Физические упражнения, иммунитет и пандемия COVID-19

Автор - Ричард Дж. Симпсон, PhD, научный сотрудник Американской коллегии спортивной медицины (FACSM), 30 марта 2020.

Человеческая иммунная система представляет собой очень сложную сеть клеток и молекул, предназначенных для защиты организма от инфекций и болезней. Известно, что физические упражнения оказывают глубокое влияние на нормальное функционирование иммунной системы. Правильно построенная в соответствии с возрастом и полом пациента кардионагрузка и регулярное выполнение физических упражнений средней и более высокой интенсивности (в соответствии с принципами Американской коллегии спортивной медицины) показали улучшение иммунного ответа на прививки, меньшее проявление неспецифичных воспалений, а также улучшение различных иммунных маркеров в нескольких заболеваниях, включая рак, ВИЧ, сердечно-сосудистые болезни, диабет, когнитивные нарушения и ожирение.

Пандемия COVID-19 поставила много вопросов о том, как физические упражнения могут защитить нас от инфекции путем укрепления иммунитета. Это становится все более актуальным, поскольку многие из нас имеют ограниченный доступ к спортивным залам и паркам, где мы обычно занимаемся физическими упражнениями. Эта проблема усугубляется социальным дистанцированием и изоляцией, что, в свою очередь, оказывает известные негативные последствия на иммунитет. Глюкокортикоиды, такие как кортизол, повышены в период социального дистанцирования и изоляции и могут подавлять многие критические функции нашей иммунной системы. Когда мы испытываем стресс, способность наших Т-клеток размножаться в ответ на инфекционные агенты заметно снижается, так же, как и способность некоторых эффекторных лимфоцитов (например, NK-клеток и CD8+ Т-клеток) распознавать и убивать клетки нашего организма, которые стали раковыми или были заражены вирусами. Жизненно важно также, чтобы наши иммунные клетки сохраняли свою способность к передислокации, чтобы они могли "патрулировать" уязвимые участки в организме (например, верхние дыхательные пути и легкие) для того, чтобы предотвратить заражение вирусами и другими патогенными микроорганизмами. Этот процесс также важен для сведения к минимуму воздействия вируса и для ускорения избавления от вируса в случае заражения.

Каждый набор упражнений, в частности, динамические кардиореспираторные упражнения для всего тела, мгновенно мобилизует буквально миллиарды иммунных клеток, особенно те типы клеток, которые способны выполнять эффекторные функции, такие как распознавание и убийство зараженных вирусом клеток. Мобилизованные клетки сначала входят в компартмент крови из сосудистых бассейнов, селезенки и костного мозга, а затем переносятся ко вторичным лимфоидным органам и тканям, в частности к легким и кишечнику, где может потребоваться повышенная иммунная защита. Иммунные клетки, которые мобилизуются с помощью физических упражнений, находятся в полной готовности и "стремятся в бой". Их частая рециркуляция между кровью и тканями способствует усилению иммунного наблюдения за организмом, что теоретически делает нас более устойчивыми к инфекции и лучше оснащенными, чтобы справиться с любым инфекционным агентом, который начал завоёвывать позиции. Упражнения также высвобождают различные белки, которые могут помочь поддержать иммунитет, в частности мышечные цитокины, такие как IL-6, IL-7 и IL-15. Показано, что цитокин IL-6 "направляет" иммунную клетку в зоны инфекции, в то время как IL-7 может способствовать выработке новых Т-клеток из тимуса, а IL-15 помогает поддерживать периферические Т-клетки и NK-клетки, все работают согласованно для повышения нашей устойчивости к инфекции. Физические упражнения особенно полезны для пожилых людей, которые в целом более восприимчивы к инфекции, а также были определены как особо уязвимая группа населения во время вспышки COVID-19.

