多不饱和脂肪酸免疫功能的研究进展

作者:葛长荣 苏子峰 曹正辉
摘 要 概述了多不饱和脂肪酸的定义和分类及其在自然界的分布，着重归纳多不饱和脂肪酸对机体非特异性免疫功能和特异性免疫功能的影响，并简单阐述了多不饱和脂肪酸对免疫功能作用的机理。为多不饱和脂肪酸在畜牧业生产中的推广应用提供一定的参考。


脂肪酸是人体能量的主要来源，发挥重要的营养作用。近年来，随着脂肪酸营养研究的不断深入，人们逐步认识到，某些脂肪酸是体内活性物质的前体，能发挥特殊的生理功能。目前，多不饱和脂肪酸免疫功能的研究是营养界的热点，产生了很多最新的研究成果。本文就这方面的研究作一综述。
1 概述
脂肪酸是酯经过水解后的主要产物之一。脂肪酸可以分为两类，饱和脂肪酸（Saturated Fatty Acid，SFA）和不饱和脂肪酸（Unsaturated Fatty Acid，UFA）。不饱和脂肪酸根据双键个数的不同，可分为具有一个双键的单不饱和脂肪酸(Monounsaturated Fatty Acid，MFA)和带有两个和两个以上双键的多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated Fatty Acid, PUFA)。包括人和单胃动物都不能体内合成多不饱和脂肪酸，因为缺乏C9位引入双键的去饱和酶。这种酶可以由微生物分泌，因而在反刍动物的瘤胃中可以合成部分多不饱和脂肪酸，而人体必须从膳食中补充，这就使具有特殊生理功能的多不饱和脂肪酸在营养素中的地位越来越重要。
单不饱和脂肪酸主要是油酸，多不饱和脂肪酸有：亚油酸、共轭亚油酸（CLA）、亚麻酸、花生四烯酸等。根据双键的位置及功能又将多不饱和脂肪酸分为ω-6系列和ω-3系列。亚油酸、CLA和花生四烯酸属ω-6系列；亚麻酸、二十二碳六烯酸（DAH）、二十碳五烯酸（EPA）属ω-3系列。
亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸和花生四烯酸多存在于植物油中，如红花、月见草、大豆、玉米、棉籽、亚麻、葵花籽和菜籽等油脂中；反刍动物瘤胃微生物可以合成共轭亚油酸，因而反刍动物中的肉和奶是天然共轭亚油酸的主要来源，植物和海洋生物中共轭亚油酸含量相对较少；DAH和EPA在鱼油，尤其是深海鱼的鱼油中含量最为丰富。

2 多不饱和脂肪酸与非特异性免疫
非特异性免疫系统是抵御感染的第一道防线，又称先天性免疫应答。机体非特异性免疫系统主要由3部分组成：①物理屏障结构（皮肤、粘膜）；②组织和体液抗微生物物质；③体液中各种吞噬细胞。非特异性免疫系统中发挥主要免疫功能的是血液中的白细胞。血液白细胞分为两类：吞噬细胞和淋巴细胞。其中，吞噬细胞包括颗粒细胞（嗜中性、嗜碱性和嗜酸性颗粒细胞）、单核细胞和巨噬细胞；淋巴细胞又分为T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞(NK)。T淋巴细胞进一步又细分为辅助性T细胞（Th，细胞表面表达CD4分子）和细胞毒性T细胞（细胞表面表达CD8分子）。目前，有关多不饱和脂肪酸对动物非特异性免疫功能的研究集中在CLA的作用，但研究结论不统一。现在以部分共轭亚油酸的研究资料作一讨论，供大家参考。

