎性細(xì)胞因子水平降低、中性粒細(xì)胞吞噬活性增加、對(duì)細(xì)菌挑戰(zhàn)的炎癥反應(yīng)降低、NK 細(xì)胞細(xì)胞毒性和IL-2 的產(chǎn)生增加及細(xì)胞自噬水平升高有關(guān)[95,108]。
中等強(qiáng)度連續(xù)訓(xùn)練可以提高VO2peak,改善中性粒細(xì)胞吞噬和氧化爆發(fā)及單核細(xì)胞吞噬和產(chǎn)生氧化爆發(fā)的百分比,降低瘦素水平,從而減少感染風(fēng)險(xiǎn)。訓(xùn)練后CD14+單核細(xì)胞上CD16、TLR2 和TLR4 的表達(dá)減少,但中性粒細(xì)胞CD16、TLR2 和TLR4 的表達(dá)無(wú)明顯差異,提示規(guī)律運(yùn)動(dòng)對(duì)單核細(xì)胞的吞噬能力似乎沒(méi)有改善,但能清除系統(tǒng)中功能失調(diào)的中性粒細(xì)胞,從而改善剩余的中性粒細(xì)胞的功能,提高機(jī)體免疫能力[109]。規(guī)律適度運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)M1 型炎性巨噬細(xì)胞向抗炎M2 型轉(zhuǎn)變,減少巨噬細(xì)胞向脂肪組織的浸潤(rùn),導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生減少[110]。所有這些研究都表明,規(guī)律中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能夠改善并維持整個(gè)生命周期的免疫功能[95]。
運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)人們對(duì)抗原挑戰(zhàn)的免疫反應(yīng)[99]。積極的身體活動(dòng)通常與比例較低的記憶T 細(xì)胞及比例較高的幼稚T 細(xì)胞有關(guān),記憶T 細(xì)胞在規(guī)律運(yùn)動(dòng)中經(jīng)常被動(dòng)員到血液及外周組織中。有規(guī)律的結(jié)構(gòu)化鍛煉可以增加休息時(shí)循環(huán)幼稚T 細(xì)胞的數(shù)量[99]。幼稚T 細(xì)胞的數(shù)量增加,作為控制免疫系統(tǒng)中幼稚和記憶細(xì)胞數(shù)量的負(fù)反饋機(jī)制的一部分,受益于運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的胸腺生成和胸腺外T 細(xì)胞發(fā)展的作用[111-112]。Th1 和Th2 反應(yīng)之間的平衡對(duì)于維持正常免疫系統(tǒng)至關(guān)重要。其中,IFN-γ 和IL-4 分別作為T(mén)h1 和Th2 細(xì)胞產(chǎn)生的主要效應(yīng)細(xì)胞因子[113]。由于IFN-γ 和IL-4 在Th1/Th2 系統(tǒng)的啟動(dòng)、發(fā)展和調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用,所以IFN-γ/IL-4 比例過(guò)高或過(guò)低被認(rèn)為是自身免疫和過(guò)敏反應(yīng)的指標(biāo)[114]。規(guī)律中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后,有絲分裂刺激的外周血單核細(xì)胞中IFN-γ 和IL-12 顯著增加,IFN-γ/IL-4 比率也顯著升高。這表明,中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)IFN-γ 的作用,將免疫系統(tǒng)中的平衡轉(zhuǎn)移到Th1 類(lèi)應(yīng)答反應(yīng),這解釋了運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的暫時(shí)性促炎反應(yīng)有關(guān)的分子機(jī)制[115]。
