Effecten van fysieke inspanning op het immuunstelsel
Open

Stand van zaken
15-07-2003
A. Jeurissen, X. Bossuyt, J.L. Ceuppens en P. Hespel

- Fysieke inspanning heeft vele effecten op het menselijk lichaam, ook op het immuunstelsel.

- Na zware inspanning gaan atleten door een periode van verminderde weerstand. Gedurende deze periode zijn zij theoretisch gezien vatbaarder voor infectie van de bovenste luchtwegen, alhoewel een causaal verband hieromtrent nooit is aangetoond. Het leveren van matige inspanning heeft een gunstige invloed op het immuunstelsel, hetgeen beschermend zou kunnen werken tegen infectie.

- Inspanning heeft zowel effecten op het humorale als op het cellulaire immuunsysteem.

- Dopingproducten, uitgezonderd glucocorticoïden, hebben slechts geringe effecten op het immuunstelsel, alhoewel epoëtine in zeldzame gevallen ernstige bijwerkingen kan veroorzaken.

- Glutamine en vitamine C kunnen op hypothetische basis de negatieve effecten van zware inspanning op het immuunstelsel voorkomen, maar verdere studies zijn nodig om hun eventuele effecten te documenteren en te verklaren.

Lichaamsbeweging en sportbeoefening zorgen voor verschillende cardiovasculaire, respiratoire en metabole veranderingen binnen het menselijk lichaam. Het wordt meer en meer duidelijk dat lichamelijke inspanning tevens het immuunsysteem kan beïnvloeden.1 In de publieke opinie en bij professionele atleten heerst de gedachte dat matige inspanning een positief effect heeft op het immuunstelsel en dat intensieve sport, zoals door topatleten beoefend, een negatief effect heeft en kan zorgen voor een verhoogde incidentie van infectieziekten.2 Deze duale relatie is niet zonder belang. Enerzijds betekent ziekte voor professionele atleten onrechtstreeks financieel verlies, anderzijds kunnen niet-professionele sporters door regelmatig aan lichaamsbeweging te doen de kans op ziekte verkleinen.

In dit artikel bespreken wij de effecten van inspanning op het immuunstelsel, het effect van doping op het immuunstelsel, alsmede de behandel- en preventiemogelijkheden die hierop kunnen inwerken, aan de hand van een narratief overzicht van de literatuur.

inspanning en het risico op infecties

Zware inspanning.

Peters et al. vonden dat 33,3 van de deelnemers aan een ultramarathon (n = 141) een infectie van de bovenste luchtweg kreeg in de periode van 2 weken na de wedstrijd, tegenover 15,3 van de atleten uit de controlegroep (n = 124) die niet gelopen hadden.3 Andere onderzoekers vonden dat het aantal bovensteluchtweginfecties gedurende 1 jaar significant hoger lag bij professionele atleten (n = 44) dan bij niet-atleten (n = 44).4 Van de deelnemers aan de marathon van Los Angeles (n = 1828) maakte 12,9 in de week na de wedstrijd een bovensteluchtweginfectie door, tegenover 2,2 van de lopers die niet deelnamen (n = 134).5 Deze epidemiologische gegevens suggereren dat lichamelijke inspanning van het type marathonlopen gepaard gaat met een verhoogd risico op een bovensteluchtweginfectie. Onder ‘zware inspanning’ wordt verstaan inspanning tegen 70 of meer van de maximale zuurstofopname gedurende ? 90 min.6 Het risico op bovensteluchtweginfectie lijkt vooral verhoogd te zijn in de periode van 2 weken na de wedstrijd.7 Virale bovensteluchtweginfecties zijn de meest voorkomende infecties die met inspanning verband houden;8 9 de frequentste veroorzakers bij atleten zijn weergegeven in tabel 1.

Matige inspanning.