2.1 吞噬细胞功能
动物试验（体内试验）表明：饲喂CLA能增强大鼠腹膜巨噬细胞的吞噬能力（Cook等，1993）和杀伤能力（Michal等，1992）。然而体外试验却表明，CLA降低了鼠巨噬细胞的吞噬能力（Chew 等，1997）。笔者认为出现这些结果的差异，可能与研究者采用的研究方法有关。例如，体内和体外试验的研究方式不同，试验中采用免疫刺激的条件不同。因为假定CLA降低了PGE2的水平，并且促进了TH1型反应，那么NK细胞的活性就会增强（Cook等，1993）。动物试验检测饲喂CLA的小鼠脾脏NK细胞活性显示，NK细胞活性并没有增强。但如果给小鼠注射多聚I-C以诱导更多的NK细胞反应时，就发现饲喂对照日粮的小鼠淋巴细胞比饲喂CLA的小鼠淋巴细胞活性更强（DeVoney等，1998）。然而，饲喂CLA注射PBS的小鼠比饲喂对照日粮的小鼠NK细胞活性强（DeVoney等，1998）。以上试验对畜牧业的提示是，当畜禽处于免疫应激状态时，日粮添加CLA，可促进NK细胞反应，激发动物非特异性免疫功能，从而保护动物健康。
2.2 淋巴细胞增殖

2.2.1 体外试验
体外淋巴细胞增殖试验一般是使用特定抗原刺激机体，以验证多不饱和脂肪酸对淋巴细胞增殖的影响。许多研究证明了CLA对淋巴细胞增殖有积极作用。Michal等（1992）首次报道，用含1.78×10-5~7.14×10-5 mol/l CLA培养液培养猪外周血淋巴细胞，在美洲商陆丝裂原（PWM）刺激下，血淋巴细胞增值率与CLA呈剂量依赖关系，伴刀豆球蛋白A（ConA）及植物血凝素（PHA）诱导的淋巴细胞增殖也提高。Cook等（1993）随后报道，给大鼠饲喂0.5％的CLA 4周后，PHA诱导的淋巴细胞增殖提高。Miller等（1994）的研究也表明，饲喂CLA后PHA诱导的淋巴细胞增殖及巨噬细胞吞噬能力增强。在对有丝分裂原PHA的反应中，饲喂CLA的大鼠爪垫肿大程度加剧（Cook等，1993），由于体内对PHA的反应是T细胞依赖的，故可由此确定CLA对淋巴细胞增殖有影响。饲喂CLA的小鼠脾脏细胞在体外用PHA刺激时，其增殖率提高（Miller等，1994）。
2.2.2 体内试验
体内动物试验同样表明，CLA能够激发淋巴细胞增殖，且这种作用有剂量依赖性。Wong等（1997）以小鼠为模型，系统地研究了日粮CLA对淋巴细胞功能的影响。给小鼠饲喂含不同水平CLA（0.1％、0.3％和0.9％）的日粮，3或6 周后，通过检测淋巴细胞增殖率、IL-2的产生及脾脏淋巴细胞的细胞毒性等指标来评估淋巴细胞功能。试验结果显示，在第3周，PHA诱导的淋巴细胞增生与CLA呈明显的剂量依赖关系，饲喂0.3％和0.9％CLA组小鼠的淋巴细胞增殖率分别比对照组提高了146％和192％，IL-2的产生也因添加CLA而增加。然而，上述结果在第6 周并不明显。

