李秀霞1 ,许　丽1 ,孙协军2
(1. 东北农业大学动物科技学院,黑龙江哈尔滨150030 ;2. 伊春市友好种鸡场,黑龙江伊春153000)
微量元素铜与动物免疫功能之间有着密切的关系,缺铜影响动物免疫器官的发育,影响动物的特异性和非特异性免疫功能,降低细胞因子的分泌。现就微量元素铜对动物免疫功能的影响作一综述。
1 　铜与免疫器官
免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。根据发生的早晚和功能的差异,可把免疫器官分为中枢免疫器官和外周免疫器官两部分,中枢免疫器官包括胸腺、骨髓及禽类的法氏囊;外周免疫器官是成熟的T 细胞和B 细胞定居、增殖和对抗原进行免疫应答的场所,包括淋巴结、脾脏及一些淋巴组织。缺铜影响动物免疫器官的发育,赵德明等[1 ]对肉鸡进行了7 周的低铜饲粮饲养后,发现肉鸡生长受阻,体重和主要淋巴组织器官内淋巴数量减少,少数出现淋巴细胞和网状内皮细胞的变性坏死现象。吴建设[2 ]报道铜缺乏或过量都导致肉仔鸡生长抑制、免疫器官萎缩、淋巴细胞活性降低。喂缺铜(0. 9 mg/ kg)饲粮的小鼠6 周后胸腺重量下降为正常组的53 % ,肝铜含量为正常组的42 % ,并出现严重的缺铜指征。缺铜小鼠补铜后可迅速恢复免疫力,并促进胸腺生长[3 ] 。
2 　铜与自由基
铜在机体内可以调节一些含铜酶,如超氧化物歧化酶和铜蓝蛋白等调节炎症反应细胞和抗氧化能力。铜是通过由它构成的酶组成机体防御系统,起增强机体免疫机能的作用,机体在代谢过程中产生大量的氧自由基,它既是机体代谢所必需的物质,又可直接或间接发挥强氧化剂作用,引起蛋白质和核酸变性、多糖降解及过氧化脂质的形成,对机体造成损伤,降低机体免疫力。氧自由基在超氧化物歧化酶(SOD) 的作用下可生成过氧化氢,过氧化氢被过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶降解、清除,保持机体良好的免疫状态。铜是机体中SOD 催化中心的组成部分,与SOD 催化活性有关。季红光[4 ] 通过研究铜缺乏对大鼠自由基防御酶组分的影响时证实,真核生物中有两种形式的超氧化物歧化酶催化超氧负离子的歧化,作用部位在细胞质,铜与催化有关,而锌与稳定酶的结构有关。机体的CuZn - SOD 不仅可以清除许多酶系统产生的O2- 自由基,并在降低细胞膜不饱和脂肪酸脂质过氧化中发挥重要作用。Pro-haska 等[5 ]研究发现,铜缺乏大鼠胸腺萎缩与SOD 活性下降有关,铜缺乏,脾脏中SOD 活性也下降,相对而言,胸腺中SOD 活性下降更为明显。Jones 等[6 ]认为嗜中性白细胞毒性的变化和SOD活性的变化有关系,由于SOD 作用可减少超氧负离子诱导的过氧化反应,因而缺铜时,母羊的白细胞中自由基增多而影响了嗜中性白细胞的功能。
3 　铜对T 淋巴细胞及其亚群的影响
缺铜大鼠补铜可提高血液淋巴细胞非特异性脂酶(ANAE)染色阳性细胞比例。在铜缺乏时,大鼠脾淋巴细胞对T细胞或B 细胞丝裂原的增殖反应降低,缺铜还可引起大鼠单核巨噬系统缺陷和淋巴细胞种类亚群的破坏[7 ] 。缺铜儿童的淋巴细胞转化率下降,T 淋巴细胞数量减少[8 ] 。Lwkasewycz 等[9 ]试验证明,缺铜可以改变淋巴组织的构成成分,而T 淋巴细胞对缺铜的反应比B 淋巴细胞更敏感。T淋巴细胞在胸腺中发育成熟后表达为其它辅助分子(包括CD4 和CD8 等) ,同时,T细胞逐渐分化为具有辅助性和细胞毒等功能的不同亚群。Bala[10 ]研究指出缺铜的雄性大鼠T 淋巴细胞中的CD4+ 细胞和CD2+ 细胞的数量和百分比下降。缺铜导致啮齿动物CD4+ 细胞总数下降,使得T 淋巴细胞功能下降,缺铜还影响了白细胞介素2 ( IL - 2) 的产生[11 ] 。Bala 等也认为啮齿动物(鼠) 缺铜导致的T 细胞功能失调与CD4 亚群的减少有关。补铜后,脾脏CD4 细胞数量显著增加[12 ] 。
