锌是动物生长和生命活动所必需的微量元素,以锌离子、锌依赖酶或其他锌脂蛋白的形式存在体内,具有广泛的生理功能。在免疫方面,许多资料认为适量锌是动物免疫系统正常发育、维持以及免疫功能发挥的关键性微量元素。本文就锌与畜禽免疫功能的关系作一综述。1 锌对免疫系统发育的影响 锌是免疫系统正常发育和发挥功能的关键因素。Vruwink(1988)研究发现,胚胎发育期间缺锌,严重影响免疫系统的发育,且抑制的程度与缺锌的程度有关。在个体发育的重要时期缺锌,可导致免疫基因的甲基化( methylatin)等不良后果。Hambeidge(1986)用严重缺锌(低于lμg/g)的日粮和亚临床缺锌(含锌5 mg/kg)的日粮研究缺锌对免疫系统发育的影响,结果表明,亚临床缺锌可对小鼠免疫系统的发育产生极其明显的影响。研究还发现,出生前缺锌对免疫系统造成的持续性影响与细胞免疫受到抑制有关,这种伤害能持续数年之久。在怀孕期由于锌缺乏造成的免疫缺陷可持续三代。2 锌对免疫器官的影响 缺锌严重影响免疫器官的组织结构和功能,使其重量减轻,机体免疫机能下降,其中以胸腺最为明显(张日俊等,1998)。多数报道认为这些组织的大量减重与白细胞的大量减少有关,白细胞减少是缺锌的特征,也是淋巴细胞减少的主要原因。而且,胚胎期和新生期是法氏囊和胸腺发育及成熟的重要时期,此时期细胞代谢旺盛,代谢过程需要多种含锌酶如 RNA聚合酶、DNA聚合酶。tRNA合成酶等的参与,缺锌影响这些酶的活性,可造成胸腺和法氏囊发育不良。3 锌对免疫细胞.有丝分裂原和抗原反应的影响 3.l 锌对免疫细胞的作用 锌广泛存在于各种免疫细胞内,是免疫细胞代谢必不可少的物质。锌缺乏的人和动物都表现出明显的胸腺(T细胞发育中心)萎缩,淋巴细胞数减少(单延春,2001)。锌缺乏严重影响B细胞在骨髓中的发育,使小核骨髓细胞(含发育中的淋巴细胞百分比较高)显著减少(King和Fraker,2000)吕广宙等(1995)用黑白花
奶牛分早晚两次补锌,结果证明补锌可以提高淋巴细胞刺激转化指数和外周血淋巴细胞非特异性脂酶染色法(ANAE)阳性率,其中以补锌40mg/kg(总锌为65.7 mg/kg)效果最佳。赵昕红等(1999)用高锌和高铜饲喂
仔猪发现,高锌组的单核细胞百分数比高铜组高34.4%;淋巴细胞也以高锌组最高;嗜中性细胞和单核细胞比例在高锌组也最高;血液中免疫球蛋白含量在高锌组也最多。邵凯(2000)研究Zn-Met对内蒙古细毛羯羊免疫机能的影响发现,Zn-Met(添加量为 175 mg/d能显著提高绵羊血清y一球蛋白含量、ANAE染色阳性率和外周T淋巴细胞转化率。耿爱莲等(1997)用含锌量分别为39.5、121.5、151.5、181..5211.5 891.5 mg/kg的日粮饲喂海蓝白蛋鸡,经10周发现,血清免疫球蛋白的含量随口粮锌水平提高而显著增加。3.2 锌对有丝分裂原的作用 锌对淋巴细胞起着分裂原作用,动物缺锌会使有丝分裂原一刀豆蛋白A(CONA)、脂多糖(Ilpp )和植物凝集素(PHA)的反应性降低。Gros s 1979)发现,缺锌大鼠外周脾脏、胸腺的淋巴细胞对PHA、CONA的增殖反应下降。