大家有沒有這樣的感覺，經歷了長途的飛行之旅之后，覺得非常的疲勞，一吹冷風就很容易著涼？據德國波鴻魯爾大學和法國波爾多大學的科研人員的研究，發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。

 
什么是重力應力？
重力應力發生在太空飛行或某些物理活動，包括各種游樂設施、跳傘、 蹦極或翼裝飛行等極限運動，在那里經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。
 
重力應力情況下，機體免疫細胞有什么變化？
眾所周知，免疫系統調節著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驗項目仍然很匱乏。由于拋物線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，科研人員通過分析發現，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生了改變。
 
研究人群和倫理聲明
本次排除了具有心血管疾病（包括高血壓、冠心病、充血性心力衰竭、卒中等）和免疫疾病（包括糖尿病、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(Ruhr-U niversita Bochum )倫理委員會的批準（注冊號為5158-14），為了避免服用藥物導致的相關免疫效應對實驗的干擾，本次實驗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驗方案
實驗在一架空客A310飛機上進行，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，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)，在地面上的對應時間點進行采血，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小時內進行處理，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 樹突狀細胞等方案(均來自Beckman Coulter )來評估免疫狀態。具體方案如下圖所示：

 
節選有變化的指標
變化1：
循環白細胞數量穩定，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，naïve 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，naïve 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，還可以通過某些娛樂活動或極限運動等幾種地球上的活動體驗到。與普通壓力一樣，重力應力也可能會潛在地影響免疫機制。長期暴露于微重力環境的宇航員、培養的細胞，以及重力改變了的人類和小鼠實驗模型，都確實證實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，拋物線飛行數據來自非常有限的個體，所有個體都是根據心理和生理的高適應性進行預選。
研究人員對18名志愿者的血液進行了分析，以了解經歷了重力應力后循環白細胞亞群的變化。結果表明，粒細胞和中性粒細胞在拋物線動作時細胞數增加。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T和B細胞數量的減少也許可以用細胞凋亡增加來解釋，暴露于微重力的人T細胞系Jurkat細胞已證明了這一點。淋巴細胞數量減少的另一個原因可能是它們遷移到淋巴器官中去了，在大鼠中進行的研究表明，拋物線飛行期間CD4+和CD8+脾臟T細胞數量會增加。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，拋物線飛行后B細胞和B細胞亞群的減少，這表明拋物線飛行對B細胞產生的影響是不同的。
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計學參數，評估重力變化是否會對男性和女性產生不同影響。
之前的研究表明，循環系統中naïve CD4+和CD8+T細胞隨著白天的進展而減少，而效應CD8+T細胞數量在白天達到峰值。研究者在實驗設置中考慮了這種晝夜節律相關的變化，因而建立了控制期，即在拋物線飛行前一天的相應時間點抽血。
皮質醇水平的晝夜節律變化與循環白細胞數量的晝夜節律相關。例如，血液中的T細胞計數受皮質醇生成的晝夜節律變化的控制，皮質醇生成調節了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，并沒有檢測到由拋物線動作介導的皮質醇水平顯著增加，這表明皮質醇不是白細胞數量發生變化的原因。
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生不良后果。
 
參考文獻
Gravitational stress during parabolic flights induce changes in human leukocyte subsets， PLOS ONE | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206272 November 14, 2018