Физическая активность как геропротективный фактор: влияние на иммунный профиль и системное воспаление
Физическая активность как геропротективный фактор: влияние на иммунный профиль и системное воспаление
Аннотация
В современной медицине особо актуальна тема изучения закономерностей, молекулярных, клеточных и системных механизмов старения организма, а также факторов, влияющих на продолжительность и качество жизни. Старение организма сопровождается прогрессирующими изменениями иммунной системы, на фоне которого формируется состояние хронического низкоинтенсивного системного воспаления — инфламмейджинг. Это состояние характеризуется длительным повышением уровня провоспалительных цитокинов и медиаторов воспаления при отсутствии острой инфекции.
В статье рассматриваются механизмы влияния физической активности на иммунную систему и воспалительные процессы у пожилых людей. Описаны возрастные изменения иммунной системы и цитокинового профиля. Показано, что регулярная физическая нагрузка способствует снижению уровня провоспалительных цитокинов, но вместе с этим выявлена выраженная вариабельность эффектов, зависящая от исходного состояния здоровья, интенсивности и характера активности.
1. Введение
В современной медицине особо актуальна тема изучения закономерностей, молекулярных, клеточных и системных механизмов старения организма, а также факторов, влияющих на продолжительность и качество жизни. На стыке биологии, социологии и психологии стоит геронтология — междисциплинарная наука, изучающая аспекты старения человека, его причины и способы борьбы с ним. Гериатрия, будучи клиническим разделом геронтологии, ориентирована на профилактику, диагностику и лечение заболеваний у лиц пожилого и старческого возраста, с акцентом на увеличение продолжительности активной жизни и снижение бремени хронических заболеваний.
Старение организма сопровождается прогрессирующими изменениями иммунной системы, объединяемыми понятием иммуностарение (immunosenescence). Данные изменения затрагивают врождённый и адаптивный иммунитет, приводя к снижению эффективности иммунного ответа, повышению восприимчивости к инфекциям и росту частоты возраст-ассоциированных заболеваний .
Со снижением иммунной функции развивается состояние хронического низкоинтенсивного системного воспаления — инфламмейджинг (inflammaging; инфламмастарение; воспалительное старение; воспаление-ассоциированное старение). Это состояние характеризуется длительным повышением уровня провоспалительных цитокинов и медиаторов воспаления при отсутствии острой инфекции. Было показано, что к формированию инфламмейджинга приводит накопление повреждённых клеток и макромолекул, нарушение регуляции иммунных реакций и секреция провоспалительных факторов . Подобное состояние рассматривается как патогенетический механизм развития многих возраст-ассоциированных заболеваний, включая сердечно-сосудистые, метаболические и нейродегенеративные процессы .
В геронтологии и гериатрии старение рассматривается, как модифицируемый процесс, на который можно воздействовать, замедляя биологическое старение и снижая риск возраст-ассоциированных заболеваний.
К числу основных геропротективных факторов относятся рациональное питание, физическая активность, когнитивная и социальная активность, отказ от вредных привычек, нормализация сна , .
Физическая активность важнейший компонент здорового образа жизни, рекомендованный для лиц всех возрастных групп, а не только пожилым. Даже невысокий уровень регулярной двигательной активности улучшает кровообращение и снижает артериальное давление, укрепляет иммунитет и уменьшает последствия гиподинамии .
1.1. Актуальность
В рамках данной статьи проанализирована информация о роли физической активности, как геропротективного фактора и его влиянии на биологическое старение. При этом необходимо подчеркнуть, что выраженность позитивных эффектов физической активности у пожилых людей носит вариабельный характер и зависит от исходного состояния здоровья пациентов, что делает необходимым дальнейшее изучение этого феномена.
2. Методы и принципы исследования
На основе ресурсов PubMed, Google Scholar, elibrary, КиберЛенинка был проведен анализ публикаций, в которых представлены научные сведения о роли изменений в иммунной системе, инфламмейджинге при старении и о влиянии на эти процессы физической активности. Для поиска использовались следующие ключевые слова: геронтология, старение, физическая активность, геропротективный фактор, иммуностарение, инфламмейджинг, цитокиновый профиль, gerontology, aging, physical activity, geroprotective factor, immunosenescence, inflammaging, cytokine profile. Глубина поиска составила 15 лет. Общее количество проанализированных публикаций — 80, из которых наиболее значимыми для данного обзора были признаны 16. Преимущественно на основании этих публикаций были рассмотрены ключевые аспекты влияния физических нагрузок на физиологическое старение.
3. Результаты
3.1. Характер физической активности у пожилых людей
Не любая физическая активность способствует позитивному геропротективному действию, имеет значение ее дозирование, регулярность и соответствие функциональному состоянию организма.
