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锌、免疫与HIV感染

发布时间:2011-05-03 22:57:08   编辑:   来源:    点击次数:3341 次

文章导读:

  无论有无感染HIV,要维持完整的免疫系统需要有适量的锌。HIV感染者容易有锌缺乏症,低血锌浓度增加3倍的死亡危险性。锌缺乏减少了HIV感染者的存活时间,但摄取过量的锌会刺激HIV的复制,因此锌的补充治疗需格外小心。 ■ 兰淑贞/台北医学大学保健营养学系

锌在人体营养的角色   

     锌是矿物质的一种,也是一种微量营养素(a micronutrient)。锌在人体营养所扮演的重要角色是在1961年被确立,当时Prasad 等人首次发现中东地区伊朗人与埃及人的贫血、肝脾肿大、性腺萎缩、侏儒等症状是因为锌缺乏症 (zinc deficiency)1,2所引起。Prasad于2003年2月号的英国医学期刊又发表了「锌缺乏症」一文3,做了「自1961年以来锌缺乏症在全世界的普遍性但被全球健康机构所忽视」之报导。

   人体对锌的需求量不多,饮食当中锌的含量也很少,但它对于人的健康非常重要。成人每一细胞都含有锌,体内总量约有2.5 g。眼睛、头发、骨骼和男性生殖器官的锌浓度最高。在这些器官与肝、肾、胸腺、肌肉、皮肤等,锌都有特定作用。锌为二百多种酵素(enzymes)(即为蛋白质)的构成成分,为这些酵素的辅因子(cofactor)。因为必须有锌,这些酵素才具有活性,催化生化反应。其中最为人所熟知的一种锌依赖性酵素叫做锌铜超氧化双歧酶(zinc copper superoxide dismutase, Zn-Cu, SOD),为人体抗氧化防御系统的许多酵素当中的一个,可降低氧化压力与维持细胞膜的稳定性。除了多种酵素以外,锌是神经胜肽(neuropepetides)、贺尔蒙或贺尔蒙受器与核苷酸的构成成份。因此,锌影响许多生理功能。

     那些族群比较容易有锌缺乏症的情形? 比较容易有锌缺乏症的危险族群如下:

1. 一些先天性疾病如镰刀型贫血、唐氏症、肠胃性肢皮炎(acrodermatitis enteropathica)等的患者。

 2. 吸收不良、营养不良、酒精中毒或酗酒者。

 3. 癌症、肝脏疾病末期、尿毒症的患者。

4. 中枢神经系统失调等患者会造成血浆、酵素与神经元的锌浓度改变。

5. 慢性或急性感染性疾病等如人类免疫缺乏病毒(HIV)感染者。

 如何评估锌的营养状况?

   锌的营养状况评估方法包括利用原子吸收光谱仪测定头发、指甲、血浆、各种血球包括红血球以及尿液的锌含量。另外分析血锌与血铜,并计算其比值(Zn:Cu ratio);进行锌耐受试验(zinc tolerable test)或锌结合力(zinc-binding capacity)测试或测定含锌酵素(即锌依赖型)之活性也是评估锌的营养状况方法6,7。虽然人体含锌酵素的种类多达两百多种,然而较常用来评估锌的营养状况的酵素为血清/血浆碱性磷酸酶(serum/plasma alkaline phosphatase)、血清/血浆核糖核酸酶(serum/plasma 5'-nucleotidase)与血清/血浆锌铜超氧化双歧酶, Cu-Zn-SOD) 6,8,9.

   针对HIV感染者,除了以上的一些方法评估锌的营养状况以外,Mocchegianim与Muzzioli提出利用胸腺素总量(total thymulin, TT)与活化型胸腺素 (active thymulin, AT)之比值来判断是否有锌缺乏症。当TT/AT大于2时,即表示锌缺乏;小于2时,表示轻微的锌缺乏;比值等于1时,表示体内锌含量正常10。先前即提过锌为胸腺素的构成成分,为T淋巴球的分化与成熟所需。在HIV感染的第四期(根据美国CDC之定义),含锌的活化型胸腺素会明显减少,此与辅助型T淋巴球数目的减少以及低血锌有密切关系。若此时期除了给予药物治疗以外,另补充锌45 mg/每天,则可诱导活化型胸腺素的制造恢复到正常,血锌浓度也会回到正常10。

   在以上所提方法之中,最常用来评估锌缺乏的方法是测定血浆锌。即便HIV感染者处于急性期,血浆锌因代谢改变而改变,但可以迅速测量血浆锌以反映饮食所摄取的锌。锌缺乏时会造成胸腺素活性受损,也可透过淋巴球对植物血球凝集素(phytohemagglutinin)的反应减低而得知。

   因为HIV感染者是锌缺乏症的危险族群之一,以下就锌与免疫、锌与HIV感染的关系进一步说明。 锌与免疫   锌可活化许多不同类型的细胞,而淋巴球即是其中之一。锌在免疫扮演了重要角色,影响免疫系统或细胞的各方面,无论是先天或后天免疫反应,从皮肤防御到淋巴球内的基因表现。T淋巴球的分裂、成熟、分化与活化或源自淋巴与脊髓之细胞程序凋亡(programmed cell death)、基因转译,以及维持免疫细胞之细胞膜稳定性等都需要有适量的锌。锌对于嗜中性白血球与自然杀手细胞的正常发展与功能的维持非常重要。因为锌参与DNA的复制、RNA的转录、细胞分裂与细胞活化,这些都是免疫不可或缺的机制5,11。

