学术报告厅

Nutrition and immunity

何更生综述(复旦大学营养与食品卫生教研室,上海 200032)
  早在20世纪50年代,人们已经开始关注营养与免疫的关系。随着免疫学的发展,营养与免疫的关系得到进一步的研究。1959年,Scrimshaw综述了机体营养不良将导致免疫系统功能受损 而免疫系统功能受损使机体对疾病的抵抗力下降 有利于感染的发生和发展 感染疾病可以进一步引起营养状况紊乱,开始形成营养 免疫与感染的恶性循环,最终引起恶性营养不良夸希奥科(Kwashiorkor)病,如果不及时治疗,甚至引起死亡。
文献充分证实了感染和营养不良的协同(增效)作用,但是,营养对各种感染的影响程度不同。营养不良对肺炎、细菌性和病毒性腹泻、麻疹和结核等感染的病程和结局有不利的影响;对由流感病毒和人类免疫缺陷病毒引起的感染有中等水平的影响;对病毒性脑膜炎和破伤风仅有很小的影响。营养不良与感染之间通常是协同作用,偶尔也有拮抗作用。营养不良可以减弱感染疾病的作用 例如,肝血吸虫病,营养不良时细胞免疫反应的下降可减少肝肉芽肿的形成。因为肝肉芽肿的病理是由于宿主自身对肝中虫卵的免疫反应,所以减少肝肉芽肿的形成可以减少肝脏的病理反应。
因此,人体营养状况对免疫功能有重要影响 营养不良的人群感染和疾病的易感性增加 病死率也较高。膳食和营养状况在机体防御的调节作用方面和降低急性和慢性疾病发生的危险性上有重要作用。

1 营养对免疫系统的影响
   通过对单一营养素缺乏的动物实验和单一营养素缺乏的患者的观察,现已证实一些营养素与免疫有关,它们包括蛋白质、维生素A、维生素C、维生素E、铁、锌和硒等。然而,在临床上营养不良的发生,往往不是缺乏某一种营养素,而是多种营养素同时缺乏的结果。

1.1 蛋白质-能量营养不良与免疫
  蛋白质-能量营养不良protein energy malnutrition PEM是蛋白质营养不良与能量不足同时存在,常伴有多种维生素和微量元素缺乏的综合表现,因免疫功能受损而引起严重感染。最近研究表明,营养不良与免疫系统功能受损相关,特别是细胞免疫、吞噬细胞的功能、细胞因子的产物、分泌性抗体的反应、抗体的亲和性和补体系统。
  蛋白质-能量营养不良对免疫器官有明显影响,胸腺呈现萎缩,大小和重量均减少。这是凋亡引起的胸腺细胞的减少和胸腺细胞增殖能力下降的结果。最近,提出与瘦素(leptin)激素水平的下降引起血清糖皮质激素水平的上升有关。外周淋巴组织也减少。宿主的防御机制受损:由于血清中胸腺因子活力的下降, T细胞的成熟和完全分化能力降低,因此,T细胞的数量减少和功能下降;CD4+CD8+比值较正常营养状况显著降低;迟发性超敏反应(delayed hypersensitivity response)下降。蛋白质-能量营养不良但没有任何感染时,其血清免疫球蛋白往往是正常的,但如果蛋白质-能量营养不良发生在婴幼儿期,产生免疫球蛋白的能力可受到损害。吞噬细胞的能力也受影响。感染过程中补体的消耗和不能合成足够的新的补体导致补体显著缺乏,其中以C3下降最为明显。
  当蛋白质-能量营养不良时 免疫器官和细胞免疫功能受损较重 体液免疫受损不大。当蛋白质营养状况改变后免疫功能可恢复。

