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Normas de Publicação da RBM Revista Brasileira de Medicina



Revisão
Efeitos do exercício físico no sistema imunológico
Physical exercise effects in the immunological system


Kleverton Krinski, Hassan Mohamed Elsangedy, Heriberto Colombo, Cosme Franklim Buzzachera
Mestrandos do Programa de Pós-graduação do Departamento de Educação Física da Universidade Federal do Paraná (UFPR).
Izabel Aparecida Soares
Professora doutora do Departamento de Genética da Universidade Paranaense (UNIPAR).
Wagner de Campos, Sérgio Gregório da Silva
Centro de Pesquisa em Exercício e Esporte do Departamento de Educação Física da Universidade Federal do Paraná (UFPR).
RBM Jul 2010 V 67 N 7

Endereço para correspondência:
Kleverton Krinski
Rua Luiz Leão, 1
Casa do Estudante Universitário - Apto. 422 - Centro
CEP 80030-010 - Curitiba - PR
E-mail: klevertonkrinski@hotmail.com

Recebido para publicação em 02/2008.
Aceito em 07/2008.

© Copyright Moreira Jr. Editora.
Todos os direitos reservados.

Indexado LILACS: S0034-72642010004500002

Unitermos: exercício, sistema imunitário, infecção
Unterms: exercise, immunological system, infection

Numeração de páginas na revista impressa: 228 à 233

RESUMO


Nas últimas décadas tem aumentado o interesse científico sobre os efeitos do exercício físico no sistema imunitário. A procura por esta relação tem sido justificada pela importância clínica que esta área representa no auxílio e melhora da função imune de atletas e da população em geral. No entanto, muitas perguntas relativas aos mecanismos pelos quais o exercício influencia na função do sistema imunitário permanece sem resposta. O presente estudo teve como objetivo apresentar, através de pesquisa bibliográfica, os efeitos do exercício físico nos principais componentes do sistema imune, bem como sua ação diante de infecções nas vias aéreas superiores (IVAS). Foram selecionados 38 trabalhos, incluído artigos de revisão e estudos originais, disponíveis na base de dados PubMed/Medline, priorizando a inclusão dos artigos mais recentes e originais. Para localização dos trabalhos se utilizou a combinação das seguintes palavras-chaves: exercise, physical activity, immune system, leukocyte, lymphocytes, neutrophil, macrophage, natural killer cell, cytokines, immunoglobulin e infection, selecionando estudos referentes ao período de 1991 a 2007. A análise da literatura apresentou evidências que o exercício moderado, de intensidade < 60 % do Vo2máx com duração < 60 min, é associado a menores perturbações no sistema imune, enquanto que o exercício vigoroso tem demonstrado características opostas, aumentando o risco de adquirir IVAS. No entanto mais esclarecimentos se fazem necessários para que se estabeleçam os diferentes mecanismos relativos ao papel do exercício físico nas respostas imunitárias.

INTRODUÇÃO

As duas últimas décadas foram marcadas por grandes esforços na tentativa de compreender os mecanismos envolvidos na relação do exercício físico com as alterações no sistema imunitário(1). Os grandes avanços tecnológicos e científicos no campo da genética e biologia molecular propiciaram um estreitamento e uma maior compreensão dos mecanismos envolvidos na relação do exercício físico com o sistema imunológico(2).

Hoje tem sido demonstrado que o funcionamento do sistema imune depende da relação formada pelo eixo imunoneuroendócrino, o qual mantém uma comunicação intrínseca através de substâncias peptídicas e neurotransmissoras entre o sistema nervoso, endócrino e imunológico(3). Com base nestes achados, diversos estudos(4-7) realizados no campo da imunologia do exercício constataram que a função imune pode ser imunomodulada pela prática de exercícios físicos.

Os fatores apontados como responsáveis por essas alterações têm por base que o exercício físico é uma situação que proporciona um aumento do nível de estresse(8), resultando em alterações nos sistemas de controle homeostáticos, induzindo mudanças na relação do eixo imunoneuroendócrino, juntamente com uma variação dos níveis de substratos metabólicos, alterando diretamente as funções relacionadas com a imunidade(10).