张日俊(1999)研究发现,缺锌组鸡的T或B淋巴细胞转化率对有丝分裂原CONA或LPS的反应性显著降低。Pimenel(1991)发现,补锌可提高雏鸡对PHA的反应。3.3 锌对各种抗原反应的作用 动物机体对抗原反应的灵敏度是估计动物免疫能力的重要指标,添加适量锌可以加强动物机体对各种抗原反应的灵敏性。缺锌可降低动物机体对抗原反应的灵敏性,从而影响动物机体对各种侵入物质(如病毒、寄生虫、细菌等)的抵抗力(袁中彪,2000)。张日俊(1999)报道,缺锌组(0)与对照组(120mg/kg)相比,其血清MDV和NDV的ELISA效价明显下降(P< 0.05)。Verma(1988)用低锌日粮(1.25mg/kg)饲喂豚鼠45 d,发现豚鼠对皮下注射绵羊红细胞(SRBC)所诱导的皮肤迟发性反应(DTH)、脾细胞形成血小板(PFC)的数量和抗体血凝反应滴度(HA)显著低于对照组(50 mg/kg)。4 锌与细胞调亡 凋亡是由基因控制的自主有序的细胞死亡,以凋亡小体形成、染色体的DNA断裂、细胞膜及核膜皱缩为特征。凋亡涉及许多重要的生理过程。饮食或培养液缺锌可诱导淋巴细胞的凋亡,膳食或培养液中加入锌离子均可阻止凋亡的发生。锌缺乏可使胸腺萎缩、皮质变薄及淋巴细胞数量明显减少,多数观点认为,锌通过诱导淋巴细胞凋亡而导致此变化(Frake、hing。lijajiko,2000)。Neves(198)试验表明,培养液中锌离子浓度的增高可使外周血淋巴细胞(来自正常人和爱滋病人)的凋亡受抑。锌对凋亡的影响是其对免疫功能影响的一个重要组成部分,但具体机制需进一步研究。普遍认为锌对凋亡存在多个调节位点,不同的组织细胞调控位点可能不同。5 锌参与补体反应 补体存在于正常动物的血清中,具有酶原活性。当存在抗原抗体复合物或其他因子时,补体释放出某些物质吸引吞噬细胞将细菌等抗原吞噬,从而将其消灭。锌参与补体反应,适量补锌可以促进补体的联级放大,起到辅助和加强吞噬细胞和抗体等防御能力的作用。Montmp叶等(1979)报道,锌缺乏不会对补体系统产生负影响,而且在正常生理范围内高水平的锌能抑制补体联级反应。张锐(1999)也认为,锌过量会抑制补体的联级反应。因此,血浆锌水平的降低可能对补体系统产生正面影响。6 锌作为辅助因子的作用 6.1 锌作为酶的辅助因子的作用 锌是胸腺噙陡核音激酶和DNA聚合酶的辅助因于,也是超氧化物歧化酶(SOD)的辅助因子。锌还与巨噬细胞ATP酶、吞噬细胞中还原型辅酶11(NADPH)以及氧化酶的活性有关。缺锌导致DNA聚合酶、RNA聚合酶、胸腺激素活性降低,免疫细胞的活性和数量大幅度下降。罗治格等(1999)用中毒剂量的锌(15 mg/kg)饲喂小鼠发现,细胞膜上的 ATP酶。碱性磷酸酶(AKP)和核苷酸酶等含锌酶结构损伤,ATP生成减少,细胞代谢停止、死亡。同时也有研究报道,缺锌导致细胞内环腺音酸(cAMP)与环鸟苷酸(cGMP)比值升高,细胞DNA合成减少,细胞增殖分化受阻,损伤机体的免疫功能。6.2 锌作为免疫增强剂的作用 肿瘤坏死因子(TNF)是一类能造成肿瘤细胞死亡的细胞因子。