Essentiële mineralen en metabolische aanpassing van immuuncellen Deel 2

3.2.3. Macrofagen

In zwaarlijvige metabolische toestanden vormen macrofagen tot 40 procent van de stromale vasculaire cellen in het vetweefsel [68]. Vetweefselmacrofagen omvatten zowel residente als tijdelijke cellen die worden gerekruteerd via MCP-1 en worden soms aangeduid als Me vanwege verschillen in oppervlaktemarkers [69]. In de rusttoestand gebruiken macrofagen de energie die wordt geproduceerd door oxidatieve fosforylering en schakelen abrupt over op glycolyse wanneer ze de pro-inflammatoire M{4}}geactiveerde toestand (CD11b plus, F4/80 plus en CD11c plus) binnengaan via IFN- of LPS-signalering .

Hun activatie is afhankelijk van dezelfde IKK die betrokken is bij de pathofysiologie van insulineresistentie, en resulteert in PPAR-gemedieerde secretie van IL-1, TNF-, IL-6, IL-12 en IL-23. Op biochemisch niveau resulteert M1-polarisatie in de accumulatie van succinaat en malaat [70] als gevolg van de Krebs-cyclusonderbrekingen op het niveau van isocitraatdehydrogenase en succinaatdehydrogenase [71]. Dit maakt citraatverschuiving naar vetzuur- en prostaglandinesynthese mogelijk, accumulatie van succinaat en activering van de arginosuccinaat-shunt naar de productie van malaat en stikstofmonoxide.

De alternatief geactiveerde M2-macrofagen (CD206 plus CD301 plus) nemen deel aan het oplossen van ontstekingen via secretie van IL-10, IL-4, IL-13 en TGF- dat sterk wordt beïnvloed door vetweefsel weefsel-eosinofielen en regulatoire T-cellen. Zowel IL-4 als IL-10 zijn twee onderdrukkende cytokines die overvloediger worden in het darmslijmvliesweefsel als gevolg van respectievelijk blootstelling aan wormen en microbiële producten afkomstig van de darmmicroflora [72].

Er is een nauwe relatie tussen stromale vasculaire cellen en immuniteit. Stromale vasculaire cellen spelen een belangrijke rol in de vasculaire intima, waaronder het handhaven van de vasculaire structuur en functie, het reguleren van vasoconstrictie en dilatatie, het reguleren van de bloedstroom en het handhaven van de endotheliale barrière. Bovendien zijn stromale vasculaire cellen ook betrokken bij de modulatie en regulatie van immuunresponsen.

In het bijzonder kunnen stromale vasculaire cellen de mate van immuunrespons reguleren door de functie van immuuncellen te activeren of te remmen. Stromale vasculaire cellen kunnen bijvoorbeeld de activering en proliferatie van T-cellen en B-cellen beïnvloeden door cytokines, antigeenpresentatie en expressie van co-stimulerende moleculen uit te scheiden, waardoor de intensiteit en richting van immuunresponsen wordt gereguleerd. Bovendien kunnen stromale vasculaire cellen ook deelnemen aan de regulatie van ontstekingsreacties en een rol spelen bij het herstel van verwondingen en weefselregeneratie.

Concluderend, stromale vasculaire cellen spelen een onmisbare rol in de immuunrespons, beïnvloeden de mate en het effect van de immuunrespons door de functie van immuuncellen te reguleren, en nemen ook deel aan belangrijke processen zoals weefselherstel en regeneratie. Daarom moeten we goed letten op de verbetering van onze immuniteit. Cistanche heeft een significant effect op het verbeteren van de immuniteit. Vleesas bevat een verscheidenheid aan biologisch actieve ingrediënten, zoals polysacchariden, twee paddenstoelen en Huangli, enz. Deze ingrediënten kunnen het immuunsysteem stimuleren. Verschillende soorten cellen verhogen hun immuunactiviteit.

Klik op de voordelen van cistanche tubulosa

3.2.4. Dendritische cellen

Dendritische cellen verbinden aangeboren en adaptieve immuniteit door antigenen te presenteren aan T-celreceptoren. Ze induceren een pro-inflammatoire omgeving door IL-6- en macrofaagrecruteringssignalering te produceren. Net als bij andere aangeboren cellen (dendritische cellen onderscheiden zich van monocyten evenals macrofagen), is activering van dendritische cellen in belangrijke mate afhankelijk van glycolyse [73].

