氨基酸對動物營養免疫的影響

李秀群

營養免疫是研究機體攝入的營養物質種類、數量、質量、配伍對機體營養狀態的影響，特別研究對機體免疫功能影響的一門學科。氨基酸是構成機體免疫系統的基本物質，與免疫系統的組織發生、器官發育有著極為密切的關系。體內氨基酸不足或缺乏某種必需氨基酸一定會影響抗體的合成速度或阻礙抗體的合成，抗體合成受到影響進而影響到機體免疫功能的發揮。

1 酪氨酸和半胱氨酸

酪氨酸和半胱氨酸能抑制艾滋病患者腫瘤壞死因子誘導產生的氧自由基。缺乏酪氨酸和半胱氨酸會抑制體液免疫功能，多型核白細胞（PMN）缺乏酪氨酸和半胱氨酸時不能以氧化方法去破壞被吞噬的微生物。健康成人體內能用必需氨基酸合成這些非必需氨基酸。但是成人在患肝、腎疾病，以及早產兒和新生兒體內合成酪氨酸和半胱氨酸的各種酶活力較低，酪氨酸和半胱氨酸就變成為條件必需氨基酸。這個問題在過去并未引起臨床的足夠重視。現在將酪氨酸雙肽應用于早產兒和新生兒的營養治療已有報道。

2 谷氨酸和谷氨酰胺

谷氨酰胺是各種免疫細胞的重要能源物質。在對脾臟淋巴細胞培養中發現，隨著培養液中的谷氨酰胺濃度的增加，T淋巴細胞的體外增殖率也成倍遞增，IL-2的產量提高了2.7倍，CD4+細胞和CD8+細胞比例也隨谷氨酞胺的增加而提高。同時，谷氨酰胺也是維持腸道相關淋巴組織、分泌型IgA的產生和阻止細菌從腸道易位所必需的，日糧添加谷氨酰胺能提高腸黏膜SIgA分泌細胞的數量。谷氨酰胺可以促進免疫細胞產生細胞因子，提高免疫反應。研究報道，日糧添加谷氨酰胺能促進小鼠巨噬細胞的免疫反應，TNF-α增加了3.7倍，IL-1β增加了1.7倍，IL-6增加了55%。作為谷胱甘肽合成的前體，谷氨酰胺在清除氧化劑中也起重要作用。另外，谷氨酰胺能上調小腸與細胞生長發育、免疫和抗氧化有關的基因的表達，下調小腸與細胞凋亡和促進氧化應激生成有關的基因的表達。日糧中添加谷氨酰胺可以改善動物的免疫功能。日糧添加1%谷氨酰胺顯著提高斷奶10日齡仔豬血清IgG和IgM水平，谷氨酰胺可顯著提高斷奶20日齡仔豬IgA和IgM水平，并且還提高了腸系膜淋巴結T淋巴細胞增殖分化率。經研究表明，谷氨酞胺能提高早期斷奶仔豬淋巴細胞轉化率和特異OVA抗體效價，提高仔豬的免疫功能。

嚴重疾病會導致血漿和肌肉中的谷氨酸池耗竭，而使血漿谷氨酸的流量增加并主要用于合成參與免疫反應的蛋白質。進行豬實驗表明，內毒素血癥使腸道內谷氨酸流量、肝臟和脾臟對谷氨酸攝取量增加。谷氨酸在淋巴細胞和巨噬細胞中的含量很高，可參與不同的代謝反應。此外，谷氨酸和谷氨酸鹽均是合成谷胱甘肽的前體，且是細胞內氧化還原反應的重要調節因子。體外細胞培養研究表明，淋巴細胞內的谷胱甘肽含量與谷氨酸的供給量和淋巴細胞的增殖速度有關。體外研究表明，谷氨酸具有免疫刺激功能。IL-2是由活化的T-淋巴細胞釋放并參與調控T細胞增殖，其含量依賴于培養基中谷氨酸濃度。谷氨酸也可抑制腸細胞分泌細胞因子如IL-6和IL-8，且可預防仔豬因斷乳而導致的腸萎縮和增強仔豬的抗感染能力。

3 精氨酸

精氨酸是非必需氨基酸，但在饑餓、創傷、應激狀態下則為必需氨基酸。大量動物實驗和臨床研究表明，強化精氨酸的營養支持作用：增加機體內氮潴留，促進肌肉蛋白質合成，有效發揮調節作用，控制蛋白質更新，有助于改善機體氮平衡，提高免疫功能。精氨酸可有效地促進細胞免疫功能，導致胸腺增大和淋巴細胞計數增多；顯著提高T淋巴細胞對有絲分裂原的反應性，刺激T淋巴細胞增殖；增強巨噬細胞的吞噬能力和自然殺傷細胞對腫瘤靶細胞的溶解作用；增加脾臟單核細胞分泌IL-2活性和單核細胞的IL-2受體的活性；降低前列腺素PGE2的水平，提高T淋巴細胞間接反應為中介的免疫防御與免疫調節作用。精氨酸是合成NO的唯一底物。NO是近年來新發現的重要的免疫調節物質，既是腫瘤免疫、微生物免疫的效應分子，又是多種免疫細胞的調節因子，NO對免疫系統的調節作用包括：NO抑制抗體應答反應、抑制肥大細胞的反應性。促進NK細胞活性，激活外周血中的單核細胞。調節T細胞和巨噬細胞分泌細胞因子。介導巨噬細胞的細胞凋亡。Arg-NO途徑是殺死細胞內微生物的主要機制之一，也是巨噬細胞對靶細胞毒性反應的主要機制。精氨酸能提高手術、創傷、腫瘤等病理情況下IgE、IgG的質量濃度，改善機體的體液免疫功能。動物給予精氨酸后導致胸腺增大和細胞計數增多，T淋巴細胞增殖，巨噬細胞的吞噬功能和自然殺傷細胞對靶細胞的溶解作用增強。精氨酸可以提高癌癥患者CD4+、CD3+、CD4+/CD8+比率。無論腸外或腸內給予精氨酸，都能促進垂體生長激素和泌乳素的分泌，促進胰腺分泌胰島素、胰生長因子、胰多肽等。此外，精氨酸還是一些介導細胞生長和分化的物質，如精胺、聚胺、腐胺、精脒的前體。