4 　铜对体液免疫的影响
有学者报道,从出生开始低铜饲养的小白鼠,用羊红细胞(SRBC) 免疫后,血浆铜蓝蛋白的活性和针对羊红细胞而产生的抗体细胞数均减少。缺铜小鼠的脾B 细胞相对数量增多,抗体生成细胞反应降低,对各种微生物易感性提高,且产生不完整的抗体。当饲料中缺乏铜时,动物试验性炎症损害的严重性明显增加,抗体形成细胞的反应性降低。老年大鼠日粮补铜(250 mg/ kg 饲粮) 可提高特异性抗原(溶血素) 抗体形成细胞(PFC) 数量及抗体效价[13 ] 。Mulhern[14 ]报道缺铜饲料喂养的小鼠免疫器官重量下降,B 淋巴细胞亚群、胸腺样淋巴因子对SR2BC剌激的反应降低。喂半纯和日粮的30 日龄犊牛补铜(11. 5mg/ kg 饲粮) ,血清中IgM含量和21 d 对溶血性巴氏杆菌抗原特异性抗体含量较不补铜组(1. 5 mg/ kg 饲粮) 高,血浆铜蓝蛋白含量升高。
5 　铜与巨噬细胞、淋巴细胞因子以及天然杀伤细胞
Bala 等对乳期和断乳后Lewis 鼠分别用富铜(6 mg/ kg 饲粮) 和乏铜(0. 6 mg/ kg 饲粮) 饲粮喂养8 周后,发现乏铜鼠的脾淋巴细胞的单个核细胞总数,T 细胞的绝对数以及CD4 和CD8亚群均减少,脾单个核细胞对有丝分裂的抗原的反应率下降。铜缺乏时免疫机能的损害在雄性动物比雌性动物更加明显。喂低铜饲料(0. 7 mg/ kg 饲粮) 显著降低了断奶雄性大鼠嗜中性白细胞杀伤念珠菌活性,喂正常铜(7 mg/ kg 饲粮) 后恢复嗜中性白细胞的功能[15 ] 。Hopkins 等[7 ] 报道采食低铜饲粮的雄性大鼠(2. 8 mg/ kg 饲粮) ,单核细胞合成IL - 2 的生物活性降低。绵羊喂低铜饲粮降低了多形核白细胞吞噬念珠菌的能力,而补铜后显著增强其吞噬能力。有人报道日粮中轻微的铜不足会削弱血浆嗜中性白细胞对毒素的吞噬作用。Babu 等[15 ]报道细胞内铜水平的下降会降低巨噬细胞的呼吸爆裂和杀念珠菌活性,引起体内TNF - α活性下降和超氧基因(O2- ) 产生的增加,说明缺铜损害巨噬细胞功能。金虹[16 ]发现缺铜引起巨噬细胞分泌的TNF - α、IL - 1 和IL - 6 的活性下降,可能是由于缺铜引起小鼠胸腺萎缩,从而导致T细胞(尤其是CD4T细胞的TH1 亚群) 功能受损害,从而降低了巨噬细胞的活性,分泌的细胞因子活性随之下降。有学者认为NK细胞的细胞毒性在铜缺乏大鼠中受到损伤,且试验证明NK细胞活性的下降不同是由于PGF2 的免疫抑制引起的。
6 　铜与抗感染免疫
饲料中添加400 mg/ kg 铜可增加鸡感染沙门氏菌后的存活率[17 ] 。郭芳彬[18 ] 报道铜不足或过量可增加试验动物的感染性,用鼠伤寒沙门氏菌作感染试验,结果缺铜的大鼠死亡率比对照组高,存活时间短,这是由于单核巨噬系统对感染的反应降低所致。在患各种感染性疾病时,血清铜升高,剌激并增加肝脏合成铜蓝蛋白,有利于抵抗微生物的侵袭,而血清铜升高主要与中性粒细胞及巨噬细胞被激活时分泌的一种白细胞内源性物质有关,该物质随血流到远端靶组织,发挥重要的免__疫调节及杀菌功能。Mulhern[14 ]通过给4 组57BL16J 大鼠分别喂养含铜量为0. 5 ,1. 0 ,2. 0 和6. 0 mg/ kg 的饮食8 周后处死,在测定体内铜的状态和免疫反应时发现:0. 5～1. 0 mg/ kg 组显示出器官缺铜的特征性病变,且血清铜、铜蓝蛋白降低及免疫反应低下。Boyne 等[19 ]认为铜缺乏时,动物的抗菌杀菌能力下降,补铜后,杀菌能力得到增强。在大鼠铜缺乏时,化学致癌物引起结肠癌的发生率明显增加,而足量的铜可减弱这种作用[20 ] 。
引自《黑龙江畜牧兽医》2002年第11期 P31-32