富氢水对青少年女子足球运动员免疫功能的影响

张红红, 卢 杰, 李忠伟(.苏州市体育科学研究所,江苏 苏州 533; .苏州市新诚氏健康管理有限公司,江苏 苏州 5000)

富氢水(Hydrogen Water)即氢还原水,与普通水不同,它含有强还原力的氢,可通过其抗氧化还原力清除体内过剩的活性氧(氧自由基)。氢离子与活性氧结合,还原成水,排出体外。 富氢水的研究热始于国内纳米气液混合技术的发明,它攻克了氢气难溶于水的科学难题,采用物理方法让水均匀包裹氢分子,促使氢气和水达成稳定结合,具有氢气浓度高、稳定性能好等特点。氢的主要功效为抗氧化,可选择性地中和羟基自由基、亚硝酸阴离子等。富氢水自2007年在国际上被首次报道以来,逐渐成为研究热点,受到广泛的关注。

运动领域的一些研究证实,富氢水具有抗氧化、抗疲劳等作用。王磊等[1]实验发现,离心运动时给予富氢水干预可显著上调Sirtuin-3 (去乙酰化酶Sirt3)表达,提高线粒体膜电位和锰超氧化物歧化酶活性,抑制线粒体活性氧生成和DNA氧化损伤,降低炎性因子NLRP3(NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3)和IL-1β(白细胞介素1β)表达。这表明富氢水可提高线粒体能量代谢和抗氧化能力,抑制运动诱导的氧化应激和继发的炎症反应,从而实现骨骼肌保护效应。李晨等[2]报道:补充富氢水后进行相同的重复运动(力竭运动),从骨骼肌超微结构变化程度可看出大鼠股四头肌的微损伤有显著改善。李晨[3]通过对现役足球裁判员跟踪监测发现,富氢水可以影响重复力竭运动导致的机体酸化趋势。李爱春[4]报道:富氢水可显著延长大鼠运动至力竭的持续时间;富氢水对骨骼肌运动性氧化应激损伤具有显著保护作用,其作用是通过多靶点进行,基础在于它的选择性抗氧化;从细胞内信号转导看,可能是通过PKC/NO(蛋白激酶C/一氧化氮)途径介导。但总体而言,富氢水目前在运动领域的研究和报道还较少,特别是在人体研究方面。

机体的免疫系统一方面具有防御功能,另一方面,与神经、内分泌系统构成神经—内分泌—免疫(NEI)网络,发挥调节作用,维持机体稳态。过度运动可诱发机体出现运动性免疫抑制,造成运动员对疾病的抵抗力降低,影响运动能力的发挥。有学者指出,运动员恢复期免疫系统功能的变化直接关系到训练计划的制订和实施[5]。运动中产生的自由基通过攻击免疫细胞膜等途径造成免疫损伤,是运动性免疫抑制发生的重要机制之一,而富氢水已被证实可有效抗氧化。那么,它对运动机体免疫机能有无影响？效果如何？本文以青少年女子足球运动员为研究对象,通过分析大负荷训练期白细胞(WBC)、血清免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)、补体(C3、C4)等免疫指标,探讨富氢水对运动机体免疫机能的影响及机制,丰富其在运动实践领域的研究内容。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

苏州市体育运动学校女子足球运动员38名,年龄11～14岁,均身体健康,且近期未患病或服用任何可能影响到本研究相关检测指标的药物。参照年龄随机分为实验组和对照组。

1.2 研究方法

1.2.1 富氢水直饮机的安装和使用方法

由苏州市新诚氏健康管理有限公司负责设备安装,并讲授使用方法,使队员迅速熟悉。

本实验选在女子足球队冬训期进行,时间为2016年11月1日—2017年1月2日,全程2个月,2组每天分别自由饮用富氢水和日常饮用水(即保持原生活习惯)。由专人负责监督。

1.2.2 样品采集方法

受试队员分别于11月、12月、1月的月训练计划开始各采集血样一次(晨起安静空腹状态下,采血前一天休息调整):无菌抽取肘静脉血2 mL,取少量至抗凝管中作血常规测试,其余自然凝固后离心取血清。

1.2.3 检测指标及方法

白细胞(WBC)使用迈瑞BC-2800全自动血液细胞分析仪测定;血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、补体C3和C4使用迈瑞BS-480全自动生化分析仪测定。以上试剂盒均由深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司提供。

1.2.4 数理统计法

采用Spss Statistics V17.0软件包完成统计学处理。各指标的测定值均以“平均值±标准差” 表示,组内比较釆用配对t检验,组间比较用独立样本t检验。差异显著性水平取P<0.05。

2 结果

运动员白细胞、免疫球蛋白、补体的变化情况如表1所示。

表1 运动员WBC、血清Ig、C3、C4变化比较

2个月期间除IgA外,对照组运动员各免疫指标均持续性下降。与11月相比,12月的IgG、IgM、C3、C4均出现显著降低(P<0.05),WBC也有下降趋势(P>0.05);与12月相比,1月的IgG、IgM、C3、WBC继续显著降低(P<0.05),C4降低不明显。

