浅析维生素与免疫的关系

文│王宁娟 刘向阳 臧彦全（中牧股份实业有限公司）

营养素对畜禽免疫功能的影响是目前动物营养学的研究热点之一，关于蛋白质、氨基酸等营养素的相关报道很多，而关于维生素的相关报道却较少，维生素中对免疫功能影响较大的有维生素A、维生素D、维生素E（以下分别简称VA、VD、VE）及生物素，本文主要综述了这几种维生素对免疫功能的影响及其免疫机制。

一、VA与免疫

1.VA对免疫功能的影响。VA作为畜禽最重要的微量营养素之一，不仅具有维持组织生长、细胞分化、视觉、上皮屏障和生殖等重要生理功能，而且也是一类重要的免疫功能调节剂。早在1928年，VA就被誉为“抗感染维生素”，能够增加分泌型IgA产生，当时很多研究表明，VA不仅可预防感染性疾病的发生，更为突出的作用是促进感染者的康复。也有大量的文献报道，VA缺乏导致肺炎和腹泻等黏膜受损性疾病的发生率增多和严重程度增加，而补充VA可以预防和辅助治疗消化道和呼吸道感染性疾病，这些都表明VA能增强黏膜的抗感染免疫功能。VA缺乏将破坏中性粒细胞的发育过程，并减弱其噬菌和杀菌作用，这主要体现在一方面增加粒细胞数量，另一方面又降低其杀伤功能。研究表明，VA缺乏时中性粒细胞的保护性功能遭受损害，抵御细菌性感染的能力下降。

动物免疫系统各个部分几乎都受到VA的影响。VA在适当浓度下可提高机体的细胞免疫、体液免疫，具体表现为动物外周血中T细胞相对含量和绝对含量均增加、体脾比减小、脾脏巨噬细胞增多、腹腔巨噬细胞吞噬百分率增加、动物血清总补体活性提高、机体产生特异性溶血素抗体等方面。

VA参与机体免疫器官的生长发育，缺乏时将造成免疫器官损伤。比如，试验表明鸡VA缺乏对免疫器官的损害程度依次为：法氏囊>胸腺>脾脏>盲肠>扁桃体，法氏囊和胸腺的重量减轻。胡萝卜素对胸腺的生长有显著的刺激作用，可使胸腺小淋巴细胞的数量显著增加。

2.VA的免疫机制。适量的VA具有免疫促进的作用，VA缺乏和过量都会导致免疫抑制，不同形式的VA产生免疫效应的途径不同。视黄醇通过B淋巴细胞的介导来增加免疫球蛋白合成；视黄酸通过T淋巴细胞的介导或产生淋巴因子并促进球蛋白合成；胡萝卜素通过增强脾细胞增殖反应和腹腔巨噬细胞产生细胞毒因子，来抑制肿瘤细胞转移和促进免疫功能。VA可以降低自由基、单线态氧等反应活性来调节免疫功能。

（1）VA的天然免疫机制。天然免疫系统是畜禽与生俱来的免疫系统，由上皮黏膜屏障、吞噬细胞中性粒细胞和单核巨噬细胞和其他细胞毒细胞（如自然杀伤细胞）以及非特异性免疫效应分子（如补体、防御素、炎性细胞因子等）组成。

皮肤是抵御病原体入侵的重要屏障。当VA缺乏时，可出现皮肤的角质层增厚即过度角化，但并未明显降低其屏障功能。VA缺乏可使眼结膜、呼吸道、消化道等多处黏膜受损，导致黏膜上皮中产生黏液的杯状细胞数目减少，最终由于黏膜清除机制障碍，致使病原菌可以较长时间停留在黏膜表面。VA缺乏导致的重要病理改变还包括鳞状上皮生成和上皮更新障碍，这些都导致黏膜的完整性受损，病原菌易于穿过黏膜屏障到达局部引流淋巴结和其他组织。