锌可促进人外周血液中巨噬细胞产生TNF,与脂多糖(LPS)协同作用促进TNF分泌,并可降低TNF分泌抑制剂如转移生长因子、血浆Y球蛋白等对TNF分泌的抑制作用。锌还能促进干扰素(IF)。白细胞介素1(IL-l)、白细胞介素2(IL-2)的生成,并且有增强自然杀伤细胞(NKC)的活性和胸腺细胞对IL-l的增殖作用。缺锌时,IL-1、IL-Z、IL-4和IFN的分泌受到抑制,而且IL-2受体mRNA在淋巴细胞中的表达下降。6.3 锌对自由基防御系统的作用 体内自由基(OH-、O-2和H2O2)具有极强的氧化能力,可导致DNA复制异常,引起生物膜中蛋白质、酶及磷脂交联失活,膜的通透性改变,从而影响细胞的正常功能。超氧化物歧化酶(SOD)和谷优甘肽过氧化物酶(GSH-PX)是体内氧自由基的主要清除剂,金属硫蛋白(MT)可通过流基与自由基结合,从而保护细胞免受损伤。它们在体内的含量升高和活性增强,对提高机体免疫力有重要意义。赵昕红等(1999)用高锌3000 mg/kg日粮饲喂
仔猪21 d后发现其血液中SOD和GSH-PX活性高于低锌组。周丽玲等(1999)发现,缺锌(1.54 mg/kg)大鼠的Cu、Zn-SOD和GSH-PX的活性明显降低,抗病能力减弱。许梓荣等(2000)在杜X长X大”三元杂交猪饲粮中添加高剂量锌,发现肝脏金属硫蛋白(MT)含量升高为对照组的12.4倍(P<0.01=,铜、锌一超氧化物歧化酶的活性上升为对照组的348.36℅(P<0.01)。7 锌的抑菌作用 细胞内锌的浓度对巨噬细胞活力和嗜中性白细胞的杀菌能力起重要作用。锌浓度适量能刺激细胞的吞噬和杀菌能力,锌的缺乏会降低巨噬细胞的功能。而且,人与动物的NK细胞数与血清锌浓度成正相关,锌缺乏其活性受到抑制。另外,锌能诱导B细胞分泌免疫球蛋白起抑菌作用。现已证实前列腺液中抗菌因子的活性与锌含量有直接关系。Chirase等(1991)报道,日粮补锌可促进感染传染性鼻炎病毒(IBVB)的肉牛机体恢复。8 锌的过量与免疫 锌能增强机体的免疫力,其提高机体对疾病的抵抗力存在剂量相关性,过量或不足均损害机体的免疫机能。Stahl(1989)报道,饲喂28、38、48、68、118 mg/kg不同锌水平的口粮,鸡合成抗体的能力,28、118 mg/kg锌水平较低,而在38-48 mg/kg锌水平时最高。张日俊(1999)报道,高锌(超生理剂量)对胸腺等免疫器官是非常不利的。高锌损害了胃粘膜并形成多发性溃疡,降低了鸡的免疫力。猪可耐受正常量的20-30情的锌,生产中一般不会出现锌中毒。Brick(1989)发现饲喂2000mg/kg碳酸锌,
仔猪出现中毒症状。过量锌可导致猪的胸腺、骨髓及脾脏的T、B淋巴细胞内DNA、RNA和蛋白质含量下降,细胞的增殖力降低。原因可能是锌过量影响胸腺、脾脏、骨髓淋巴细胞内核苷酸水平,影响正常发育细胞合成,使细胞正常发育周期受阻,胸腺、脾脏淋巴细胞增殖受到抑制,机体免疫功能降低。9 结语
综上所述,锌对维持正常的免疫功能非常重要,锌参与免疫作用的机理和生物化学基础还不清楚。对和锌有关的酶与免疫的关系;锌的抗氧化作用与免疫的关系;锌对多种白细胞介素的产生。释放和功能的影响以及各种动物锌营养与免疫的适宜添加量等问题,还有待于进一步研究。