来源:Nutrients 发布时间:2021/3/25 19:57:46
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COVID-19大流行框架下营养素和营养遗传因子对免疫力的影响 | MDPI Nutrients

论文标题:Current State of Evidence: Influence of Nutritional and Nutrigenetic Factors on Immunity in the COVID-19 Pandemic Framework(COVID-19大流行框架下营养素和营养遗传因子对免疫力的影响)

期刊:Nutrients

作者:Sebastià Galmés, Francisca Serra and Andreu Palou

发表时间:8 September 2020

DOI:10.3390/nu12092738

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期刊链接:https://www.mdpi.com/journal/nutrients

毋庸置疑,由SARS-CoV-2引起的COVID-19在全球范围内引发了健康危机。目前,COVID-19疫情仍在不断加剧,能够调节机体免疫系统功能的营养素逐渐成为人们关注的焦点。由于尚无针对COVID-19病毒的特异性治疗方法,因此相关学者不断致力于寻找可以预防或改善病毒引起的总体疾病的新方法。

为抵抗病毒感染,需要将免疫系统功能维持在最佳水平,而最佳的营养状态与免疫力具有一定的相关性。根据现有的科学依据,欧洲食品安全局 (EFSA) 评估并认为六种维生素 (D、A、C、叶酸、B6、B12) 和四种矿物质 (锌、铁、铜、硒) 对于免疫系统的正常运作至关重要。然而,这10种营养素的摄入受环境因素、食物基质成分以及遗传特征的影响。

基于此,来自西班牙巴利阿里群岛大学的Sebastià Galmés博士从开放数据库和已发表的研究中对10个欧洲国家 (西班牙、比利时、意大利、英国、葡萄牙、法国、荷兰、德国、丹麦和芬兰) 的营养参数和营养遗传学特征进行了回顾,确定有科学数据支撑的有益于提高免疫系统功能的营养素种类,并分析其与流行病学COVID-19指标的关系 (如图1),揭示了导致上述10种营养素缺乏的遗传因子,并将其研究方法及结论发表在Nutrients期刊上。

图1. COVID-19流行病学参数的皮尔森相关性,以及发病率、死亡率和相对死亡率与免疫系统微量营养素摄入不足的相关性;点的大小和颜色强度指示两个参数之间的相关程度,红色表示正相关,蓝色表示负相关;皮尔逊相关性p值表示在每个点下方,p<0.1用粗体突出显示。

维生素D

维生素D在调节免疫系统中起着关键作用,维生素D摄入不足与免疫系统功能异常和炎症状态失调有关。研究证明维生素D可以改善感染COVID-19重症患者的细胞免疫性,补充维生素D能够减少促炎细胞因子的产生并促进抑炎细胞因子的表达。作者经调查发现了欧洲人群中维生素D的水平与COVID-19发生率呈负相关。数据显示欧洲国家的人群普遍缺乏维生素D,其摄入不足与COVID-19的发病率以及COVID-19的死亡和死亡百分比密切相关 (图1)。在COVID-19大流行时期,维生素D的补充需求是一个值得注意的问题。

维生素A

维生素A和其他一些类维生素A显示出重要的免疫调节特性,包括提高1型干扰素 (IFN-I) 作用的能力。类维生素A最近被认为是增加IFN-I介导的抗病毒反应的佐剂,甚至可以与在SARS-CoV-2临床研究中测试的抗病毒药联合使用。通过对不同国家、地区分类的摄入量数据分析,作者发现除芬兰外,维生素A状况欠佳的国家与其COVID-19的发病率和死亡率相关 (图1)。在维生素A缺乏症状分析中,芬兰在欧洲国家中遗传风险最低。西班牙则最需要调整维生素A摄入量的国家。

