维生素与机体免疫系统关系十分密切,维生素缺乏可使机体的免疫功能降低,防御能力减弱,降低对感染性疾病的抵抗力。当补充维生素后,能提高机体的免疫功能,抵御感染性疾病的发生。在各种维生素中,与免疫功能关系较密切的是维生素A、维生素E、维生素D、维生素C及维生素B,其中以维生素A、维生素E、维生素C与免疫的关系比较明确和肯定。
9.2.3.1 维生素A
维生素A及其衍生物从多个方面影响免疫系统的功能。维生素A缺乏会使机体对感染的耐受性下降,引起免疫系统防御机制的改变。给予维生素A可明显刺激细胞免疫反应和非特异性免疫反应包括细胞因子产生、淋巴细胞转化和吞噬作用,其效应可能与其代谢物在淋巴细胞增殖、信号传导和激活过程中发挥作用有关。维生素A水平正常的动物,补充适量维生素A,可以发挥佐剂作用提高机体的免疫应答,并能产生抑制肿瘤的作用。但是,过量应用维生素A制剂是有害的。
1.维生素A对免疫器官发育的影响 维生素A缺乏或过量均可使胸腺和脾脏发育不良,从而导致淋巴细胞成熟、活化障碍,循环淋巴细胞数目和抗体产生减少,降低机体免疫反应。维生素A缺乏导致脾脏、胸腺萎缩的程度与维生素A缺乏持续的时间有关,在缺乏的亚临床阶段,脾脏重量虽无明显变化,但脾淋巴细胞数量已减少,若维生素A持续缺乏,则出现脾脏萎缩和胸腺发育不良现象,其机制可能是维生素A通过其代谢产物与特异性的维甲酸受体结合,影响到bcl-2、fas等与凋亡有关的基因的表达,从而起到调节胸腺细胞增殖分化及抑制凋亡的作用。
2.维生素A对细胞免疫的影响 在体外培养中,巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、T细胞和B细胞的功能和数量都受到维生素A及其代谢物的调节。维生素A参与细胞免疫过程,它能增强T细胞的抗原特异性反应,改变细胞膜和免疫细胞融菌膜的稳定性,提高免疫能力,具有抗感染作用。
当维生素A缺乏时,在体外刺激淋巴细胞,IFNγ的分泌升高,IL-4和IL-5的分泌降低,补充维生素A或维甲酸(RA)后可以得到改善。研究显示,在膳食中补充维生素A可以加强Balb/c小鼠T细胞辅助细胞2(Th2)和分泌性IgA对流感病毒的反应。维生素A缺乏会降低Th2的产生和Th2介导的抗体反应,从而加强Th1介导的抗体反应。其原理可能为维生素A缺乏创造了一个适合Th1分泌的环境,打破了Th1/Th2的平衡,导致Th1的增多和Th2的降低。最近的研究还表明,维生素A通过直接参与诱导T细胞活化和凋亡的机制来增强T细胞的功能。如Allende等证明维生素A可能在CD3诱导人T细胞活化中起协同刺激作用,Yang等报道维生素A对T细胞活化诱导的细胞凋亡有抑制作用。
另外,维生素A低水平可造成老龄鼠NK细胞的数目和百分比下降,使其活力降低,而补充维生素A可使NK细胞活性恢复到正常水平。维生素A缺乏可使动物肺泡巨噬细胞SOD、GSH-PX活性降低。
3.维生素A对体液免疫的影响 维生素A为活化B细胞过程所必需,可能是B细胞转化过程中的载体物质。维生素A缺乏时,受T细胞调控的抗原抗体应答明显减弱,提示维生素A能通过促进和调节T细胞产生某些细胞因子,从而促进B细胞产生抗体。维生素A与体内各种抗体(IgA、IgM、IgG、IgE等)的水平密切相关。维生素A缺乏可以改变对T细胞依赖的抗原-抗体反应,抑制IgA、IgG1和IgE的反应,但是可以增强IgG2对病毒性感染的反应。维生素A缺乏可影响B细胞系统,使分泌型IgA减少。研究表明,营养不良小鼠的小肠黏膜分泌IgA大大降低,Th2细胞减少,IL-4、IL-5的分泌受到抑制,合成特异性抗体的功能也受到抑制。
