礦物質元素與免疫

1、礦物質元素與免疫朱春森摘要：機體所需的礦物質元素一般分為常量元素和微量元素兩類，它們與機體免疫功能之間存在著密不可分的聯(lián)系，一些礦物質元素的缺乏會影響免疫反應，增加對疾病的易感性；添加適量的礦物質元素在日糧中，對免疫反應和抗病力具有顯著的調節(jié)能力。隨著研究的不斷深入，人們對礦物質元素與免疫功能的作用機制也會越來越清楚。關鍵詞：礦物質元素；常量元素；微量元素；免疫功能越來越多的研究結果表明，免疫與某些礦物質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，并能使免疫機能得到充分發(fā)揮，就離不開這些礦物質元素。因礦物質元素缺乏導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、礦物質元素的缺乏會影響免疫反應，增加對疾病的易感性，這是因為免疫系統(tǒng)在不斷發(fā)展成熟當中，并且激發(fā)免疫反應時細胞分裂速度快，還需要大量的酶輔助因子。在現(xiàn)代集約化生產當中，由于日糧配方較科學，一般很少出現(xiàn)嚴重的礦物質元素缺乏。研究表明，在實際應用中，當一些礦物質元素在日糧中的含量略高于在典型日糧中的推薦量時，對免疫反應和抗病力有著顯著的調節(jié)能力。1、礦物質元素的概述現(xiàn)已證明有60種以上的礦物質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。按其在體內含量不同分為：常量元素（7種，在體內含量

3、0.01%）和微量元素（20種，體內含量<0.01%）。體內礦物質元素含量分布具有以下特點：1） 單個元素在各種動物體內含量比較近似（按無脂空體重表示），常量元素近似度更大；2）體內電解質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。體內礦物元素存在多種形式：1）與蛋白質及氨基酸結合；2）游離狀態(tài)；3）作為離子基團的組成成分而存在。雖然體內礦物元素在不同組織器官中周轉代謝速度不同，以及在體內的存在和轉運形式也不同，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，包括體液免疫和細胞免疫兩大部分。細胞性免

4、疫又有T淋巴細胞(胸腺依賴性淋巴細胞)、多核白細胞、單核巨噬細胞、NK細胞(自然殺傷細飽),K細胞(殺傷性淋巴細胞)、LAK細胞等等；體液性免疫則包括由B淋巴細胞產生的免疫球蛋白和多種細胞產生的免疫分子。3、礦物質元素與免疫3.1常量元素與免疫功能無論體液免疫還是細胞免疫，都離不開常量元素，它們是某些免疫物質生成過程中重要的輔助成分及結構成分，并為免疫反應形成適宜的體液環(huán)境。常量元素的免疫作用主要是通過調節(jié)免疫反應的體液環(huán)境來實現(xiàn)，人為導致其缺乏會直接影響動物生長，并呈現(xiàn)病理狀態(tài)。由于常量元素在機體內含量相對較大，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系：3.1.1鈣、磷與免疫功能：鈣能激活某些參與免疫物質合成酶的活性。磷是多種免疫物質的組成成分之一，參與許多重要的免疫生化反應和蛋白質合成過程，同時也是生命遺傳物質DNA、RNA和一些酶的結構成分，這些都與機體免疫有關。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和蛋白質的合成；實驗性鎂缺乏會影響抗體合成和T細胞作用,鎂能促進原始淋巴細胞的轉換,抗體的形成和吞噬作用,并有抗過敏、抗緊張、抗炎癥作用。從小白鼠實驗中顯示鎂缺乏會導致原發(fā)和繼發(fā)免疫反應的迅速下降,并抑制了細胞毒性T細胞反應。有趣的是,作者發(fā)現(xiàn)血清鎂濃度和CD4細胞間存在著正相關,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,但一項研究發(fā)現(xiàn)紅細胞中的鎂含量和CD4細胞間存在著正相關,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)相關和二次方相關。3.1.3 鈉、鉀、氯與免疫功能：鈉、鉀、氯為構成機體電解質的主要物質，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：硫元素是構成蛋白質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-礦物質復合物而參與合成細胞和能量代謝。微量元素還是構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，將對免疫功能產生嚴重損害。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(shù)量和淋巴細胞增殖應答能力明顯下降。PMN（多形核白細胞）的細胞活性，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。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

8、發(fā)揮作用的具體機制還不是十分清楚。研究二價金屬轉移因子1（DMTI）和金屬轉移蛋白1（MTPI）表明，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(xiàn)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，研究鐵與免疫機能的關系不僅要衡量免疫參數(shù)的變化，更要研究鐵的轉運機制與免疫的關系。4.2.2 銅與免疫功能：銅是體內許多酶的輔助因子，參與機體的免疫反應，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理尚未完全闡明，但可以認為，淋巴細胞中所含