1.2 脂类与免疫
  膳食中的重要成分脂类对免疫系统也有调节作用。 淋巴细胞以及其它免疫细胞中的脂肪酸的组成随膳食中脂肪酸成分的变化而变化。一些不饱和长链脂肪酸与免疫系统调节相关,如亚油酸。不饱和长链脂肪酸作为细胞质第二信使,主要影响蛋白激酶C 二酰甘油和钙,继而影响细胞因子和其他与炎症过程、细胞生长和分化相关的蛋白。Ω3脂肪酸通过影响细胞因子和类花生四烯酸类物质的产物,降低炎症和血管的反应。因此,膳食中不饱和长链脂肪酸的数量和类型可影响细胞功能和改变炎症过程。在膳食中降低总脂肪的同时增加ω3脂肪酸,对心血管疾病、炎症过程、自身免疫疾病、感染、移植排异和肾脏疾病有免疫调节作用。

1.3 微量营养素与免疫
  某些微量元素和维生素对代谢和免疫功能是非常必需的。例如,其中抗氧化营养素有维持免疫细胞的抗氧化和氧化平衡以及防止氧化使其保持完善的功能。除维生素A、铁和锌以外,营养素的单一缺乏是很少见的,它们常常是与其他综合征同时存在,如蛋白质-能量营养不良。微量营养素对免疫系统影响的共同特征为:①在微量营养素摄入不足的早期免疫反应已发生改变。②免疫损害的严重程度取决于营养素缺乏的类型及其与其他必需营养素之间的相互作用、营养素缺乏的严重程度以及感染的存在是否和发生的年龄。③免疫损伤增加感染的危险性和死亡率。④微量营养素的过量摄入与免疫功能受损相关。⑤免疫反应可用于确定营养摄入的安全范围。

