现代营养学：微量元素与新陈代谢和免疫功能的关系

机体内的微量元素不仅与新陈代谢的关系十分密切，而且还与免疫功能有关。它们大部分作为辅酶或酶的辅助因子参与体内的代谢过程，直接参与免疫应答，在维持正常免疫反应中起着极为重要的作用。微量元素缺乏或过量，都会影响机体的免疫功能。在微量元素中，与免疫关系阐述较明确的有铁、锌、铜和硒等元素。

9.2.4.1　铁

铁是人体必需的微量元素，又是较易缺乏的营养素。它可激活多种酶，参与机体的代谢，如由铁参与组成的血红蛋白参与氧的运输；铁构成含铁酶类，参与组织呼吸，促进免疫系统的功能。铁缺乏多见于儿童与生育期妇女，尤其是婴幼儿与儿童，因为他们的免疫系统发育尚不完善，易感染疾病，预防铁缺乏对这个人群有着重要意义。铁对免疫系统的影响是双向的，铁缺乏或过量都会造成免疫系统的损伤。

1.铁对免疫器官发育的影响　铁缺乏时，胸腺萎缩、重量减轻、体积变小，胸腺内淋巴组织分化不良，不成熟的T细胞增多。

2.铁对细胞免疫的影响　铁缺乏主要通过细胞免疫途径影响免疫系统。铁缺乏时，外周血中T细胞明显减少，T细胞对有丝分裂原诱导的增殖反应降低；T细胞产生的淋巴因子减少；对肿瘤细胞的杀伤能力明显下降；巨噬细胞的杀菌活性降低，虽然中性粒细胞的吞噬能力未受影响，但它的杀菌能力也下降；组织内的巨噬细胞的趋向细菌、吞噬和杀灭细菌的能力均降低。当铁缺乏状况纠正后，T细胞和巨噬细胞移动抑制因子及对病原菌的杀菌活性恢复正常。

此外，铁缺乏可导致核糖核苷酸还原酶活性减弱，致使DNA前体合成减少，这是导致细胞免疫功能减弱的原因之一。铁还是体内许多重要酶类的激活剂，如环磷酸鸟苷（cGMP）的合成过程中需要的鸟苷酸环化酶，该酶的激活可导致cGMP聚集，从而引发细胞的多种生物效应，参与巨噬细胞及细胞胞内信号传递、抗感染免疫以及非特异性免疫反应。

铁过量同样阻碍细胞毒性T杀伤细胞产生，提高Ts细胞活性而降低Th细胞增殖能力，也能起到抑制细胞免疫的功能。

3.铁对体液免疫的影响　缺铁对体液免疫的影响不如对细胞免疫明显。多数实验结果表明，铁缺乏时B细胞数量、免疫球蛋白水平和补体成分均正常。但是，也有一些试验结果显示，缺铁可抑制体液免疫的功能。例如，铁缺乏的大白鼠和小白鼠抗绵羊红细胞（SRBC）的IgG和IgM产生明显减少，其机制可能因为在缺乏铁时，肝内线粒体异常，细胞色素C含量降低，能量产生减少，而导致免疫球蛋白合成障碍，使抗体产生量减少。

值得注意的是，过量的铁摄入也会导致感染的发生。

9.2.4.2　锌

锌是在免疫功能方面研究最多的元素。锌对维持免疫系统的正常发育和功能有重要作用，锌缺乏对免疫系统的影响十分迅速且明显，包括对免疫器官、细胞免疫、体液免疫及免疫网络的相互作用均有影响。

1.锌对免疫器官发育的影响　锌缺乏影响胸腺的发育，或使胸腺萎缩。有报道认为缺锌时，糖皮质类固醇水平发生改变使胸腺萎缩。补锌后可使萎缩的胸腺逆转。

2.锌对细胞免疫的影响　轻度锌缺乏时，外周血淋巴细胞总数并不减少，但伴有CD4+T细胞轻度减少和CD8+T细胞轻度增多，CD4+/CD8+比率下降。严重锌缺乏病人淋巴细胞减少，丝裂原增殖反应降低，外周血CD4+T细胞明显减少，且CD4+/CD8+比率降低甚至倒置。同时，锌缺乏时IL-1、IL-2、IL-4和IFN-γ的分泌受抑制，淋巴细胞中IL-2受体mRNA的表达下降，造成Th1和Th2细胞功能的不平衡，抗感染能力下降。

动物实验发现，缺锌小鼠对同种肿瘤细胞的体内细胞毒性T杀伤细胞活力下降，故认为锌缺乏也可能严重损伤机体对肿瘤的免疫监视作用。

与铁过量同样，锌过量亦可损害免疫功能，使淋巴细胞对植物血凝素（PHA）诱导的增殖反应降低，影响中性粒细胞及巨噬细胞活力，抑制其趋化活性、吞噬功能及细胞的杀伤活力。(www.xing528.com)

