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以及早产儿和新生儿体内合成酪氨酸和半胱氨酸

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李秀群

(黑龙江省龙江县龙江镇畜牧中心161100 )

营养免疫是研究机体摄入的营养物质种类、数量、质量、配伍对机体营养状态的影响,特别研究对机体免疫功能影响的一门学科。氨基酸是构成机体免疫系统的基本物质,与免疫系统的组织发生、器官发育有着极为密切的关系。体内氨基酸不足或缺乏某种必需氨基酸一定会影响抗体的合成速度或阻碍抗体的合成,抗体合成受到影响进而影响到机体免疫功能的发挥。

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肿瘤坏死因子诱导产生的氧自由基。缺乏酪氨酸和半胱氨酸会抑制体液免疫功能,多型核白细胞缺乏酪氨酸和半胱氨酸时不能以氧化方法去破坏被吞噬的微生物。健康成人体内能用必需氨基酸合成这些非必需氨基酸。但是成人在患肝、肾疾病,以及早产儿和新生儿体内合成酪氨酸和半胱氨酸的各种酶活力较低,酪氨酸和半胱氨酸就变成为条件必需氨基酸。这个问题在过去并未引起临床的足够重视。现在将酪氨酸双肽应用于早产儿和新生儿的营养治疗已有报道。

2谷氨酸和谷氨酰胺

谷氨酰胺是各种免疫细胞的重要能源物质。在对脾脏淋巴细胞培养中发现,随着培养液中的谷氨酰胺浓度的增加,T淋巴细胞的体外增殖率也成倍递增,IL-2的产量提高了2.7倍,CD4 细胞和CD8 细胞比例也随谷氨酞胺的增加而提高。同时,谷氨酰胺也是维持肠道相关淋巴组织、分泌型IgA的产生和阻止细菌从肠道易位所必需的,日粮添加谷氨酰胺能提高肠黏膜SIgA分泌细胞的数量。谷氨酰胺可以促进免疫细胞产生细胞因子,提高免疫反应。研究报道,日粮添加谷氨酰胺能促进小鼠巨噬细胞的免疫反应,TNF-α增加了3.7倍,IL-1β增加了1.7倍,IL-6增加了55%。作为谷胱甘肽合成的前体,谷氨酰胺在清除氧化剂中也起重要作用。另外,谷氨酰胺能上调小肠与细胞生长发育、免疫和抗氧化有关的基因的表达,下调小肠与细胞凋亡和促进氧化应激生成有关的基因的表达。日粮中添加谷氨酰胺可以改善动物的免疫功能。日粮添加1%谷氨酰胺显著提高断奶10日龄仔猪血清IgG和IgM水平,谷氨酰胺可显著提高断奶20日龄仔猪IgA和IgM水平,并且还提高了肠系膜淋巴结T淋巴细胞增殖分化率。经研究表明,谷氨酞胺能提高早期断奶仔猪淋巴细胞转化率和特异OVA抗体效价,提高仔猪的免疫功能。

严重疾病会导致血浆和肌肉中的谷氨酸池耗竭,而使血浆谷氨酸的流量增加并主要用于合成参与免疫反应的蛋白质。进行猪实验表明,内毒素血症使肠道内谷氨酸流量、肝脏和脾脏对谷氨酸摄取量增加。谷氨酸在淋巴细胞和巨噬细胞中的含量很高,可参与不同的代谢反应。此外,谷氨酸和谷氨酸盐均是合成谷胱甘肽的前体,且是细胞内氧化还原反应的重要调节因子。体外细胞培养研究表明,淋巴细胞内的谷胱甘肽含量与谷氨酸的供给量和淋巴细胞的增殖速度有关。体外研究表明,谷氨酸具有免疫刺激功能。IL-2是由活化的T-淋巴细胞释放并参与调控T细胞增殖,其含量依赖于培养基中谷氨酸浓度。谷氨酸也可抑制肠细胞分泌细胞因子如IL-6和IL-8,且可预防仔猪因断乳而导致的肠萎缩和增强仔猪的抗感染能力。

3精氨酸

精氨酸是非必需氨基酸,但在饥饿、创伤、应激状态下则为必需氨基酸。大量动物实验和临床研究表明,强化精氨酸的营养支持作用:增加机体内氮潴留,促进肌肉蛋白质合成,有效发挥调节作用,控制蛋白质更新,有助于改善机体氮平衡,提高免疫功能。精氨酸可有效地促进细胞免疫功能,导致胸腺增大和淋巴细胞计数增多;显著提高T淋巴细胞对有丝分裂原的反应性,刺激T淋巴细胞增殖;增强巨噬细胞的吞噬能力和自然杀伤细胞对肿瘤靶细胞的溶解作用;增加脾脏单核细胞分泌IL-2活性和单核细胞的IL-2受体的活性;降低前列腺素PGE2的水平,提高T淋巴细胞间接反应为中介的免疫防御与免疫调节作用。精氨酸是合成NO的唯一底物。NO是近年来新发现的重要的免疫调节物质,既是肿瘤免疫、微生物免疫的效应分子,又是多种免疫细胞的调节因子,NO对免疫系统的调节作用包括:NO抑制抗体应答反应、抑制肥大细胞的反应性。促进NK细胞活性,激活外周血中的单核细胞。调节T细胞和巨噬细胞分泌细胞因子。介导巨噬细胞的细胞凋亡。Arg-NO途径是杀死细胞内微生物的主要机制之一,也是巨噬细胞对靶细胞毒性反应的主要机制。精氨酸能提高手术、创伤、肿瘤等病理情况下IgE、IgG的质量浓度,改善机体的体液免疫功能。动物给予精氨酸后导致胸腺增大和细胞计数增多,T淋巴细胞增殖,巨噬细胞的吞噬功能和自然杀伤细胞对靶细胞的溶解作用增强。精氨酸可以提高癌症患者CD4 、CD3 、CD4 /CD8 比率。无论肠外或肠内给予精氨酸,都能促进垂体生长激素和泌乳素的分泌,促进胰腺分泌胰岛素、胰生长因子、胰多肽等。此外,精氨酸还是一些介导细胞生长和分化的物质,如精胺、聚胺、腐胺、精脒的前体。

