ω—3多不饱和脂肪酸免疫调控作用的研究进展
李孟伟
摘要：本文总结了ω-3多不饱和脂肪酸调控机体免疫功能及其对信号通路的影响，揭示其作用机理，同时对其在饲料中的应用进行了总结和展望。
关键词：ω-3PUFAs、免疫、基因表达
脂肪酸的基本结构由碳链构成，根据碳链中是否含双键和双键的数目，可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸（PUFA）。根据PUFA结构中甲基端第一个不饱和双键所联结碳原子位置的不同，可以分为ω-3、ω-6、ω-9等系列。PUFA不仅具有氧化供能的作用，还是细胞膜磷脂的组成成分，二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）是ω-3多不饱和脂肪酸（PUFAs）的两种活性形式，深海鱼和鱼油中含量丰富。PUFA中含有机体所需的必需脂肪酸，当PUFA摄入量不足时，会造成必需脂肪酸缺乏，影响免疫器官的正常发育和细胞的正常代谢功能，从而影响抗体的合成。当PUFA摄入过多时，免疫细胞膜磷脂中PUFA的含量也增加，使膜磷脂的不饱和度增加，脂质过氧化作用增强，导致细胞膜的损伤，免疫细胞的功能也会受到影响。ω-3多不饱和脂肪酸是营养免疫因子的重要组成部分，近期的研究发现，不同比例的n-6/n-3 PUFA日粮对鸡法氏囊指数和脾脏指数有显著影响，随着 n-6/n-3 PUFA的降低，法氏囊指数和脾脏指数明显升高，这表明添加n-3 PUFA可促进免疫器官的发育，影响机体的免疫功能。本文就ω-3多不饱和脂肪酸对机体体液免疫、细胞免疫、细胞因子以及信号转导和基因表达的影响做一综述。
1. ω-3 PUFAs对机体体液免疫的影响
体液免疫指B细胞在T细胞辅助下，接受抗原刺激后形成效应B细胞和记忆细胞，效应B细胞产生的具有专一性的抗体与相应抗原特异性结合后完成的免疫反应。抗体是介导体液免疫的免疫分子，血清抗体效价则是反应机体体液免疫功能的主要指标，PUFA对动物体液免疫的影响主要表现在对免疫球蛋白（Ig）表达水平的影响。试验表明，在产蛋鸡日粮中添加PUFA可以改善动物体液免疫水平，提高抗体效价。Fritsche等研究发现，在肉仔鸡日粮中添加7%的鱼油，与添加相同量的玉米油和动物饱和油脂相比，能显著提高血液中抗绵羊红细胞抗体效价。而BeliE等的研究则认为给大鼠喂服 DHA并不能显著改变黏膜及全身免疫反应，可能是过氧化反应对细胞膜产生了损害，影响了细胞的正常功能。
2. ω-3 PUFAs对机体细胞免疫的影响
PUFA对细胞免疫的影响表现为对免疫细胞膜上的受体分子表达进行调节，从而影响细胞免疫。李秋荣等用EPA处理T细胞研究膜脂肪微区域与可溶膜的脂肪酸组成和磷脂分子脂肪酸酰基取代基团的构成，从而改变细胞膜区域的脂肪环境，发挥其免疫调节机能。
由于免疫细胞膜磷脂中磷脂酸组成受饲料中脂肪酸种类和饱和度影响，当饲料中PUFA含量增加时膜磷脂不饱和程度也随之增高。因此，长期饲用也会对机体免疫功能产生抑制作用，原因是免疫细胞的功能是由细胞正常的膜结构决定的，而脂质过氧化对细胞膜结构和功能产生不良影响。Sander等试验发现，饲喂鱼油的大鼠比饲喂玉米油、红花油、椰子油的大鼠的淋巴结和淋巴细胞表面T细胞抗原受体、分化抗原2（cluster of differentiation 2，CD2）、分化抗原4（CD4）、分化抗原8（CD8）和白细胞功能相关抗原（LFA-1）的表达水平有所降低。Merzouk等[7]通过离体和在体试验发现，EPA和DHA可以明显抑制T细胞分泌IL-2。