2.3 活性氧和一氧化氮的产生
机体吞噬细胞可以通过合成过氧化物、过氧化氢和NO，间接发挥吞噬功能。但有关CLA对这些细胞产生过氧化氢、过氧化物和NO的研究结果很不一致。产生差异的原因可能与细胞的来源（大鼠、小鼠、猪、豚鼠、兔或人）、细胞的解剖部位（肝脏、肺、腹腔或血）、细胞分化状态（单核细胞或Mφ）、细胞激活状态（静息、炎性或激活）、刺激剂（LPS或细胞因子）、培养条件（有或无血清、血清来源或培养时间）的不同以及日粮中鱼油水平、饲喂时间和抗氧化剂水平不同所致。Yaqoob 和Calder（1995）发现，添加CLA日粮使受PMA或LPS刺激的小鼠腹腔Mφ产生更多过氧化物、过氧化氢和NO。由于过氧化物、过氧化氢和NO是Mφ毒性作用的重要成分，因此CLA能强化Mφ对细菌和肿瘤的杀伤能力。
3 多不饱和脂肪酸与特异性免疫
多不饱和脂肪酸作为一种免疫调节剂，对特异性免疫功能起双向调节作用。人类临床试验已证明多不饱和脂肪酸能缓解慢性和急性炎性疾病。这些疾病的特点是辅助性T细胞-1反应失调，炎性细胞因子产量过高（Calder和Field，2002）。对于畜牧业而言，免疫应激降低畜禽生产性能，对畜牧业经济效益产生了负面影响。由于免疫应激与炎性疾病具有极为相似的机制，因此多不饱和脂肪酸的添加可能对缓解畜禽免疫应激具有潜在作用。目前，在这一领域研究的主要是EPA和DHA等长链n-3 PUFA。由于鱼油富含EPA和DHA等长链PUFA，动物试验一般添加鱼油日粮，来研究PUFA对机体特异性免疫的影响。
总体而言，PUFA对T淋巴细胞功能的影响更加明显，相对而言对B细胞功能作用不明显。体内试验和体外细胞培养试验表明，高剂量的PUFA显著降低淋巴细胞增殖、细胞因子IL-1和IL-2产量下降；降低延迟性过敏反应；及其降低抗体生成数量。而低剂量的PUFA试验结果往往相反。PUFA与动物特异免疫功能的这种剂量依赖关系目前不是十分清楚。但可能的机制至少包括：当机体摄入PUFA过多时，免疫细胞膜磷脂中PUFA含量也增加，即膜磷脂不饱和度增加，而膜磷脂是自由基攻击的主要目标，不饱和度的增加导致脂质过氧化作用增强，从而加剧细胞膜的损伤，免疫细胞功能受到影响。
刘玉兰（2003）用含不同浓度（0、20、40、60、80、100g/ml）EPA或DHA的RPMI-1640培养液培养仔猪外周血淋巴细胞，以含亚油酸（LA，玉米油主要成分）的培养液为对照，研究EPA或DHA对仔猪外周血淋巴细胞转化率和IL-1 和IL-2产生的影响。结果表明：①EPA、 DHA和高水平的LA均抑制了淋巴细胞转化和IL-1 、IL-2的分泌，且具有剂量依赖关系；②EPA、DHA和LA分别在20、20和60g/ml时开始抑制淋巴细胞转化，EPA和DHA对淋巴细胞转化率的抑制作用比LA强；③EPA、DHA和LA浓度分别为60、40和80g/ml时，对IL-1的抑制作用达到显著水平，EPA对IL-1的抑制作用和LA比较无显著差异，而DHA对IL-1的抑制作用比LA强；④EPA和 DHA的浓度在60~100g/ml时抑制了IL-2的分泌。LA的浓度在20~60g/ml时，促进了IL-2的分泌，而当浓度达到100g/ml时，则抑制了IL-2的分泌。与LA相比较，EPA和DHA具有更强的抑制作用。以上结果证明，鱼油中EPA和DHA可通过调节细胞因子的分泌抑制淋巴细胞转化，下调仔猪免疫功能，而实现抗免疫应激的作用。
有研究者在鸡日粮中添加低剂量的鱼油（添加比例依次分别为0.5%、1.0％和2.0％），对照组为同样剂量的玉米油（富含n-6 PUFA）进行比较试验，分别用LPS和IBV免疫鸡只。试验结果显示：0.5％和1.0％的各组鸡只的日增重、体温变化、血液IL-1和IBV的抗体滴度等指标差异均不显著，但添加2.0％鱼油组家禽各项指标比对照组玉米油有明显改善的趋势。这说明低剂量的PUFA可以改善家禽特异性免疫功能。
PUFA对B细胞的功能具有一定影响。日粮中添加油脂促进了B细胞的增殖反应，但B细胞抗体的产生却不受日粮中油脂的影响；含玉米油的日粮，增加了PGE2的生成而抑制了抗体的生成；而缺乏必需脂肪酸或鱼油的日粮减少了PGE2的生成，也同样抑制了抗体的生成。
4 PUFA对免疫功能调节的机制
免疫细胞膜由脂质双分子层、蛋白质和糖类等组成。日粮PUFA可影响膜脂质组成，膜脂组成改变进一步引起膜流动性、类二十烷酸种类和数量、信号传导以及基因表达的变化，最终引起免疫细胞功能的改变。

