營養素與免疫關系的研究進展

　　摘要：營養素與免疫機能之間存在密不可分的聯系。充分合理的營養供應可使動物免疫機能得到最大限度的發揮，從而預防某些疾病的發生。作者綜述了近年來的一些研究成果，在分子水平上闡述了營養素與免疫體系的作用關系。某些重要營養素（例如：鐵）雖然被廣泛研究，但其轉運機制還不是很清楚，所以對其免疫能的研究不能深入開展。盡管這樣，對營養素與免疫機能關系的研究，還是為動物飼養提供了大量的科學依據。

　　關鍵詞：營養素；免疫功能

　　越來越多的研究結果表明，免疫與營養存在著密不可分的聯系。動物能夠抵御某些疾病的侵襲，并能使免疫機能得到充分發揮，就必須具備良好的營養條件。因營養不良而導致免疫功能和機能障礙的營養性獲得免疫缺乏綜合征已引起人們的普遍重視。大多數營養因子的缺乏都會影響免疫反應，增加對疾病的易感性，因為免疫系統是在不斷發展成熟的，而且激發免疫反應時細胞分裂速度快，還需要大量的酶輔助因子。現代動物生產中，由于日糧配方較科學，很少出現嚴重的營養缺乏，但生產中，當一些營養因子在口糧中的含量略高于在典型日糧中的推薦量時，對免疫反應和抗病力具有顯著的調節能力。

　　1   蛋白質、氨基酸與免疫功能

　　1．1  蛋白質   日糧中缺乏蛋白質，可導致畜禽淋巴器官發育緩慢，胸腺、脾臟重量減輕；淋巴組織器官中淋巴細胞數量減少，外周巨嗜細胞數量和吞噬細胞活力也顯著降低。淋巴細胞對絲裂原的反應性降低。不僅細胞免疫而且體液免疫能力也下降，使機體對傳染病的抵抗力降低。對于哺乳動物，母畜的蛋白質營養不足則影響泌乳力及乳品質，乳中蛋白質含量尤其是初乳中免疫球蛋白的含量可影響幼畜的免疫抗病力。 Atsushi Tanabe（2002）的研究結果表明，高蛋白質日糧可影響肝臟內某些脫羥酶的表達，從而影響色氨酸向煙酸的轉化。這種轉化過程是復雜的，其中還涉及DNA的合成與循環反應。由此可知，蛋白質可影響肝臟內的很多代謝活動，適量的日糧蛋白可預防一些疾病的發生。

　　1．2   氨基酸  為保證動物機體最大免疫力，對蛋氨酸的需求超過最快生長的需要量，而且補充膽堿和半胱氨酸均不能節省因此而增加的蛋氨酸需要量。Hall等（1986）使用小鼠所進行的試驗解釋了這一現象的機理，認為這是由于淋巴細胞不能利用半胱氨酸和膽堿等前體物合成蛋氨酸，而這種機制存在于骨骼肌細胞中。由于在淋巴細胞中蛋氨酸被轉甲基后不能重新合成蛋氨酸，導致了免疫系統對蛋氨酸的需要量較其它組織高，并且這種需要不能被脫氨酸和膽堿所節省。

　　蘇氨酸是免疫球蛋白分子中的一種主要氨基酸，它的缺乏會降低免疫球蛋白的水平。試驗結果表明仔雞獲得最大免疫反應所需的蘇氨酸水平與最大生長一致。

　　纈氨酸缺乏抑制小雞對新城疫病毒的抗體反應，纈氨酸和亮氨酸及異亮氨酸同時缺乏，增加小鼠對沙門氏菌的易感性。

　　色氨酸缺乏不影響細胞免疫，但可使lgM和IgG水平下降。

　　細胞快速分裂依賴蛋白質和DNA的合成。除了作為蛋白質的合成底物以外，一些氨基酸包括天門冬氨酸和氨基乙酸是核苷合成的重要先體物。因此，氨基酸的缺乏引起的核苷供應不足可間接降低DNA的合成率。哺乳動物細胞通過調整基因的表達方式來適應營養物質的缺乏，并且基因表達依賴于細胞是否遭受氨基酸或核苷的缺乏。例如，哺乳動物的細胞被轉移到缺少一種必需氨基酸的培養基中， Gadd153基因的mRNA（也稱作CHOP－10或ddit3）將增加幾倍。同樣，在細胞相同的生長水平上，通過使用抑制劑阻礙核苷的合成，從而抑制細胞的生長，將不能減少Gaddl53基因的表達。Gadd153基因mRNA是細胞受營養壓力從而過量表達的系列基因之一，在胎兒正常的生長過程中起重要作用。因此，從基因表達角度上講，氨基酸的缺乏會引起免疫器官發育不完善和免疫機能障礙。