ω-3 PUFAs不仅抑制各种组织来源淋巴细胞的增殖，还可影响其抗原递呈功能，单核细胞和树突状细胞（DC）抗原递呈功能也受到抑制。给大鼠喂服饱和脂肪酸或ω-3 PUFAs 6周， 发现服ω-3 PUFAs组大鼠DC的CD40、CD80 、CD86及 MHCII等表型明显下调，抗原递呈功能也受到明显影响。DC是迄今发现的功能最强的专职抗原递呈细胞（APC），具有刺激初始T细胞增殖、启动机体免疫反应并决定免疫应答方向的功能，其成熟状态在激活免疫排斥或诱导免疫耐受方面具有重要作用。汪灏等对ω-3 PUFAs对DC表型和功能的抑制作用进行了研究，证明EPA或DHA可以在体外抑制DC免疫表型的表达及细胞因子的释放，降低其刺激T细胞增殖的能力。ω-3 PUFAs通过抑制抗原递呈细胞发挥抗原递呈作用从而抑制细胞免疫，免疫细胞膜上这些受体和分子的表达减少，使淋巴细胞免疫应答中抗原的递呈、信号的活化、淋巴细胞的增殖与激活及T细胞介导的免疫反应受到抑制，从而降低了T细胞和NK细胞活性。Fan等的实验表明，喂饲鱼油2周可使鼠脾CD3+T细胞膜脂筏构成成份发生改变，主要表现为鞘磷脂含量降低约30%，磷脂酰乙醇胺中各种n-3PUFA含量普遍增加，磷脂酰胆碱中花生四烯酸明显下降。这些改变可能是阻碍蛋白激酶CH被募集至脂筏的主要原因，并因此使得CD4+T细胞NF-JB和AP-1的激活被抑制，IL-2的合成降低，最终T细胞增殖受到抑制。
3. ω-3 PUFAs对细胞因子的影响
细胞因子是机体在炎症和免疫应答过程中，由免疫细胞产生的一类具有免疫调节效应的小分子多肽或蛋白质。实验表明，长期摄入低水平的ω-3 PUFAs可抑制IL-1、TNF和IL-2细胞因子的产生。哺乳动物缺乏ω-3 PUFAs会降低淋巴细胞增殖、IL-2的产生。Fritsche等研究表明，在给感染李斯特菌的小鼠饲喂富含ω-3 PUFAs的日粮时，脾脏组织IL-2、IL-12、IL-1B、IFN-C的mRNA表达显著下降。说明ω-3 PUFAs能够通过改变信号传递或细胞因子的基因表达、蛋白质翻译等过程调节细胞因子的分泌和产量，进而影响机体的免疫功能。curtis等应用多种脂肪酸添加培养基，对骨关节炎的软骨组织进行细胞培养，结果发现，ω-3多不饱和脂肪酸能够减少多种内源性IL-1诱导的细胞因子表达，而其他脂肪酸则没有这样的作用。
在免疫应答情况下，单核细胞和巨噬细胞会产生大量细胞因子如TNF、IL-1和IL-6，这些细胞因子在机体感染情况下是有益的，但是过度表达对机体有害。ω-3多不饱和脂肪酸能够对这些炎性细胞因子的分泌起到抑制作用，从而降低病理性炎性反应。田明等研究结果显示，对于急性胰腺炎大鼠模型应用鱼油后血清IL-1、IL-18、IL-10、TNF浓度水平均较其他试验组降低IL-10/TNF也明显降低接近对照组，提示ω-3多不饱和脂肪酸具有一定的抑制炎症反应作用。
4. ω-3 PUFAs介导信号通路和基因表达的作用
