礦物質(zhì)元素與免疫

1、礦物質(zhì)元素與免疫朱春森摘要：機(jī)體所需的礦物質(zhì)元素一般分為常量元素和微量元素兩類，它們與機(jī)體免疫功能之間存在著密不可分的聯(lián)系，一些礦物質(zhì)元素的缺乏會影響免疫反應(yīng)，增加對疾病的易感性；添加適量的礦物質(zhì)元素在日糧中，對免疫反應(yīng)和抗病力具有顯著的調(diào)節(jié)能力。隨著研究的不斷深入，人們對礦物質(zhì)元素與免疫功能的作用機(jī)制也會越來越清楚。關(guān)鍵詞：礦物質(zhì)元素；常量元素；微量元素；免疫功能越來越多的研究結(jié)果表明，免疫與某些礦物質(zhì)元素之間存在著密不可分的聯(lián)系。動物能夠抵御某些疾病的侵襲，并能使免疫機(jī)能得到充分發(fā)揮，就離不開這些礦物質(zhì)元素。因礦物質(zhì)元素缺乏導(dǎo)致的免疫功能障礙的獲得免疫缺乏綜合癥，已引起人們的普遍重視。一些

2、礦物質(zhì)元素的缺乏會影響免疫反應(yīng)，增加對疾病的易感性，這是因?yàn)槊庖呦到y(tǒng)在不斷發(fā)展成熟當(dāng)中，并且激發(fā)免疫反應(yīng)時細(xì)胞分裂速度快，還需要大量的酶輔助因子。在現(xiàn)代集約化生產(chǎn)當(dāng)中，由于日糧配方較科學(xué)，一般很少出現(xiàn)嚴(yán)重的礦物質(zhì)元素缺乏。研究表明，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)一些礦物質(zhì)元素在日糧中的含量略高于在典型日糧中的推薦量時，對免疫反應(yīng)和抗病力有著顯著的調(diào)節(jié)能力。1、礦物質(zhì)元素的概述現(xiàn)已證明有60種以上的礦物質(zhì)元素可在動物組織器官中找到，其中已確定有45種參與動物體組成。而目前已證明各種動物都需要，生理功能和代謝作用都已確知的，有營養(yǎng)生理功能的必需礦物元素有27種。按其在體內(nèi)含量不同分為：常量元素（7種，在體內(nèi)含量

3、0.01%）和微量元素（20種，體內(nèi)含量<0.01%）。體內(nèi)礦物質(zhì)元素含量分布具有以下特點(diǎn)：1） 單個元素在各種動物體內(nèi)含量比較近似（按無脂空體重表示），常量元素近似度更大；2）體內(nèi)電解質(zhì)元素含量從胚胎期到發(fā)育成熟，不同階段比較穩(wěn)定；3）功能不同的組織器官中元素含量不同。體內(nèi)礦物元素存在多種形式：1）與蛋白質(zhì)及氨基酸結(jié)合；2）游離狀態(tài)；3）作為離子基團(tuán)的組成成分而存在。雖然體內(nèi)礦物元素在不同組織器官中周轉(zhuǎn)代謝速度不同，以及在體內(nèi)的存在和轉(zhuǎn)運(yùn)形式也不同，但其含量都始終保持著動態(tài)平衡。2、免疫系統(tǒng)的簡介人體的免疫系統(tǒng)是抵抗外來或自身致病因素的重要屏障，包括體液免疫和細(xì)胞免疫兩大部分。細(xì)胞性免

4、疫又有T淋巴細(xì)胞(胸腺依賴性淋巴細(xì)胞)、多核白細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞(自然殺傷細(xì)飽),K細(xì)胞(殺傷性淋巴細(xì)胞)、LAK細(xì)胞等等；體液性免疫則包括由B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的免疫球蛋白和多種細(xì)胞產(chǎn)生的免疫分子。3、礦物質(zhì)元素與免疫3.1常量元素與免疫功能無論體液免疫還是細(xì)胞免疫，都離不開常量元素，它們是某些免疫物質(zhì)生成過程中重要的輔助成分及結(jié)構(gòu)成分，并為免疫反應(yīng)形成適宜的體液環(huán)境。常量元素的免疫作用主要是通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的體液環(huán)境來實(shí)現(xiàn)，人為導(dǎo)致其缺乏會直接影響動物生長，并呈現(xiàn)病理狀態(tài)。由于常量元素在機(jī)體內(nèi)含量相對較大，一般很少見到其缺乏，因此這方面的研究報道較少。下面通過常量元素一般的生理功能來探

