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王曉芳(綜述) 陳同辛(審校) 【摘要】 氨基酸與機體免疫功能密切相關, 是近年來營養(yǎng)免疫學的研究重點。 氨基酸是構成機體免疫系統(tǒng)的基本結構物質之一。 氨基酸不僅參與免疫器官的發(fā)育、 免疫細胞的增殖分化, 還影響著細胞因子的分泌以及免疫應答的調節(jié)。 氨基酸缺乏會導致免疫器官的萎縮以及免疫細胞的功能障礙。 合理補充氨基酸對調節(jié)機體的免疫功能具有積極作用。 目前已有多種氨基酸產品被作為臨床營養(yǎng)補充劑而得到廣泛應用。 該文主要對近些年來研究較為深入的幾種氨基酸及其衍生物的免疫學特征進行綜述。 【關鍵詞】 氨基酸; 免疫功能; 營養(yǎng)免疫 氨基酸是蛋白質組成的基本單位。 機體對蛋白質的需求實際上是對氨基酸的需求。 自然界中有300多種氨基酸, 但構成動物細胞內蛋白質的氨基酸僅有20余種。 氨基酸電荷和結構的不同影響其所形成的蛋白質的形狀和功能。 目前營養(yǎng)免疫學研究的營養(yǎng)素種類日益豐富, 研究深度也不斷增加。 氨基酸與機體免疫密切相關。 氨基酸缺乏會導致免疫器官萎縮、 淋巴細胞數(shù)量減少、 免疫球蛋白的合成下降以及吞噬細胞功能障礙等。 該文主要對氨基酸的免疫作用進行綜述, 從單個氨基酸的角度, 討論精氨酸、 谷氨酰胺、蘇氨酸及色氨酸等對免疫細胞和免疫反應的影響。 1氨基酸分類 氨基酸可分為必需氨基酸、 條件必需氨基酸和非必需氨基酸。 近年來出現(xiàn)了一個新名詞“功能性氨基酸” , 是指在營養(yǎng)物質代謝過程中起重要作用的活性氨基酸, 由具有特殊功能的蛋白氨基酸、 非蛋白氨基酸和氨基酸衍生物組成, 如1-氨基丁酸、 精氨酸、谷氨酰胺、 亮氨酸、 色氨酸和蛋氨酸衍生物等。 功能性氨基酸除了合成蛋白質外還具有其他特殊功能, 不僅對動物的正常生長和維持是必需的, 而且對多種生物活性物質的合成也是必需的, 與機體免疫系統(tǒng)關系非常密切。 2氨基酸與免疫 氨基酸與免疫系統(tǒng)的組織發(fā)生、 器官發(fā)育以及功能發(fā)揮密切相關。 首先, 氨基酸構成機體免疫系統(tǒng)的基本結構物質。 其次, 在炎癥反應中機體利用氨基酸合成特定免疫肽段或蛋白質, 如抗菌肽、 C反應蛋白、 纖維蛋白原及特異性免疫球蛋白等。 這些免疫活性物質在防御病原微生物入侵的固有免疫反應, 以及有效殺滅病原體的適應性免疫反應方面均發(fā)揮著重要作用。 有研究表明, 氨基酸的添加可以促進淋巴細胞的增殖和成熟, 提高自然殺傷細胞的活性。 2. 1谷氨酰胺 谷氨酰胺是中性氨基酸, 它是血液循環(huán)和機體內游離氨基酸池中含量最豐富的氨基酸。 在維持機體新陳代謝及正氮平衡方面有顯著作用。 谷氨酰胺是目前公認的具有特殊作用的免疫營養(yǎng)素之一。 谷氨酰胺既是RNA合成和DHA合成的調節(jié)劑,同時也是很多免疫細胞和腸黏膜上皮細胞的重要能源物質'2|。 谷氨酰胺對淋巴細胞分泌、 增殖及其功能維持起 重要作用。 淋巴細胞受抗原刺激后大量增殖和分化 時, 谷氨酰胺既是核苷酸合成的重要前體, 又是淋巴 萬方數(shù)據(jù) 墾隧』 L登堂盤查墊??!生!旦筮塑鲞筮!