营养素与免疫关系的研究进展

2005年05月31日 07:26 来源：添加剂信息网

• 关键字： 营养素与免疫关系的研究进展

　　摘要：营养素与免疫机能之间存在密不可分的联系。充分合理的营养供应可使动物免疫机能得到最大限度的发挥，从而预防某些疾病的发生。作者综述了近年来的一些研究成果，在分子水平上阐述了营养素与免疫体系的作用关系。某些重要营养素（例如：铁）虽然被广泛研究，但其转运机制还不是很清楚，所以对其免疫能的研究不能深入开展。尽管这样，对营养素与免疫机能关系的研究，还是为动物饲养提供了大量的科学依据。

　　关键词：营养素；免疫功能

　　越来越多的研究结果表明，免疫与营养存在着密不可分的联系。动物能够抵御某些疾病的侵袭，并能使免疫机能得到充分发挥，就必须具备良好的营养条件。因营养不良而导致免疫功能和机能障碍的营养性获得免疫缺乏综合征已引起人们的普遍重视。大多数营养因子的缺乏都会影响免疫反应，增加对疾病的易感性，因为免疫系统是在不断发展成熟的，而且激发免疫反应时细胞分裂速度快，还需要大量的酶辅助因子。现代动物生产中，由于日粮配方较科学，很少出现严重的营养缺乏，但生产中，当一些营养因子在口粮中的含量略高于在典型日粮中的推荐量时，对免疫反应和抗病力具有显著的调节能力。

　　1   蛋白质、氨基酸与免疫功能

　　1．1  蛋白质   日粮中缺乏蛋白质，可导致畜禽淋巴器官发育缓慢，胸腺、脾脏重量减轻；淋巴组织器官中淋巴细胞数量减少，外周巨嗜细胞数量和吞噬细胞活力也显著降低。淋巴细胞对丝裂原的反应性降低。不仅细胞免疫而且体液免疫能力也下降，使机体对传染病的抵抗力降低。对于哺乳动物，母畜的蛋白质营养不足则影响泌乳力及乳品质，乳中蛋白质含量尤其是初乳中免疫球蛋白的含量可影响幼畜的免疫抗病力。 Atsushi Tanabe（2002）的研究结果表明，高蛋白质日粮可影响肝脏内某些脱羟酶的表达，从而影响色氨酸向烟酸的转化。这种转化过程是复杂的，其中还涉及DNA的合成与循环反应。由此可知，蛋白质可影响肝脏内的很多代谢活动，适量的日粮蛋白可预防一些疾病的发生。

　　1．2   氨基酸  为保证动物机体最大免疫力，对蛋氨酸的需求超过最快生长的需要量，而且补充胆碱和半胱氨酸均不能节省因此而增加的蛋氨酸需要量。Hall等（1986）使用小鼠所进行的试验解释了这一现象的机理，认为这是由于淋巴细胞不能利用半胱氨酸和胆碱等前体物合成蛋氨酸，而这种机制存在于骨骼肌细胞中。由于在淋巴细胞中蛋氨酸被转甲基后不能重新合成蛋氨酸，导致了免疫系统对蛋氨酸的需要量较其它组织高，并且这种需要不能被脱氨酸和胆碱所节省。

　　苏氨酸是免疫球蛋白分子中的一种主要氨基酸，它的缺乏会降低免疫球蛋白的水平。试验结果表明仔鸡获得最大免疫反应所需的苏氨酸水平与最大生长一致。

　　缬氨酸缺乏抑制小鸡对新城疫病毒的抗体反应，缬氨酸和亮氨酸及异亮氨酸同时缺乏，增加小鼠对沙门氏菌的易感性。

　　色氨酸缺乏不影响细胞免疫，但可使lgM和IgG水平下降。

　　细胞快速分裂依赖蛋白质和DNA的合成。除了作为蛋白质的合成底物以外，一些氨基酸包括天门冬氨酸和氨基乙酸是核苷合成的重要先体物。因此，氨基酸的缺乏引起的核苷供应不足可间接降低DNA的合成率。哺乳动物细胞通过调整基因的表达方式来适应营养物质的缺乏，并且基因表达依赖于细胞是否遭受氨基酸或核苷的缺乏。例如，哺乳动物的细胞被转移到缺少一种必需氨基酸的培养基中， Gadd153基因的mRNA（也称作CHOP－10或ddit3）将增加几倍。同样，在细胞相同的生长水平上，通过使用抑制剂阻碍核苷的合成，从而抑制细胞的生长，将不能减少Gaddl53基因的表达。Gadd153基因mRNA是细胞受营养压力从而过量表达的系列基因之一，在胎儿正常的生长过程中起重要作用。因此，从基因表达角度上讲，氨基酸的缺乏会引起免疫器官发育不完善和免疫机能障碍。