　　2   維生素與免疫功能

　　2．1  維生素A和β-胡蘿卜素   許多研究結果表明，維生素A對免疫系統功能的維護致關重要。維生素A的缺乏可增加機體對疾病的易感性。動物缺乏維生素A時，其淋巴細胞對有絲分裂原刺激引起的反應降低，抗體生成量減少，自然殺傷細胞活性降低，對傳染病的易感性增加。日糧中維生素A與類胡蘿卜素在吸收前必須在腸道中經膽汁乳化，然后又被分解為視黃醇而被吸收入腸粘膜細胞，并以視黃脂的形式儲存。視黃醇可有效刺激多形核嗜中性粒細胞（PMN）產生大量的超氧化物，從而增強其殺菌力。視黃酸以磷酸視黃酯的形式參與單糖轉運至受體蛋白質，進而合成特異性糖蛋白的過程。糖蛋白是細胞膜表面的主要成分，在細胞信息傳遞與粘著方面有重要作用。與膜有關的蛋白質糖基化的改變必然影響細胞的識別機制，從而影響淋巴細胞的增殖與轉運及PMN與巨嗜細胞的吞噬作用。維生素A在動物胃腸道發炎的時候還有潛在的抗炎癥作用。應用。DNA芯片技術比較從缺乏維生素A及TNBC引起的腸炎小鼠模型的結腸中提取的mRNA發現，2種模型與對照組（充分供應維生素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達。表明維生素A有抗炎癥作用。

　　β-胡蘿卜素的免疫調節作用主要與其抗氧化功能有關。在生物系統反應中不斷產生單線態氧和過氧自由基，這些活性物質能破壞細胞膜的功能。并使DNA單鏈斷裂。而β胡蘿卜素具有清除單線態氧和猝滅過氧自由基的作用，尤其在低氧應激下其鏈式反應阻斷活性更強，因而它可保護免疫細胞免受活性氧類的損害。

　　2．2   維生素E   維生素E能有效防止細胞內不飽和脂肪酸以及合成與分解代謝的過程中產生不被氧化破壞。而且影響花生四烯酸的代謝和前列腺素（PGE）的功能。免疫保護作用與前列腺素水平直接相關，E一前列腺素干擾免疫系統的功能，諸如淋巴細胞的活動、淋巴細胞的增殖以及巨嗜細胞的一系列功能。維生素E通過抑制前列腺素一I和皮質酮的生物合成，促進體液、細胞免疫和細胞吞噬作用以及遞高IL-I含量來增強集體的整體免疫機能。

　　3  脂肪與免疫功能

　　高脂肪日糧降低雛雞對肺炎球菌感染的抵抗力。高濃度不飽和脂肪酸抑制淋巴細胞增殖，而在低濃度或缺乏時淋巴細胞增殖加強。必需脂肪酸缺乏，降低遲發型超敏反應，T細胞免疫功能降低，1次和2次接觸T細胞依賴性抗原和非T細胞依賴性抗原血清的相應抗體水平降低。膽固醇及其氧化產物降低機體免疫力。
多不飽和脂肪酸與免疫關系密切，主要有。含有2個雙鍵的n－3族和n-6族，2者在體內不能相互轉化。n－6族前體是亞油酸，在動物體內可以轉變成具有免疫調節特性的前列腺素和白細胞三烯的前體花生四烯酸。N-3河族的前體是α一亞麻酸，在動物體內α一亞麻酸可以轉化為二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。n－3族多不飽和脂肪酸可以降低膜花生四烯酸水平，遞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轉化成前列腺素，這樣n－3族可取代膜上的花生四烯酸，同時還可降低炎性細胞把花生四烯酸轉變成二十烷類物質如前列腺素一2。從而調節免疫機能。