翅堡!墮查塑: !塑墊12, y?。。?塑: 盟?。?! 細胞的重要能源。 谷氨酰胺可促進淋巴細胞、 巨噬細 胞的有絲分裂和分化增殖; 增加腫瘤壞死因子 (TNF)、 白細胞介素(幾一1)等細胞因子的產生和磷 脂mRNA的合成; 調節(jié)細胞內酶代謝, 促進熱休克 蛋白表達; 可明顯增加危重病患者的淋巴細胞總數(shù), 增強機體的免疫功能"'4 J。 谷氨酰胺是巨噬細胞的重 要能量來源。 巨噬細胞是高代謝細胞, 能源底物的提 供是維持其代謝的基本條件。 因此, 谷氨酰胺的高利 用率對維持和調節(jié)巨噬細胞的免疫功能是十分必要 的。 血漿谷氨酰胺濃度的穩(wěn)定有利于改善單核巨噬細 胞的功能, 是調節(jié)機體免疫紊亂的重要環(huán)節(jié)” J。 谷 氨酰胺能促進蛋白質的合成, 提高免疫球蛋白的水 平。 對B細胞的增殖分化、 漿細胞的形成和免疫球 蛋白的合成與分泌都有明顯的促進作用。 腸道免疫功能是腸道黏膜屏障功能不可缺少的部 分。 谷氨酰胺是腸道黏膜代謝的能量和原料來源, 對 維持腸道結構的完整性和免疫系統(tǒng)的正常功能有非常 重要的作用。 谷氨酰胺缺乏可導致腸道黏膜萎縮、 絨 毛結構變形、 腸道相關的淋巴組織萎縮、 集合淋巴小 結內淋巴細胞明顯減少。 在病理狀態(tài)下補充谷氨酰胺 可顯著降低腸黏膜通透性, 促進腸黏膜結構恢復, 增 強腸道免疫功能, 減少細菌易位∞J。 合適濃度的血 漿谷氨酰胺有利于維持免疫細胞功能的最佳狀態(tài), 是 調節(jié)機體免疫紊亂的重要環(huán)節(jié)。 谷氨酰胺在胃腸營 養(yǎng)、 免疫調節(jié)、 腫瘤治療等方面起重要作用, 在l臨床 應用方面將具有廣闊的發(fā)展前景。 2. 2精氨酸正常情況下大部分成年哺乳動物可以 自身合成精氨酸, 但不足以滿足機體需要, 特別是在 饑餓、 創(chuàng)傷應激及快速生長狀態(tài)下。 因此, 精氨酸又 被認為是條件性必需氨基酸o 71。 精氨酸在燒傷、 手 術、 腫瘤、 危重癥等病理狀態(tài)時, 是必需補充的重要 免疫營養(yǎng)素。 精氨酸可提高嚴重創(chuàng)傷、 感染、 大手術 等應激狀態(tài)下機體的免疫功能, 減輕應激對免疫功能 的抑制。 精氨酸具有廣泛的生物學作用。 它在體內參與組 織細胞蛋白質、 一氧化氮(NO)、 谷氨酰胺、 嘧啶 等的合成, 并可影響多種內分泌激素釋放。 多年來研 究表明, 精氨酸可通過生長激素等內分泌激素、 NO 及其他代謝產物實現(xiàn)對機體免疫功能的調節(jié)。 精氨酸 與機體免疫功能關系密切, 為淋巴細胞增殖、 分化及 合成細胞因子所必需, 能維持巨噬細胞、 中性粒細 胞、 單核細胞及自然殺傷細胞的活性。 外源性補充精 氨酸能使大鼠胸腺增大、 增重, 胸腺細胞計數(shù)增加。 精氨酸是人體鳥氨酸循環(huán)的組成成分。 精氨酸及 其代謝產物NO的免疫調節(jié)功能日益受到重視, 在腸 道黏膜屏障維護以及腫瘤的特異性免疫等方面發(fā)揮著 重要作用。 一方面, 精氨酸能通過自身生理作用來調 控免疫系統(tǒng)功能。 機體補充精氨酸能促進刀豆蛋白、 植物凝集素等有絲分裂原的產生; 增強機體巨噬細胞 及自然殺傷細胞溶解靶細胞的作用; 促迸傷口愈合; 在抑制腫瘤生長和防御腫瘤擴散中起十分重要的作 用坤J。 