　　2   维生素与免疫功能

　　2．1  维生素A和β-胡萝卜素   许多研究结果表明，维生素A对免疫系统功能的维护致关重要。维生素A的缺乏可增加机体对疾病的易感性。动物缺乏维生素A时，其淋巴细胞对有丝分裂原刺激引起的反应降低，抗体生成量减少，自然杀伤细胞活性降低，对传染病的易感性增加。日粮中维生素A与类胡萝卜素在吸收前必须在肠道中经胆汁乳化，然后又被分解为视黄醇而被吸收入肠粘膜细胞，并以视黄脂的形式储存。视黄醇可有效刺激多形核嗜中性粒细胞（PMN）产生大量的超氧化物，从而增强其杀菌力。视黄酸以磷酸视黄酯的形式参与单糖转运至受体蛋白质，进而合成特异性糖蛋白的过程。糖蛋白是细胞膜表面的主要成分，在细胞信息传递与粘着方面有重要作用。与膜有关的蛋白质糖基化的改变必然影响细胞的识别机制，从而影响淋巴细胞的增殖与转运及PMN与巨嗜细胞的吞噬作用。维生素A在动物胃肠道发炎的时候还有潜在的抗炎症作用。应用。DNA芯片技术比较从缺乏维生素A及TNBC引起的肠炎小鼠模型的结肠中提取的mRNA发现，2种模型与对照组（充分供应维生素A）相比，有一系列相同的基因序列，而且能抑制或激活另外一些基因的表达。表明维生素A有抗炎症作用。

　　β-胡萝卜素的免疫调节作用主要与其抗氧化功能有关。在生物系统反应中不断产生单线态氧和过氧自由基，这些活性物质能破坏细胞膜的功能。并使DNA单链断裂。而β胡萝卜素具有清除单线态氧和猝灭过氧自由基的作用，尤其在低氧应激下其链式反应阻断活性更强，因而它可保护免疫细胞免受活性氧类的损害。

　　2．2   维生素E   维生素E能有效防止细胞内不饱和脂肪酸以及合成与分解代谢的过程中产生不被氧化破坏。而且影响花生四烯酸的代谢和前列腺素（PGE）的功能。免疫保护作用与前列腺素水平直接相关，E一前列腺素干扰免疫系统的功能，诸如淋巴细胞的活动、淋巴细胞的增殖以及巨嗜细胞的一系列功能。维生素E通过抑制前列腺素一I和皮质酮的生物合成，促进体液、细胞免疫和细胞吞噬作用以及递高IL-I含量来增强集体的整体免疫机能。

　　3  脂肪与免疫功能

　　高脂肪日粮降低雏鸡对肺炎球菌感染的抵抗力。高浓度不饱和脂肪酸抑制淋巴细胞增殖，而在低浓度或缺乏时淋巴细胞增殖加强。必需脂肪酸缺乏，降低迟发型超敏反应，T细胞免疫功能降低，1次和2次接触T细胞依赖性抗原和非T细胞依赖性抗原血清的相应抗体水平降低。胆固醇及其氧化产物降低机体免疫力。
多不饱和脂肪酸与免疫关系密切，主要有。含有2个双键的n－3族和n-6族，2者在体内不能相互转化。n－6族前体是亚油酸，在动物体内可以转变成具有免疫调节特性的前列腺素和白细胞三烯的前体花生四烯酸。N-3河族的前体是α一亚麻酸，在动物体内α一亚麻酸可以转化为二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。n－3族多不饱和脂肪酸可以降低膜花生四烯酸水平，递高二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸水平，而二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸可以抑制花生四烯酸转化成前列腺素，这样n－3族可取代膜上的花生四烯酸，同时还可降低炎性细胞把花生四烯酸转变成二十烷类物质如前列腺素一2。从而调节免疫机能。