4.1 多不饱和脂肪酸和类二十烷酸
类二十烷酸是二高γ-亚麻酸、花生四烯酸和EPA通过环氧化酶途径或脂氧化酶途径产生的氧化产物，包括前列腺素类、血栓素、白三烯、脂毒素、氢过氧化二十碳四烯酸和羟基二十碳四烯酸。类二十烷酸能调节炎症反应和免疫反应的强度和持续时间；类二十烷酸对T、B细胞分化起着重要调节作用；此外，类二十烷酸也能抑制T细胞增殖、T细胞介导的细胞毒作用、IL-2产生和NK细胞活性，调节T细胞、B细胞、NK细胞和Mφ功能，（Goldyne，1988；Hwang，1989）。由于n-3 PUFA能影响类二十烷酸产生的数量，因此它能通过类二十烷酸途径调节免疫细胞功能。
4.2 多不饱和脂肪酸与细胞膜流动性
PUFA是构成生物膜磷脂的重要组成部分，包括磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）。PUFA同样也是各种免疫细胞质膜的重要组成部分，因此，PUFA可通过多种方式影响膜上酶和受体的功能。现已证明免疫细胞膜上存在一定的结构域，在结构域上，脂类-蛋白、脂类-脂类互作具有高度特异性。免疫细胞膜磷脂组成能随日粮组成不同而发生改变，进一步引起膜流动性的改变（Calder 等，1995），膜流动性改变引起膜上酶和受体功能的改变（Murphy，1990），最终引起细胞免疫功能的改变。
4.3 多不饱和脂肪酸和基因表达
PUFA可通过影响与免疫细胞功能密切相关的基因（如细胞因子基因）表达来影响免疫功能。Fernandes等（1994）发现饲喂鱼油日粮提高了患自动免疫疾病大鼠的脾脏IL-2、IL-4和转移生长因子-β的mRNA水平，降低了脾脏c-myc和c-ras mRNA水平。Chandrasekar和Fernandes（1994）也发现日粮鱼油完全抑制了患自动免疫疾病大鼠肾脏IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达。与此相似，Robinson等（1995）报道饲喂大鼠鱼油日粮显著降低了LPS或PMA刺激的脾脏淋巴细胞IL-1βmRNA表达，IL-1βmRNA降低并非降解加强，而是因合成减弱所致。这表明n-3 PUFA影响可能在转录水平影响免疫细胞功能。
4.4 多不饱和脂肪酸和信号转导
多不饱和脂肪酸与细胞内信号途径直接相关。如磷脂酰肌醇二磷酸（Phosphatidylinositol 4， 5-bisphosphate，PIP2）和磷脂酰胆碱（Phosphatidylcholine，PC）能水解产生第二信使二酰基甘油（Diacylglycerol，DAG）。一些脂类对细胞内与信号有关的酶有重要影响。例如磷脂酰丝氨酸（Phosphatidylserine，PS）是蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）激活所必需的物质。磷脂一般都有一条不饱和脂肪酸链，因此改变其连接的脂肪酸组成可以改变其信号传导功能（Kishimoto等，1980）。
除通过改变磷脂脂肪酸组成而改变细胞信号传导外，不饱和脂肪酸也可对信号传导产生直接的影响。Speizer等（1991）报道EPA和DHA在不存在PS和DAG的情况下提高了脑PKC的活性，但他们发现在存在PS和DAG的情况下，EPA和DHA导致PKC活性降低60%。另一个试验也显示，EPA和DHA在存在Ca2＋、PS和DAG的情况下抑制了大鼠淋巴细胞PKC活性，但蛋白激酶A活性则不受EPA和DHA的影响（May等，1993）。
免疫细胞胞内游离Ca2+水平的变化是细胞信号传导途径的重要组成部分。Breittmayer等（1993）发现亚麻酸、EPA和DHA抑制了抗CD3诱导的Jurkat细胞系细胞内游离Ca2+含量的上升。多不饱和脂肪酸可能是通过阻断Ca2+进入细胞而实现其作用的。因此，多不饱和脂肪酸可对受体调控的钙离子通道产生直接的影响（Chow和Jondal，1990）。
5 结语
综上所述，多不饱和脂肪酸对机体的免疫功能影响，与多不饱和脂肪酸的种类、体内次级代谢产物及它们的剂量有关。总体而言，多不饱和脂肪酸可以有效提高非特异性免疫功能，而对特异性免疫功能产生双向调控的作用。在畜牧业，畜禽日粮添加多不饱和脂肪酸，要充分考虑到种类和剂量才能取得较好的生产效果和经济效益。
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