另一方面, 精氨酸是合成生物活性物質NO的 底物。 NO通過多種途徑直接或間接地調控免疫反 應。 精氨酸既是腫瘤免疫、 微生物免疫的效應分子, 又是多種免疫細胞的調節(jié)因子∽J。 低濃度的NO可以 刺激T細胞有絲分裂, 高濃度時則表現(xiàn)為抑制作用。 NO途徑是殺死細胞內微生物的主要機制, 也是巨噬 細胞對靶細胞發(fā)揮毒性作用的重要機制。 膿毒癥患者 血清精氨酸濃度降低¨ …。 危重癥患者和外科手術后 患者補充精氨酸, 能夠提高機體抗感染免疫功能, 增 加T細胞數(shù)目和反應能力, 并能促進細胞功能的 恢復。 2. 3蘇氨酸蘇氨酸對機體免疫的影響主要體現(xiàn)在 體液免疫。 蘇氨酸是免疫球蛋白中含量最豐富的一種 必需氨基酸, 也是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的產生, 下調 B細胞功能。 蘇氨酸能夠影響腸道黏蛋白的合成, 與腸道黏膜 的新陳代謝密切相關, 在維持腸道固有免疫屏障的完 整性方面發(fā)揮重要功能。 黏蛋白是腸道表面連續(xù)分泌 的一種蛋白質, 游離蘇氨酸是其合成所必需的物質。 限制食物中的蘇氨酸, 可顯著降低大鼠小腸各段黏蛋 白的合成¨ ¨ 。 合理增加腸道蘇氨酸的供應量, 可以 增加黏蛋白的合成量, 促進腸道黏膜功能的恢 復n2'1 31。 Wang等¨ 4刪將梯度劑量的蘇氨酸添加到斷 奶仔豬的日糧中, 研究發(fā)現(xiàn)無論蘇氨酸缺乏還是過 量, 都會導致腸道黏膜的萎縮, 腸道上皮細胞凋亡增 加, 黏蛋白分泌量減少, 從而削弱腸黏膜的免疫屏障 功能。 2. 4含硫氨基酸蛋氨酸、 半胱氨酸和胱氨酸是常 見的含硫氨基酸, 具有重要的免疫調節(jié)功能。 含硫氨 基酸對淋巴細胞的保護作用可以通過其自身的作用以 及代謝產生衍生物途徑實現(xiàn)。 蛋氨酸在免疫應答產生 的免疫活性蛋白中含量較高。 蛋氨酸可轉化成同型半 胱氨酸, 后者濃度的增加可以上調T細胞、 單核細 胞與內皮細胞的黏附。 因而蛋氨酸的外源性補充非常 重要¨ 6|。 半胱氨酸參與急性炎癥反應蛋白的合成, 對于膿毒血癥等嚴重感染具有重要作用。 不過半胱氨 酸對機體免疫最重要的作用是參與谷胱甘肽的合成, 從而間接參與細胞內氧自由基的解毒反應。 含硫氨基 萬方數(shù)據(jù) 墾區(qū)』 L銎堂塞盍墊?。≈?!旦筮箜鲞筮!翅叢!型塑, 墮望墊?。。?№?。?箜: №: ! 酸可形成許多衍生物, 其中最具代表性的是谷胱甘 肽。 谷胱甘肽是維持機體內環(huán)境穩(wěn)定不可缺少的物 質, 是機體代謝中許多酶的輔酶。 其還原性巰基參與 體內重要的氧化還原反應, 加速自由基的排泄, 從而 減輕自由基對細胞膜的損傷。 谷胱甘肽對各種吞噬細 胞如中性粒細胞、 巨噬細胞等在發(fā)揮效應過程中所產 生的過氧化物和活性氧都有還原作用, 在防止過氧化 物對細胞的破壞方面發(fā)揮重要作用¨ ¨ 。 2. 5支鏈氨基酸 支鏈氨基酸包括纈氨酸、 亮氨酸 和異亮氨酸。 支鏈氨基酸是十分重要的營養(yǎng)補充劑。 支鏈氨基酸能刺激單核細胞增殖, 調節(jié)細胞因子的分 泌, 促進Thl型免疫反應的發(fā)展¨ 8|。 