3.锌对体液免疫的影响　锌缺乏对体液免疫功能有明显影响。缺锌影响小鼠骨髓淋巴细胞的生成，使早期的和未成熟的B细胞前体明显减少。经绵羊红细胞（SRBC）免疫的小鼠进食锌缺乏的饲料后，抗-SRBC IgG空斑形成细胞仅为对照组的43%，且空斑形成反应延迟。锌缺乏小鼠体内抗SRBC的IgG减少，经补锌后可增加对SRBC的抗体滴度。

锌影响免疫功能的机制尚未完全阐明。锌是DNA、RNA聚合酶及胸腺嘧啶激酶的辅酶，同时也是胸腺肽具有活性所必需的元素，所以锌极有可能通过影响胸腺微环境中T细胞的发育而影响CD4+T细胞的更新换代。锌还与巨噬细胞膜上的ATP酶、巨噬细胞中的NADH氧化酶等的活性有关。

9.2.4.3　铜

铜是体内许多酶的辅助因子，对细胞免疫、体液免疫、抗感染及抗肿瘤等都有不同程度的影响，在调节机体免疫功能方面起着重要的作用。铜缺乏可能通过影响免疫活性细胞的铜依赖性酶而介导其对免疫作用的抑制。

1.铜对免疫器官发育的影响　铜缺乏可影响免疫器官的发育、形态结构的维持和正常免疫功能的发挥。生化和形态学研究已显示，严重铜缺乏小鼠的脾脏增大、甲状腺变小，这些变化同样也存在于大鼠。在给缺铜大鼠补铜后，则促进胸腺生长并使免疫功能迅速得到恢复。

2.铜对细胞免疫的影响　铜缺乏时，T细胞减少，有时B细胞升高但不会减少；另发现铜缺乏时巨噬细胞量增加。T细胞数量减少，主要是因为T辅助淋巴细胞亚群（CD4+）减少所致。细胞毒性T细胞（CD8+）也减少，但程度不及CD4+亚群。由此可见，铜在淋巴样组织成熟过程中起重要作用。

人和动物铜缺乏可致中性粒细胞减少症。Boyne等报道铜缺乏时，牛末梢血液中性粒细胞呼吸暴发及抗微生物活性降低，严重铜缺乏的大鼠细胞内的铜、呼吸暴发及腹腔巨噬细胞对酵母菌的杀伤活性下降。此外，与适当补铜大鼠相比，微量铜缺乏大鼠腹腔巨噬细胞杀死酵母菌的活性也下降。Newberne等报道：铜缺乏伤寒大鼠比对照（不缺乏铜）伤寒大鼠的死亡率高、生存期短。证明铜缺乏对单核巨噬细胞的重要作用。

铜缺乏时也可影响NK细胞。NK细胞是一种颗粒状的淋巴细胞，NK细胞部分构成先天性免疫的第一道防线。细胞没有抗原识别受体，正常情况下能杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞，但它无MHC分子的限制性。Koller研究表明，适当补铜大鼠的NK细胞效能是铜缺乏大鼠的5～7倍。

3.铜对体液免疫的影响　铜缺乏对体液免疫的影响可通过缺铜动物对绵羊红细胞的应答反应来说明。抗绵羊红细胞抗体的产生需要抗原加工及T细胞的协同和帮助，铜缺乏大鼠的抗体量低于对照组大鼠，而且针对另一种T细胞依赖性抗原的IgG的产生也降低。铜缺乏导致抗体生成细胞应答反应降低，产生不完全抗体，即使使用多种抗原刺激，抗体产生也受到抑制。

4.铜对细胞因子的影响　铜对细胞因子影响的研究主要集中于IL-2，铜缺乏降低了丝裂原诱导IL-2活性。更重要的是，IL-2分泌减少不仅存在于严重铜缺乏动物，临界铜缺乏动物也会导致IL-2分泌减少。另外，铜缺少可减弱肿瘤坏死因子抑制剂对TNF分泌的抑制作用。

9.2.4.4　硒

硒是必需的微量元素，具有广泛的免疫调节作用，它能增强抗体对抗原的应答反应，促进淋巴细胞的增殖，使参与免疫应答的淋巴细胞数目增多，从而增强了机体对感染的抵抗力。硒还能提高NK细胞对肿瘤的杀伤力。硒缺乏会降低多种动物的免疫功能，适当补硒则可增强其免疫功能。

补硒能促进T细胞对有丝分裂原或特异性抗原刺激的反应性。硒可以选择性调节某些淋巴细胞亚群产生、诱导免疫活性细胞合成和分泌细胞因子。硒还能维持或提高血中免疫球蛋白水平，增强实验动物对疫苗或其他各种抗原产生抗体的能力，促进巨噬细胞对巨噬细胞活化因子（MAF）的反应性，协同MAF激活巨噬细胞的抗肿瘤活性。另外，硒还可通过改变NK细胞膜和靶细胞上某些表面结构成分，如促进受体表达等，而扩大NK细胞的杀伤效应。

缺硒时，许多动物体内抗体水平下降，而在体外培养的人外周血白细胞中加入一定剂量的硒，可以使IgG水平提高。缺硒动物可出现中性粒细胞和多形核白细胞游走能力和趋化能力下降，吞噬能力降低等。