3.2.5. NK Natural Killer-cellen CD56 plus

Geactiveerde NK-cellen behouden bio-energetische profielen die vergelijkbaar zijn met Th1-cellen die voornamelijk afhankelijk zijn van glycolyse en glutaminolyse voor energievoorziening. Net als andere hierboven beschreven aangeboren immuuncellen, zijn NK-reacties snel en niet-specifiek. De waargenomen verschuivingen naar een hoger metabolisch niveau bij activering van aangeboren immuuncellen zijn vereist voor de uitscheiding van IFN- en directe cytotoxiciteit. De glycolyse wordt verhoogd door de expressie van citroenzuur en appelzuur reverse transporter SLC25A1 en ACLY15 te reguleren via SREBP-signalering [74].

3.2.6. B Cellen CD19 plus

B-cellen zijn de lymfocytencomponent van adaptieve immuniteit die immunoglobulinen produceren tegen bekende antigenen. Hun fenotypische activering in het vetweefsel bevordert de chemotaxis van neutrofielen, T-cellen en monocyten. Deze cellen zijn enigszins uniek omdat ze glycolyse en glutaminolyse gebruiken in alle rust- en rijpingstoestanden [75]. B-celaccumulatie gaat over het algemeen vooraf aan T-celaccumulatie bij stofwisselingsstoornissen en bevordert de pro-inflammatoire activering van T-cellen [68].

3.2.7. T-cellen CD3 plus CD8 plus (cytotoxisch)

Deze cellen vormen een populatie van verworven immuniteitscellen en hun overvloed neemt toe in metabolisch ongunstige toestanden. De energiebehoefte van deze cellen wordt gehandhaafd na activatie door glycolyse en glutaminolyse [70].

3.2.8. T-cellen CD3 plus CD4 plus (helper)

T-helpercellen interageren met antigeenpresenterende cellen zoals dendritische cellen, macrofagen en B-cellen om de ontstekingsstatus van het doelweefsel te moduleren. De rijping van deze cellen vindt plaats in de thymus en leidt tot de amplificatie van verschillende subklassen van T-cellen die verschillen in hun oppervlaktemarkers en cytokineprofielen, zoals hieronder samengevat [76].

Th1-cellen worden gedifferentieerd via pro-inflammatoire IL-12- en IFN-signalering om pro-inflammatoire IFN- en TNF- vrij te maken. Hun bio-energetische profiel hangt af van glycolyse en glutaminolyse bij activering.

Th2-cellen worden gedifferentieerd via IL-4-signalering om IL-4 (cruciaal voor de overleving van de B-type lymfocyten), IL-5, IL-10 en IL verder uit te scheiden -13. Th2 en de meerderheid van de hieronder beschreven T-helpercellen behouden de energievoorziening via glycolyse en gedeeltelijk behoud van oxidatieve fosforylering.

Th9-cellen worden gedifferentieerd via IL-4- en TGF-signalering om IL-9 vrij te geven.

Th17-cellen worden gedifferentieerd via IL-1-, IL-6-, IL-23- en TGF-signalering om IL-17 vrij te geven ter bestrijding van pathogene infecties en auto-immuniteit, evenals een reeks IL-21/26 cytokines. Interessant is dat hoge glucosespiegels leiden tot overmatige differentiatie en stimulatie van Th17-cellen en ontstekingen in de gastheer veroorzaken [77].

Th22-cellen worden gedifferentieerd via IL-6- en TNF-signalering om IL-22 vrij te geven.

Treg (CD3 plus CD4 plus FOXP3 plus) regulerende cellen worden gedifferentieerd via IL-2 en TGF-signalering om IL-10 en TGF- vrij te geven. De eerste handhaaft de immunosuppressieve functie van Tregs. Het bio-energetische profiel van Tregs is vergelijkbaar met naïeve T-cellen en wordt voornamelijk ondersteund door vetzuuroxidatie en oxidatieve fosforylering [76].