Согласно современным клиническим рекомендациям, оптимальная физическая активность у лиц пожилого возраста должна носить регулярный, умеренно-интенсивный и преимущественно аэробный характер.
По рекомендации ВОЗ пожилым людям необходимо:
- не менее 150–300 минут умеренной аэробной нагрузки в неделю, либо 75–150 минут высокой интенсивности, распределённых как минимум на 3–5 дней;
- обязательное включение силовых упражнений не менее 2 раз в неделю;
- тренировки на баланс для профилактики падений .
Наиболее физиологически обоснованные формы активности для пожилых: ходьба, плавание, упражнения с собственным весом, а также программы, сочетающие аэробные, силовые и координационные элементы. Выраженное улучшение состояния, равновесия и увеличение мышечной массы наблюдается при комбинированных видах нагрузки .
Чрезмерные или неадекватные физические нагрузки могут приводить к угнетению иммунной системы, повышению уровня стресс-гормонов и усилению воспалительных реакций, что негативно влияет особенно на пожилых людей из-за ограниченных адаптационных резервов .
3.2. Иммунный профиль при старении
Возрастная перестройка иммунной системы проявляется изменениями состава и функционального состояния иммунных популяций, прежде всего T-лимфоцитов и NK-клеток, и изменением регуляции цитокинового профиля, формирующих феномен иммуностарения.
Главным фактором перестройки популяции T-лимфоцитов служит возрастная инволюция тимуса, которая начинается в раннем взрослом возрасте и приводит к снижению продукции наивных CD4⁺ и CD8⁺ T-лимфоцитов. Происходит накопление сенесцентных T-клеток со сниженной способностью к пролиферации и изменённой продукцией цитокинов, которые поддерживают хроническое воспаление и участвуют в формировании системных возраст-ассоциированных патологических процессов. В результате снижается эффективность первичных иммунных реакций на новые антигены и ослабевает ответ на вакцинацию .
NK-клетки участвуют в противовирусной защите и противоопухолевом иммунном надзоре. Но с возрастом их цитотоксическая активность постепенно снижается несмотря на то, что общее количество NK-клеток может сохраняться или даже увеличиваться. Функциональные нарушения проявляются снижением продукции основных медиаторов цитотоксичности, включая перфорин, гранзимы и интерферон-γ, что ослабляет противовирусный и противоопухолевый надзор .
Старение сопровождается устойчивым повышением ряда провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНО-α, а также C-реактивный белок. Источником выступают активированные иммунные, сенесцентные и повреждённые клетки .
Повышенный уровень провоспалительных цитокинов оказывает системное влияние на иммунную систему, в том числе угнетение функции T-клеток, нарушение регуляции NK-клеток и усиление процессов иммунного старения. Одновременно с этим в воспалительной среде происходит накопление сенесцентных клеток, поддерживающих хроническую продукцию провоспалительных медиаторов .
Формируется взаимно усиливающийся патогенетический круг: при снижении эффективности иммунного надзора накапливаются повреждённые и сенесцентные клетки, усиливающие хроническое воспаление, которое дополнительно нарушает иммунную регуляцию и ускоряет процессы иммуностарения.
3.3. Механизм действия физической активности
Показано, что регулярные физические нагрузки способствуют уменьшению уровня ИЛ-6, ФНО-α и С-реактивного белка, что позволяет говорить о геропротективным действием физической активности за счет снижение хронического системного воспаления, характерного для старения .
Существенную роль играет изменение регуляции ИЛ-6. Во время и после физической нагрузки из скелетной мускулатуры высвобождается ИЛ-6, который действует как миокин (мио-ИЛ-6). Он запускает противовоспалительный каскад реакций, приводящий к стимуляции продукции ИЛ-10 и антагониста рецептора ИЛ-1, а также мобилизации выработки кортикостероидов и катехоламинов. В совокупности это создаёт противовоспалительную среду и улучшает воспалительный баланс .
Таким образом, физическая активность способствует функциональной перестройке цитокиновой регуляции и снижению хронического системного воспаления, лежащего в основе инфламмейджинга .
Физические упражнения улучшают T-клеточный профиль, увеличивая долю функционально активных лимфоцитов и уменьшая накопление сенесцентных иммунных клеток. Данный эффект, предположительно, связан с периодической мобилизацией иммунных клеток в кровоток с последующим восстановлением периферического лимфоцитарного пула во время физической нагрузки. Кроме того, при этом улучшается митохондриальная функция, повышается аутофагическая активность и уменьшается клеточный окислительный стресс .
