大家有沒有這樣的感覺，經(jīng)歷了長途的飛行之旅之后，覺得非常的疲勞，一吹冷風(fēng)就很容易著涼？據(jù)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(xiàn)這一現(xiàn)象跟重力應(yīng)力與人的免疫系統(tǒng)的相互作用息息相關(guān)。

什么是重力應(yīng)力？

重力應(yīng)力發(fā)生在太空飛行或某些物理活動，包括各種游樂設(shè)施、跳傘、 蹦極或翼裝飛行等極限運(yùn)動，在那里經(jīng)歷的重力加速度的變化可以達(dá)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，并可能引起生理過程的致病改變。

重力應(yīng)力情況下，機(jī)體免疫細(xì)胞有什么變化？

免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)著人體機(jī)體的大多數(shù)功能，然而，目前系統(tǒng)性研究重力應(yīng)力對人體細(xì)胞免疫反應(yīng)的影響的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍然很匱乏。由于拋物線飛行被認(rèn)為是研究重力變化對人體免疫系統(tǒng)短期影響的可行模型，科研人員通過分析發(fā)現(xiàn)，重力壓力對人體的影響不僅僅是血液中的白細(xì)胞數(shù)量，免疫細(xì)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?。òǜ哐獕?、冠心病、充血性心力衰竭、卒中等）和免疫疾?。òㄌ悄虿?、哮喘或過敏等）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 )倫理委員會的批準(zhǔn)（注冊號為5158-14），為了避免服用藥物導(dǎo)致的相關(guān)免疫效應(yīng)對實(shí)驗(yàn)的干擾，本次實(shí)驗(yàn)全稱均避免使用任何藥物，志愿者年齡及性別情況如下表

拋物線飛行模型及實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)在一架空客A310飛機(jī)上進(jìn)行，飛機(jī)艙內(nèi)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飛行所受到的重力應(yīng)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)，時間各約20s，中間是勻加速階段的恒定超重的20s時間段；像這樣的拋物線飛行次數(shù)需要連續(xù)飛5次，5次為一組，一共6組，每組間隔5-8分鐘的穩(wěn)定飛行，在第一次拋物線動作(P0)起飛后30分鐘左右和最后一次拋物線動作 (P180)完成后3小時左右，在飛機(jī)著陸前抽取入組志愿者的血液樣本；作為對照， 在拋物線飛行前24 h (C0和C180)，在地面上的對應(yīng)時間點(diǎn)進(jìn)行采血，因此，將C0至C180的時間段稱為對照期，P0至P180為拋物線飛行期 (圖B)。

檢測方案

全血在采集后的4小時內(nèi)進(jìn)行處理，采用了DuraClone IM panel中的 DuraClone IM 表型基礎(chǔ)方案、DuraClone IM B細(xì)胞方案、DuraClone IM T細(xì)胞亞群方案和 DuraClone IM 樹突狀細(xì)胞等方案(均來自Beckman Coulter )來評估免疫狀態(tài)。具體方案如下圖所示：

節(jié)選有變化的指標(biāo)

變化1：

循環(huán)白細(xì)胞數(shù)量穩(wěn)定，粒細(xì)胞增加，嗜酸性、噬堿性粒細(xì)胞減少

變化2：

T細(xì)胞下降、CD4+及CD8+亞群T細(xì)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(yīng)力作用下下降

變化4：

Total B細(xì)胞下降，na?ve B細(xì)胞及記憶B細(xì)胞均下降

總結(jié)與討論

重力壓力不僅可以在太空飛行中體驗(yàn)到，還可以通過某些娛樂活動或極限運(yùn)動等幾種地球上的活動體驗(yàn)到。與普通壓力一樣，重力應(yīng)力也可能會潛在地影響免疫機(jī)制。長期暴露于微重力環(huán)境的宇航員、培養(yǎng)的細(xì)胞，以及重力改變了的人類和小鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，都確實(shí)證實(shí)了暴露于重力應(yīng)力后免疫應(yīng)答受損的情況。然而，重力應(yīng)力如何影響免疫系統(tǒng)的機(jī)制目前尚不清楚。此外，需要考慮的是，拋物線飛行數(shù)據(jù)來自非常有限的個體，所有個體都是根據(jù)心理和生理的高適應(yīng)性進(jìn)行預(yù)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(yīng)力后循環(huán)白細(xì)胞亞群的變化。結(jié)果表明，粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞在拋物線動作時細(xì)胞數(shù)增加。相反，嗜堿性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞，以及T細(xì)胞和B細(xì)胞(包括它們各自的亞群)的細(xì)胞數(shù)量減少。因此，我們的結(jié)果表明，重力應(yīng)力對白細(xì)胞群體有不同的影響。

循環(huán)T和B細(xì)胞數(shù)量的減少也許可以用細(xì)胞凋亡增加來解釋，暴露于微重力的人T細(xì)胞系Jurkat細(xì)胞已證明了這一點(diǎn)。淋巴細(xì)胞數(shù)量減少的另一個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，拋物線飛行期間CD4+和CD8+脾臟T細(xì)胞數(shù)量會增加。而一項(xiàng)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(xì)胞減少了，拋物線飛行誘導(dǎo)的CD19+B細(xì)胞增加可歸因于靜息記憶B細(xì)胞的增加。數(shù)據(jù)顯示，拋物線飛行后B細(xì)胞和B細(xì)胞亞群的減少，這表明拋物線飛行對B細(xì)胞產(chǎn)生的影響是不同的。

拋物線飛行是一個合適的模型，還可以考慮年齡和性別等其他人口統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)，評估重力變化是否會對男性和女性產(chǎn)生不同影響。

之前的研究表明，循環(huán)系統(tǒng)中na?ve CD4+和CD8+T細(xì)胞隨著白天的進(jìn)展而減少，而效應(yīng)CD8+T細(xì)胞數(shù)量在白天達(dá)到峰值。研究者在實(shí)驗(yàn)設(shè)置中考慮了這種晝夜節(jié)律相關(guān)的變化，因而建立了控制期，即在拋物線飛行前一天的相應(yīng)時間點(diǎn)抽血。

皮質(zhì)醇水平的晝夜節(jié)律變化與循環(huán)白細(xì)胞數(shù)量的晝夜節(jié)律相關(guān)。例如，血液中的T細(xì)胞計(jì)數(shù)受皮質(zhì)醇生成的晝夜節(jié)律變化的控制，皮質(zhì)醇生成調(diào)節(jié)了T細(xì)胞上CXCR4的表達(dá)，導(dǎo)致T細(xì)胞按照CX CR4的配體CXCL12的梯度重新遷移到骨髓中。然而，并沒有檢測到由拋物線動作介導(dǎo)的皮質(zhì)醇水平顯著增加，這表明皮質(zhì)醇不是白細(xì)胞數(shù)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(yīng)力之下，也會影響固有免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免 疫系統(tǒng)的組成。因此，若重復(fù)暴露于重力應(yīng)力之下，則有可能對免疫應(yīng)答的有效性產(chǎn)生不良后果。

參考文獻(xiàn)

Gravitational stress during parabolic flights induce changes in human leukocyte subsets， PLOS ONE | doi.org/10.1371/journal.pone.0206272 November 14, 2018