细胞外的各种信息物质，通过跨膜受体介导的信号转导途径将信号传入细胞内，造成细胞内信号分子的级联反应，最后导致细胞行为的改变。ω-3 PUFAs除了作为甘油二脂的组成外，可能通过影响第二信使（甘油二脂及神经酰胺）的产生或作为调节因子调节受体介导的信号转导途径，最后影响基因表达。细胞内信号MAPK激酶参与了内毒素刺激炎症介质的表达。在真核生物中，已确定出四条MAPK信号转导通路，即ERK通路、JNK通路、p38通路和ERK5通路，大量资料证实，细菌内毒素与其受体结合后，可通过细胞内酪氨酸激酶或G蛋白耦联的信号途径激活细胞内MAPK激酶，最终导致各种转录因子的核转录。ω-3 PUFAs能抑制MAPK的活性，影响信号的转导，抑制炎性因子基因的表达。Zhao等发现，EPA可使人体外周血单核细胞TNF-A、IL-2mRNA表达水平显著降低，淋巴细胞增殖减弱，MAPK家族的c-JunN-末端蛋白酶活化受抑，转录因子AP-1活性降低，而p38激酶活性不变。这些研究揭示，ω-3 PUFAs对炎症疾病治疗功效的分子机制包括通过丝裂原活化的蛋白激酶信号转导途径来调节炎症相关基因的表达。
ω-3 PUFAs对基因表达的调控过程中核转录因子（NF-JB）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）起关键的作用，ω-3 PUFAs可通过信号途径或直接作用于这两个转录因子来调节基因转录，近年来更多研究表明，NF-JB参与了ω-3 PUFAs调控炎症反应的机制。Novak等发现，ω-3 PUFAs体外培养鼠巨噬细胞，能降低LPS诱导的NF-JB活化，与抑制I-JB在丝氨酸32位点的磷酸化相关。PPAR不仅存在于肝和肾组织，而且还存在于炎性细胞，能作用于许多细胞反应，如细胞增殖、炎症和凋亡。EPA和DHA能增加肾小管上皮细胞内PPAR表达，降低炎症介质产生，PPAR阻断剂使用后，会抑制EPA和DHA的抗炎作用。
夏兆刚等选用60只40周龄的产蛋鸡，研究日粮中添加PUFA比例对产蛋鸡脾脏组织IL-2水平、单核细胞膜脂质脂肪酸组成以及IFN-y基因表达的影响。结果表明，脾脏IL-2水平随着日粮中n-3/n-6比值的下降显著增加，脾脏单核细胞膜脂肪酸组成和比例能够反应日粮PUFA的组成和比例、脾脏组织IFN-y的mRNA表达量，说明日粮中不同PUFA比例有可能通过改变细胞因子基因表达以及免疫细胞膜脂质脂肪酸组成对机体的免疫功能产生影响。ω-3 PUFAs除直接影响基因表达外，还可通过间接作用下调免疫系统活性，郭晓云研究结果表明，ω-3多不饱和脂肪酸对2条免疫功能蛋白基因免疫球蛋白Eβ亚单位、免疫球蛋白γ-2a重链的表达均起到下调作用。
少量添加不饱和脂肪酸对免疫系统具有促进作用，左然涛研究发现当饲料DHA/EPA由0.61升高至3.04时，大黄鱼幼鱼肝脏TLR22表达量显著升高至最大水平（P<0.05），之后随着DHA/EPA进一步升高而降低（P>0.05），肝脏MyD88表达量在DHA/EPA为 1.54、2.17、3.04和3.88 时分别较对照组提高约0.39倍、0.41倍、0.80倍和1.06倍。
5. 小结
ω-3 PUFAs及其代谢产物还具有另外一些影响免疫细胞活性的作用，包括促进单核细胞的凋亡，降低嗜中性粒细胞和单核细胞的吞噬作用，抑制淋巴细胞激活和抑制相应免疫细胞表达免疫分子等。随着营养学和分子生物学的发展进步，利用营养-基因互作关系，揭示其调控机体免疫机理，通过向饲料中添加ω-3 PUFAs调控动物生产性能，可有效提高生产效益。
