微量营养素与免疫系统——协同作用以减少感染风险的综述
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7019735/pdf/nutrients-12-00236.pdf
这篇文章的标题是《微量营养素与免疫系统——协同作用以减少感染风险的综述》。文章的作者包括 Adrian F. Gombart(来自俄勒冈州立大学的林纳斯·鲍林研究所,生化与生物物理系),Adeline Pierre 和 Silvia Maggini(均来自瑞士巴塞尔的拜耳消费者保健公司)。
文章的主要内容是探讨微量营养素对于人体免疫系统的重要性,以及它们是如何协同工作来减少感染的风险。微量营养素包括维生素和矿物质,这些元素对于维持免疫系统的正常功能至关重要。研究表明,适当的微量营养素水平有助于增强免疫反应,从而降低感染的风险。该综述可能会详细讨论各种微量营养素(如维生素C、维生素D、锌等)在免疫健康中的作用,以及它们是如何帮助人体抵抗病原体的。
文章由 Adrian Gombart 通过电子邮件联系,Silvia Maggini 作为通讯作者。文章在2019年12月20日收到,2020年1月13日接受,并于2020年1月16日发表。
微量营养素对免疫系统的支持最初基于早期维生素C缺乏和坏血病的补充治疗。随后的研究表明,复杂且整合的免疫系统需要多种特定的微量营养素,包括维生素A、D、C、E、B6、B12、叶酸、锌、铁、铜和硒。这些营养素在免疫响应的每个阶段都扮演着至关重要的角色,往往还存在协同作用。适量的微量营养素对于保证身体屏障和免疫细胞的正常功能是必不可少的;然而,支持免疫功能所需的日常微量营养素摄入量可能高于当前推荐的膳食允许量。
某些人群的膳食微量营养素摄入不足,而在感染、压力和污染等增加需求的情况下,体内的储存量会进一步减少。可能存在多种微量营养素缺乏,即使是边缘性缺乏也可能削弱免疫力。尽管存在相互矛盾的数据,现有证据表明,补充具有支持免疫作用的多种微量营养素可能会调节免疫功能并降低感染风险。对于免疫支持而言,证据最为充分的微量营养素是维生素C、维生素D和锌。需要更好地设计人体临床研究,以确定不同人群中微量营养素的剂量和组合,从而实质性地确认补充微量营养素对抵抗感染的益处。
介绍:
从出生那一刻起,我们的身体就不断遭受病原体的侵袭,这些病原体的唯一目的是在温暖、潮湿、富含营养的环境中生存和繁殖。并非所有微生物都是有害的,比如与我们的胃肠道存在共生关系的微生物群落。然而,许多病原体通过使用高度专门化的机制来入侵体内,在营养兼容的微环境中繁殖,然后离开并传播到新的宿主。这些过程产生疾病的临床症状。
为了对抗病原微生物,复杂的免疫防御系统包括物理和生化屏障、专门的免疫细胞以及专门针对病原体的抗体(图1)。免疫系统还有助于修复外部因素(如环境污染物)和食物中天然毒素(例如,胡萝卜中的胡萝卜素,鳄梨中的柿油酚,土豆中的甘蓝碱,豆类中的凝集素)造成的有害伤害。简而言之,初始的病原体攻击或外来异物造成的伤害会激发先天免疫系统的应对。如皮肤、体毛和粘膜等物理屏障有助于防止入侵。如果这些屏障被绕过,生化机制会迅速识别任何“非自身”分子,并通过无数免疫细胞(例如,白细胞如中性粒细胞、自然杀伤(NK)细胞和巨噬细胞)和细胞因子(参与细胞信号传导)来消灭威胁,并修复任何损伤。特定的入侵物,如病原体和异体组织,可以激活较慢的适应性免疫功能,利用T细胞和B细胞识别入侵微生物上的特定抗原,并形成针对它的抗体,这些抗体要么使其他免疫细胞识别并攻击,要么直接中和病原体。