В этой связи жизненно важно поддерживать уровень нашей активности в рамках ограничительных рекомендаций. Физические упражнения не только могут оказывать положительное прямое воздействие на клетки и молекулы иммунной системы, но и, как известно, противодействуют негативному воздействию стресса при изоляции на различные аспекты иммунитета. Хотя в настоящее время нет научных данных о влиянии физических упражнений на коронавирусы, есть свидетельства того, что физические упражнения могут защитить организм от многих других вирусных инфекций, включая грипп, риновирус (еще одна причина простуды) и герпесвирусы (вирус Эпштейн-Барр (EBV), вирус ветряной оспы (VZV) и вирус простого герпеса-1 (HSV-1)). Работа лаборатории Джеффа Вудса в Университете штата Иллинойс показала, что тренировки умеренной интенсивности во время активной инфекции гриппа защищали мышей от смерти. Это также способствовало благоприятному клеточному составу иммунной системы и движению цитокинов в легких, что было связано с более длительным выживанием. Основное внимание в наших исследованиях уделяется пониманию того, как физические упражнения могут смягчить негативные последствия стресса для поддержания иммунной функции, особенно во время длительных периодов изоляции и уединения, таких как космические полёты. Недавно мы показали, что астронавты, которые до полета имели более сильную физическую форму и выносливость скелетных мышц перед шестимесячным полетом на Международную космическую станцию, имели меньше рисков реактивировать EBV и VZV во время полета.

Копии ДНК вируса Эпштейн-Барр также были ниже у более спортивных астронавтов, что указывает на то, что их способность инфицировать других также снижается. Более того, те астронавты, которые имели более низкий уровень физической подготовки до полёта и вернулись на Землю с наибольшим уровнем сердечно-дыхательной заболеваний, скорее всего реактивировали вирус во время полета. Реактивация вируса является глобальным индикатором того, что наша иммунная система ослаблена, что, по нашему мнению, в значительной степени обусловлено стрессовыми факторами, связанными с изоляцией и уединением. Эти исследования показывают, что физические упражнения, в дополнение к вышеупомянутым прямым воздействиям, которые они могут оказывать на клетки и молекулы иммунной системы, могут быть эффективной контрмерой против стресса и помогают поддерживать иммунную функцию и снижать риск инфицирования.

В настоящее время наибольший риск заражения COVID-19 связан с контактами. Крайне важно найти творческий подход к физическим упражнениям, соблюдая при этом социальное дистанцирование и надлежащие гигиенические меры. Хотя физические упражнения, возможно, и не предотвратят заражения в случае контакта с заболевшим, вполне вероятно, что поддержание активности будет способствовать укреплению нашей иммунной системы, помогая свести к минимуму пагубные последствия вируса, смягчить наши симптомы, ускорить время восстановления и снизить вероятность заражения других людей, с которыми мы вступаем в контакт. Это всего лишь моя интуиция, но я ожидаю, что после этой пандемии последуют многочисленные исследования в области тренировок в иммунологии, чтобы мы могли дать более конкретные рекомендации по тренировкам, поскольку они касаются риска заражения и контроля как у здорового населения, так и у находящихся на излечении.

Об авторе

Ричард Дж. Симпсон, PhD, научный сотрудник Американской коллегии спортивной медицины FACSM, является доцентом кафедр наук о питании, педиатрии и иммунобиологии Университета Аризоны. Его научные интересы связаны с последствиями старения, стресса и физических упражнений для иммунной системы. Основные области его исследований включают в себя:

1. как физические упражнения и другие поведенческие вмешательства могут компенсировать возрастные нарушения нормального функционирования иммунной системы (иммуноферментность);
2. как сигнализация адренергических рецепторов может быть использована для улучшения клеточных продуктов для пересадки кроветворных стволовых клеток и иммунотерапии;
3. взаимодействие между иммунной и нейроэндокринной системами во время высокого уровня работоспособности человека и экстремальной изоляции (т.е. космических путешествий);
4. как персистирующие вирусные инфекции, такие как цитомегаловирус (CMV), могут изменять фенотип и функцию Т-клеток и NK-клеток для защиты организма от определенных гематологических злокачественных опухолей.

Д-р Симпсон является членом ACSM и избран президентом Международного общества спортивной иммунологии (ISEI). Его исследования поддерживаются многочисленными грантами НАСА, Национального института рака (NIH) и промышленности.