研究显示,在新生小鼠的膳食中加强视黄醛和类胡萝卜素含量后,T细胞、B细胞数量有明显增多,IgG水平大大提高。有理由认为,维生素A在免疫系统的发育过程中可能扮演着一个重要角色。随机调查表明,补充了维生素A的种痘婴幼儿与没有补充维生素A组比较,免疫功能无明显差异,但是补充组体内抗体水平可以持续达6个月之久。维生素A及其代谢产物调节着体内多种酶的表达及活性,可以诱导NO合成酶(NOS)的生成,这种酶参与宿主对外来病原体的炎症反应。
4.维生素A对黏膜免疫的影响 维生素A对上皮细胞的正常分化及维持表面的完整性具有重要作用。维生素A能影响上皮组织的分化以及局部分泌细胞的功能。维生素A缺乏时,肠道和上呼吸道黏膜的杯状细胞及黏液细胞分泌减少。感染可导致维生素A缺乏的动物严重的局部损伤,使得其对病原微生物的易感性增高,更重要的是维生素A缺乏会破坏局部特异性免疫反应。维生素A缺乏对黏膜特异性免疫也有影响。维生素A缺乏的大鼠消化液中的sIgA水平明显降低,肠系膜淋巴结中B细胞数目明显减少,消化道上皮内淋巴细胞(LEL)及辅助性T细胞(Th细胞)减少,补足维生素A后,消化道及肠系膜淋巴结中膜sIgA分泌细胞数目恢复正常。这说明维生素A在维持黏膜局部的特异性和非特异性免疫功能中均起重要作用。
9.2.3.2 维生素C
维生素C是人体免疫系统所必需的维生素,它对胸腺、脾脏、淋巴结等组织器官生成淋巴细胞有显著影响,还通过提高人体内其他抗氧化剂的水平而增强机体的免疫功能。维生素C缺乏可使免疫功能降低。维生素C参与组织正常代谢,是细胞内、外化学反应的一个电子供体(或还原剂),为体内天然的抗氧化剂,其含量高低直接影响机体生物膜结构。但是,维生素C并不是直接起作用,而是与一些抗氧化物质如维生素E和对机体有防御功能的金属元素铁、铜等元素的运输有协同作用。
1.维生素C对细胞免疫的影响 维生素C可促进淋巴母细胞生成,刺激淋巴细胞增殖反应,提高机体对外来或恶变细胞的识别和吞噬,还可提高巨噬细胞的活性。健康人服用维生素C可增强循环血中性粒细胞的趋化性,改善免疫功能异常者中性粒细胞的移动和杀菌功能。饮食中缺乏维生素C可使血清中白细胞水平明显下降,低维生素C摄入可明显抑制迟发型超敏反应。维生素C可通过影响巨噬细胞的运动性而影响外周巨噬细胞的吞噬作用,但其在吞噬作用中的确切机制尚不清楚。
不同的淋巴细胞和细胞因子对维生素C的敏感程度不同,因而调节它们有效地发挥免疫作用所需的维生素C量不同。研究表明,当维生素C在0~400 μg/ml(0~213 mmol/L)时,不影响猪外周血液单核细胞对ConA和PHA的反应和IL-6的产生,但高浓度的维生素C却明显抑制了它们对美洲商陆和脂多糖的反应,以及由美洲商陆诱导的IL-2 的产生,低浓度的维生素C(9 μmol/L)有促进它们对脂多糖反应的趋势,表明B细胞对维生素C是敏感的,低浓度的维生素C可能有促进B细胞成熟的作用。
维生素C对白细胞和巨噬细胞功能的影响受到多方面因素的制约,因而目前的一些报道结果还不一致。多数报道认为,维生素C对白细胞和巨噬细胞的游走和趋化反应的影响很明显。(www.xing528.com)
2.维生素C对体液免疫的影响 维生素C在一定范围内对体液免疫有促进作用,但过量或不足都将起抑制作用。对不同的体液免疫,起最佳免疫功能的维生素C的剂量不同。对于不同类型的免疫球蛋白(IgA、IgG和IgM)和补体C3要达到最高含量时所需的维生素C剂量不同。脱氢抗坏血酸可使免疫球蛋白合成过程中肽键分子中2个半胱氨酸残基的巯基(-SH)氧化形成二硫键,从而促进免疫球蛋白的合成,摄入适宜剂量的维生素C能增强抗体产生。Amakye等研究饲科中补充维生素C对鸡接种传染性法氏囊病(IBD)的效果,结果发现接种后14天,饲料中补充维生素C的接种IBD的鸡的体内抗体效价明显高于饲料中未补充维生素C的接种鸡,饲料中补充维生素C的鸡在接受IBD冲击后并未表现出临床症状或死亡,表明在饲料中以1 000 ppm补充维生素C有利于IBD接种的抗体应答。