Over de relatie tussen matige inspanning en het immuunstelsel zijn minder gegevens bekend. Vrouwen die 5 maal per week gedurende 45 min wandelden (n = 14), maakten minder frequent een bovensteluchtweginfectie door dan een controlegroep (n = 16).10 In een andere studie toonden dezelfde onderzoekers aan dat van de vrouwen die regelmatig aan sport deden (n = 18) slechts 21 een bovensteluchtweginfectie doormaakte tegenover 50 bij de controlegroep (n = 18).11

J-curve.

Op basis van deze gegevens kan de relatie tussen infectierisico en inspanning worden weergegeven met een zogenaamde J-curve (figuur).2 12 Personen met een sedentair leven hebben een gemiddeld risico op het doormaken van een bovensteluchtweginfectie. Indien men regelmatig matige inspanningen levert, daalt het risico op het doormaken van een infectie. Indien men herhaaldelijk zeer zware inspanningen levert, verhoogt dit de kans op het doormaken van een bovensteluchtweginfectie. Bij de interpretatie van de J-curve moet men rekening houden met het feit dat atleten nogal wat van hun tijd doorbrengen in volle trainingszalen, waar de kans op overdracht van een bovensteluchtweginfectie groter is.8

effecten van inspanning op het immuunstelsel

Acute effecten van inspanning op het immuunstelsel.

Tijdens en onmiddellijk na een zware inspanning stijgt het aantal lymfocyten en neutrofiele granulocyten in het bloed. Ongeveer 30 min na het stopzetten van de inspanning daalt het aantal lymfocyten om na 3 tot 6 h weer op het uitgangsniveau te komen. Het aantal neutrofiele granulocyten stijgt verder na inspanning en herstelt zich pas na 24 h.13 14 De veranderingen in plasmawaarden van adrenaline en cortisol tijdens en na inspanning zijn hiervoor verantwoordelijk.6 Adrenaline zorgt voor een kortdurende lymfocytose, daar waar cortisol, dat nog enkele uren verhoogd blijft na inspanning, zorgt voor lymfopenie en neutrofilie.15 16

Fagocytose door neutrofiele granulocyten en monocyten is toegenomen in de eerste uren volgend op een zware inspanning. De zogenaamde ‘oxidative burst’ waarmee de gefagocyteerde deeltjes gedood worden, is echter zowel in de neutrofiele granulocyten als in de monocyten gedaald na zware inspanning.17 De verhoogde fagocytose en de gedaalde oxidative burst kunnen gezien worden als een bescherming tegen het vrijkomen van schadelijke mediatoren die zouden zorgen voor een hevige inflammatoire reactie na een zware inspanning.12 Het fagocyterend vermogen van neutrofiele granulocyten geïsoleerd uit nasale lavagevloeistof is verlaagd na inspanning, alsmede de mucociliare klaring door het neusepitheel.18 19 Na een zware inspanning daalt de activiteit van ‘natural killer’(NK)-cellen, de door mitogeen geïnduceerde proliferatie van lymfocyten en het secretoir IgA in nasaal secreet en speeksel.6 20 21 De veranderingen in het immuunstelsel na zware inspanning worden samengevat in tabel 2. Een eenduidig causaal verband tussen de beschreven immunologische veranderingen en de verhoogde kans op het doormaken van een bovensteluchtweginfectie na een inspanning werd nooit beschreven.

Chronische effecten van inspanning op het immuunstelsel.

Over de chronische effecten van inspanning op het immuunstelsel zijn minder gegevens bekend. Het aantal witte bloedcellen wordt niet beïnvloed op lange termijn.12 Bij personen die chronisch matige inspanning leveren, stijgt echter wel zowel de fagocytosecapaciteit als de oxidative burst.6 De effecten van chronische inspanning op de NK-celactiviteit zijn nog niet geheel duidelijk. Enerzijds zijn er studies die geen effect konden aantonen, anderzijds zijn er studies die een significante verhoging van de NK-celactiviteit vonden bij atleten ten opzichte van niet-atleten.22-24 Bij vrouwen die gedurende 6 weken regelmatig inspanning leverden, steeg de NK-celactiviteit significant ten opzichte van een controlegroep.11 Dezelfde onderzoekers vonden bij vrouwen die door fysieke inspanning in goede conditie verkeerden een hogere NK-celactiviteit en een hogere door mitogeen geïnduceerde lymfocytentransformatie dan bij een controlegroep.10 Matige inspanning wijzigt de hoeveelheid IgA in het speeksel niet.25

