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铁不仅在动物机体的生命活动中发挥着重要的生理学功能，而且是病原微生物增殖生长的必需营养素，两者在感染情况下对铁的利用存在相互竞争的关系。机体本身存在着精密严格地调控体系来维持铁代谢的稳态。巨噬细胞作为首个被发现参与到铁代谢中的免疫细胞，在机体铁与病原体铁的竞争中起着重要作用。但目前对于细菌感染如何影响巨噬细胞的铁调控，进而影响其免疫功能的发挥及机制尙不清楚。 本研究在探究细菌感染对巨噬细胞铁代谢影响的基础上，从巨噬细胞极化角度进一步探索铁影响其调控的可能机制，为在感染条件下仔猪缺铁症的预防和控制提供新思路。主要研究内容如下: 试验一:细菌感染猪肺泡巨噬细胞对其铁代谢的影响 为了探究巨噬细胞对于胞内菌或胞外菌的侵染是否存在不同的调铁机制，本试验利用鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium CMCC50013，胞内菌）和大肠杆菌K88(E.coli K88，胞外菌)侵染猪肺泡巨噬细胞(3D4/2)，检测其铁代谢情况。结果显示:猪肺泡巨噬细胞对于胞内菌与胞外菌的侵染具有完全不同的铁调控机制。胞内菌鼠伤寒沙门氏菌侵染猪肺泡巨噬细胞后，①在铁代谢调节相关基因方面:降低了铁调素Hepcidin的相对表达量，而提高了铁调节蛋白IRP1和IRP2的相对表达量;②在铁转运相关基因方面:降低了天然抗性相关巨噬细胞蛋白Nramp的相对表达量(P＜0.05)，提高了膜铁转运蛋白FPN的相对表达量(P＜0.01);③在铁存储相关基因方面:降低了铁蛋白FtH的相对表达量(P＜0.01);④提高了脂质运载蛋白Lcn2和乳铁蛋白LF的相对表达量(P＜0.05）。而胞外菌大肠杆菌K88侵染猪肺泡巨噬细胞后，除Lcn2和LF的相对表达量升高外(P＜0.05)，其他结果与胞内菌侵染的结果完全相反。上述研究结果表明:猪肺泡巨噬细胞在胞内菌鼠伤寒沙门氏菌侵染时，减少对胞外铁的摄取，促进胞内铁往胞外转运，降低胞内供细菌增殖利用的自由铁离子;而在胞外菌大肠杆菌K88侵染时，促进细胞对胞外铁的摄取，减少胞内铁往胞外转运，增加胞内对自由铁离子的存储，减少胞外可供细菌增殖利用的自由铁离子，因而机体在感染的情况下，可能呈现缺铁状态。 试验二:铁对猪肺泡巨噬细胞M1型极化的影响 机体在感染的情况下，会产生大量的巨噬细胞，并向M1型极化，促进炎症反应。结合试验一的结果，细菌感染会导致巨噬细胞铁代谢发生变化，那么铁对巨噬细胞向M1型极化造成怎样的影响呢？本实验利用干扰素IFN-γ诱导猪肺泡巨噬细胞向M1型极化，同时添加铁柠檬酸铁铵(FAC)，探究铁对猪肺泡巨噬细胞向M1型极化的影响。结果显示:用20ng/mL的IFN-γ诱导猪肺泡巨噬细胞24小时，能够显著地提高M1型巨噬细胞标识因子COX-2、IL-6、IL-8和TNF-α的mRNA相对表达量(P＜0.01)，说明利用IFN-γ体外诱导猪肺泡巨噬细胞向M1型极化可行。猪肺泡巨噬细胞极化之后，铁调节蛋白IRP1和IRP2的mRNA相对表达量均显著增加(P＜0.05)，二价金属离子转运蛋白DMT1的mRNA相对表达量显著增加(P＜0.01)，膜铁转运蛋白FPN的mRNA相对表达量显著降低（P＜0.01），铁蛋白FtH的mRNA相对表达量显著增加(P＜0.01)，增加细胞对铁摄取，减少胞内铁的输出，使细胞铁含量增加，细胞外铁含量相对于降低。通过CCK-8和LDH试验确定利用25μM的FAC联合20ng/mL的IFN-γ诱导猪肺泡巨噬细胞向M1型极化，M1型巨噬细胞标识因子COX-2、IL-6、IL-8和TNF-α的mRNA相对表达量相对于IFN-γ单独诱导时的表达量显著降低(P＜0.01)，且对M1型巨噬细胞极化通路蛋白STAT-1的磷酸化水平也比IFN-γ单独诱导时的磷酸化水平显著降低（P＜0.01）。检测巨噬细胞吞噬功能显示，铁联合干扰素诱导巨噬细胞极化，其吞噬功能与干扰素诱导极化组相比，差异不显著。另外在小鼠RAW264.7细胞系中做了同样的试验处理，结果与猪肺泡巨噬细胞的试验结果趋势一致，且Western Blot试验和免疫荧光试验检测iNOS的表达量，其结果均显示加铁联合诱导后会导致iNOS的表达量显著降低(P＜0.05)，试验结果表明:铁能够抑制巨噬细胞向M1型极化，但对其吞噬功能不影响。 试验三:外源铁补充对小鼠感染模型抗感染能力的影响 根据前面的试验结果可知，感染时，巨噬细胞向M1型极化，促进炎症反应，而铁却能抑制其向M1型极化，那么感染的情况下，补充外源铁是否会对机体产生不良影响？本试验通过用大肠杆菌O157∶H7灌胃3周龄断奶小鼠，构建小鼠感染模型，再对小鼠进行腹腔注射补充外源铁，探究机体在感染状况下外源铁补充对其抗感染能力的影响。结果显示:小鼠感染情况下，对其补充外源铁，①小鼠呈现严重的反应迟钝，食欲降低，体重迅速下降现象，且个别死亡;②肝脏中细菌数量明显增多(P＜0.01);③肝脏、脾脏和回肠中炎性因子IL-1β和TNF-α的相对表达量均显著提高（P＜0.01）。结果表明:机体在感染的情况下，进行外源铁的补充，会加重机体感染症状。 综上所述，在病原菌感染的情况下，机体一方面通过免疫系统产生大量巨噬细胞，并向M1型巨噬细胞极化，从而促进炎症反应，杀伤病原微生物;另一方面通过限制病原微生物摄取铁，从而限制病原菌的增殖，降低机体的损伤。但是机体在感染的情况下有时会表现出缺铁状态，此时进行外源铁的补充，不仅为病原微生物提供了可利用的自由铁离子，还会抑制巨噬细胞向M1型极化，使得机体感染加重。因此机体在感染的条件下，若表现出缺铁状态，应该慎重地进行补铁。