3.维生素C对细胞因子的影响 维生素C可提高C1补体酯酶活性,增加补体C3产生,还能促进干扰素产生。维生素C对补体活性的影响可能与C1的合成有关。当维生素是正常生长需求量的100倍时,能显著提高血浆C1q的含量,而C1q是C1的一个组成成分,C1是激活经典补体途径的第一个补体成分。对经典补体途径的激活可能需要高剂量的维生素C,并需要长时间的添加。Jeongmin等发现,补充复合抗氧化剂可显著预防由逆转录病毒引起的小鼠IL-2分泌抑制和IL-6生成增加。IL-2是重要的T细胞生长因子,其分泌增加可恢复T细胞增殖,IL-6水平升高可刺激巨噬细胞和T细胞中的HIV复制,因此,复合抗氧化剂可预防Th1和Th2细胞因子产生的不平衡,使整个免疫反应正常化,阻止小鼠AIDS的进展。
9.2.3.3 维生素D
维生素D是维持人体生命所必需的营养素,是钙代谢最重要的生物调节因子之一。人体内的维生素D有内源性与外源性两种。最终被转化成有较强活性的1,25-(OH)2D3,经血循环输送到各靶器官发挥作用。近年来,作为一种新的免疫调节物质,维生素D与免疫功能的关系日益得到重视。
维生素D对细胞免疫具有重要的调节作用,主要表现为对单核/巨噬细胞、T细胞、B细胞,以及胸腺细胞增殖分化的影响和对这些细胞功能的影响等。研究发现:维生素D受体(VDR)可以激活T细胞,以及激活巨噬细胞合成1,25-(OH)2D3,对免疫细胞的分化和增殖均有免疫调节作用。1,25-(OH)2D3能抑制原核细胞增殖而间接刺激单核细胞增殖,促使单核细胞向有吞噬作用的巨噬细胞转化,然后将加工处理的病原体传递给辅助T细胞,增强IFN-γ合成,IFN-γ刺激巨噬细胞产生α1羟化酶,生成1,25-(OH)2D3的正反馈效应。1,25-(OH)2D3还能抑制CD4的表达和人体单核细胞相关病毒感染。1,25-(OH)2D3缺乏,外周血T细胞总数及T辅助细胞百分比明显下降,其数量的减少直接导致了细胞免疫功能降低,亦使B细胞分化和成熟障碍,导致低免疫球蛋白血症,以致免疫功能降低。研究表明,1,25-(OH)2D3的主要作用是抑制表达VDR的T细胞的增殖,而对静息T细胞无作用。1,25-(OH)2D3也通过T细胞抑制IFN-γ的合成,另外,还可以通过刺激INF-γ使巨噬细胞进一步合成1,25-(OH)2D3。维生素D还有其他类似于免疫调节因子的作用,例如细胞素。
研究证实,维生素D是一种具有广泛生物效应的内分泌激素,除了调节钙、磷代谢外,还参加免疫系统及细胞生长分化的调节。无论在体内还是体外,1,25-(OH)2D3具有免疫调节的作用。
对于维生素D的临床研究发现,维生素D缺乏Ⅱ型佝偻病患儿存在细胞免疫功能紊乱和体液免疫功能低下。主要表现为T细胞亚群减少及IgG、IgA降低,容易导致呼吸道感染疾病,补充1,25-(OH)2 D3后T细胞亚群明显升高,与治疗前相比有显著性差异,及时纠正维生素D不足,免疫功能可望恢复正常。维生素D的免疫调节作用对临床有广泛的影响,越来越多的资料表明,免疫反应和内分泌的关系密切,激素的产生在免疫系统的许多通路中均发挥有益的作用。1,25-(OH)2D3通过刺激巨噬细胞发挥作用,可以帮助免疫反应的启动。1,25-(OH)2D3的免疫调节作用既可作用于全身,也可仅作用于局部。巨噬细胞等可局部合成1,25-(OH)2D3,从这一点上可以看作一种旁分泌形式,在巨噬细胞及淋巴细胞的相互作用之间起一种局部调节因子的作用。
9.2.3.4 维生素E