参考文献（略）
摘要：本文总结了ω-3多不饱和脂肪酸调控机体免疫功能及其对信号通路的影响，揭示其作用机理，同时对其在饲料中的应用进行了总结和展望。
关键词：ω-3PUFAs、免疫、基因表达
脂肪酸的基本结构由碳链构成，根据碳链中是否含双键和双键的数目，可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸（PUFA）。根据PUFA结构中甲基端第一个不饱和双键所联结碳原子位置的不同，可以分为ω-3、ω-6、ω-9等系列。PUFA不仅具有氧化供能的作用，还是细胞膜磷脂的组成成分，二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）是ω-3多不饱和脂肪酸（PUFAs）的两种活性形式，深海鱼和鱼油中含量丰富。PUFA中含有机体所需的必需脂肪酸，当PUFA摄入量不足时，会造成必需脂肪酸缺乏，影响免疫器官的正常发育和细胞的正常代谢功能，从而影响抗体的合成。当PUFA摄入过多时，免疫细胞膜磷脂中PUFA的含量也增加，使膜磷脂的不饱和度增加，脂质过氧化作用增强，导致细胞膜的损伤，免疫细胞的功能也会受到影响。ω-3多不饱和脂肪酸是营养免疫因子的重要组成部分，近期的研究发现，不同比例的n-6/n-3 PUFA日粮对鸡法氏囊指数和脾脏指数有显著影响，随着 n-6/n-3 PUFA的降低，法氏囊指数和脾脏指数明显升高，这表明添加n-3 PUFA可促进免疫器官的发育，影响机体的免疫功能。本文就ω-3多不饱和脂肪酸对机体体液免疫、细胞免疫、细胞因子以及信号转导和基因表达的影响做一综述。
1. ω-3 PUFAs对机体体液免疫的影响
体液免疫指B细胞在T细胞辅助下，接受抗原刺激后形成效应B细胞和记忆细胞，效应B细胞产生的具有专一性的抗体与相应抗原特异性结合后完成的免疫反应。抗体是介导体液免疫的免疫分子，血清抗体效价则是反应机体体液免疫功能的主要指标，PUFA对动物体液免疫的影响主要表现在对免疫球蛋白（Ig）表达水平的影响。试验表明，在产蛋鸡日粮中添加PUFA可以改善动物体液免疫水平，提高抗体效价。Fritsche等研究发现，在肉仔鸡日粮中添加7%的鱼油，与添加相同量的玉米油和动物饱和油脂相比，能显著提高血液中抗绵羊红细胞抗体效价。而BeliE等的研究则认为给大鼠喂服 DHA并不能显著改变黏膜及全身免疫反应，可能是过氧化反应对细胞膜产生了损害，影响了细胞的正常功能。
2. ω-3 PUFAs对机体细胞免疫的影响
PUFA对细胞免疫的影响表现为对免疫细胞膜上的受体分子表达进行调节，从而影响细胞免疫。李秋荣等用EPA处理T细胞研究膜脂肪微区域与可溶膜的脂肪酸组成和磷脂分子脂肪酸酰基取代基团的构成，从而改变细胞膜区域的脂肪环境，发挥其免疫调节机能。
由于免疫细胞膜磷脂中磷脂酸组成受饲料中脂肪酸种类和饱和度影响，当饲料中PUFA含量增加时膜磷脂不饱和程度也随之增高。因此，长期饲用也会对机体免疫功能产生抑制作用，原因是免疫细胞的功能是由细胞正常的膜结构决定的，而脂质过氧化对细胞膜结构和功能产生不良影响。Sander等试验发现，饲喂鱼油的大鼠比饲喂玉米油、红花油、椰子油的大鼠的淋巴结和淋巴细胞表面T细胞抗原受体、分化抗原2（cluster of differentiation 2，CD2）、分化抗原4（CD4）、分化抗原8（CD8）和白细胞功能相关抗原（LFA-1）的表达水平有所降低。Merzouk等[7]通过离体和在体试验发现，EPA和DHA可以明显抑制T细胞分泌IL-2。