（2）VA的细胞免疫机制。生理水平的VA能够维持和促进淋巴细胞的功能。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VA及其代谢物的调节。VA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。VA缺乏时，在体外刺激淋巴细胞，IFN2-γ的分泌升高，IL-4和IL-5的分泌降低，补充VA或维甲酸（RA）后可以得到改善。研究显示，VA缺乏会降低迟发型超敏反应，也就是说VA缺乏对细胞免疫功能有破坏作用。NK细胞在杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞中有重要作用，VA缺乏导致NK细胞功能下降，削弱巨噬细胞的消化和杀菌作用，使病原体在感染的局部容易繁殖，增强其致病性和炎症。

（3）VA的体液免疫机制。VA与体内各种抗体的水平密切相关。VA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，但可增强IgG对病毒性感染的反应。研究表明，营养不良的小鼠小肠黏膜分泌IgA大大降低，Th2细胞减少，IL-4、IL-5的分泌也受到抑制，在膳食中适量补充VA可恢复IgA和Th2细胞水平，相应的细胞因子分泌量也增多3倍。缺乏VA的大鼠合成特异性抗体的功能受抑，黏膜对霍乱毒素疫苗的抗体反应受到抑制，胆汁中分泌的IgA也明显减少。大鼠缺乏VA时，其血液嗜中性白细胞向假单胞杆菌属铜绿菌素的趋化性、对假单胞杆菌属铜绿菌素的黏着力、吞噬作用及产生活性氧分子的数量明显降低，而对大鼠连续8天补加棕榈酸视黄酯（15毫克/千克），可使其嗜中性白细胞的吞噬作用及活性氧分子质量恢复至正常水平。

二、VD与免疫

1.VD对免疫功能的影响。VD在免疫中的作用，是通过VDR（VD受体）在大多数免疫细胞中的识别，和维生素D3的活性形式1,25-(OH)2-D3（1,25二羟维生素D3）对这些细胞功能的活性证实的。其中包括B淋巴细胞抑制免疫球蛋白的分泌，T细胞抑制IL－2、IL－12、IL－2受体、单核－巨噬细胞集落刺激因子和IFN-γ的生成，以及辅助细胞和抗原提呈细胞活性的抑制。另外，已经发现1,25-(OH)2-D3能提高和增强巨噬细胞、单核细胞的吞噬作用、杀菌能力及热休克蛋白的产生能力。

2.VD的免疫机制。VD对免疫机能的影响主要依赖于VDR，VDR通过提高单核细胞和巨噬细胞的功能来介导1,25-(OH)2-D3信号，以上调天然防御反应。1,25-(OH)2-D3主要通过细胞核受体-VDR发挥作用，而VDR存在于体内多种细胞中。1,25-(OH)2-D3与VDR结合后，导致后者构象发生改变并与维甲酸核受体（RXR）组成异源二聚体，尔后与DNA上的VD应答元件（VDRE）结合。具有VDRE的基因会直接或间接地影响细胞周期、增殖、分化和凋亡。1,25-(OH)2-D3在体外通过降低T细胞充分刺激所必需的黏附分子的表达，来减弱巨噬细胞的抗原递呈能力。已经发现1,25-(OH)2-D3可以抑制各种各样的自身免疫疾病的发展及延长同种异体移植的存活时间。炎症反应也与VD缺乏有关，研究表明，炎症的循环标记-C反应蛋白与25-OH-D3的血清浓度互成反比，并在VD的治疗中减少。同时发现，活性代谢产物1,25-(OH)2-D3能减少免疫细胞的前炎症细胞因子的产生。

三、VE与免疫

1.VE对免疫功能的影响。VE在增强畜禽免疫力、抗氧化能力等方面具有重要的作用。文杰等试验发现，提高日粮VE水平（80毫克/千克）对肉仔鸡体内抗坏血酸的合成有促进作用，随着日龄的增加，肉仔鸡血清VE的含量呈下降趋势，因此日粮尽早添加VE可以减缓血清VE的下降。刘铀等在20日龄肉鸡日粮中分别添加0、100、200、300毫克/千克VE，发现至30日龄时，随着VE添加量的升高，肉鸡血液白细胞数（WBC）、淋巴细胞转化率、新城疫血凝抑制（HI）抗体滴度及血清IgG含量显著升高，50日龄时WBC数、淋巴细胞转化率及血清IgG水平呈增加趋势，但新城疫HI滴度与对照组无显著差异，表明高剂量VE可增强肉鸡免疫功能。临床试验表明，800国际单位/天的VE摄入量能增加T细胞的免疫记忆反应（迟发型过敏反应、促有丝分裂、白细胞介素2产生），减少植物凝集素刺激的前列腺产生，随着机体的衰老，这些反应会逐渐减弱。