Также механизмом иммуномодулирующего действия физической активности является усиление противоопухолевого иммунного надзора. За счёт миокинового ответа и катехоламиновой стимуляции повышается цитотоксичность NK-клеток, усиливается функциональная активность CD8⁺ T-лимфоцитов, снижается популяция миелоидных супрессивных клеток в опухольно-ассоциированном микроокружении .
4. Обсуждение
Мета-анализ, включающий 49 клинических исследований и 1898 участников старше 65 лет, показал, что различные формы физической активности — аэробные, силовые и комбинированные тренировочные программы — приводят к статистически значимым изменениям ключевых маркеров системного воспаления (см. таблицу 1). В анализ были включены десятки рандомизированных контролируемых исследований с участием пожилых людей, проходивших тренировочные программы продолжительностью от нескольких недель до нескольких месяцев .
Влияние различных форм физической активности пожилых людей на изменения ключевых маркеров системного воспаления
по ист. [14]
Показатель | Тип нагрузки | Доля участников, % | Изменение |
ИЛ-6 | Аэробные тренировки | 55-65 | Снижение |
ФНО - α | Аэробные и силовые тренировки | 60-70 | Снижение |
СРБ | Длительные аэробные тренировки | 65-75 | Снижение |
Дополнительные данные, полученные из другого мета-анализа, посвящённого аэробным тренировкам у пожилых людей, показывают, что регулярные аэробные упражнения приводят к одновременному снижению провоспалительных медиаторов: ИЛ-6, СРБ и ФНО-α, и увеличению противовоспалительных цитокинов: ИЛ-10 (см. таблицу 2) .
Влияние аэробных тренировок у пожилых людей на выработку провоспалительных противовоспалительных цитокинов
по ист. [15]
Показатель | Изменение показателя | Биологическое значение | Клиническое значение |
CРБ | Снижение | Снижение системного воспаления | Снижение риска ССЗ и метаболических нарушений |
ИЛ-6 | Снижение | Подавление хронического воспаления | Снижение инфламмейджинга |
ФНО - α | Тенденция к снижению | Уменьшение провоспалительной активности | Снижение тканевого повреждения |
ИЛ-10 | Повышение | Усиление противовоспалительной регуляции | Стабилизация баланса между иммунологической толерантностью и воспалительными иммунными реакциями |
Таким образом, обобщённые данные мета-аналитических исследований демонстрируют, что регулярные физические нагрузки ассоциированы со снижением уровня системного воспаления, улучшением цитокинового профиля и замедлением процессов иммуностарения.
Однако необходимо отметить, что появились публикации, в которых высказываются выводы, отличающиеся от ранее сформированных. Так, например, в рамках обобщающего анализа систематических обзоров и мета-анализов показано, что эффект физической активности на воспалительные маркеры у пожилых лиц носит неоднородный характер. Примерно в 40% рассмотренных исследований после выполнения физических упражнений у испытуемых отсутствовали статистически значимые изменения уровня ключевых маркеров .
При более подробном изучении представленных данных видно, что такая вариабельность результатов обусловлена гетерогенностью групп испытуемых по состоянию здоровья. У пожилых лиц с хроническими заболеваниями физическая активность приводит к достоверному снижению провоспалительных маркеров, что соответствует представлениям о физической активности как средстве коррекции воспаления. В то же время у относительно здоровых пожилых людей аналогичная активность редко сопровождается значимыми изменениями показателей.
Таким образом, можно говорить о том, что противовоспалительный эффект физической активности корректнее рассматривать, как контингент-зависимый, так как преимущественно он реализуется на фоне наличия исходного воспаления.
Это создаёт ограничения для применения данного геропротективного фактора в клинической практике. И приводит к пониманию того, что необходима разработка персональных программ учитывающих наличие или отсутствие хронических заболеваний, исходный уровень системного воспаления и индивидуальные функциональные возможности конкретного пациента.
5. Заключение
Таким образом, физическая активность представляет собой научно обоснованный и клинически значимый геропротективный фактор, действующий на основные механизмы старения. Регулярные физические нагрузки ассоциированы со снижением хронического воспаления, замедлением иммуностарения и повышением общей резистентности организма. Но выраженность эффекта носит вариабельный характер и зависит от исходного состояния здоровья пациента.
Дальнейшие исследования в этой области могут быть направлены на:
1. Поиск более чувствительных и специфичных маркеров, для прогнозирования индивидуального ответа на физическую нагрузку.
2. Стандартизацию параметров нагрузки в исследованиях (тип, интенсивность, длительность) и условий оценки воспалительных маркеров (время забора биоматериала относительно физической нагрузки) для более точного сопоставления и минимизации искажения результатов.
3. Дополнительное изучение влияния изменений воспалительных маркеров в долгосрочной перспективе, в том числе на снижение заболеваемости и смертности пациентов.