5、討其與免疫功能的關(guān)系：3.1.1鈣、磷與免疫功能：鈣能激活某些參與免疫物質(zhì)合成酶的活性。磷是多種免疫物質(zhì)的組成成分之一，參與許多重要的免疫生化反應(yīng)和蛋白質(zhì)合成過程，同時也是生命遺傳物質(zhì)DNA、RNA和一些酶的結(jié)構(gòu)成分，這些都與機(jī)體免疫有關(guān)。3.1.2鎂與免疫功能：鎂作為酶的活化因子直接參與酶組成，及DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成；實(shí)驗(yàn)性鎂缺乏會影響抗體合成和T細(xì)胞作用,鎂能促進(jìn)原始淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)換,抗體的形成和吞噬作用,并有抗過敏、抗緊張、抗炎癥作用。從小白鼠實(shí)驗(yàn)中顯示鎂缺乏會導(dǎo)致原發(fā)和繼發(fā)免疫反應(yīng)的迅速下降,并抑制了細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng)。有趣的是,作者發(fā)現(xiàn)血清鎂濃度和CD4細(xì)胞間存在著正相關(guān),而其

6、他研究觀察到低鎂濃度和CD4淋巴數(shù)之間沒有聯(lián)系,但一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞中的鎂含量和CD4細(xì)胞間存在著正相關(guān),另有報道分別描述了血清鎂值和CD4淋巴絕對數(shù)的倒數(shù)相關(guān)和二次方相關(guān)。3.1.3 鈉、鉀、氯與免疫功能：鈉、鉀、氯為構(gòu)成機(jī)體電解質(zhì)的主要物質(zhì)，為各種酶提供有利于發(fā)揮作用的環(huán)境，氯還可作為酶的活化因子。3.1.4 硫與免疫功能：硫元素是構(gòu)成蛋白質(zhì)及粘多糖的重要成分之一。4.2 微量元素與免疫功能微量元素是酶系統(tǒng)的重要組成成分，也通過形成酶-礦物質(zhì)復(fù)合物而參與合成細(xì)胞和能量代謝。微量元素還是構(gòu)成全身各種元素的極小一部分，但涉及全身各系統(tǒng)、各種細(xì)胞，特別是增殖能力非?；钴S的免疫系統(tǒng)。這些免疫因素都

7、直接或間接受微量元素所影響，一旦微量元素不足，則免疫功能可全面下降。但微量元素的影響并非是量越多越好，只有適量才能最大地提高免疫功能，如果超出最適劑量，將對免疫功能產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。常見報道的微量元素有鐵、銅、鋅、硒、鉻等。4.2.1 鐵與免疫功能：鐵與免疫應(yīng)答的許多方面都有關(guān)系。鐵缺乏時對體液免疫的影響不很明顯，但可影響細(xì)胞免疫功能。鐵缺乏可使T淋巴細(xì)胞數(shù)量和淋巴細(xì)胞增殖應(yīng)答能力明顯下降。PMN（多形核白細(xì)胞）的細(xì)胞活性，自然殺傷細(xì)胞、巨嗜細(xì)胞活力明顯降低。干擾素活性及白細(xì)胞介素產(chǎn)量下降。然而，因?yàn)樗c氧作用引起氧化損傷，體內(nèi)鐵的儲存量必須要嚴(yán)格控制。盡管對鐵進(jìn)行了廣泛深入的研究，但是對鐵吸收和

8、發(fā)揮作用的具體機(jī)制還不是十分清楚。研究二價金屬轉(zhuǎn)移因子1（DMTI）和金屬轉(zhuǎn)移蛋白1（MTPI）表明，DMTI在消化道上皮細(xì)胞中的表達(dá)。當(dāng)胃腸道的分泌物造成消化道與上皮細(xì)胞出現(xiàn)離子梯度時，DMTI蛋白負(fù)責(zé)將二價鐵離子從腸道內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞中。小紅細(xì)胞貧血的純合子小鼠和貝爾格萊德小鼠在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(jī)能的關(guān)系不僅要衡量免疫參數(shù)的變化，更要研究鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制與免疫的關(guān)系。4.2.2 銅與免疫功能：銅是體內(nèi)許多酶的輔助因子，參與機(jī)體的免疫反應(yīng)，銅不足也可影響人體各種免疫功能。銅不足引起免疫功能下降雖其機(jī)理尚未完全闡明，但可以認(rèn)為，淋巴細(xì)胞中所含