上述總結(jié)的均是運(yùn)動(dòng)的良性效應(yīng)機(jī)制,然而,并非所有形式的體育活動(dòng)均對(duì)機(jī)體健康有益。當(dāng)前,在運(yùn)動(dòng)免疫學(xué)研究領(lǐng)域已基本達(dá)成共識(shí),即:規(guī)律適度運(yùn)動(dòng)提高機(jī)體免疫機(jī)能,而過(guò)度運(yùn)動(dòng)致機(jī)體暫時(shí)性免疫抑制。這也是經(jīng)典的“J 型曲線(xiàn)理論”和“窗口期假說(shuō)”的核心觀(guān)點(diǎn)。對(duì)于高度活躍的個(gè)體和競(jìng)技運(yùn)動(dòng)員而言,值得關(guān)注的問(wèn)題是SARS-CoV-2 可能導(dǎo)致心臟損傷。在COVID-19 住院患者中有很大比例會(huì)出現(xiàn)急性心臟損傷和心肌炎的并發(fā)癥[116-117],運(yùn)動(dòng)可能加速病毒的復(fù)制和心臟損傷。因此,如何做好運(yùn)動(dòng)員群體的環(huán)境控制,降低病毒暴露風(fēng)險(xiǎn)并嚴(yán)格監(jiān)控隊(duì)員機(jī)能狀況是運(yùn)動(dòng)隊(duì)管理者面臨的挑戰(zhàn)。
此外,規(guī)律適度運(yùn)動(dòng)就不同身體素質(zhì)和健康狀況的個(gè)體而言,其涉及運(yùn)動(dòng)方案中的核心要素(運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)頻率和運(yùn)動(dòng)形式等)也不可一概而論,需予以區(qū)別對(duì)待。對(duì)于久坐不動(dòng)、運(yùn)動(dòng)背景薄弱及患有慢性疾病的人群而言,即使單次中低強(qiáng)度的體力活動(dòng)也有一定的健康益處;關(guān)鍵在于讓未意識(shí)到運(yùn)動(dòng)益處的人群形成鍛煉意識(shí),讓意識(shí)到運(yùn)動(dòng)益處的人群有足夠動(dòng)機(jī)“邁出第一步”,讓已經(jīng)“動(dòng)起來(lái)”的人群科學(xué)、持續(xù)地開(kāi)展鍛煉。
COVID-19 大流行本身給人類(lèi)造成了前所未有的健康危機(jī),而因疫情導(dǎo)致的身體活動(dòng)限制及體力活動(dòng)不足所引發(fā)的骨骼肌肉系統(tǒng)、心肺系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)的退化和損害則可能對(duì)全人類(lèi)造成“二次健康危機(jī)”。為應(yīng)對(duì)上述惡性循環(huán)急需創(chuàng)新鍛煉思維,在不違反公共衛(wèi)生安全和社區(qū)管理規(guī)定的前提下,在有限的活動(dòng)空間和條件下保持適度的體力活動(dòng)量,維持良好的身體機(jī)能,以更好地應(yīng)對(duì)潛在的感染風(fēng)險(xiǎn)。COVID-19在全球范圍內(nèi)流行已持續(xù)3 年多的時(shí)間,我們無(wú)法準(zhǔn)確判SARS-CoV-2 是否會(huì)像流感一樣呈現(xiàn)季節(jié)性的變化或是全年持續(xù)的威脅,我們能做的是將COVID-19視為擴(kuò)大和推廣整體人群規(guī)律性進(jìn)行身體活動(dòng)的契機(jī),并針對(duì)個(gè)人的情況創(chuàng)新生活行為和體育鍛煉方式,克服疫情對(duì)于團(tuán)體和社交活動(dòng)的障礙與限制,優(yōu)化身體、心理和情感的整體健康狀況。
2020 年8 月,美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)在行動(dòng)呼吁聲明中指明了COVID-19 大流行下個(gè)體從事運(yùn)動(dòng)和體育鍛煉的注意事項(xiàng)[118]:①鼓勵(lì)身體健康的人開(kāi)始或繼續(xù)適度的體力活動(dòng),運(yùn)動(dòng)總時(shí)長(zhǎng)為每周150~300 min,即使達(dá)不到上述鍛煉時(shí)長(zhǎng),參加一定量的體力活動(dòng)依然具有健康效益。②每周參加150~300 min 中等強(qiáng)度或75~150 min 高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng),并保持體質(zhì)量達(dá)到推薦水平,從而保持免疫健康。③在家中或室外進(jìn)行中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),與他人保持適當(dāng)?shù)奈锢砭嚯x,在需要時(shí)使用面罩以最大程度地減少飛沫傳播。④暴露于SARSCoV-2 高風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)人應(yīng)避免劇烈運(yùn)動(dòng)、過(guò)度鍛煉和過(guò)度訓(xùn)練[4]。