4 牛磺酸

牛磺酸是人體內含量最豐富的游離氨基酸，其主要的作用是維持細胞膜電位平衡、控制Ca2+轉運、參與細胞滲透壓調節及抗氧化作用。正常飲食和獲自半胱氨酸合成均可獲得足夠的牛磺酸以滿足機體的需要。牛磺酸的生理活性主要集中于對免疫細胞的作用上。牛磺酸是淋巴細胞和粒細胞中最豐富的游離氨基酸，約占人淋巴細胞游離氨基酸的50%。其含量與膳食牛磺酸攝入量有關。在創傷、膿毒癥時，血漿牛磺酸濃度明顯下降。補充牛磺酸可抑制氧自由基誘導的細胞毒性，維持免疫細胞的殺菌活性，保持宿主的細胞免疫功能。牛磺酸能促進成人淋巴細胞的增殖，并呈直接劑量正相關系。牛磺酸缺乏的病人可患慢性肉芽腫疾病，并出現中性白細胞功能紊亂和高球蛋白血癥。另外，有報道牛磺酸對疫苗接種效果起輔助作用，值得推廣。

5 蘇氨酸

蘇氨酸是禽類免疫球蛋白分子合成的第一限制性氨基酸，蘇氨酸缺乏會抑制免疫球蛋白、T淋巴細胞、B淋巴細胞和抗體的產生。研究表明，在低蛋白質日糧中添加蘇氨酸能顯著提高母豬初乳和常乳中的IgG含量。把日糧蘇氨酸水平從0.63%提高到0.74%，顯著降低了6～8周齡肉公雞猝死綜合征的發生率，提高抗新城疫病毒的抗體效價。用大腸桿菌對仔豬攻毒，并提高其蘇氨酸采食量，結果表明，仔豬體內抗體的產生量、血清IgG水平和小腸黏膜中IgG和IgA濃度增加，同時IL-6的產生降低。

此外，蘇氨酸與腸代謝密切相關。粘液糖蛋白是腸道表面連續分泌的蛋白質，其合成必須要消耗游離蘇氨酸。作為粘液糖蛋白的組成成分，蘇氨酸對抵抗病菌和病毒入侵是廣泛而重要的天然保護屏障。日糧中適量的蘇氨酸對仔豬的粘液糖蛋白生成和維持腸道功能具有重要作用，表明蘇氨酸在維持腸壁非特異性免疫屏障的完整中發揮重要功能。

6 蛋氨酸

在免疫應答過程中產生的蛋白質，蛋氨酸的含量較高，因而日糧中添加充足的蛋氨酸對免疫系統蛋白質合成非常重要。日糧添加高于維持最大生長所需的蛋氨酸水平有益于畜禽機體免疫功能的提高。有人在基礎日糧（蛋氨酸0.36%）中添加0.15%、0.30%和0.45%蛋氨酸顯著提高了新城疫疫苗免疫后21天肉仔雞淋巴細胞遷移抑制率。研究表明，飼喂0.39%蛋氨酸的仔豬IgG效價和半數溶血值均高于飼喂0.29%蛋氨酸的仔豬。

7 支鏈氨基酸

大量研究表明，支鏈氨基酸供給不足可導致免疫損傷。纈氨酸缺乏可使補體C3和轉鐵蛋白水平降低，抑制中性與酸性白細胞增長。與24%酪蛋白對照日糧相比，14%酪蛋白日糧中添加支鏈氨基酸能增加四氯化物誘導的肝硬化大鼠肝相關淋巴細胞和自然殺傷數量，也能增強外源凝集素依賴性細胞毒性。而且，日糧中添加支鏈氨基酸能增加IFN-γ產量，降低IL-4釋放，刺激淋巴細胞增殖。但也有報道，日糧添加0.05%的亮氨酸會抑制羔羊抗豬紅細胞的抗體生成。研究發現，日糧高水平亮氨酸、低水平異亮氨酸和纈氨酸對動物免疫功能具有抑制作用，日糧中添加異亮氨酸和纈氨酸能夠消除亮氨酸的免疫抑制作用。這是因為亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸在細胞膜內共用一個載體，日糧中支鏈氨基酸比例不平衡能導致免疫損傷，尤其是飼喂低氮日糧。

8 其他氨基酸

組氨酸經組氨酸脫羧酶催化生成組胺，而組胺是炎性反應的主要調節物。日糧甘氨酸缺乏可抑制LPS處理雞的免疫應答，在日糧補充甘氨酸可減輕這種抑制作用。苯丙氨酸過量會抑制抗體的合成，進而影響機體正常的免疫功能。

9 小結

在日糧中提供充足的蛋白質和各種氨基酸對維持畜禽正常免疫功能和保護宿主抵抗疾病是必需的，但過量補充可能對免疫系統有害。因此，應根據動物免疫系統的發育規律，結合生產的需要，建立動物滿足最佳免疫水平條件下蛋白質和各種氨基酸需要量體系，提高動物的抗病力和抗應激能力，使動物處于最佳免疫力狀態。但目前對氨基酸調控免疫系統的分子機制尚不清楚，隨著基因組學、蛋白質組學和生物信息學等技術手段在營養免疫學領域的應用，這方面的研究將取得新的突破。