丙烯酰胺也會損傷胸腺和脾臟等免疫器官，從而抑制細胞免疫功能。研究發現在雌性Blb/c小鼠中AM會導致大鼠的體重、脾臟、胸腺及腸系膜淋巴結質量顯著下降，淋巴細胞數減少，脾細胞增殖受到抑制，且淋巴結、胸腺、脾臟等組織病理學也發生改變。有學者在美國人群中觀察到AM和GA會誘導如哮喘、發燒、打噴嚏、哮喘和濕疹等過敏類似反應，猜測這也可能與AM導致的免疫缺陷相關。AM造成免疫毒性可能是因為其破壞了T細胞膜表面的細胞因子——白細胞介素2（interleukin-2，IL-2）受體，使得IL-2活性降低，從而影響免疫應答過程細胞因子之間的相互作用，使免疫系統的調節受到破壞，因此導致機體出現免疫功能障礙。