⑤對(duì)于確診COVID-19 感染的輕癥患者,建議休息,2 周內(nèi)不運(yùn)動(dòng)。目前的臨床數(shù)據(jù)表明,輕癥COVID-19 感染患者從發(fā)病到臨床康復(fù)的中位時(shí)間約為2 周,在這2 周時(shí)間內(nèi)建議休息,停止運(yùn)動(dòng)直至癥狀消失。在身體康復(fù)后剛開(kāi)始體力活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)當(dāng)在幾天甚至幾周內(nèi)減少運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。個(gè)體對(duì)于病毒感染的反應(yīng)與恢復(fù)不盡相同,需要以身體狀況和醫(yī)生的建議為導(dǎo)向決定重返鍛煉的時(shí)間[116-117]。在完全恢復(fù)之前,貿(mào)然達(dá)到感染之前的日常鍛煉強(qiáng)度和時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)增加疾病傷害的風(fēng)險(xiǎn)[119]。
此外,在COVID-19 大流行期間尋求創(chuàng)新策略以促進(jìn)體力活動(dòng)。就創(chuàng)新體力活動(dòng)形式而言:合理布局居家空間,創(chuàng)造“家庭鍛煉區(qū)”,使用阻力帶、負(fù)重水瓶等簡(jiǎn)易工具增加體力活動(dòng)的強(qiáng)度;開(kāi)展室內(nèi)球類(lèi)活動(dòng)或親子體育游戲,增加運(yùn)動(dòng)樂(lè)趣和互動(dòng)性,帶動(dòng)家人共同參與運(yùn)動(dòng);注重科學(xué)訓(xùn)練監(jiān)控,使用運(yùn)動(dòng)手表或智能手機(jī)App 監(jiān)測(cè)能量消耗和體力活動(dòng)情況;依托互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)展居家健身行為,通過(guò)新穎的互聯(lián)網(wǎng)+健身產(chǎn)品,開(kāi)展如健身魔鏡、在線(xiàn)運(yùn)動(dòng)視頻課程等多元化體育活動(dòng)[120-121]。對(duì)于代謝健康受損的肥胖人群,除改善生活方式及增加體力活動(dòng)外,還要關(guān)注合理的飲食方案以減少脂肪組織質(zhì)量,降低患心臟代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)前,無(wú)論對(duì)于個(gè)人、學(xué)校、社區(qū)、企業(yè)主還是政府而言,都應(yīng)比以往任何時(shí)候更注重體力活動(dòng)對(duì)于健康的益處,鼓勵(lì)并努力實(shí)施促進(jìn)體力活動(dòng)的規(guī)劃和政策迫在眉睫。學(xué)校和社區(qū)需在COVID-19 流行期間嚴(yán)格做好體育活動(dòng)和身體鍛煉的安全防護(hù)措施。政府應(yīng)加大對(duì)學(xué)校和體育活動(dòng)組織機(jī)構(gòu)的政策扶持力度,提供激勵(lì)措施以促進(jìn)人們形成積極的生活方式,對(duì)于低收入群體體育設(shè)施和衛(wèi)生保健資源的獲得需要給予更多關(guān)注和保障。在臨床與科學(xué)研究領(lǐng)域,有待更多的流行病學(xué)數(shù)據(jù)證明良好運(yùn)動(dòng)習(xí)慣對(duì)COVID-19 易感風(fēng)險(xiǎn)和患病程度的直接益處;此外,運(yùn)動(dòng)在慢性疾病和感染性疾病中的作用機(jī)制和關(guān)鍵分子有待多學(xué)科領(lǐng)域研究者共同協(xié)作探究。
作者貢獻(xiàn)聲明:
白新玥:整理統(tǒng)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn),撰寫(xiě)論文;
陳佩杰:調(diào)整論文結(jié)構(gòu)布局,審核修改論文;
石 慧:調(diào)研文獻(xiàn),修改論文;
李 斐:調(diào)研文獻(xiàn),核實(shí)數(shù)據(jù),撰寫(xiě)部分內(nèi)容;
石 月:提出論文主題,設(shè)計(jì)論文框架,撰寫(xiě)論文。