A relação com a qual estas alterações ocorrem são dependentes da intensidade, duração e tipo do exercício. Foi proposto que em algumas situações os exercícios podem causar um aumento na suscetibilidade do organismo a quadros infecciosos, principalmente nas vias aéreas superiores (IVAS)(9). Em contrapartida alguns estudos revelam que, em certas situações, o exercício age na redução do risco de adquirir IVAS(6).

Os estudos no campo da imunologia do exercício podem auxiliar na melhora da função imune de atletas e contribuir com as recomendações de saúde pública da população em geral (1). No entanto, muitas perguntas relativas aos mecanismos pelos quais o exercício influencia afunção do sistema imunológico permanecem sem resposta(11).

Esta revisão teve como objetivo apresentar, através de pesquisa bibliográfica, os efeitos do exercício físico nos principais componentes do sistema imunológico, bem como sua resposta em relação à IVAS. Foram selecionados 38 trabalhos, incluído artigos de revisão e estudos originais disponíveis na base de dados PubMed/Medline, priorizando a inclusão dos artigos mais recentes e originais. Para localização dos trabalhos se utilizou a combinação das seguintes palavras-chaves: exercise, physical active, immune system, leukocyte, lymphocytes, neutrophil, macrophage, natural killer cell, cytokines, immunoglobulin e infection, selecionando estudos referentes ao período de 1991 a 2007.


¯ Diminuição ­ Aumento na função e contagem dos diferentes componentes do sistema imune.

RESPOSTA IMUNE E EXERCÍCIO

O sistema imunológico é uma entidade de defesa notavelmente adaptável. Pode gerar uma variedade enorme de células e moléculas capazes de reconhecer e eliminar uma quantidade limitada de micro-organismos invasores. Há duas divisões funcionais, o sistema imune inato e o adaptativo. O sistema imune inato se caracteriza por responder aos estímulos de maneira não específica, composto por neutrófilos, eosinófilos, basófilos, monócitos, células natural killer, sistema complemento, proteínas de fase aguda e enzimas(5).

A segunda linha de defesa, caracterizada como imunidade adaptativa, é composta por linfócitos T e B e por imunoglobulinas. A resposta imune parece ser bem organizada, ocorrendo uma primeira ação do sistema imune inato e, em segunda instância, o mecanismo de atuação efeticaz do sistema imune adaptativo(12).
O exercício físico mantém uma relação com os diferentes componentes envolvidos na resposta imunológica (leucócitos, linfócitos, neutrófilos, células natural killers, macrófagos, citocinas IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-a e imuniglobulinas IgA, IgD, IgE, IgG, IgM) devido este promover uma alteração da homeostase orgânica, levando a reorganização da resposta imune diante do desafio imposto ao organismo pela prática do exercício(13). Na Tabela 1 são apresentadas as principais alterações ocorridas durante 60 minutos e após 3 a 5 horas ao término da prática de exercícios físicos de intensidade moderada e extenuante.

LEUCÓCITOS

A variação total na quantidade de leucócitos é determinada por reações fisiológicas, como a execução de exercícios físicos que podem reduzir ou elevar a quantidade de leucócitos, dependendo da intensidade e duração da atividade(8).

No que se refere ao exercício de alta intensidade e curta duração, a quantidade de leucócitos no sangue tende a aumentar numa relação diretamente proporcional à intensidade da atividade(14), proporcionando efeito bifásico sobre o número circulante de leucócitos, com um incremento de 50% a 100% imediatamente após o exercício. No entanto, passados 30 minutos de recuperação, ocorre uma diminuição no volume excessivo de leucócitos circulante, variando entre 30% e 50% dos níveis pré-exercício (leucopenia), permanecendo baixo por um período de 3 a 6 horas pós-exercício(8,10).

O processo no qual ocorrem estas alterações, possivelmente está relacionado à intervenção do aumento na secreção de hormônios (epinefrina e cortisol) e aumento da densidade dos receptores b2-adrenérgicos, onde as concentrações de epinefrina cessam rapidamente após o exercício, contrário ao cortisol que tem início de sua secreção tardia, porém se mantém elevado por um maior período de tempo promovendo uma resposta imunossupressora(1,3,9-11).