2 机体状况与免疫的关系
  1)老年人 营养素是维持人体正常免疫功能和健康的物质基础。由于多种原因,老年人更易发生营养素缺乏。流行病学调查表明:大约35%的50岁以上的老年人有一种或多种维生素和微量元素缺乏,其中最常见的是铁、锌和维生素C。尽管这种缺乏只引起亚临床变化,但对免疫系统和认知功能却有明显的影响。老年人免疫系统功能受损表现在呼吸系统、泌尿系统和生殖系统的感染发生率增加。虽然老年人的免疫反应的个体差异较大,但是老年人的免疫反应平均较年轻人低。根据研究,随着年龄的增加,免疫系统也随之变化,它包括迟发性超敏反应的下降、白细胞介素2(IL2)含量的降低、淋巴细胞的增殖能力下降、IgA含量减少和接种疫苗后的抗体含量少,循环中T淋巴细胞亦有轻度下降。由于随年龄的增加,氧化程度的增加(如,自由基和炎症细胞因子等),这些与免疫系统活性的下降相关。通过营养指导、改变饮食和补充可以显著提高免疫功能。研究发现免疫系统功能的提高与呼吸系统感染的发病率的下降相关。已证明单一营养素可以提高老年人的免疫反应,例如,维生素B6、Zn 和低剂量维生素E。然而,高剂量维生素E与免疫功能损伤有关。老年人常常是缺乏一种以上的营养素。许多研究表明,维生素和微量元素的联合应用可提高免疫应答和降低感染率。给老年人补充4周的维生素A、维生素C和维生素E,与对照组相比,增加CD4+和CD8+ T细胞和淋巴细胞对有丝分裂原的增殖能力。有研究表明,实验组给予低剂量多种微量营养素(维生素C、维生素E和β胡萝卜素)可增加T细胞数、淋巴细胞对有丝分裂原的增殖能力、IL2的产物、自然杀伤细胞的活力,还能增加对流感疫苗的反应。另外,实验组感染持续时间较对照组短。综合以上 顾景范曾归纳为以下几点①衰老过程中免疫功能的下降并非各种免疫细胞功能的一致下降 而是不成比例地对不同功能淋巴细胞的激化与不平衡。②老年免疫功能下降有一部分与营养状况有关 预防性膳食改善加以每日补充至少最低需要的微营养素可以改善免疫反应和减少疾病。③老年人如有营养不良或缺乏 则给予营养支持可以改善接种疫苗后的免疫反应 减少手术后的感染或其他合并症 减少呼吸系统疾病的发作次数和使病程缩短。④补充营养素以RDA 或略多于生理需要的剂量为宜 过多反而会损害免疫功能而对健康不利。⑤免疫活性可作为评价营养状况或延缓衰老过程的功能性指标 对于预测病程或老年人健康有一定意义。
  2)肥胖 尽管目前关于肥胖和免疫功能损伤关系报告不一致,而且,增加感染和不良的抗体反应的机制不清,但代谢产物对免疫反应可能有负作用。脂肪组织的代谢和免疫活性细胞功能的相关支持了这一点。这包括脂肪组织分泌的leptin和肿瘤坏死因子(TNFα)等细胞因子。不同的肥胖动物模型研究表明T细胞亚群和B细胞亚群的数量减少,而且,淋巴细胞对不同有丝分裂原的反应下降。
  3)饮食障碍 饮食障碍包括神经性厌食(anorexia nervosa,AN)和易饿病(bulimia nervosa,BN)。神经性厌食常见于十几岁的青少年,平均每150个女生中发生1例。神经性厌食有食欲但自我控制饮食。易饿病则是在短时间内(<2h)快速消耗大量的食品,然后采用呕吐和催泻的方法去控制体重。神经性厌食和易饿病的共同特点是对肥胖有极端恐惧心理,减轻体重过度,导致营养不良。呕吐可影响T细胞水平。因此,不仅要重视营养不良的亚临床人体测量学指标的测量,而且要对免疫活性进行评估。
在神经性厌食和易饿病中,细胞免疫发生改变表现在淋巴细胞的亚群数和迟发性超敏反应的下降。CD4CD8比值下降,早期诊断和及时治疗,比值可以上升。与蛋白质-能量营养不良对免疫系统的影响不同,由神经性厌食和易饿病引起的营养不良其免疫损伤并不严重,很少出现感染并发症乃至病毒感染。在饥饿时患者易缺乏维生素和蛋白质,而神经性厌食患者首先出现碳水化合物和脂肪的缺乏,这可能是不易发生感染的原因之一。其次,为适应有限的营养素神经内分泌以及细胞因子之间可以提供一定的代偿机制。另外,细胞因子和对感染的急性反应的改变,以及氢化可的松和瘦素都可能参与这一过程。
  4)体育训练 根据训练的类型和强度的具体情况,体育锻炼对免疫系统的影响是多方面的。总体上,适当的锻炼可以增加免疫功能,高强度的训练和阶段性强化训练可抑制不同的免疫指标。事实上不适当的营养和心理紧张状态对免疫系统有副面的作用。一些从事强调瘦以及按体重分级体育项目的女运动员面临高强度的训练,不足的营养和竞争的压力。在这种条件下,她们的免疫系统受到影响。与年龄配对健康静坐的对照组相比,每天长时间训练的女体操运动员的白细胞,淋巴细胞和T细胞亚群数量较少。因此,在一些运动员中,免疫活性可以作为营养状况严重损伤的指标。
  5)食物过敏性 妊娠和儿童早期的饮食对许多生理功能和一些紊乱的发生有深远的影响。延长哺乳时间,用部分水解配方乳和推迟添加一些“引起过敏症的食品”可降低食物过敏。湿疹、胃肠病、哮喘和干热等是食物成分的免疫副反应。应对有家族史的易感儿童采取预防措施。因此,提倡母乳喂养还可以在整个一生预防和降低引起坏死的小肠结肠炎、Ⅰ和Ⅱ型糖尿病,淋巴组织瘤和感染。
  6)胃肠紊乱 胃肠道粘膜表面的免疫反应是阻挡和排除病原微生物入侵的天然屏障。分泌型sIgA是机体粘膜防御感染的重要因素。胃肠道上寄生有众多微生物,一般情况下不致病,且对一些病原菌的生长具有拮抗作用,有刺激粘膜机制的防御功能(如乳酸杆菌)和维持免疫自身稳定的功能。感染和抗生素的治疗引起寄生微生物的数量减少可干扰营养素的利用,并损害对胃肠免疫反应的有益刺激。体内非致病菌可影响免疫反应,因此,补充细菌生物制剂可预防感染性腹泻和减少发作 作为预防和处理胃肠紊乱的措施。