9、超氧化歧化酶、細(xì)胞色素C氧化酶都含有銅，銅不足影響酶活性，必然導(dǎo)致淋巴細(xì)胞免疫功能下降。先天性銅吸收障礙引起的Menkes病，表現(xiàn)發(fā)育不良、低體溫、毛發(fā)異常、肌肉緊張力下降、進(jìn)行性腦功能障礙；在免疫學(xué)方面表現(xiàn)以T淋巴細(xì)胞為中心的細(xì)胞免疫功能下降，適當(dāng)補(bǔ)銅可得到一定改善。缺銅時，淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，導(dǎo)致抗體減少，細(xì)胞活性受到損傷，多種刺激的影響下降，并對絲裂原如刀豆素（ConA）和革蘭氏陰性菌脂多糖（LP）的反應(yīng)性降低。銅缺乏導(dǎo)致白細(xì)胞的吞噬能力減弱，降低細(xì)胞因子的活性，血液免疫球蛋白水平降低，嗜中性白細(xì)胞數(shù)量減少、巨嗜細(xì)胞內(nèi)銅鋅-超氧化物歧化酶活性及其殺傷白色念珠菌的活性降低，導(dǎo)致感染加重。殺傷

10、酵母細(xì)胞數(shù)量也減少。天然殺傷細(xì)胞功能受到損害。缺銅降低絲裂原誘導(dǎo)白細(xì)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，血漿一球蛋白）對TNF分泌的抑制作用。4.2.3 鋅與免疫功能：鋅在體內(nèi)的含量僅次于鐵，是DNA多聚酶、RNA多聚酶等百種以上的酶類活動中心，同時還能穩(wěn)定酶活性，促進(jìn)核酸代謝與蛋白質(zhì)合成，并影響著整個免疫系統(tǒng)。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(xì)胞膜ATP酶，吞噬細(xì)胞中的NADH氧化酶等的活性有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)的鋅濃度對巨嗜細(xì)胞和嗜中性白細(xì)胞的活力起決定作用。鋅與細(xì)胞膜磷脂部分中的酶和蛋白質(zhì)中巰基結(jié)合構(gòu)成牢固復(fù)合物，以減少細(xì)胞脂類過

11、氧化作用。鋅還是超氧化物歧化酶的輔助因子。鋅對免疫細(xì)胞的作用如下：1、鋅與巨噬細(xì)胞結(jié)合，可改變膜的穩(wěn)定性，影響組氨酸的釋放。有利于巨噬細(xì)胞的吞噬和殺傷作用。2、鋅與T、B淋巴細(xì)胞，通過調(diào)節(jié)T、B淋巴細(xì)胞的免疫應(yīng)答功能，促進(jìn)胸腺素的分泌增加，影響淋巴細(xì)胞增生和功能，提高分化速度，但長期補(bǔ)充引起細(xì)胞免疫系統(tǒng)受到損傷。3、鋅對NK細(xì)胞表面的各種酶和淋巴因子的釋放影響較大，能刺激NK細(xì)胞細(xì)胞微管裝配，導(dǎo)致生物膜的形成和鈣離子的流通，有利充分發(fā)揮細(xì)胞殺傷活性。鋅缺乏導(dǎo)致淋巴細(xì)胞減少及細(xì)胞和抗體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答顯著減弱。自然殺傷細(xì)胞活力減弱和遲發(fā)性過敏反應(yīng)降低，而且對未成熟的胸腺皮質(zhì)有害。動物實(shí)驗(yàn)證明，發(fā)育

12、生長期的動物如鋅攝取不足，則免疫功能可全面下降，并易招致感染。妊娠中、晚期動物如飼料中鋅不足，可影響第二代產(chǎn)生免疫球蛋白，不僅如此，第二代動物與正常動物交配后所出生的第三代動物，此種影響仍可延續(xù)下來。鋅不足對免疫功能的影響，和胸腺素不足有關(guān)。胸腺素是由胸腺上皮細(xì)胞產(chǎn)生的9個氨基酸組成的多肽，只有和鋅結(jié)合其活性才能表現(xiàn)出來。只有胸腺素功能表達(dá)充分，來自骨髓干細(xì)胞才有可能在胸腺中成熟為具有免疫活性的T淋巴細(xì)胞。胸腺素不足易引起T淋巴細(xì)胞功能障礙，并可進(jìn)一步影響B(tài)淋巴細(xì)胞、吞噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的功能。4.2.4 硒與免疫功能：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(xué)結(jié)

13、構(gòu)，活化細(xì)胞內(nèi)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(zhì)結(jié)合，都能調(diào)節(jié)某些復(fù)制因子和激酶的活性。例如，硒通過氧化蛋白質(zhì)上的半胱氨酸殘基可直接參與一系列蛋白質(zhì)功能的調(diào)節(jié)。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(xì)胞分裂反應(yīng)蛋白激酶的活化劑。硒的不同含量及化學(xué)組成可促進(jìn)或抑制細(xì)胞的生長。在比營養(yǎng)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(xì)胞的增殖數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的，例如提高免疫細(xì)胞的數(shù)量。硒能促進(jìn)免疫系統(tǒng)的功能，輔助有絲分裂，促進(jìn)干擾素的生成，間接提高細(xì)胞的活性，提高免疫功能。硒對免疫的影響有：