Segundo os estudos realizados por Risoy et al.(8), Ronsen et al.(10) e Natalie et al.(14), a prática de exercícios de intensidade moderada (50% VO2max), com duração 60 min, não promovem diminuições significativas na contagem de leucócitos no período de recuperação. De acordo com Nieman et al. (15), este tipo de atividade promove um efeito benéfico ao organismo pelo fato de aumentar o tempo de circulação destas células e, consequentemente, a vigilância do sistema imune, contribuindo no combate contra os micro-organismos patógenos.

LINFÓCITOS

Os linfócitos representam 30% dos leucócitos(16), esta classe, frente ao exercício, apresenta uma variabilidade que depende principalmente da intensidade e duração do estímulo a que o indivíduo é submetido (17). De acordo com Santos et al.(18), exercícios de alta intensidade e longa duração induzem a uma linfocitose imediata, ocorrendo de forma transitória, e que desaparece em um curto período de tempo pós-exercício, fato que não é demonstrado em exercícios de intensidade moderada(12).

A linfocitose decorrida é caracterizada pelo aumento das células T, CD41, CD81, CD191, células B, natural killer, seguido de uma elevação das subpopulações de linfócitos principalmente os CD8+ e CD4+(19). Os fatores apontados como responsáveis por este processo estariam ligados as maiores concentrações de catecolaminas(20). No entanto, o período pós-exercício se caracteriza por linfocitopenia alcançando valores menores que o de repouso, podendo perdurar por cerca de três horas. A restauração desses parâmetros acontece em até 72 horas, dependendo da intensidade do exercício(12).

As prováveis justificativas para a linfocitopenia, causada após o término do exercício, podem estar relacionadas à redução dos níveis de adrenalina, seguido de um aumento na concentração de cortisol e hormônio do crescimento, levando a uma redistribuição dos leucócitos e linfócitos, apresentando, desse modo, um efeito imunossupressor(20). O segundo mecanismo proposto para explicar a linfocitopenia pós-exercício pode ser decorrente do processo apoptótico desencadeado por intermédio do estresse oxidativo e uma redução dos níveis de substratos metabólicos, como o glicogênio(1,6) e a glutamina(18).

NEUTRÓFILOS

Os neutrófilos fazem parte da família dos leucócitos polimorfonucleares (PMNs)(21), representando 50% a 60% do total de leucócitos circulantes(22). Estas células compõem o sistema imune inato, agindo de maneira essencial na linha de defesa do organismo, contrainfecções e condições que apresentem respostas inflamatórias aos tecidos(21,23).

A resposta dos neutrófilos ao exercício parece estar baseada na sua intensidade(24). Em geral, o exercício moderado tem mostrado elevar o número de neutrófilos (PMNs), com aumento das funções quimiotáticas, oxidativas, microbianas e de fagocitose, demonstrando manter-se durante o repouso(23).

Em contraste, o exercício extenuante ou de longa duração conduz a um quadro de neutropenia, resultando numa diminuição do número de neutrófilos(22). A redução da contagem de neutrófilos decorrente do exercício extenuante conduz a uma supressão das funções de degranulação e produção de reativos intermediários de oxigênio(21-23).

Os mecanismos propostos para tentar explicar o decréscimo na atividade dos neutrófilos pós-exercício extenuante estariam relacionados às alterações na expressão de receptores da membrana celular, os quais iniciam uma cascata de eventos intracelulares conduzindo ao lançamento de enzimas (degranulação) e à produção de reativos intermediários de oxigênio, causando um extravasamento de neutrófilos aos tecidos lesados(1,12,13,21).

NATURAL KILLER

As células natural killer (NK) são também conhecidas como exterminadoras naturais por seu alto poder de destruição. Desempenham um importante papel na primeira linha de defesa contra vírus, infecções crônicas, reconhecimento e combate de células tumorais(11,19,25).

A prática de exercícios físicos demonstra uma relação direta com a atividade citotóxica e concentração das NK (19). A maioria dos estudos concorda que a atividade e o número de células NK aumentam durante e imediatamente depois de vários tipos de exercícios, indiferente da duração e intensidade(11). O aumento da secreção de catecolaminas, em especial a epinefrina, é apontado como um dos responsáveis pelo recrutamento de células NK para o sangue durante a realização de exercícios e outras formas de tensões físicas(9).