ω-3 PUFAs不仅抑制各种组织来源淋巴细胞的增殖，还可影响其抗原递呈功能，单核细胞和树突状细胞（DC）抗原递呈功能也受到抑制。给大鼠喂服饱和脂肪酸或ω-3 PUFAs 6周， 发现服ω-3 PUFAs组大鼠DC的CD40、CD80 、CD86及 MHCII等表型明显下调，抗原递呈功能也受到明显影响。DC是迄今发现的功能最强的专职抗原递呈细胞（APC），具有刺激初始T细胞增殖、启动机体免疫反应并决定免疫应答方向的功能，其成熟状态在激活免疫排斥或诱导免疫耐受方面具有重要作用。汪灏等对ω-3 PUFAs对DC表型和功能的抑制作用进行了研究，证明EPA或DHA可以在体外抑制DC免疫表型的表达及细胞因子的释放，降低其刺激T细胞增殖的能力。ω-3 PUFAs通过抑制抗原递呈细胞发挥抗原递呈作用从而抑制细胞免疫，免疫细胞膜上这些受体和分子的表达减少，使淋巴细胞免疫应答中抗原的递呈、信号的活化、淋巴细胞的增殖与激活及T细胞介导的免疫反应受到抑制，从而降低了T细胞和NK细胞活性。Fan等的实验表明，喂饲鱼油2周可使鼠脾CD3+T细胞膜脂筏构成成份发生改变，主要表现为鞘磷脂含量降低约30%，磷脂酰乙醇胺中各种n-3PUFA含量普遍增加，磷脂酰胆碱中花生四烯酸明显下降。这些改变可能是阻碍蛋白激酶CH被募集至脂筏的主要原因，并因此使得CD4+T细胞NF-JB和AP-1的激活被抑制，IL-2的合成降低，最终T细胞增殖受到抑制。
3. ω-3 PUFAs对细胞因子的影响
细胞因子是机体在炎症和免疫应答过程中，由免疫细胞产生的一类具有免疫调节效应的小分子多肽或蛋白质。实验表明，长期摄入低水平的ω-3 PUFAs可抑制IL-1、TNF和IL-2细胞因子的产生。哺乳动物缺乏ω-3 PUFAs会降低淋巴细胞增殖、IL-2的产生。Fritsche等研究表明，在给感染李斯特菌的小鼠饲喂富含ω-3 PUFAs的日粮时，脾脏组织IL-2、IL-12、IL-1B、IFN-C的mRNA表达显著下降。说明ω-3 PUFAs能够通过改变信号传递或细胞因子的基因表达、蛋白质翻译等过程调节细胞因子的分泌和产量，进而影响机体的免疫功能。curtis等应用多种脂肪酸添加培养基，对骨关节炎的软骨组织进行细胞培养，结果发现，ω-3多不饱和脂肪酸能够减少多种内源性IL-1诱导的细胞因子表达，而其他脂肪酸则没有这样的作用。
在免疫应答情况下，单核细胞和巨噬细胞会产生大量细胞因子如TNF、IL-1和IL-6，这些细胞因子在机体感染情况下是有益的，但是过度表达对机体有害。ω-3多不饱和脂肪酸能够对这些炎性细胞因子的分泌起到抑制作用，从而降低病理性炎性反应。田明等研究结果显示，对于急性胰腺炎大鼠模型应用鱼油后血清IL-1、IL-18、IL-10、TNF浓度水平均较其他试验组降低IL-10/TNF也明显降低接近对照组，提示ω-3多不饱和脂肪酸具有一定的抑制炎症反应作用。
4. ω-3 PUFAs介导信号通路和基因表达的作用