9、超氧化歧化酶、細胞色素C氧化酶都含有銅，銅不足影響酶活性，必然導致淋巴細胞免疫功能下降。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、進行性腦功能障礙；在免疫學方面表現(xiàn)以T淋巴細胞為中心的細胞免疫功能下降，適當補銅可得到一定改善。缺銅時，淋巴細胞數(shù)量減少，導致抗體減少，細胞活性受到損傷，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）的反應性降低。銅缺乏導致白細胞的吞噬能力減弱，降低細胞因子的活性，血液免疫球蛋白水平降低，嗜中性白細胞數(shù)量減少、巨嗜細胞內銅鋅-超氧化物歧化酶活性及其殺傷白色念珠菌的活性降低，導致感染加重。殺傷

10、酵母細胞數(shù)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，促進核酸代謝與蛋白質合成，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

11、氧化作用。鋅還是超氧化物歧化酶的輔助因子。鋅對免疫細胞的作用如下：1、鋅與巨噬細胞結合，可改變膜的穩(wěn)定性，影響組氨酸的釋放。有利于巨噬細胞的吞噬和殺傷作用。2、鋅與T、B淋巴細胞，通過調節(jié)T、B淋巴細胞的免疫應答功能，促進胸腺素的分泌增加，影響淋巴細胞增生和功能，提高分化速度，但長期補充引起細胞免疫系統(tǒng)受到損傷。3、鋅對NK細胞表面的各種酶和淋巴因子的釋放影響較大，能刺激NK細胞細胞微管裝配，導致生物膜的形成和鈣離子的流通，有利充分發(fā)揮細胞殺傷活性。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(fā)性過敏反應降低，而且對未成熟的胸腺皮質有害。動物實驗證明，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。胸腺素是由胸腺上皮細胞產生的9個氨基酸組成的多肽，只有和鋅結合其活性才能表現(xiàn)出來。只有胸腺素功能表達充分，來自骨髓干細胞才有可能在胸腺中成熟為具有免疫活性的T淋巴細胞。胸腺素不足易引起T淋巴細胞功能障礙，并可進一步影響B(tài)淋巴細胞、吞噬細胞和NK細胞的功能。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）的化學結

13、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(jié)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(jié)。硒同時也作為一種抗氧化劑，能加速酪氨酸的磷酸化，并且是促細胞分裂反應蛋白激酶的活化劑。硒的不同含量及化學組成可促進或抑制細胞的生長。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胞的增殖數(shù)量來實現(xiàn)的，例如提高免疫細胞的數(shù)量。硒能促進免疫系統(tǒng)的功能，輔助有絲分裂，促進干擾素的生成，間接提高細胞的活性，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；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；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結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細胞和靶細胞表面的某些結構，促進二者結合從而增強NK細胞殺傷活力。4.2.5 鉻與免疫功能：鉻對動物機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體內免疫器官、免疫

15、細胞等組織的損傷、改變或分化，導致免疫缺陷；二是通過影響體內其它組織的營養(yǎng)、生長和代謝，間接引起免疫功能下降。鉻的吸收與其化學形式密切相關。 鉻主要以 G71 的形式構成 DEF 協(xié)助胰島素作用，影響糖類、脂類、蛋白質和核酸的代謝。DEF是維持動物血液中葡萄糖水平的一種物質，其化學結構目前尚不完全清楚，普遍認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、燕麥粉等物質中。動物體內的DEF -G7可由無機鉻轉化而來，但轉化率很低，且有的不能轉化。DEF 的作用是增加動物的葡萄糖耐受量和增

16、強胰島的活性進而刺激組織對葡萄糖的攝取。這種增強作用可能是 DEF通過激活胰島素和細胞膜間的二硫鍵，提高胰島素與其細胞表面胰島素受體的結合力而發(fā)揮作用。 鉻能影響氨基酸合成蛋白質。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，有報道認為，鉻促進了骨骼肌細胞對氨基酸的吸收。鉻也與維持核酸結構的完整性有關。4.2.6其他微量元素與免疫功能：1、有機鍺化合物具有免疫調節(jié)的作用，可增強免疫反應。2、適量氯化錳，可刺激免疫器官細胞增殖從而增強免疫功能，錳增強干擾素生成有關，刺激體內巨噬細胞必不可少的物質。實驗證明，低濃度的錳可提高淋巴細胞對刀豆蛋白的反應性。3、鋰鹽，增強淋巴因子激活殺傷細胞活性，促進外周血細胞總量增加。4、適量鉬，增強細胞對病毒的抵抗力，抑制病毒在細胞內繁殖。5 結語動物抵御疾病和環(huán)境應激的能力，取決于免疫系統(tǒng)的機能狀態(tài)。礦物質元素具有易調控（缺什么補什么，缺多少補多少）等特點，可根據動物免疫機能的發(fā)育，調整動物特別是幼齡動物的某些礦物質元素需要量，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