De chronische effecten van inspanning op het immuunstelsel worden samengevat in tabel 3. Het lijkt er dus op dat het herhaaldelijk leveren van lichte inspanning enkele gunstige effecten op het immuunstelsel heeft en zo bescherming kan bieden tegen het optreden van infecties. Echter, studies met grotere groepen atleten zijn nodig om deze effecten beter in kaart te brengen.

doping en het immuunstelsel

Om hun sportprestaties te verbeteren, maken sommige atleten gebruik van bepaalde medicamenten. Steroïden (anabolica en glucocorticoïden), groeihormoon, clenbuterol, amfetaminen en epoëtine behoren tot de meest gebruikte producten.26 Door stijging van de bloedviscositeit kan toediening van epoëtine leiden tot levensbedreigende verstopping van coronairen en hersenbloedvaten.26

Recent werd de aanmaak van antistoffen tegen recombinant humaan epoëtine (anti-reHuEPO-antistoffen) beschreven bij 13 hemodialysepatiënten die chronisch behandeld werden met reHuEPO.27 Deze antistoffen reageerden ook met het nog residuele, endogeen geproduceerde erytropoëtine van deze patiënten, met aplastische anemie tot gevolg.27 Van glucocorticoïden is reeds lang bekend dat ze een anti-inflammatoire en immunosuppressieve werking hebben. De effecten van de andere producten op het immuunsysteem zijn minder duidelijk en treden dan ook niet als eerste op de voorgrond. Zowel voor anabole steroïden, amfetaminen als clenbuterol werden bij proefdieren remmende effecten op het immuunsysteem beschreven.28-31

preventie van bovensteluchtweginfectie bevorderd door inspanning

Glutamine.

Samen met glucose is glutamine de belangrijkste brandstof voor prolifererende lymfocyten.6 Glutamine wordt door de skeletspier vrijgemaakt in de bloedbaan en gebruikt door lymfocyten in hun metabolisme en nucleotidesynthese. In de uren na een intensieve lichamelijke inspanning en bij overtrainde atleten vindt men een gedaalde glutaminespiegel.32 33 Of deze gedaalde glutaminespiegel verantwoordelijk is voor de daling in immuunfunctie direct na zware inspanning, is niet geheel duidelijk. Sporters die drank nuttigden verrijkt met glutamine maakten significant minder infecties door na inspanning dan een groep die drank zonder glutamine genomen had.34 Polytraumapatiënten die enterale voeding verrijkt met glutamine kregen toegediend, maakten significant minder pneumonie, bacteriëmie en sepsis door dan de controlegroep.35 Een immunologische verklaring voor deze effecten van glutamine kon echter nog niet gevonden worden.

Vitamine C.

Tijdens inspanning komt er in de actieve spieren een aantal vrije radicalen (hydroxylradicaal, waterstofperoxide en hypochloorzuur) vrij. Deze vrije radicalen worden verantwoordelijk geacht voor de verminderde functie van de neutrofielen, de verminderde functie van de B- en T-lymfocyten en de daling van de NK-celactiviteit.36 Hypothetisch gezien zou vitamine C door neutralisatie van de vrije radicalen deze negatieve invloed op het immuunstelsel kunnen doen wegvallen. Dit leek bevestigd te worden door een gerandomiseerde, gecontroleerde studie waarin 33 van de atleten (n = 43) die vitamine C 600 mg per dag innamen vóór een ultramarathon meldde dat zij na de wedstrijd een bovensteluchtweginfectie doormaakten, tegenover 68 in de groep atleten (n = 41) die geen vitamine C innam. In deze studie werden ook controlepersonen gerandomiseerd. Er was geen significant verschil qua incidentie van bovensteluchtweginfectie tussen controlepersonen die vitamine C innamen en diegenen die geen vitamine C innamen, maar bij personen die vitamine C innamen waren de duur en de ernst van de symptomen significant minder. Dit zou erop kunnen wijzen dat vitamine C ook zonder inspanning beschermend zou kunnen werken tegen bovensteluchtweginfectie.36