3 功能食品对免疫系统的影响
   如上所述,总能量摄入低或一个或几个必需营养素将损伤免疫系统和增加感染的易感性,这提示它们参与了免疫系统分子和细胞应答。当这些营养素得到补充后,免疫功能得到恢复和抗感染能力的提高。一些营养素如Zn超过推荐量最初刺激免疫功能,而随后免疫应答下降,然而,另一些营养素如维生素A超过推荐量并不能刺激免疫功能而是快速地抑制免疫功能,大剂量给与维生素E则先产生很小的免疫功能刺激作用,随后是缓慢的免疫抑制。不同类型的存在可能部分地反映营养素之间的互相影响,如Cu和Zn,n6和n3多不饱和脂肪酸,引起氧化应激的多不饱和脂肪酸和防止氧化应激的维生素E。
   免疫系统的各种功能对某一给定的营养素有其独特的剂量反应关系。事实上,有一些免疫功能可能对某些营养素的提供是不敏感的。一个没有营养素缺乏的健康个体,其免疫功能可能没有达到最佳状态。不能通过简单的补充某些营养素来纠正缺乏,因为这些补充对免疫功能的增强作用,许多机制尚未证实。事实上,至少有些微量营养素的过量补充是危险的。在免疫系统作为功能食品的目标考虑前,需要更好地了解在健康个体中不同的免疫反应的作用和对感染的易感性,提供特定营养素后的影响,和营养素对不同人群,不同的基因型,性别和年龄的影响 确定免疫系统对营养素的敏感性,最重要的是这些免疫反应的增加是否能增加抗感染能力。

4 营养对免疫作用的应用
  营养对免疫反应的调节,有以下实际应用。
  1)由于免疫反应变化发生在营养缺乏过程的早期,因此,可以应用免疫活性作为营养状况的指标。
  2)一些特殊人群如癌症和AIDS患者易继发营养不良引起的感染,如果及早对易感人群采取预防措施,那么,感染并发症就可下降。
  3)免疫反应依赖于机体的营养状况,疫苗的有效性在营养不良的机体不能得以最大限度的发挥。我们可以用营养手段来调节,增强抗病能力。
  4)从饮食中补充缺乏的营养素后,能减少感染。如果过量补充一些营养素亦可损害免疫功能。免疫活性的检测有利于确定生理需要和评估微量营养素的安全范围(最低和最高限)。

主要参考文献:
1. Marcos A Nova E Montero A.. Changes in the immune system are conditioned by nutrition. Eur J Clin Nutr 2003 57Suppl 1 S66-S69.
2. Chandra RK Kumari S Nutrition and immunity an overview. J Nutr,1994 1241433S-1435S.
3. Chandra RK Nutrition and the immune system from birth to old age. Eur J Clin Nutr, 2002 56 Suppl 3 S73-S76.
4. Chandra RK Nutrition and the immune system An introduction. Am J Clin Nutr,1997 66460S-463S.
5. Chandra RK. 1990 McCollum Award lecture. Nutrition and immunity Lessons from the past and new insights into the future. Am J Clin Nutr,1991 531087-1101.
6. 闻芝梅,陈君石 现代营养学。北京∶ 人民卫生出版社(第七版),1998529-534.
7. 顾景范 老年营养与免疫. 营养学报,1999, 21(2)133-136。
8. Calder PC Samantha K. The immune system A target for functional foods﹖ Br J Nutr 2002 88S165-S176.