细胞外的各种信息物质，通过跨膜受体介导的信号转导途径将信号传入细胞内，造成细胞内信号分子的级联反应，最后导致细胞行为的改变。ω-3 PUFAs除了作为甘油二脂的组成外，可能通过影响第二信使（甘油二脂及神经酰胺）的产生或作为调节因子调节受体介导的信号转导途径，最后影响基因表达。细胞内信号MAPK激酶参与了内毒素刺激炎症介质的表达。在真核生物中，已确定出四条MAPK信号转导通路，即ERK通路、JNK通路、p38通路和ERK5通路，大量资料证实，细菌内毒素与其受体结合后，可通过细胞内酪氨酸激酶或G蛋白耦联的信号途径激活细胞内MAPK激酶，最终导致各种转录因子的核转录。ω-3 PUFAs能抑制MAPK的活性，影响信号的转导，抑制炎性因子基因的表达。Zhao等发现，EPA可使人体外周血单核细胞TNF-A、IL-2mRNA表达水平显著降低，淋巴细胞增殖减弱，MAPK家族的c-JunN-末端蛋白酶活化受抑，转录因子AP-1活性降低，而p38激酶活性不变。这些研究揭示，ω-3 PUFAs对炎症疾病治疗功效的分子机制包括通过丝裂原活化的蛋白激酶信号转导途径来调节炎症相关基因的表达。
ω-3 PUFAs对基因表达的调控过程中核转录因子（NF-JB）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）起关键的作用，ω-3 PUFAs可通过信号途径或直接作用于这两个转录因子来调节基因转录，近年来更多研究表明，NF-JB参与了ω-3 PUFAs调控炎症反应的机制。Novak等发现，ω-3 PUFAs体外培养鼠巨噬细胞，能降低LPS诱导的NF-JB活化，与抑制I-JB在丝氨酸32位点的磷酸化相关。PPAR不仅存在于肝和肾组织，而且还存在于炎性细胞，能作用于许多细胞反应，如细胞增殖、炎症和凋亡。EPA和DHA能增加肾小管上皮细胞内PPAR表达，降低炎症介质产生，PPAR阻断剂使用后，会抑制EPA和DHA的抗炎作用。
夏兆刚等选用60只40周龄的产蛋鸡，研究日粮中添加PUFA比例对产蛋鸡脾脏组织IL-2水平、单核细胞膜脂质脂肪酸组成以及IFN-y基因表达的影响。结果表明，脾脏IL-2水平随着日粮中n-3/n-6比值的下降显著增加，脾脏单核细胞膜脂肪酸组成和比例能够反应日粮PUFA的组成和比例、脾脏组织IFN-y的mRNA表达量，说明日粮中不同PUFA比例有可能通过改变细胞因子基因表达以及免疫细胞膜脂质脂肪酸组成对机体的免疫功能产生影响。ω-3 PUFAs除直接影响基因表达外，还可通过间接作用下调免疫系统活性，郭晓云研究结果表明，ω-3多不饱和脂肪酸对2条免疫功能蛋白基因免疫球蛋白Eβ亚单位、免疫球蛋白γ-2a重链的表达均起到下调作用。
少量添加不饱和脂肪酸对免疫系统具有促进作用，左然涛研究发现当饲料DHA/EPA由0.61升高至3.04时，大黄鱼幼鱼肝脏TLR22表达量显著升高至最大水平（P<0.05），之后随着DHA/EPA进一步升高而降低（P>0.05），肝脏MyD88表达量在DHA/EPA为 1.54、2.17、3.04和3.88 时分别较对照组提高约0.39倍、0.41倍、0.80倍和1.06倍。
5. 小结
ω-3 PUFAs及其代谢产物还具有另外一些影响免疫细胞活性的作用，包括促进单核细胞的凋亡，降低嗜中性粒细胞和单核细胞的吞噬作用，抑制淋巴细胞激活和抑制相应免疫细胞表达免疫分子等。随着营养学和分子生物学的发展进步，利用营养-基因互作关系，揭示其调控机体免疫机理，通过向饲料中添加ω-3 PUFAs调控动物生产性能，可有效提高生产效益。
参考文献（略）