Em relação ao aumento do nível de atividade citotóxica das células NK, a liberação de alguns fatores do sistema complemento, como os interferons (IFN)-1, interleucinas (IL-2)(25), e o hormônio b-endorfina estão sendo apontados como coadjuvantes deste processo(18).

De acordo com Nieman et al.(9), existem evidências que indicam uma atividade das células NK mais elevada em indivíduos atletas em condições de repouso, comparado a não atletas. Estudo realizado por Nieman et al.(26) demonstrou que a atividade das células NK no repouso era mais alta em remadores de elite do que em não atletas. O mesmo fato pode ser comprovado por Nieman et al.(27) e Tvede et al.(28), os quais verificaram uma maior atividade das células NK no estado de repouso em atletas de maratona e ciclistas, do que relatada em grupos sedentários.

No entanto é verificado que, após algumas horas de interrupção do esforço, ocorre uma queda referente na contagem e nível da atividade citotóxica das células NK de 25% a 40% dos valores iniciais, podendo variar dependendo da intensidade e do volume de exercício independente do estado de treinamento(11,19).

Os fatores indicados como responsáveis por essas mudanças podem estar associados a uma distribuição das células NK para as regiões periféricas do organismo(20), e relacionados à liberação de prostaglandinas por neutrófilos e macrófagos, juntamente com fatores hormonais como cortisol (12).

MACRÓFAGOS

Os macrófagos apresentam função importante na regulação imunológica e proteção contrainfecções(29). Estes componentes do sistema imune exercem um papel central na resposta inicial a infecções antes da ação da imunidade mediada pelas células T e B (30). Os macrófagos agem como células fagocitárias, processadoras e apresentadoras de antígeno(13).

A prática de exercícios moderados demonstrou aumentar as funções de fagocitose, citotóxicas e quimiotáticas dos macrófagos(31). Além dessas funções, puderam ser relatados aumentos expressivos da atividade antitumoral de macrófagos peritoniais em animais, submetidos a intensidades moderadas de exercício(9). Os fatores envolvidos nesta ação estão aparentemente associados a um aumento do fator de necrose tumoral (TNF) e da liberação de óxido nítrico(31).

O exercício extenuante tem demonstrado refletir numa diminuição do número de macrófagos recrutados ao sítio inflamatório(30). Estes efeitos são atribuídos aos aumentos das concentrações plasmáticas de catecolaminas(1,3) e uma diminuição da expressão do MHC de classe II, estrutura fundamental na apresentação do antígeno, resultando em uma queda exponencial da função antiviral dos macrófagos(13,31).

CITOCINAS

A resposta local para uma infecção ou dano tecidual envolve a produção de moléculas proteicas de baixo peso molecular conhecidas como citocinas, que são lançadas no local da inflamação(32). Estas moléculas agem como agentes regulatórios e sinalizadores, facilitando a resposta de linfócitos, neutrófilos, monócitos e outras células que participam do combate ao antígeno e cura dos tecidos lesados(33,18).

O exercício exerce influência direta na resposta das citocinas(34). Durante o processo de contração muscular, envolvendo a prática de atividades físicas, ocorre o surgimento de pequenas microlesões na fibra muscular(32). Como consequência, origina-se uma resposta inflamatória aguda, que envolve a ativação do sistema complemento, com participação efetiva do fator de necrose tumoral TNF-a, interferons e outras citocinas anti e pró-inflamatórias, que perduram por vários dias, com finalidade de eliminar o tecido lesado(24).

De acordo com Steinberg(34), após a realização de exercícios ocorre um aumento na produção de mediadores anti e pró-inflamatórios e que o nível com os quais estas substâncias são secretadas depende da intensidade e duração do exercício.

Os exercícios baseados em contrações excêntricas têm demonstrado aumentar os níveis sanguíneos de creatina cinase, considerado o melhor marcador de ruptura na estrutura da célula muscular(35). De acordo como Bruunsgaard et al.(32), o nível de citocinas anti ou pró-inflamatórias, principalmente a IL-6, eleva-se exponencialmente em relação ao aumento dos níveis de creatina cinase. A resposta das citocinas em relação ao exercício parece estar diretamente associada aos pequenos rompimentos nas miofibrilas, derivadas da contração muscular durante a realização de exercícios físicos(33).

