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為什么坐飛機以后會(huì )疲勞？免疫力監測來(lái)揭秘
大家有沒(méi)有這樣的感覺(jué)，經(jīng)歷了長(cháng)途的飛行之旅之后，覺(jué)得非常的疲勞，一吹冷風(fēng)就很容易著(zhù)涼？據德國波鴻魯爾大學(xué)和法國波爾多大學(xué)的科研人員的研究，發(fā)現這一現象跟重力應力與人的免疫系統的相互作用息息相關(guān)。
什么是重力應力？
重力應力發(fā)生在太空飛行或某些物理活動(dòng)，包括各種游樂(lè )設施、跳傘、 蹦極或翼裝飛行等極限運動(dòng)，在那里經(jīng)歷的重力加速度的變化可以達到很大的量級。這些變化包括身體所經(jīng)歷的體力的減少和增加，并可能引起生理過(guò)程的致病改變。
重力應力情況下，機體免疫細胞有什么變化？
免疫系統調節著(zhù)人體機體的大多數功能，然而，目前系統性研究重力應力對人體細胞免疫反應的影響的實(shí)驗項目仍然很匱乏。由于拋物線(xiàn)飛行被認為是研究重力變化對人體免疫系統短期影響的可行模型，科研人員通過(guò)分析發(fā)現，重力壓力對人體的影響不僅僅是血液中的白細胞數量，免疫細胞的功能也發(fā)生了改變。
研究人群和倫理聲明
本次排除了具有心血管疾?。òǜ哐獕?、冠心病、充血性心力衰竭、卒中等）和免疫疾?。òㄌ悄虿?、哮喘或過(guò)敏等）等病史的志愿者，共入組20名健康志愿者，研究方案獲得波鴻魯爾大學(xué)(Ruhr-U niversita Bochum )倫理委員會(huì )的批準（注冊號為5158-14），為了避免服用藥物導致的相關(guān)免疫效應對實(shí)驗的干擾，本次實(shí)驗全稱(chēng)均避免使用任何藥物，志愿者年齡及性別情況如下表
拋物線(xiàn)飛行模型及實(shí)驗方案
實(shí)驗在一架空客A310飛機上進(jìn)行，飛機艙內始終保持在壓力830 mbar、光度 800 lux、溫度 19 ~ 21? C、濕度 15%的條件；圖為一次完整的拋物線(xiàn)飛行所受到的重力應力（圖A），在起飛加速階段和降加速度階段均有1.8g的超重狀態(tài)，時(shí)間各約20s，中間是勻加速階段的恒定超重的20s時(shí)間段；像這樣的拋物線(xiàn)飛行次數需要連續飛5次，5次為一組，一共6組，每組間隔5-8分鐘的穩定飛行，在第一次拋物線(xiàn)動(dòng)作(P0)起飛后30分鐘左右和最后一次拋物線(xiàn)動(dòng)作 (P180)完成后3小時(shí)左右，在飛機著(zhù)陸前抽取入組志愿者的血液樣本；作為對照， 在拋物線(xiàn)飛行前24 h (C0和C180)，在地面上的對應時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行采血，因此，將C0至C180的時(shí)間段稱(chēng)為對照期，P0至P180為拋物線(xiàn)飛行期 (圖B)。
檢測方案
全血在采集后的4小時(shí)內進(jìn)行處理，采用了DuraClone IM panel中的 DuraClone IM 表型基礎方案、DuraClone IM B細胞方案、DuraClone IM T細胞亞群方案和 DuraClone IM 樹(shù)突狀細胞等方案(均來(lái)自Beckman Coulter )來(lái)評估免疫狀態(tài)。具體方案如下圖所示：
節選有變化的指標
變化1：
循環(huán)白細胞數量穩定，粒細胞增加，嗜酸性、噬堿性粒細胞減少
變化2：
T細胞下降、CD4+及CD8+亞群T細胞均下降