锌缺乏对免疫的影响

   不论动物或人体,锌缺乏症会导致胸腺快速明显萎缩 (起因于胸腺细胞的程序化凋亡)、细胞调节皮肤敏感性受损以及淋巴球缺少症(lymphopenia)。锌缺乏时,除了影响T淋巴球的增生与活化之外(胸腺素为T淋巴球分化与成熟所须的一个含锌贺尔蒙),也会影响辅助型T淋巴球(Th1)的细胞激素(cytokine)制造、B淋巴球的发展与抗体的产生(初级与二级抗体反应减少),特别是免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)G,脾脏T-毒杀细胞的产生也会减少,巨嗜细胞的发展与吞噬功能亦受到影响。此外,锌也可抑制肿瘤坏死因子,此与恶病质的病理生理与后天免疫缺乏症候群的消瘦有关。不论在先天或后天,低血浆锌浓度都与免疫异常有关,延缓恢复过程而增加了感染的机会。所以锌缺乏的人容易感染各种致病菌5,11。

锌与HIV

   Baum等人5综览相关研究论文指出,就HIV病毒本身而言,HIV为一个锌依赖型的病毒,可利用锌来加强其基因表现、多元聚合(multimerization)及整合,锌可提高HIV之结合酶活性。锌是HIV核苷蛋白(HIV nucleocapsid)的一个成分。此外, HIV的转活化蛋白质(transactivating protein)有1个独特的区域,此区域富含半胱胺酸,具有与锌结合的特性,因此对锌有高度亲合力。因为HIV本身需要锌,因此与未感染HIV的人相比,饮食若摄取同量的锌,HIV-1感染者较容易有低血锌的情形是可以理解的。

锌缺乏与HIV感染

   后天免疫缺乏症候群(AIDS)患者的临床症状与锌缺乏症者相似,包含免疫缺乏症、味觉与食欲受损、食物摄取减少、胃肠功能不良如腹泻、脱毛、上皮细胞损伤、性腺机能减退、低精子症等12。

   Baum等人认为锌缺乏是HIV感染者最普遍的微量营养素异常问题。低血浆锌浓度增加了3倍的死亡危险性。锌营养状况的改善可以降低伺机性感染,并延缓疾病恶化的发展。美国佛罗里达州迈阿密地区针对使用非法药物(illicic drugs)的HIV感染者特别容易有锌缺乏的情形。这些人的锌缺乏除了是因为非法药物的使用之外,饮食锌摄取的不足也是原因之一。因此,给予这些人补充适量的锌就显得格外重要13。

   锌在抑制肿瘤坏死因子﹙tumor necrosis factor, TNF﹚也扮演了一重要角色,而肿瘤坏死因子被认为与AIDS的疾病生理有关,包含消瘦(wasting) 14。AIDS疾病的末期,肿瘤坏死因子会增加。此外,锌缺乏症会降低T淋巴球分泌间白素(interleukin-4, IL-4),此为辅助型T淋巴球的生长因子。而间白素IL-4藉单核球可有效抑制肿瘤坏死因子的产生15。此再度强调足够的锌在预防HIV感染的疾病发展所扮演的潜在角色。

   铜锌超氧化双转化脢﹙Cu-Zn SOD﹚为一含锌酵素,是抗氧化酵素系统所必须的。HIV感染的锌缺乏症会降低Cu-Zn SOD的制造及其活性,不利于体内的抗氧化反应。此由在疾病初期即可观察到自由基与脂肪过氧化的过度发生而得知。体外试验发现Cu-Zn SOD会降低HIV的复制,而氧化压力却会刺激或增加HIV的复制16。 饮食摄取过量的锌会加速HIV疾病的进展

  Tang等人的研究显示同性恋/双性恋的HIV感染者,其锌的摄取量增加和疾病快速发展及死亡有关17。过量摄取锌(300 mg/d,每日建议量的20倍)对一般健康成人的免疫会造成损伤18。此外,摄取高量的锌会干扰铜与铁的利用,并影响HDL胆固醇浓度及单核球的功能,而这些都会加速HIV疾病的进展19。

 锌的补充与免疫的改善。

   Baum等人5整理一些族群的研究结果显示锌补充可加强免疫系统的功能,包括蛋白质营养不良的婴儿、自营养不良恢复的儿童、镰刀型贫血患者以及唐氏症儿童、肥胖儿童、青少年及老人。对于老人,锌的补充对于其营养及胸腺可带来少部分的修复而无不利的影响。缺乏锌的老人但不是健康的老人,若以锌治疗,则发现可改善免疫反应。有些研究但非全部研究指出,锌可治疗感冒症状(cold symptoms)。

   关于HIV/AIDS患者补充锌的研究不多。在HIV感染第3与4期以zidovudine治疗,给予锌则可使体重稳定,CD4数目增加,血浆胸腺素(含锌)的浓度也会增加。此研究也显示锌治疗组明显降低了伺机性感染率,特别是pneumocystis carinii与念珠球菌﹙Candida﹚感染10。之前的研究也是这样的结果,对于zidovudine的治疗,锌足够的受试者,其外围血液淋巴球经分生质(mitogen)的刺激,有显著的增生,但锌缺乏者没有这样的反应20。

   HIV感染者自饮食增加锌的摄取,可改善体内锌的营养状况,但有研究显示虽然HIV感染者自饮食摄取足量的锌,血浆锌浓度却仍低于参考值21,因此建议HIV感染者服用适量的锌补充剂,以维持正常的血锌浓度。

 总结   

许多研究证据指出,无论是否感染HIV,要维持完整的免疫系统需要有足量的锌。HIV感染者特别容易有锌缺乏症,锌缺乏会减少HIV感染者的存活时间,但过量的锌会刺激HIV的复制,因此锌的补充治疗需格外小心。随着新的抗反转录病毒疗法而改变HIV/AIDS的病程,锌缺乏症的发生与HIV感染的关系需要更多的研究加以探讨。 参考文献(略)

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