这张图表详细描述了人体免疫系统的组成和功能,分为左边的“免疫系统层次”和右边的“免疫类型”,下方还有微量营养素的部分。
左边的“免疫系统层次”包括:
物理和生化屏障:
物理屏障:如皮肤、胃肠道(包括与肠道微生物的相互作用)、呼吸道、纳米纤毛、睫毛和其他体毛。
生化机制:如分泌物、粘液、胆汁、胃酸、唾液、泪水和汗液。
一般免疫反应:炎症、抗菌物质、非特异性细胞反应。
补体系统:包括吞噬、趋化作用、细胞溶解和凝集作用。
免疫细胞:
白细胞:包括单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和淋巴细胞。
粒细胞:中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞。
淋巴细胞:B细胞、T细胞(细胞毒性、辅助,如Th1、Th2、Th17)、记忆细胞、调节性细胞、自然杀伤细胞。
吞噬细胞:中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、肥大细胞、树突状细胞。
细胞表面蛋白:MHC I或II。
抗体:
免疫球蛋白:IgA、IgD、IgE、IgG、IgM。
右边的“免疫类型”包括:
先天免疫系统:
非特异性和快速(几分钟或小时)。
物理屏障。
生化机制。
炎症反应。
补体系统。
吞噬细胞(如中性粒细胞、巨噬细胞)。
适应性(获得性)免疫系统:
高度特异性和较慢(几天)。
B细胞——体液性、抗体驱动的适应性免疫。
T细胞——细胞介导的、细胞毒性的适应性免疫。
T细胞受体只能识别结合到某些受体分子(MHC I或II)的抗原。
辅助和细胞毒性T细胞通过结合到MHC I或II来促进T细胞识别和激活。
免疫球蛋白。
下方的“微量营养素”部分提到了维持免疫系统正常功能所需的一些关键微量营养素:
维生素:A、D、C、E、B6、B12和叶酸(B9)。
矿物质:锌、铁、铜、硒、镁。
免疫反应的每个阶段都依赖于某些微量营养素的存在。从历史上看,微量营养素在免疫系统中的重要性及其对感染的影响,最初是基于维生素C缺乏和坏血病的发生。在1753年发表的第一项记录在案的对照临床试验中,James Lind给患有坏血病的男性提供了不同的饮食,他注意到那些食用柑橘类水果的人恢复得最为显著。自那以后,已经确定了多种微量营养素对免疫系统至关重要,并且它们基于它们互补的作用方式具有协同作用(表1和图2)。这篇综述提供了微量营养素对免疫功能基本机制的概览,并概述了膳食摄入不足对感染风险的影响。在这种情况下,微量营养素补充可能有益于减少风险,同时提供了可用的临床证据。

这张图表提供了微量营养素在免疫系统中的作用的概述。它特别强调了这些营养素在维持物理和生化屏障方面的重要角色,并提供了每种微量营养素的具体功能和相关的科学评论。
- 维生素A:它对上皮组织的正常分化至关重要;视黄酸有助于T细胞和IgA细胞具有肠道归巢特异性,重要于肠道免疫反应,支持肠道屏障。
- 维生素D:它的活性形式(钙三醇)有助于改善肠道微生物群落组成,并支持良好的肠道屏障,包括增强紧密连接蛋白的表达,以及保护肺部免受感染。
- 维生素C:促进胶原蛋白合成,保护细胞膜免受自由基损害,支持上皮屏障的完整性。
- 维生素E:保护细胞膜不受自由基损伤,支持上皮屏障的完整性。
- 维生素B6、B12和叶酸:它们在肠道免疫调节中都发挥作用,通过支持上皮屏障的完整性,并在缺乏维生素B6的情况下促进肠道淋巴细胞迁移。
- 铁:对上皮组织的分化和生长至关重要。
- 锌:有助于维持皮肤和粘膜膜的完整性,是许多细胞膜修复的辅酶。