　　4  微量元素與免疫功能

　　4.1鐵  鐵與免疫應答的許多方面都有關系。鐵缺乏時對體液免疫的影響不很明顯，但可影響細胞免疫功能。鐵缺乏可使T淋巴細胞數量和淋巴細胞增殖應答能力明顯下降。PMN的細菌活性，自然殺傷細胞、巨嗜細胞活力明顯降低。干擾素活性及白細胞介素產量下降。鐵是很多細胞功能所必需的微量元素。然而，因為它與氧作用引起氧化損傷，體內鐵的儲存量必須要嚴格控制。盡管對鐵進行了廣泛深入的研究，但是對鐵吸收和發揮作用的具體機制還不是十分清楚。為研究二價金屬轉移因子1（DMTI）和金屬轉移蛋白1（MTPI）。DMTI在消化道上皮細胞中的表達。當胃腸道的分泌物造成消化道與上皮細胞出現離子梯度時，DMTI蛋白負責將二價鐵離子從腸道內轉運至細胞中。小紅細胞貧血的純臺子小鼠和貝爾格萊德小鼠因為在DMTI蛋白中有一個G185R突變，致使鐵的吸收明顯降低。因此，研究鐵與免疫機能的關系不僅要衡量免疫參數的變化，更要研究鐵的轉運機制與免疫的關系。

　　4.2  銅   銅是體內許多酶的輔助因子，參與機體的免疫反應。缺銅時，淋巴細胞數量減少，并對絲裂原如刀豆素（ConA）和革蘭氏陰性菌脂多糖（LP）的反應性降低。血液免疫球蛋白水平降低，嗜中性白細胞數量減少、巨嗜細胞內鋼鋅一超氧化物歧化酶活性及其殺傷白色念珠菌的活性降低。殺傷酵母細胞數量也減少。天然殺傷細胞功能受、到損害。缺銅降低絲裂原誘導白細胞介素2（IL-2）活性。銅可減弱TNF（腫瘤壞死因子）抑制劑（前列腺素E2，血漿γ一球蛋白）對TNF分泌的抑制作用。

　　4．3鋅   鋅是胸腺嘧啶核苷酸激酶和DNA聚合酶的輔助因子。鋅還與巨嗜細胞膜ATP酶，吞噬細胞中的NADH氧化酶等的活性有關。細胞內的鋅濃度對巨嗜細胞和嗜中性白細胞的活力起決定作用。
鋅與細胞膜磷脂部分中的酶和蛋白質中巰基結合構成牢固復合物，以減少細胞脂類過氧化作用。鋅還是超氧化物歧化酶的輔助因子。
鋅缺乏導致淋巴細胞減少及細胞和抗體介導的免疫應答顯著減弱。自然殺傷細胞活力減弱和遲發性過敏反應降低，而且對未成熟的胸腺皮質有害。

　　4．4   硒  硒是畜體必需的微量元素。硒可通過形成硒蛋白（包括眈氨酸硒和蛋氨酸硒）的化學結構，活化細胞內的很多酶類。同時硒蛋白是一些依靠硒才有活性的抗氧化酶類。例如，谷胱苷肽過氧化酶和硫氧還原蛋白還原酶。無論硒是否與蛋白質結合，都能調節某些復制因子和激酶的活性。例如，硒通過氧化蛋白質上的半胱氨酸殘基可直接參與一系列蛋白質功能的調節。硒同時也作為一種抗氧化劑，能加速酪氨酸的磷酸化，并且是促細胞分裂反應蛋白激酶的活化劑。硒的不同含量抓化學組成可促進或抑制細胞的生長。在比營養需要量稍高的情況下，硒有抗腫瘤的作用，這種作用是通過改變某種細胞的增殖數量來實現的，例如提高免疫細胞的數量。

　　硒對免疫的影響有：①缺硒降低嗜中性白細胞和巨嗜細胞谷胱甘肽過氧化物酶活性，使細胞不能及時清除過氧化物而降低免疫細胞活力；②硒通過影響谷胱甘肽過氧化物酶活性，進一步調控5一脂氧合酶活性，因而影響淋巴細胞增殖；③硒在胸腺、脾臟、血漿中的主要存在形式是硒蛋白。當動物缺硒時，谷胱甘肽過氧化物酶中硒釋放出來，重新分配到其他硒蛋白中去。日糧硒不但優先供給免疫系統，而且因不同情況在免疫系統內各組織及同一器官不同部位分配也有先后順序；④硒通過激活NK細胞和靶細胞表面的某些結構，促進2者結合從而增強NK細胞殺傷活力。

　　5  結語

　　動物抵御疾病和環境應激的能力，取決于免疫系統的機能狀態。在影響免疫機能的各種因素中，營養是最重要和最易調控的因素。根據動物免疫機能的發育，調整動物特別是幼齡動物的某些營養需要量，從而提高動物的抗病力和抗應激力，使動物處于免疫機能和生產性能的最佳狀態。