维生素C

维生素C具有关键的抗氧化作用,维生素C的补充能够降低特定感染的发生率。尽管普通感冒症状一旦出现,再补充维生素C并无明显益处,但目前仍已建议补充维生素C以预防或抵抗COVID-19。数据分析结果显示,尽管维生素C摄入不足与COVID-19发病率之间的相关性很弱,但与死亡百分数密切相关 (图1) ,这表明维生素C可以有效对抗SARS-CoV-2。遗传风险数据分析结果显示,西班牙居民对维生素C缺乏症状的遗传风险可能较低 (与芬兰相比),而英国人群的维生素C缺乏症具有高遗传风险。

叶酸

叶酸 (或维生素B9) 摄入量不足会触发T细胞和NK细胞介导的免疫反应失衡并降低抗体产生量。尽管仍缺乏科学证据,但是叶酸依然可能在COVID-19的预防和治疗中发挥作用。最近已有研究提出在治疗SARS-CoV-2感染时应考虑使用叶酸以及维生素B6和B12来抑制并发症。在分析的欧洲国家中,叶酸摄入量缺乏与COVID-19流行病学参数呈正相关,但其相关性不如维生素D、A和C强 (图1)。叶酸缺乏人群的遗传性风险分析显示,意大利和西班牙人群显示出的遗传风险更大,并且建议采用临床策略来解决此问题。

维生素B6

饮食中维生素B6对淋巴细胞发育和B细胞抗体的产生至关重要。与叶酸相同,目前已建议在感染COVID-19的患者中适当补充维生素B6 (和B12)。在所分析的欧洲国家中,维生素B6的摄入量具有一定的同质性,但还未发现维生素B6与COVID-19指标存在相关性 (图1),但分析的欧洲人群中有很大一部分 (20.6–29.9%) 处于遗传风险较高的维生素B6缺乏状态,并且维生素B6缺乏状态在不同国家之间不具有差异性。因此,各国的COVID-19流行病学差异不能归因于维生素B6的营养状态不同。

维生素B12

摄入足够的维生素B12对于抗体产生和克隆扩增必不可少,其缺乏与循环淋巴细胞浓度降低和基于抗体的免疫应答改变有关。有研究提出维生素B12可以作为COVID-19的潜在疗法,适当摄入维生素B12和上述叶酸及维生素B6对于COVID-19患者至关重要。在欧洲的COVID-19疫情中,受病毒影响最小的国家其维生素B12摄入量最高,这说明维生素B12最佳摄入量与流行病学参数密切相关 (图1)。

锌的最佳营养状态对于免疫系统功能至关重要,锌缺乏与免疫功能低下和传染病易感性有关。现存的科学证据支持锌的最佳摄入量或适当补充锌有助于降低感染COVID-19风险。此外,体外治疗方法显示锌可通过阻断其聚合酶活性来抑制SARS-CoV-1的复制。但在分析的欧洲国家中,锌摄入量不足与COVID-19高感染率相关性并不显著 (图1)。意大利和西班牙是锌缺乏遗传风险高的人群占比最高的国家。因为在西班牙人群中观察到遗传风险较高且锌摄入量较低,这可能间接说明了由于缺乏锌,西班牙人群常见的免疫系统功能较弱。

铁参与多个免疫过程,并且是参与免疫细胞关键活动的某些酶的必需成分。关于其与COVID-19的相关性,有证据显示在SARS-CoV-2感染患者中铁代谢明显受到破坏,贫血或高铁蛋白血症是住院的COVID-19患者的典型表现。因此,铁的最佳摄入量对更有效的预防COVID-19感染至关重要。作者所分析的欧洲国家中铁的最佳营养状态与死亡百分率与病例数密切相关 (图1)。遗传风险分析结果显示,芬兰将成为铁缺乏的高遗传风险地区,可能更容易出现铁缺乏症和依赖于铁的部分免疫功能下降。

铜是微量元素,在维持免疫因子最佳性能中起关键作用,铜摄入不足 (无需达到严重缺乏标准) 与T细胞增殖减少和巨噬细胞吞噬作用异常有相关性,但过量摄入铜也会给免疫系统带来负面影响。体外研究结果表明铜离子阻断了SARS-CoV-1复制的基本蛋白,可以起到预防和治疗COVID-19的作用。分析的营养数据显示,铜的缺乏与COVID-19死亡率呈正相关(图1),但相关性较小。因此,作者建议在制定铜的最佳摄入量时,应考虑到年龄、性别、病理状况和遗传因素的个人需求。