　　4  微量元素与免疫功能

　　4.1铁  铁与免疫应答的许多方面都有关系。铁缺乏时对体液免疫的影响不很明显，但可影响细胞免疫功能。铁缺乏可使T淋巴细胞数量和淋巴细胞增殖应答能力明显下降。PMN的细菌活性，自然杀伤细胞、巨嗜细胞活力明显降低。干扰素活性及白细胞介素产量下降。铁是很多细胞功能所必需的微量元素。然而，因为它与氧作用引起氧化损伤，体内铁的储存量必须要严格控制。尽管对铁进行了广泛深入的研究，但是对铁吸收和发挥作用的具体机制还不是十分清楚。为研究二价金属转移因子1（DMTI）和金属转移蛋白1（MTPI）。DMTI在消化道上皮细胞中的表达。当胃肠道的分泌物造成消化道与上皮细胞出现离子梯度时，DMTI蛋白负责将二价铁离子从肠道内转运至细胞中。小红细胞贫血的纯台子小鼠和贝尔格莱德小鼠因为在DMTI蛋白中有一个G185R突变，致使铁的吸收明显降低。因此，研究铁与免疫机能的关系不仅要衡量免疫参数的变化，更要研究铁的转运机制与免疫的关系。

　　4.2  铜   铜是体内许多酶的辅助因子，参与机体的免疫反应。缺铜时，淋巴细胞数量减少，并对丝裂原如刀豆素（ConA）和革兰氏阴性菌脂多糖（LP）的反应性降低。血液免疫球蛋白水平降低，嗜中性白细胞数量减少、巨嗜细胞内钢锌一超氧化物歧化酶活性及其杀伤白色念珠菌的活性降低。杀伤酵母细胞数量也减少。天然杀伤细胞功能受、到损害。缺铜降低丝裂原诱导白细胞介素2（IL-2）活性。铜可减弱TNF（肿瘤坏死因子）抑制剂（前列腺素E2，血浆γ一球蛋白）对TNF分泌的抑制作用。

　　4．3锌   锌是胸腺嘧啶核苷酸激酶和DNA聚合酶的辅助因子。锌还与巨嗜细胞膜ATP酶，吞噬细胞中的NADH氧化酶等的活性有关。细胞内的锌浓度对巨嗜细胞和嗜中性白细胞的活力起决定作用。
锌与细胞膜磷脂部分中的酶和蛋白质中巯基结合构成牢固复合物，以减少细胞脂类过氧化作用。锌还是超氧化物歧化酶的辅助因子。
锌缺乏导致淋巴细胞减少及细胞和抗体介导的免疫应答显著减弱。自然杀伤细胞活力减弱和迟发性过敏反应降低，而且对未成熟的胸腺皮质有害。

　　4．4   硒  硒是畜体必需的微量元素。硒可通过形成硒蛋白（包括眈氨酸硒和蛋氨酸硒）的化学结构，活化细胞内的很多酶类。同时硒蛋白是一些依靠硒才有活性的抗氧化酶类。例如，谷胱苷肽过氧化酶和硫氧还原蛋白还原酶。无论硒是否与蛋白质结合，都能调节某些复制因子和激酶的活性。例如，硒通过氧化蛋白质上的半胱氨酸残基可直接参与一系列蛋白质功能的调节。硒同时也作为一种抗氧化剂，能加速酪氨酸的磷酸化，并且是促细胞分裂反应蛋白激酶的活化剂。硒的不同含量抓化学组成可促进或抑制细胞的生长。在比营养需要量稍高的情况下，硒有抗肿瘤的作用，这种作用是通过改变某种细胞的增殖数量来实现的，例如提高免疫细胞的数量。

　　硒对免疫的影响有：①缺硒降低嗜中性白细胞和巨嗜细胞谷胱甘肽过氧化物酶活性，使细胞不能及时清除过氧化物而降低免疫细胞活力；②硒通过影响谷胱甘肽过氧化物酶活性，进一步调控5一脂氧合酶活性，因而影响淋巴细胞增殖；③硒在胸腺、脾脏、血浆中的主要存在形式是硒蛋白。当动物缺硒时，谷胱甘肽过氧化物酶中硒释放出来，重新分配到其他硒蛋白中去。日粮硒不但优先供给免疫系统，而且因不同情况在免疫系统内各组织及同一器官不同部位分配也有先后顺序；④硒通过激活NK细胞和靶细胞表面的某些结构，促进2者结合从而增强NK细胞杀伤活力。

　　5  结语

　　动物抵御疾病和环境应激的能力，取决于免疫系统的机能状态。在影响免疫机能的各种因素中，营养是最重要和最易调控的因素。根据动物免疫机能的发育，调整动物特别是幼龄动物的某些营养需要量，从而提高动物的抗病力和抗应激力，使动物处于免疫机能和生产性能的最佳状态。
 

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