變化3：
總CD8+T下降，na?ve CD8+T、TEM CD8+T、TCM CD8+T在重力應力作用下下降
變化4：
Total B細胞下降，na?ve B細胞及記憶B細胞均下降
總結與討論
重力壓力不僅可以在太空飛行中體驗到，還可以通過(guò)某些娛樂(lè )活動(dòng)或極限運動(dòng)等幾種地球上的活動(dòng)體驗到。與普通壓力一樣，重力應力也可能會(huì )潛在地影響免疫機制。長(cháng)期暴露于微重力環(huán)境的宇航員、培養的細胞，以及重力改變了的人類(lèi)和小鼠實(shí)驗模型，都確實(shí)證實(shí)了暴露于重力應力后免疫應答受損的情況。然而，重力應力如何影響免疫系統的機制目前尚不清楚。此外，需要考慮的是，拋物線(xiàn)飛行數據來(lái)自非常有限的個(gè)體，所有個(gè)體都是根據心理和生理的高適應性進(jìn)行預選。
研究人員對18名志愿者的血液進(jìn)行了分析，以了解經(jīng)歷了重力應力后循環(huán)白細胞亞群的變化。結果表明，粒細胞和中性粒細胞在拋物線(xiàn)動(dòng)作時(shí)細胞數增加。相反，嗜堿性粒細胞和嗜酸性粒細胞，以及T細胞和B細胞(包括它們各自的亞群)的細胞數量減少。因此，我們的結果表明，重力應力對白細胞群體有不同的影響。
循環(huán)T和B細胞數量的減少也許可以用細胞凋亡增加來(lái)解釋?zhuān)┞队谖⒅亓Φ娜?/span>T細胞系Jurkat細胞已證明了這一點(diǎn)。淋巴細胞數量減少的另一個(gè)原因可能是它們遷移到淋巴器官中去了，在大鼠中進(jìn)行的研究表明，拋物線(xiàn)飛行期間CD4+和CD8+脾臟T細胞數量會(huì )增加。而一項45天頭朝下臥床休息的研究顯示，激活的和記憶樣組織B細胞減少了，拋物線(xiàn)飛行誘導的CD19+B細胞增加可歸因于靜息記憶B細胞的增加。數據顯示，拋物線(xiàn)飛行后B細胞和B細胞亞群的減少，這表明拋物線(xiàn)飛行對B細胞產(chǎn)生的影響是不同的。
拋物線(xiàn)飛行是一個(gè)合適的模型，還可以考慮年齡和性別等其他人口統計學(xué)參數，評估重力變化是否會(huì )對男性和女性產(chǎn)生不同影響。
之前的研究表明，循環(huán)系統中na?ve CD4+和CD8+T細胞隨著(zhù)白天的進(jìn)展而減少，而效應CD8+T細胞數量在白天達到峰值。研究者在實(shí)驗設置中考慮了這種晝夜節律相關(guān)的變化，因而建立了控制期，即在拋物線(xiàn)飛行前一天的相應時(shí)間點(diǎn)抽血。
皮質(zhì)醇水平的晝夜節律變化與循環(huán)白細胞數量的晝夜節律相關(guān)。例如，血液中的T細胞計數受皮質(zhì)醇生成的晝夜節律變化的控制，皮質(zhì)醇生成調節了T細胞上CXCR4的表達，導致T細胞按照CX CR4的配體CXCL12的梯度重新遷移到骨髓中。然而，并沒(méi)有檢測到由拋物線(xiàn)動(dòng)作介導的皮質(zhì)醇水平顯著(zhù)增加，這表明皮質(zhì)醇不是白細胞數量發(fā)生變化的原因。
總之，研究表明，即使是短期暴露于重力應力之下，也會(huì )影響固有免疫系統和適應性免 疫系統的組成。因此，若重復暴露于重力應力之下，則有可能對免疫應答的有效性產(chǎn)生不良后果。
參考文獻
Gravitational stress during parabolic flights induce changes in human leukocyte subsets， PLOS ONE | doi.org/10.1371/journal.pone.0206272 November 14, 2018
