自從 20 世紀早期的一項研究顯示波士頓馬拉松運動員賽後血液中的白血球激增以來，運動與發炎之間的關聯一直吸引著研究人員的想像。
現在，哈佛醫學院 11 月 3 日發表在《科學免疫學》上的一項新研究可能會為這一百年觀察背後提供分子解釋。
這項在小鼠身上進行的研究證明，運動的有益效果可能至少部分是由免疫系統驅動的。它證明，運動引起的肌肉發炎會動員抗發炎 T 細胞（Treg），從而增強肌肉使用能量作為燃料的能力，並提高整體運動耐力。
研究小組表示，Tregs 長期以來因其在對抗與自體免疫疾病相關的異常發炎方面的作用而聞名，現在也成為運動過程中人體免疫反應的關鍵角色。
「免疫系統，特別是T 細胞，對組織健康具有廣泛的影響，其影響超出了抵禦病原體和控制癌症的範圍。我們的研究發現，免疫系統在運動過程中在肌肉內部發揮強大的作用，”研究資深人士研究員 Diane Mathis，HMS 布拉瓦尼克研究所莫頓格羅夫-拉斯穆森免疫學教授說。
研究人員警告說，老鼠不是人，這些發現仍有待在進一步的研究中重複。然而，這項研究是朝著詳細了解運動過程中發生的細胞和分子變化並賦予健康益處的重要一步。
了解運動的分子基礎
預防心血管疾病，降低糖尿病的風險，預防失智症。運動的有益效果已被充分證實。但運動到底是如何讓我們健康的呢？這個問題長期以來一直引起研究人員的興趣。
這些新發現是在人們加緊努力了解運動的分子基礎的過程中得出的。說明免疫系統在這個過程中的參與只是這些研究工作的一個面向。
「我們很早就知道體力消耗會導致發炎，但我們並不完全了解所涉及的免疫過程，」該研究的第一作者、馬西斯實驗室的博士後研究員肯特·蘭斯頓說。“我們的研究以非常高的分辨率展示了 T 細胞在肌肉中運動發生的部位的作用。”
先前大多數運動生理學研究都集中在運動過程中釋放的各種激素的作用及其對心臟和肺等不同器官的影響。這項新研究揭示了在實際運動部位（肌肉）內展開的免疫連鎖反應。
T 細胞英雄和引發發炎的惡棍
眾所周知，運動會對肌肉造成暫時性損傷，引發一系列發炎反應。它促進調節肌肉結構、新陳代謝和粒線體活動的基因表達，粒線體是為細胞功能提供燃料的微小動力室。粒線體透過幫助細胞滿足運動時更大的能量需求，在運動適應中發揮關鍵作用。
在這項新研究中，研究小組分析了從曾經在跑步機上跑步過的小鼠和經常跑步的動物的後腿肌肉中提取的細胞中發生的情況。然後，研究人員將它們與從久坐小鼠身上獲得的肌肉細胞進行了比較。
在跑步機上跑步的小鼠的肌肉細胞，無論是一次還是定期，都顯示出典型的發炎跡象——調節各種代謝過程的基因活性更高，促進發炎的化學物質（包括干擾素）濃度更高。
兩組老鼠的肌肉中 Treg 細胞濃度均上升。進一步的分析證實，在兩組中，Treg 都能降低運動引起的發炎。在久坐小鼠的肌肉細胞中並沒有發現這些變化。
然而，運動對代謝和表現的好處只有在經常運動的人身上才明顯，也就是那些反覆跑步的老鼠。實驗顯示，在該組中，Treg 不僅可以抑制勞力引起的發炎和肌肉損傷，還可以改變肌肉代謝和肌肉表現。這項發現與對人類的既定觀察結果一致，即單次運動不會導致表現顯著提高，並且需要隨著時間的推移進行定期活動才能產生好處。
進一步的分析證實，Tregs 確實為定期運動者帶來了更廣泛的益處。缺乏調節性T細胞的動物會出現不受控制的肌肉發炎，其特徵是後腿肌肉中促發炎細胞的快速累積。他們的肌肉細胞也有明顯腫脹的粒線體，這是代謝異常的跡象。
更重要的是，缺乏 Tregs 的動物無法像具有完整 Tregs 的小鼠那樣適應隨著時間的推移而增加的運動需求。他們沒有從運動中獲得相同的全身益處，並且有氧運動能力下降。
這些動物的肌肉中還含有過量的干擾素，干擾素是已知的發炎驅動因素。進一步的分析證明，干擾素直接作用於肌肉纖維，改變粒線體功能並限制能量產生。阻斷干擾素可預防缺乏 Tregs 的小鼠的代謝異常並改善有氧健康。
「這裡的罪魁禍首是干擾素，」蘭斯頓說。“在缺乏守護Tregs的情況下，干擾素會繼續造成不受控制的損害。”
眾所周知，干擾素會促進慢性發炎，這是許多慢性疾病和與年齡相關的疾病的基礎，並已成為目的在減少發炎的治療的誘人目標。作為治療一系列以異常發炎為特徵的免疫疾病的治療方法，Treg 也引起了科學家和業界的關注。
研究人員表示，這項研究結果讓我們得以一窺運動抗發炎作用背後的細胞內部運作機制，並強調運動在利用人體自體免疫防禦方面的重要性。
人們正在努力設計針對特定免疫調控疾病背景下的 Tregs 的干預措施。研究人員表示，雖然異常發炎引起的免疫疾病需要仔細校準的治療方法，但運動是對抗發炎的另一種方法。
「我們的研究說明，透過鍛煉，我們有一種自然的方式來增強身體的免疫反應以減少發炎，」馬西斯說。“我們只觀察了肌肉，但運動也有可能促進身體其他部位的 Treg 活動。”
鄭醫師補充:
大約六七年前，國內曾舉行一場營養醫學研討會，期間邀請一位來自德國的醫師分享他的臨床心得，他也曾提到最直接有效且經濟的抗氧化抗發炎的法寶，就是規律運動。
的確，在運動的時候，身體會產生自由基甚至是發炎反應，但運動後，身體產生的自體修復作用，會幫助身體產生更直接有效的抗發炎能力，這篇研究就是很好的說明，也願大家都能落實規律的運動，幫助自己擁有更穩固的抗發炎能力，預防更多慢性疾病的產生，還能提升免疫力，一舉數得，何樂不為?
參考文獻:
- P. Kent Langston, Yizhi Sun, Birgitta A. Ryback, Amber L. Mueller, Bruce M. Spiegelman, Christophe Benoist, Diane Mathis. Regulatory T cells shield muscle mitochondria from interferon-γ–mediated damage to promote the beneficial effects of exercise. Science Immunology, 2023; 8 (89) DOI: 10.1126/sciimmunol.adi5377