硒是涉及免疫细胞的分化、增殖和正常功能的重要微量元素。最近的一些研究数据表明,硒的最佳摄入量可能成为增强抵抗SARS-CoV-2感染的免疫力的关键,合理地确保硒的最佳摄入量可以有效预防病毒感染和相关的临床并发症。然而,硒的摄入量与COVID-19感染率之间无显著负相关(图1),但这也可能是由于硒的摄入量有限且营养评估困难所致。

结论

本报告研究结果表明,维生素D、维生素C、维生素B12和铁的最佳摄入量与COVID-19发病率或死亡率指标密切相关。迄今为止积累的科学证据表明了10种营养素的最佳营养状态与COVID-19的相关性,并强调了维生素D和铁对于免疫系统以及预防和对抗COVID-19的重要性。此外,必须分析导致上述营养素缺乏的遗传因子,并应采取有针对性的营养遗传学策略,以帮助个体达到最佳营养状态,从而提高对COVID-19病毒的免疫力。

Nutrients (ISSN 2072-6643,IF 4.546) 是一个研究人类营养的国际型开放获取期刊,涵盖的学科领域包括常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等。目前已被SCIE、PubMed及Scopus等数据库收录。Nutrients 采取单盲同行评审,一审周期约为15.3天,接收至发表仅需2.7天。

摘要:

Background:The pandemic caused by the new coronavirus has caused shock waves in many countries, producing a global health crisis worldwide. Lack of knowledge of the biological mechanisms of viruses, plus the absence of effective treatments against the disease (COVID-19) and/or vaccines have pulled factors that can compromise the proper functioning of the immune system to fight against infectious diseases into the spotlight. The optimal status of specific nutrients is considered crucial to keeping immune components within their normal activity, helping to avoid and overcome infections. Specifically, the European Food Safety Authority (EFSA) evaluated and deems six vitamins (D, A, C, Folate, B6, B12) and four minerals (zinc, iron, copper and selenium) to be essential for the normal functioning of the immune system, due to the scientific evidence collected so far.

Methods:In this report, an update on the evidence of the contribution of nutritional factors as immune-enhancing aspects, factors that could reduce their bioavailability, and the role of the optimal status of these nutrients within the COVID-19 pandemic context was carried out. First, a non-systematic review of the current state of knowledge regarding the impact of an optimal nutritional status of these nutrients on the proper functioning of the immune system as well as their potential role in COVID-19 prevention/treatment was carried out by searching for available scientific evidence in PubMed and LitCovid databases. Second, a compilation from published sources and an analysis of nutritional data from 10 European countries was performed, and the relationship between country nutritional status and epidemiological COVID-19 data (available in the Worldometers database) was evaluated following an ecological study design. Furthermore, the potential effect of genetics was considered through the selection of genetic variants previously identified in Genome-Wide Association studies (GWAs) as influencing the nutritional status of these 10 considered nutrients.

Results:Results from the review approach show the importance of maintaining a correct nutritional status of these 10 nutrients analyzed for the health of the immune system, highlighting the importance of Vitamin D and iron in the context of COVID-19. Besides, the ecological study demonstrates that intake levels of relevant micronutrients—especially Vitamins D, C, B12, and iron—are inversely associated with higher COVID-19 incidence and/or mortality, particularly in populations genetically predisposed to show lower micronutrient status.

Conclusions:In conclusion, nutrigenetic data provided by joint assessment of 10 essential nutrients for the functioning of the immune system and of the genetic

factors that can limit their bioavailability can be a fundamental tool to help strengthen the immune system of individuals and prepare populations to fight against infectious diseases such as COVID-19. Both suboptimal intake and genetic risk of suboptimal status should be screened, and consequent nutrigenetic strategies must be put in place to help individuals to reach an optimal nutritional state and, consequently, improve the whole population’s immunity to face this pandemic.

 
 
 
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