conclusie

Zware inspanning induceert een aantal immunologische veranderingen (cellulaire en humorale) en zou op die manier een verhoogd risico op het doormaken van een bovensteluchtweginfectie na inspanning kunnen verklaren. Direct causaal verband ontbreekt echter om deze bewering te staven. Daarnaast is er tot op heden geen duidelijke evidentie dat glutamine en vitamine C de nadelige effecten van inspanning op het immuunstelsel teniet zouden kunnen doen of zelfs voorkomen. Verder epidemiologisch en fundamenteel onderzoek is nodig om deze verbanden duidelijker in kaart te kunnen brengen.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: geen gemeld.

Literatuur

  1. Eichner ER, Calabrese LH. Immunology and exercise. MedClin North Am 1994;78:377-88.

  2. Nieman DC. Is infection risk linked to exercise workload?Med Sci Sports Exerc 2000;32:S406-11.

  3. Peters EM, Bateman ED. Ultramarathon running and upperrespiratory tract infections. S Afr Med J 1983;64:582-4.

  4. Linde F. Running and upper respiratory tract infections.Scand J Sports Sci 1987;9:21-3.

  5. Nieman DC, Johanssen LM, Lee JW, Arabatzis K. Infectiousepisodes in runners before and after the Los Angeles Marathon. J Sports MedPhys Fitness 1990;30:316-8.

  6. Nieman DC. Immune response to heavy exertion. J ApplPhysiol 1997;82:1385-94.

  7. Nieman DC. Exercise, upper respiratory tract infection,and the immune system. Med Sci Sports Exerc 1994;26:128-39.

  8. Sevier TL. Infectious disease in athletes. Med Clin NorthAm 1994;78:389-412.

  9. Hanley DF. Medical care of the US Olympic team. JAMA1979;236:147-8.

  10. Nieman DC, Henson DA, Gusewitch G, Warren BJ, Dotson RC,Butterworth DE, et al. Physical activity and immune function in elderlywomen. Med Sci Sports Exerc 1993;25:823-31.

  11. Nieman DC, Nehlsen-Cannarella SL, Markoff PA,Balk-Lamberton AJ, Yang H, Chritton DB, et al. The effects of moderateexercise training on natural killer cells and acute upper respiratory tractinfections. Int J Sports Med 1990;11:467-73.

  12. Mackinnon LT. Chronic exercise training effects on immunefunction. Med Sci Sports Exerc 2000;32:S369-76.

  13. Hansen JB, Wilsgard L, Osterud B. Biphasic changes inleukocytes induced by strenuous exercise. Eur J Appl Physiol1991;62:157-61.

  14. Field CJ, Gougeon R, Marliss EB. Circulating mononuclearcell numbers and function during intense exercise and recovery. J ApplPhysiol 1991;71:1089-97.

  15. Murray DR, Irwin M, Rearden A, Ziegler M, Motulsky H,Maisel AS. Sympathetic and immune interactions during dynamic exercise.Circulation 1992;86:203-13.

  16. Cupps TR, Fauci AS. Corticoid-mediated immunoregulationin man. Immunol Rev 1982;65:133-55.

  17. Smith JA, Telford RD, Mason IB, Weidemann ML. Exercise,training and neutrophil microbicidal activity. Int J Sports Med 1990;11:179-87.