14、缺硒降低嗜中性白細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞谷胱甘肽過氧化物酶活性，使細(xì)胞不能及時清除過氧化物而降低免疫細(xì)胞活力；硒通過影響谷胱甘肽過氧化物酶活性，進(jìn)一步調(diào)控5一脂氧合酶活性，因而影響淋巴細(xì)胞增殖；硒在胸腺、脾臟、血漿中的主要存在形式是硒蛋白。當(dāng)動物缺硒時，谷胱甘肽過氧化物酶中結(jié)合的硒就會釋放出來，重新分配到其他硒蛋白中去。日糧硒不但優(yōu)先供給免疫系統(tǒng)，而且因不同情況在免疫系統(tǒng)內(nèi)各組織及同一器官不同部位分配也有先后順序；硒通過激活NK細(xì)胞和靶細(xì)胞表面的某些結(jié)構(gòu)，促進(jìn)二者結(jié)合從而增強(qiáng)NK細(xì)胞殺傷活力。4.2.5 鉻與免疫功能：鉻對動物機(jī)體免疫功能的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一是缺乏時會直接引起機(jī)體內(nèi)免疫器官、免疫

15、細(xì)胞等組織的損傷、改變或分化，導(dǎo)致免疫缺陷；二是通過影響體內(nèi)其它組織的營養(yǎng)、生長和代謝，間接引起免疫功能下降。鉻的吸收與其化學(xué)形式密切相關(guān)。 鉻主要以 G71 的形式構(gòu)成 DEF 協(xié)助胰島素作用，影響糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的代謝。DEF是維持動物血液中葡萄糖水平的一種物質(zhì)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)目前尚不完全清楚，普遍認(rèn)為它是一種含鉻的煙酸鹽，是以煙酸鉻煙酸為軸的連接有谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸的絡(luò)合物。沒有鉻，DEF 就無活性。DEF- G7 天然存在于啤酒酵母、肌肉、胡椒、燕麥粉等物質(zhì)中。動物體內(nèi)的DEF -G7可由無機(jī)鉻轉(zhuǎn)化而來，但轉(zhuǎn)化率很低，且有的不能轉(zhuǎn)化。DEF 的作用是增加動物的葡萄糖耐受量和增

16、強(qiáng)胰島的活性進(jìn)而刺激組織對葡萄糖的攝取。這種增強(qiáng)作用可能是 DEF通過激活胰島素和細(xì)胞膜間的二硫鍵，提高胰島素與其細(xì)胞表面胰島素受體的結(jié)合力而發(fā)揮作用。 鉻能影響氨基酸合成蛋白質(zhì)。已知受鉻影響的氨基酸有甘氨酸、絲氨酸和蛋氨酸；但沒有發(fā)現(xiàn)鉻對其他氨基酸有影響，有報道認(rèn)為，鉻促進(jìn)了骨骼肌細(xì)胞對氨基酸的吸收。鉻也與維持核酸結(jié)構(gòu)的完整性有關(guān)。4.2.6其他微量元素與免疫功能：1、有機(jī)鍺化合物具有免疫調(diào)節(jié)的作用，可增強(qiáng)免疫反應(yīng)。2、適量氯化錳，可刺激免疫器官細(xì)胞增殖從而增強(qiáng)免疫功能，錳增強(qiáng)干擾素生成有關(guān)，刺激體內(nèi)巨噬細(xì)胞必不可少的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，低濃度的錳可提高淋巴細(xì)胞對刀豆蛋白的反應(yīng)性。3、鋰鹽，增強(qiáng)淋巴因子激活殺傷細(xì)胞活性，促進(jìn)外周血細(xì)胞總量增加。4、適量鉬，增強(qiáng)細(xì)胞對病毒的抵抗力，抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)繁殖。5 結(jié)語動物抵御疾病和環(huán)境應(yīng)激的能力，取決于免疫系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)。礦物質(zhì)元素具有易調(diào)控（缺什么補(bǔ)什么，缺多少補(bǔ)多少）等特點(diǎn)，可根據(jù)動物免疫機(jī)能的發(fā)育，調(diào)整動物特別是幼齡動物的某些礦物質(zhì)元素需要量，從而提高動物的抗病力和抗應(yīng)激力，使動物處于免疫機(jī)能和生產(chǎn)性能的最