4牛磺酸

牛磺酸是人体内含量最丰富的游离氨基酸,其主要的作用是维持细胞膜电位平衡、控制Ca2 转运、参与细胞渗透压调节及抗氧化作用。正常饮食和获自半胱氨酸合成均可获得足够的牛磺酸以满足机体的需要。牛磺酸的生理活性主要集中于对免疫细胞的作用上。牛磺酸是淋巴细胞和粒细胞中最丰富的游离氨基酸,约占人淋巴细胞游离氨基酸的50%。其含量与膳食牛磺酸摄入量有关。在创伤、脓毒症时,血浆牛磺酸浓度明显下降。补充牛磺酸可抑制氧自由基诱导的细胞毒性,维持免疫细胞的杀菌活性,保持宿主的细胞免疫功能。牛磺酸能促进成人淋巴细胞的增殖,并呈直接剂量正相关系。牛磺酸缺乏的病人可患慢性肉芽肿疾病,并出现中性白细胞功能紊乱和高球蛋白血症。另外,有报道牛磺酸对疫苗接种效果起辅助作用,值得推广。

5苏氨酸

苏氨酸是禽类免疫球蛋白分子合成的第一限制性氨基酸,(www.nczfj.com)苏氨酸缺乏会抑制免疫球蛋白、T淋巴细胞、B淋巴细胞和抗体的产生。研究表明,在低蛋白质日粮中添加苏氨酸能显著提高母猪初乳和常乳中的IgG含量。把日粮苏氨酸水平从0.63%提高到0.74%,显著降低了6~8周龄肉公鸡猝死综合征的发生率,提高抗新城疫病毒的抗体效价。用大肠杆菌对仔猪攻毒,并提高其苏氨酸采食量,结果表明,仔猪体内抗体的产生量、血清IgG水平和小肠黏膜中IgG和IgA浓度增加,同时IL-6的产生降低。

此外,苏氨酸与肠代谢密切相关。粘液糖蛋白是肠道表面连续分泌的蛋白质,其合成必须要消耗游离苏氨酸。作为粘液糖蛋白的组成成分,苏氨酸对抵抗病菌和病毒入侵是广泛而重要的天然保护屏障。日粮中适量的苏氨酸对仔猪的粘液糖蛋白生成和维持肠道功能具有重要作用,表明苏氨酸在维持肠壁非特异性免疫屏障的完整中发挥重要功能。

6蛋氨酸

在免疫应答过程中产生的蛋白质,蛋氨酸的含量较高,因而日粮中添加充足的蛋氨酸对免疫系统蛋白质合成非常重要。日粮添加高于维持最大生长所需的蛋氨酸水平有益于畜禽机体免疫功能的提高。有人在基础日粮中添加0.15%、0.30%和0.45%蛋氨酸显著提高了新城疫疫苗免疫后21天肉仔鸡淋巴细胞迁移抑制率。研究表明,饲喂0.39%蛋氨酸的仔猪IgG效价和半数溶血值均高于饲喂0.29%蛋氨酸的仔猪。

7支链氨基酸

大量研究表明,支链氨基酸供给不足可导致免疫损伤。缬氨酸缺乏可使补体C3和转铁蛋白水平降低,抑制中性与酸性白细胞增长。与24%酪蛋白对照日粮相比,14%酪蛋白日粮中添加支链氨基酸能增加四氯化物诱导的肝硬化大鼠肝相关淋巴细胞和自然杀伤数量,也能增强外源凝集素依赖性细胞毒性。而且,日粮中添加支链氨基酸能增加IFN-γ产量,降低IL-4释放,刺激淋巴细胞增殖。但也有报道,日粮添加0.05%的亮氨酸会抑制羔羊抗猪红细胞的抗体生成。研究发现,日粮高水平亮氨酸、低水平异亮氨酸和缬氨酸对动物免疫功能具有抑制作用,日粮中添加异亮氨酸和缬氨酸能够消除亮氨酸的免疫抑制作用。这是因为亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸在细胞膜内共用一个载体,日粮中支链氨基酸比例不平衡能导致免疫损伤,尤其是饲喂低氮日粮。

8其他氨基酸

组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺,而组胺是炎性反应的主要调节物。日粮甘氨酸缺乏可抑制LPS处理鸡的免疫应答,在日粮补充甘氨酸可减轻这种抑制作用。苯丙氨酸过量会抑制抗体的合成,进而影响机体正常的免疫功能。

9小结

在日粮中提供充足的蛋白质和各种氨基酸对维持畜禽正常免疫功能和保护宿主抵抗疾病是必需的,但过量补充可能对免疫系统有害。因此,应根据动物免疫系统的发育规律,结合生产的需要,建立动物满足最佳免疫水平条件下蛋白质和各种氨基酸需要量体系,提高动物的抗病力和抗应激能力,使动物处于最佳免疫力状态。但目前对氨基酸调控免疫系统的分子机制尚不清楚,随着基因组学、蛋白质组学和生物信息学等技术手段在营养免疫学领域的应用,这方面的研究将取得新的突破。

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