IMUNOGLOBULINAS

A imunidade humoral tem por base as imunoglobulinas, também conhecidas como anticorpos, os quais são elaborados pelos plasmócitos, ou seja, linfócitos B especializados, subdividindo-se em cinco classes: A (IgA), D (IgD), E (IgE), G (IgG) e M (IgM)(36).

Uma atenção especial vem sendo dada à A (IgA), embora constitua só 10% a 15% do total das imunoglobulinas no soro, classe de anticorpo que tem predominância nas secreções da mucosa do trato superior respiratório. É considerada por muitos imunologistas a primeira barreira à colonização de micro-organismos patógenos(4,37).

Os estudos que relacionam o comportamento da IgA e exercício demonstram uma diminuição dos níveis séricos de IgA após esforços intensos(1,12,13,36). Este fator estaria associado a um aumento de infecções nas vias aéreas superiores de atletas (IVAS)(4,7,37).

No entanto, algumas pesquisas envolvendo exercícios de intensidade moderada têm demonstrado não ocorrer quedas significativas nos níveis de IgA, reportando em alguns casos a um aumento, e melhora da função destes componentes, possibilitando uma resistência a quadros infecciosos(4,15).

INTERAÇÃO DO EXERCÍCIO E INFECÇÃO

Os diversos estudos(6,12,13,29,37,38) existentes sobre a relação exercício físico e infecção apoiam a convicção anedótica que indivíduos praticantes de atividades físicas, baseadas em intensidades moderadas, apresentam uma menor incidência de quadros infecciosos. Possivelmente em decorrência da melhoria das funções dos macrófagos, imunoglobulinas, neutrófilos e células NK(9,12). No entanto, indivíduos praticantes de atividades físicas vigorosas demonstram risco elevado de desenvolver processos inflamatórios, principalmente nas vias aéreas superiores (IVAS)(1,6,36).
O estudo epidemiológico desenvolvido por Mattehews et al.(5), o qual estudou 547 indivíduos adultos, pode ser usado como modelo para tal afirmação. A pesquisa demonstrou ocorrer uma redução de 20% do risco de infecção das vias aérea superiores em indivíduos que se exercitam regularmente numa intensidade moderada em comparação a praticantes de atividades físicas vigorosas.
As hipóteses postuladas para explicar a maior vulnerabilidade do organismo a infecções após exercício extenuante se baseiam na teoria da curva em “J”, postulada por Nieman e Canarella(13). Além da hipótese da glutamina aminoácido essencial para as células musculares e imunológicas que, após exercício extremo, passam a ser utilizadas em grandes quantidades no processo de reparação do tecido muscular forçando uma dívida temporária de glutamina, que afeta o sistema imune(18).

O segundo mecanismo proposto para ilustrar estes efeitos é apresentado com base na teoria da “janela aberta” apresentada por Pedersen e Ullum(25), os quais verificaram uma imunossupressão após exercício extenuante, deixando o organismo mais suscetível a vírus e bactérias por um período de 3 a 72 horas. A terceira hipótese é relacionada ao modelo neuroendócrino, o qual promove uma supressão da resposta imune após o exercício extenuante, em decorrência dos níveis elevados de hormônios do estresse(3).


Figura 1 - Relação entre o risco de infecção das vias aéreas superiores e a quantidade e intensidade de exercício físico praticado.

CONCLUSÂO

O exercício físico é um importante modulador da resposta e função imune, pois seus efeitos são mediados por fatores hormonais, acompanhados de uma variação dos níveis de substratos metabólicos que oscilam de acordo com a intensidade e duração da atividade.

Os diversos estudos baseados em modelos experimentais e humanos têm demonstrado evidências que o exercício moderado, de intensidade < 60 % do Vo2máx com duração < 60 min, é associado a menores perturbações no sistema imune. Enquanto que o exercício extenuante tem demonstrado características opostas, aumentando o risco de adquirir uma infecção no trato superior respiratório.

No entanto, muitas dúvidas permanecem em relação ao assunto, o que sugere um maior número de pesquisas envolvendo o tema a fim de que esta complexa interação possa ser esclarecida, contribuindo como estratégia complementar no treinamento de atletas e orientando, através de recomendações de saúde pública, a população em geral.




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