4. Invloed van essentiële mineralen op immunologische resultaten

Voedingsstoffen spelen hun rol bij aangeboren immuniteit en ontsteking op twee belangrijke controlepunten: (i) darmgeassocieerd lymfoïde weefsel in het darmkanaal, en (ii) overspraak en signalering van immuuncellen in de verschillende gastheerweefsels. Ontoereikende voedingsstatus veroorzaakt door ondervoeding, ongezonde voeding en aandoeningen die verband houden met verlies of onvermogen van essentiële voedingsstoffen leidt tot voedingstekorten die rechtstreeks van invloed kunnen zijn op de immuun- en ontstekingsstatus van het lichaam. De interacties tussen voedingsstoffen in voedingsmiddelen en diëten voegen een niveau van complexiteit toe aan de verwachte immuunresultaten. Dit is vooral duidelijk op het niveau van macronutriënten door het bestaan ​​van voedingsstofspecifieke eetlustsystemen voor eiwitten, koolhydraten en vetten [78]. Bij veel dieren geeft de eetlust voorrang aan eiwitten voor reproductief succes en koolhydraten voor een lange levensduur [79], en de algehele voedselinname neemt toe naarmate de nutriëntenconcentraties in het voedsel dalen als gevolg van compenserende voeding voor deze macronutriënten [80]. Als zodanig is de totale energie-inname het hoogst bij diëten met een laag eiwit- en/of koolhydraatgehalte [81], en deze duidelijke discrepantie kan de basis vormen voor veel metabole stoornissen in de levensstijl.

Hoewel een soortgelijk zoekgedrag kan bestaan ​​voor ten minste twee macronutriënten, natrium en calcium, worden de resterende micronutriënten binnen gezonde grenzen gehouden door continue inname van de beschikbare verscheidenheid aan voedingsmiddelen. Essentiële mineralen vormen een subgroep van deze micronutriënten met grote implicaties voor de gezondheid van het immuunsysteem. Deze omvatten major-calcium (Ca), fosfor (P), natrium (Na), kalium (K), magnesium (Mg), chloride (Cl), zwavel (S) en sporenelementen-ijzer (Fe), zink ( Zn), koper (Cu), mangaan (Mn), selenium (Se), jodium (I), molybdeen (Mo) en mogelijk driewaardig chroom (Cr) en fluor (F). Mineralen spelen een vitale rol bij het handhaven van de integriteit van verschillende fysiologische en metabolische processen die plaatsvinden in levende weefsels. Hun regulerende effecten op de immuunfunctie zijn tot op zekere hoogte gedefinieerd, en er is gerapporteerd dat ontoereikende niveaus van mineralen de immuuncompetentie bij mensen veranderen [82].

Een uitgebalanceerd en gevarieerd dieet kan over het algemeen alle essentiële mineralen voor het lichaam ondersteunen [83], of het nu gebaseerd is op natuurlijke of verrijkte voedingsmiddelen, maar moderne levensstijlen, voedingspatronen en landbouwproductiesystemen hebben dit evenwicht veranderd in de richting van algemene tekortkomingen in sommige mineralen ( Tafel 1). De Amerikaanse gegevens op basis van de National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES) ondersteunden prominente tekorten aan micronutriënten in de Amerikaanse bevolking, met een bijzondere focus op calcium, kalium, magnesium en ijzer [84,85]. In westerse diëten treden ernstige tekorten alleen op wanneer mineralen niet in voldoende hoeveelheden worden verkregen of niet worden opgenomen uit het dieet vanwege de ontoegankelijke chemische formulering of malabsorptiestoornissen van het maagdarmkanaal, vooral bij patiënten met parenterale voeding, ouderen en kinderen met aangeboren stofwisselingsstoornissen die zeer gespecialiseerde diëten vereisen. Dit in tegenstelling tot veel ontwikkelingslanden, waar de verscheidenheid aan voedselkeuzes beperkt is, het risico op economisch gedreven ondervoeding groot is en veganistische diëten wijdverspreider zijn [86]. Personen die een vegetarisch dieet volgen, kunnen tot 50 procent meer voedingsmineralen nodig hebben vanwege de geconsumeerde plantaardige fytaten. Tekortkomingen komen echter over de hele wereld vrij vaak voor en de kritieke tekortmineralen met immuuneffecten worden hieronder in meer detail beschreven.

4.1. Calcium

Calcium is van cruciaal belang voor gezonde botten en tanden, spiercontractie en -ontspanning, zenuwfunctie, bloedstolling, bloeddrukregulatie en de gezondheid van het immuunsysteem. Calcium is strak gereguleerd en varieert zelden van fysiologische niveaus van 8,8-10,4 mg/dl serum (4,7-5,2 mg/dl indien geïoniseerd) [87]. Calcium bindt zich aan galzuren en vetzuren om onoplosbare complexen te vormen die de darmcellen van de darm beschermen en de immunologische integriteit van de darm behouden, deels door celproliferatie te onderdrukken door differentiatie of apoptose te bevorderen [88]. Calcium vergemakkelijkt niet alleen T-celactivering, maar moduleert ook de kenmerkende metabole veranderingen die optreden in verschillende T-celsubsets en ontwikkelingsstadia. De calciuminstroom is defect en de calciumuitstroom is verhoogd in autofagie-deficiënte T-cellen, wat leidt tot een verlaagd niveau van lymfocytactivatie [89].