  18. Muns G. Effect of long-distance running onpolymorphonuclear neutrophil phagocytic function of the upper airways. Int JSports Med 1994;15:96-9.

  19. Muns G, Singer P, Wolf F, Rubinstein I. Impaired nasalmucociliary clearance in long-distance runners. Int J Sports Med1995;16:209-13.

  20. Nieman DC, Simandle S, Henson DA, Warren BJ, Suttles J,Davis M, et al. Lymphocyte proliferative response to 2.5 hours of running.Int J Sports Med 1995;16:404-8.

  21. Muns G, Liesen H, Riedel H, Bergmann KC. Einfluss vonLangstreckenlauf auf den IgA-gehalt in Nasensekret und Speichel. Deutsch ZSportmed 1989;40:63-5.

  22. Tomasi TB, Trudeau FB, Czerwinski D, Erredge S. Immuneparameters in athletes before and after strenuous exercise. J Clin Immunol1982;2:173-8.

  23. Nieman DC, Brendle D, Henson DA, Suttles J, Cook VD,Warren BJ, et al. Immune function in marathon runners versus sedentarycontrols. Int J Sports Med 1995;16:329-33.

  24. Nieman DC, Buckley KS, Henson DA, Warren BJ, Suttles J,Ahle JC, et al. Immune function in marathon runners versus sedentarycontrols. Med Sci Sports Exerc 1995:27;986-92.

  25. McDowell SL,Hughes RA, Hughes RJ, Housh TJ, Johnson GO.The effect of exercise training on salivary immunoglobulin A and cortisolresponses to maximal exercise. Int J Sports Med 1992;13:577-80.

  26. Wadler GI. Drug use update. Med Clin North Am1994;78:439-55.

  27. Casadevall N, Nataf J, Viron B, Kolta A, Kiladjian JJ,Martin-Dupont P, et al. Pure red-cell aplasia and antierythropoietinantibodies in patients treated with recombinant erythropoietin. N Engl J Med2002;346:469-75.

  28. Hughes TK, Fulep E, Juelich T, Smith EM, Stanton GJ.Modulation of immune responses by anabolic androgenic steroids. Int JImmunopharm 1995;17:857-63.

  29. Fernandez MD, De la Fuente M, Fernandez E, Manso R.Anabolic steroids and lymfocyte function in sedentary and exercise-trainedrats. J Steroid Biochem Molec Biol 1996:59;225-32.

  30. Pacifici R, Zuccaro P, Hernandez Lopez C, Pichini S, DiCarlo S, et al. Acute effects of 3,4-methylenedioxymethamphetamine alone andin combination with ethanol on the immune system in humans. J Pharmacol ExpTher 2001;296:207-15.

  31. Spencer GSC, Oliver MH. Suppression of immune response inlambs during treatment with the beta-adrenergic agonist clenbuterol. J AnimSci 1996;74:151-3.

  32. Rohde T, Asp S, MacLean DA, Pedersen BK. Competitivesustained exercise in humans, lymphokine activated killer cell activity, andglutamine. Eur J Appl Physiol 1998;78:448-53.

  33. Hiscock N, Pedersen BK. Exercise-induced immunodepression– plasma glutamine is not the link. J Appl Physiol2002:93;813-22.

  34. Castell LM, Poortmans JR, Newsholme EA. Does glutaminehave a role in reducing infections in athletes? Eur J Appl Physiol OccupPhysiol 1996;73:488-90.

  35. Houdijk APJ, Rijnsburger ER, Jansen J, Wesdorp RIC, WeissJK, McCamish MA, et al. Randomised trial of glutamine-enriched enteralnutrition on infectious morbidity in patients with multiple trauma. Lancet1998;352:772-6.

  36. Peters EM, Goetzsche JM, Grobbelaar B, Noakes TD. VitaminC supplementation reduces the incidence of postrace symptoms ofupper-respiratory-tract infection in ultramarathon runners. Am J Clin Nutr1993;57:170-4.