实验组运动员大部分免疫指标在12月变化不大(P>0.05),而在1月出现显著下降(P<0.05),但幅度不大。与11月相比,12月的IgM显著下降(P<0.05),C3提高明显(P<0.05),其余指标均变化不大。与12月相比,1月的IgM、WBC变化不大,其余指标均有明显下降(P<0.05)。

与其他指标相比,运动员IgA的变化表现出不同的特点:2组运动员12月均显著提高(P<0.05),而1月转向下降,即先升后降;1月时,对照组IgA显著降低(P<0.05)至11月水平,而实验组虽然较12月也有所下降(P>0.05),但仍显著高于11月水平(P<0.05)。

3 讨论与分析

3.1 富氢水对运动员白细胞、血清免疫球蛋白及补体的影响

白细胞、免疫球蛋白和补体均是参与机体免疫应答的重要组分。白细胞有吞噬作用,即非特性免疫功能,此外,还有特异免疫功能。测定Ig是检查体液免疫功能的常用方法,其可特异性结合或识别病原体,刺激其他免疫细胞的分化、活化。补体既参与非特性防御反应,也参与特异性免疫应答,其功能有两大方面[6]:第一,在细胞表面激活并形成膜攻击复合物,介导溶细胞效应;第二,补体激活过程中所产生的一系列蛋白水解活性片段能介导诸多生物学效应,如调理作用、炎症反应、清除免疫复合物、免疫调节作用等。运动免疫学领域对以上指标进行了研究。

WBC一般处于临床正常范围,但在高强度、大运动量训练期可出现明显下降[7]。本文的研究结果与之一致:随着冬训的进行,对照组运动员WBC在12月时变化不大(P>0.05),但已有下降趋势,1月时出现显著降低(P<0.05);而实验组WBC无明显变化(P>0.05)。这表明富氢水可有效预防冬训期运动员WBC的下降,改善运动机体的非特异性免疫功能。

Ig受运动强度的影响较大,中小强度运动一般对其影响不大;长期大强度运动可导致其明显降低[7]。本实验结果显示,冬训期青少年女子足球运动员Ig发生了明显变化。对照组12月、1月的IgG、IgM连续下降(P<0.05),IgA先升(P<0.05)后降(降至11月水平)。而实验组IgG在12月变化不大(P>0.05),1月显著下降(P<0.05);虽然IgM在12月也有下降(P<0.05),但幅度低于对照组,且1月与12月无显著性差异(P>0.05)。同为先升(P<0.05)后降,但实验组IgA与对照组表现不同,1月虽然较12月也有所下降(P>0.05),但仍显著高于11月水平(P<0.05)。这表明富氢水可有效预防大负荷训练期运动员免疫球蛋白的下降,提高运动机体体液的免疫功能。

关于补体系统,目前运动免疫学领域的报道还不丰富。本研究发现,对照组运动员12月、1月的C3、C4均持续下降;而实验组运动员的C3在12月显著升高(P<0.05),1月下降,C4值12月、1月与11月均无显著差异(P>0.05)。实验结果表明,富氢水可显著预防冬训期运动员C3、C4的下降,加强运动机体补体系统的功能。

3.2 富氢水改善运动员免疫功能的可能机制

运动产生的过多自由基可通过攻击机体免疫细胞膜等途径造成免疫损伤,而富氢水有显著的抗氧化作用,这对运动性免疫抑制有重要的预防作用。

另外,富氢水对消除运动性疲劳,改善和提高运动员机能状态与自身调节能力均有积极意义。李晨[3]实验发现,富氢水既可提高足球裁判员血液基础pH,也可明显提高其力竭运动后的pH。李爱春[4]报道富氢水可显著延长运动至力竭的持续时间,对骨骼肌运动性氧化应激损伤具有显著保护作用。过量的自由基会引起体内脂质过氧化水平升高,造成细胞膜、线粒体膜损伤,影响氧运转和微循环的灌注,阻碍ATP的产生过程,进而导致肌纤维收缩的能量供应受阻,产生疲劳。富氢水对运动机体所产生的一系列效应和作用可能影响到神经—内分泌—免疫(NEI)网络,延缓或避免过度运动引起的机体NEI网络调节功能紊乱。

运动性免疫抑制的发生还与细胞凋亡、免疫抑制因子和免疫抑制细胞的激活等有关[8],富氢水在这些方面是否也有影响和调节作用,有待进一步研究。

4 小结

富氢水可有效预防大负荷训练期青少年女子足球运动员白细胞(WBC)、血清免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)、补体(C3、C4)等免疫指标的下降,改善运动机体的非特异性免疫、体液免疫和补体系统的功能。其机制可能与富氢水有效的抗氧化性减轻了自由基对免疫细胞的损伤及其所产生的一系列效应和作用对机体神经—内分泌—免疫(NEI)网络的影响有关。