4.2. Potassium

Kalium is een systemische elektrolyt die zenuwtransmissie, spiercontractie, waterbalans en energieproductie ondersteunt. Historisch gezien werd kalium gebruikt om symptomen van chronische hoest te behandelen als een slijmoplossend middel en zal naar verwachting vergelijkbare effecten hebben op andere slijmvliesoppervlakken, waaronder maagsecretie en gastro-intestinale weefselsynthese [90]. Normale serumkaliumwaarden liggen tussen de 3,5 en 5 mmol/L. Kalium compenseert de effecten van natrium op het aangeboren immuunsysteem gedeeltelijk door het NLRC4-ontstekingsmasker te remmen [91]. In het geval van insulineresistentie komt het lichaam in de katabole toestand die het T-lymfocyt-afhankelijke adaptieve immuunsysteem onderdrukt en ontstekingen veroorzaakt in een voortdurende poging om de beschadigde weefsels te herstellen, terwijl het niet in staat is de immuunsequentie te voltooien. De natrium/kaliumpomp is essentieel voor de ionische integriteit van de lymfocyt onder de omstandigheden van insulineresistentie en uitgeputte kaliumvoorraden, waardoor wordt voorkomen dat de lymfocyt zijn cyclus voortzet [92].

4.3. Magnesium

Magnesium wordt aangetroffen in gezond botweefsel, dit element ondersteunt ook spiercontractie, zenuwoverdracht, de gezondheid van het immuunsysteem, evenals cellulaire energieproductie en eiwitsynthese. Normale serummagnesiumwaarden liggen tussen 1,8 en 2,2 mg/dL [93]. Magnesium werkt als een cofactor voor enzymatische activering in meerdere biochemische routes zoals glycolyse en de Krebs-cyclus. Het is een co-factor voor immunoglobulinesynthese, C03-convertase, antilichaamafhankelijke cytolyse, immuunceladhesie, IgM-lymfocytbinding, macrofaagrespons op lymfokines en T- of B-celadhesie [94].

4.4. Ijzer

IJzer is een cruciaal onderdeel van hemoglobine in rode bloedcellen dat zorgt voor zuurstofoverdracht en bijdraagt ​​aan het energiemetabolisme in alle weefsels als medium voor elektronenoverdracht. IJzer is ook een geïntegreerd onderdeel van veel enzymsystemen die celregulatie/proliferatie, DNA-synthese en elektronentransport in de mitochondriën reguleren. IJzer verschilt van andere lichaamsmineralen door de afwezigheid van een fysiologisch uitscheidingsproces. Het normale waardebereik is 60–170 µg/dL [95]. IJzer is enigszins uniek omdat het deelneemt aan voedingsimmuniteit, een actieve onttrekking van ijzer aan de bloedsomloop als reactie op de infectie [96].

IJzer is pro-inflammatoir, zowel in macrofagen als in neutrofielen wanneer het in overmaat aanwezig is en niet goed is opgeslagen in ferritine, waardoor de eliminatie van ziekteverwekkers wordt versterkt ten koste van hogere niveaus van weefselontsteking [97]. IJzer bevordert ook selectief de differentiatie en activiteit van Th2-cellen ten opzichte van Th1-cellen via INF-signalering, en draagt ​​ook bij aan de modulatie van Treg vanwege de onbalans bij de transferrinereceptor CD71, een ijzeropname-eiwit [98]. Het tegengestelde effect wordt waargenomen in B-cellen waar ijzer proliferatie bevordert [99]. Stroomafwaarts van de immuuncelsignalering leidde ijzertekort echter tot de neerwaartse regulatie van de antilichaamresponsen [100].

4.5. Andere belangrijke mineralen (fosfor, natrium, chloride, zwavel)

Momenteel zijn er geen kritieke tekortkomingen in deze groep mineralen, zolang een uitgebalanceerd dieet wordt gehandhaafd in de doelpopulatie. Afgezien van de duidelijke deelname aan celsignalering en energiemetabolisme, zijn de interacties tussen fosfor en het immuunsysteem inconsistent. Evenzo, hoewel natrium inflammatoire macrofaag- en T-celreacties kan versterken, is translationeel bewijs voor de effecten van voedingszout op de menselijke immuniteit schaars [101]. Chloride, het meest voorkomende anion bij mensen, wordt actief geaccumuleerd in de intracellulaire ruimte van de myeloïde cellen zoals neutrofielen en macrofagen en reageert met waterstofperoxide via fagolysosoom hypochloorzuur om het verdedigende hypochloorzuur te produceren [102].