每一项微量营养素下方的“Comments”部分提供了对这些微量营养素功能的进一步解释和其科学依据的参考文献编号。这张表强调了适当的微量营养素摄入对于维护有效免疫反应和防御感染至关重要。

这张图表继续讨论微量营养素在免疫系统细胞功能中的作用,特别是在免疫细胞的分化、增殖、功能及运动方面。每一种微量营养素下方都有相应的注释,解释了它们在免疫功能中的具体作用和相关科学文献的引用。
维生素A:调节自然杀伤细胞(NK细胞)的数量和功能,有助于吞噬作用和氧化爆发反应。
维生素D:维生素D受体存在于多种免疫细胞中,如单核细胞、巨噬细胞等,钙三醇(维生素D的活性形式)促进巨噬细胞的移动和吞噬能力。
维生素C:在中性粒细胞、单核细胞、吞噬细胞的增殖、功能和移动中起作用,还涉及到凋亡和清除感染部位的中性粒细胞,减少相关组织损伤。
维生素E:维持或增强NK细胞的细胞毒性活性,抑制巨噬细胞产生PGE2(从而间接保护T细胞功能)。
维生素B6:维持或增强NK细胞的细胞毒性活性。
维生素B12:可能作为细胞免疫的免疫调节剂,影响细胞毒性细胞(如NK细胞、细胞毒性T细胞)。
叶酸:维持或增强NK细胞的细胞毒性活性。
锌:在免疫细胞的快速分化和周转中起中心作用,增强腹膜巨噬细胞的吞噬能力。
铁:形成高毒性的羟基自由基,对中性粒细胞杀死细菌至关重要,是细胞内许多关键酶的组成部分,如涉及DNA合成的核糖核酸还原酶。
铜:在巨噬细胞的功能中起作用,如铜积累在巨噬细胞的溶酶体中以对抗某些传染性病原体,增强NK细胞活性。
硒:硒蛋白对抗氧化宿主防御系统很重要,影响白细胞和NK细胞功能。
镁:是许多酶的辅因子,涉及核酸代谢和稳定核酸结构,参与DNA复制和修复,调节白细胞激活和凋亡。
这张表强调了这些微量营养素对于正常免疫反应的重要性,缺乏这些营养素可能会导致免疫功能受损,增加感染风险。

这张图表继续详细说明了微量营养素在免疫系统功能中的角色,特别是它们在抗微生物作用以及在炎症、抗氧化效应和氧化爆发中的作用。
对于抗微生物效应方面:
- 维生素A:降低干扰素γ的产生。
- 维生素D:调节抗微生物蛋白(如防御素和防卫素)的表达,这些蛋白可以直接杀死病原体,尤其是细菌,并抑制干扰素γ的产生。
- 维生素C:高水平可以提高抗微生物效应;增加补体蛋白的血清水平,参与干扰素γ的产生。
- 锌:参与补体活性,有助于干扰素γ的产生。
- 铁:在干扰素γ的产生中起作用。
- 铜:具有固有的抗微生物属性。
- 硒:增加干扰素γ的产生。
在炎症、抗氧化效应和氧化爆发方面:
- 维生素A:帮助调节IL-2和促炎TNF-α的产生,这些都是宏观炎症的活化因素。
- 维生素D:增加巨噬细胞的氧化爆发潜力;增加超氧化物的合成;减少抗炎细胞因子的表达。
- 维生素C:维持氧化还原平衡,保护细胞免受活性氧和活性氮物种的损害;促进其他重要抗氧化剂的再生;调节细胞因子产生和减少组胺水平。
- 维生素E:作为脂溶性抗氧化剂,阻断自由基引发的链反应;增强IL-2的产生;减少PGE2的产生(间接保护T细胞功能)。
- 维生素B6:在氨基酸的代谢和细胞因子的构建中必需;帮助调节炎症。
- 锌:作为抗炎剂;调节细胞因子的释放;抑制Th17和Th9细胞的促炎作用;具有抗氧化作用,保护细胞免受ROS和RNS的伤害。
这张表说明了适当的微量营养素摄入对于维持有效的免疫反应,包括抗感染、控制炎症和减轻氧化应激的重要性。营养不良可能导致免疫功能受损,增加感染风险。
供稿:加拿大通用营养集团
Contributed by General Nutrition Group