2.VE的免疫机制。在机体有炎症时，免疫细胞会产生大量的活性氧，这时VE作为一种生物抗氧化剂，可使免疫细胞免遭氧化。活性氧大部分是免疫细胞在损伤组织部位产生的，在机体组织损伤发生炎症受到细菌侵害时，吞噬细胞、中性粒细胞和巨噬细胞被活化，产生大量的活性氧和过氧化氢。这些细胞中含有过氧化物酶，它能够催化过氧化氢与卤化物离子反应，生成强效氧化剂（如次氯酸）；这些细胞中还含有黄嘌呤或次黄嘌呤与分子氧反应，生成尿酸。这些反应对杀死病原体起重要作用，但对免疫细胞本身不利，如果控制不当，会促进机体疾病的发生，因此需要足够的抗氧化剂，来维持适量的过氧化物状态。

动物实验表明，缺乏VE，体液与细胞介导的免疫功能就会下降，吞噬细胞的吞噬能力遭破坏，抑制了氧的产生和抗菌活性，减少趋化因子反应，抑制淋巴细胞产物，T细胞免疫能力也被破坏，产生的抗体减少。机体缺乏VE时，病毒极易入侵，且有些病毒毒力增强。这是由于机体内过氧化物减少，细胞膜的流动性减弱，前列腺素E2的产生增加。

四、生物素与免疫

1.生物素对免疫功能的影响。Petrelli等以老鼠为试验动物，发现添加生物素能提高胸腺、肠道淋巴结和脾的重量，增加胸腺、脾的DNA含量和DNA周转代谢率。生物素缺乏将导致Lewis鼠胸腺质量显著下降和细胞结构变化，生长速度下降。于会民等用肉仔鸡研究发现，生物素缺乏将抑制免疫器官发育，降低免疫器官质量指数。当正常或超量添加生物素时，可促进免疫器官发育，提高免疫器官质量指数。陈宏等研究表明，日粮中添加0.20毫克/千克生物素有利于淋巴组织生长或修复，促进淋巴细胞增殖，减缓圆环病毒对淋巴组织的损伤。

2.生物素的免疫机制。

（1）生物素的细胞免疫机制。多种免疫细胞的正常功能都需要生物素，这些功能包括抗体的产生、预防脓毒血症、巨噬细胞功能、T细胞和B细胞分化以及T-细胞毒性反应。添加生物素可以提高T淋巴细胞数，缺乏生物素会降低淋巴细胞的增殖率。以往研究显示，添加生物素220微克/千克或440微克/千克可以提高断奶仔猪对绵羊红细胞（SRBC）免疫反应。

（2）生物素的体液免疫机制。生物素缺乏时，将抑制体液免疫反应，正常添加生物素可促进抗体的产生，进一步提高生物素添加水平，则能提高血清抗体水平。淋巴细胞体外培养表明，当生物素缺乏时，有丝分裂原诱导的T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖反应被抑制，当添加正常水平的生物素时，则显著促进了有丝分裂原诱导的T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖反应，在正常生物素水平上进一步提高添加水平，能进一步提高有丝分裂原诱导的T淋巴细胞和B淋巴细胞的转化率。

综上所述，维生素不但是动物健康生长所必需的微量营养素，对动物的免疫功能也有显著影响。虽然目前关于维生素在免疫反应中作用的研究已取得巨大进展，然而对于维生素对机体免疫反应的具体条件、最佳剂量和作用机制的研究还不足；维生素与其他营养素（如硒、铜、锌等）在免疫反应中的相互作用关系，及其代谢和免疫学功能等仍需要进一步探讨。在生产实践中，应注意产生最佳免疫反应的维生素剂量随动物品种、维生素化学形式、添加剂型及抗原类型等的不同而变化较大。我们需要深入进行维生素对免疫功能影响的研究，从分子和基因水平上进一步探讨其机制，并制定出简单易行、更为科学的维生素状况的衡量方法和补充方案。