支鏈氨基酸比 例不平衡會導致免疫損傷。 纈氨酸的缺乏可以導致樹 突狀細胞的分化和成熟異常¨ 9|。 亮氨酸、 異亮氨酸 和纈氨酸在細胞膜內共用一個載體, 因此在吸收能力 上具有相互競爭性。 飲食中必須同步補充這三種氨基 酸, 以保證最大程度的平衡吸收。 2. 6色氨酸色氨酸是一種芳香族氨基酸, 是血漿 和組織中濃度較低的一種必需氨基酸。 色氨酸主要在 體液免疫中發(fā)揮重要作用。 色氨酸分解產生中間代謝 物, 生成自由基清除劑和抗氧化劑, 參與機體的免疫 反應。 色氨酸代謝途徑主要有兩種: 一是通過吲哚胺 2, 3一雙加氧酶(IDO)途徑產生犬尿氨酸; 二是經 四氫生物蝶呤依賴性色氨酸羥化酶途徑分解。 這兩種 代謝途徑及代謝產物均與色氨酸對免疫功能的調節(jié)密 切相關ⅢJ。 Temess等心¨ 研究表明色氨酸代謝產物可 通過時間依賴性的細胞毒性作用抑制淋巴細胞增殖, 主要是抑制活化的T細胞, 其次是B細胞和自然殺 傷細胞。 Fallarino等舊21報道色氨酸分解代謝產物影響 T細胞表面受體的表達, 進而影響T細胞的免疫功 能; 色氨酸缺乏也會出現(xiàn)同樣結果。 2. 7甘氨酸甘氨酸是最簡單的氨基酸, 不僅參與 機體蛋白質的合成, 還是很多重要物質如膽堿、 激素 以及脫氧核糖核酸的基本結構。 甘氨酸已作為營養(yǎng)補 充劑廣泛應用于醫(yī)藥、 食品等領域。 甘氨酸分布在多 種組織的細胞膜上, 包括巨噬細胞、 單核細胞及中性 粒細胞等參與炎癥和免疫反應的細胞。 甘氨酸可防止 各種有毒物質引起的細胞損害, 其機制可能與甘氨酸 特異的分子結構直接參與細胞膜的穩(wěn)定有關。 甘氨酸 還可以抑制炎癥細胞因子的合成∞J。 活性氧簇破壞生 物體內重要的大分子如DNA、 蛋白質等, 直接損傷細 胞。 甘氨酸對阻滯活性氧簇的生成具有很好的效果, 因而可間接調節(jié)炎癥因子, 起保護細胞的作用ⅢJ。 2. 8組氨酸組氨酸經組氨酸脫羧酶催化生成組胺。 組胺具有廣泛的生物學作用, 在炎癥和過敏反應中扮 演重要角色。 綜上所述, 嚴重的應激狀態(tài)如敗血癥和大手術 時, 谷氨酰胺和精氨酸的濃度會下降, 從而導致機體 免疫功能的抑制。 因此, 它們被認為是在這些危重狀 態(tài)時至關重要的免疫營養(yǎng)素Ⅲ。 2 6|。 危重癥患者添加 谷氨酰胺和精氨酸可以降低并發(fā)癥和病死率。 目前已 有谷氨酰胺和精氨酸的相關制品應用于臨床, 其療效 和安全性仍需要開展更多的臨床研究來驗證。 3結語 氨基酸既是機體生長發(fā)育的物質基礎, 也是機體 免疫系統(tǒng)的物質基礎。 補充氨基酸對維持機體正常免 疫功能來說是非常必要的。 氨基酸補充不足直接影響 免疫活性物質的產生, 但過量的氨基酸攝入也會對機 體免疫功能產生不利的影響。 應根據(jù)機體免疫系統(tǒng)的 特點, 通過嚴格的科學實驗, 建立嚴謹?shù)陌被嵝枰?/p> 量體系, 從而最有效地調節(jié)機體的免疫力。 合理補充 有免疫調節(jié)功能的氨基酸, 維持適度的免疫反應, 將 是非常有前景的的營養(yǎng)支持手段。 參考文獻 [1]Roth E. 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