维生素E是人体所必需的主要脂溶性维生素,它是血浆脂蛋白、细胞膜和细胞器的抗氧化剂,抑制自由基的形成,维持膜的稳定性。同时,维生素E又是一种有效的免疫调节剂,在一定范围内能促进免疫器官的发育和免疫细胞的分化,提高由于反转录病毒感染所降低的小鼠脾T细胞和B细胞的增殖,逆转由高含量多不饱和脂肪酸和硒缺乏引起的免疫抑制,对机体产生显著的免疫增强作用。
1.维生素E对免疫器官发育的影响 维生素E在一定剂量范围内能促进免疫器官的发育,并呈现剂量-效应关系,但剂量过高反而有抑制作用。维生素E可明显提高小鼠脾脏系数(脾脏重/体重)及胸腺和脾脏中T细胞、Th细胞的百分比,降低Ts细胞的百分比,从而使Th/Ts升高。维生素E促进免疫器官发育可能与其在淋巴器官中大量聚集后所产生的刺激增生效应有关,它可能是通过增强胸腺上皮细胞的功能促进T细胞的分化和增殖,从而使T细胞、T辅助细胞亚群增加。脾T细胞、T辅助细胞亚群的增加,可能与维生素E促进胸腺T细胞增生、分化,并发育成熟而离开胸腺,经血流到脾脏有关,也可能是维生素E直接刺激脾T细胞增生、分化的结果。
2.维生素E对细胞免疫的影响 维生素E可使脾T细胞百分比、幼龄小鼠和老年人脾T细胞对ConA的有丝分裂反应上升,提示维生素E可能具有促进T细胞成熟的功能。缺乏维生素E使T细胞的活化、分化和增殖下降,导致细胞免疫效应下降。Meydanl等报道,在年龄>65岁的人中,每天供给60、200、800 mg/kg体重的3个水平的L-α-生育酚明显地增加迟发型超敏反应(DTH)。Tanka等报道,在鼠类日粮中补充维生素E,可增加辅助T细胞(Th细胞)活力。
维生素E除对T细胞的作用外,对其他免疫细胞也有作用。维生素E可影响血中中性粒细胞、肺巨噬细胞、腹腔巨噬细胞功能,进而影响吞噬细胞的吞噬、杀菌能力。采用环磷酰胺(CTX)诱导制备出白细胞减少症小鼠模型,应用维生素E治疗,结果维生素E使CTX诱导的小鼠降低的外周血白细胞计数升高。Meydam报道,缺乏维生素E的大鼠,其腹膜的多形核细胞(PMN)趋化性受损,即缺乏维生素E使多形核细胞向炎症部位游走的行动减弱。Baehner比较3名服用400 IU维生素E的自愿者前后几天的多形核白细胞(PMN)的功能发现,供给维生素E增加了巨噬细胞的速率,但减少了杀菌能力。孙文兵等研究老化对肝脏库否细胞(KC,一种吞噬细胞)膜磷脂功能的影响及维生素E的保护作用发现,维生素E对老化肝脏KC膜磷脂功能有明显的调理作用。
3.维生素E对体液免疫的影响 维生素E对体液免疫亦有明显的促进作用。补充维生素E的量略高于膳食供给量,可增加特异抗体应答、脾脏抗体生成细胞(PFC)的形成和IgG与IgM的血凝滴度。Ziemlanski等每天2次供给健康老年妇女100 mg维生素E,并在4个月和12个月后测定其血清中蛋白质和免疫蛋白浓度,发现在4个月时血清总蛋白增加,主要增加在α2-和β2-球蛋白部分。12个月时在供给维生素C和维生素E的试验组表现出IgG(体液免疫中主要的免疫球蛋白)和补体C3(参与非特异性防御反应和特异性免疫反应)水平明显增加。文杰等报道,添加维生素E明显提高肉仔鸡血清抗流感病毒Hi抗体滴度,这表明添加维生素E可提高鸡的体液免疫水平。维生素E能提高艾滋病(AIDS)小鼠脾细胞中IL-2和IFN-γ的合成,降低老龄小鼠和大鼠前列腺素E2的分泌。
维生素E对机体免疫力的作用,可能是通过前列腺素的合成和(或)减少自由基的形成而实现的。在氧化反应中释放出来的氧自由基,损害了免疫细胞膜结构,导致免疫细胞正常功能的损伤,而维生素E能抑制自由基的形成,维持膜的稳定性。
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