Zwavel wordt verkregen uit een dieet, meestal in de vorm van zwavelhoudende aminozuren en draagt ​​bij aan de regulering van de gezondheid van het immuunsysteem via de metabolieten zoals glutathion, homocysteïne en taurine. Glutathion is de belangrijkste opslagvorm van zwavel in het lichaam, aangezien noch cysteïne noch methionine wordt opgeslagen en een overmaat gemakkelijk wordt geoxideerd tot sulfaat en wordt uitgescheiden in de urine, vaak in de vorm van fase II-metabolieten van voedingsfarmacoforen [103]. Zwavel draagt ​​ook bij aan de gezondheid van het immuunsysteem met de productie van weefsel en colon (microbiota) waterstofsulfide dat de ernst van verschillende immuungemedieerde ziekten vermindert [104], maar schadelijk kan zijn bij de pathogenese van infectieziekten zoals tuberculose [105].

4.6. Andere sporenmineralen (zink, koper, selenium, mangaan)

Een tekort aan sporenmineralen wordt niet vaak gezien in ontwikkelde regio's, tenzij het verband houdt met veroudering en chronische aandoeningen. Patiënten met een verworven vorm van deficiëntie zijn meestal niet in staat om de inname, opname, metabolisatie of uitscheiding van het mineraal efficiënt vol te houden. Nauwkeurige beoordeling van de mineraalstatus is echter een uitdaging omdat veelgebruikte metingen in de kliniek niet direct de mineraalstatus weergeven in de doelweefsels waar mineralen de neiging hebben zich op te hopen [106]. Hoewel gezonde diëten vaak meer kosten, wordt het steeds duidelijker dat veel voedingstekorten worden veroorzaakt door de voorkeur van de consument voor diëten met weinig voedingsstoffen en hoge energiedichtheid voor dezelfde prijs [107]. In combinatie met een dramatische afname van de consumptie van orgaanvlees dat historisch diende als een goede bron van mineralen voor een omnivoorpopulatie [108], kunnen nog steeds tekorten aan geselecteerde sporenmineralen worden verwacht. Voedingsrisico's voor tekorten aan sporenmineralen zijn onder meer een gebrek aan vleesinname, een teveel aan fytaten in de voeding (peulvruchten, zaden, volle granen) of oxalaten (zuring, spinazie, okra, noten en thee). Verminderde gastro-intestinale absorptie als gevolg van chronische gastro-intestinale en metabole ziekten manifesteert zich meestal door herverdeling van lichaamsmineraalvoorraden weg van het epitheel in de darm en de huid, waardoor een toename van auto-immuunziekten geassocieerd met deze weefsels mogelijk wordt [109].

Van de besproken sporenmineralen valt zink op door zijn behoefte aan verschillende klassen katalytische enzymen, zoals matrixmetalloproteïnasen, leveralcoholdehydrogenase, koolzuuranhydrase en transcriptionele zinkvingereiwitten. Zink is van cruciaal belang voor de reproductieve gezondheid [110] en het immuunsysteem, waar het een significant effect heeft op de normale werking van macrofagen, neutrofielen, natuurlijke killercellen en complementactiviteit, maar het kan niet in het lichaam worden opgeslagen en moet continu worden aangevuld. [109]. Zinktekort is een risicofactor voor de integriteit van de epitheliale barrière, zowel in de huid, de darmen (diarree) als de longen (virale infecties). De immuuneffecten worden gedeeltelijk gemedieerd door onjuiste activering en rijping van T- en B-cellen, en een onevenwichtige verhouding scheef in de richting van Th1- en Th17-pro-inflammatoire fenotypes [111]. Verhoogde rekrutering van zink in de geactiveerde immuuncellen en weg van de bloedsomloop en epitheelweefsels kan essentieel zijn om transcriptie en translatie van de acute fase-eiwitten te verzekeren, maar put de beschikbare voorraden verder uit [112].

Koper is een cofactor voor cytochroom-c-oxidase, het terminale enzym in de elektronentransportketen dat essentieel is voor oxidatieve fosforylering. Dit bepaalt de toepasbaarheid van koper voor het goed functioneren van organen en metabolische processen, stimulatie van het immuunsysteem om infecties te bestrijden en herstel van beschadigde weefsels [113]. De relevantie ervan voor het immuunsysteem wordt gemedieerd door het ijzer- en eiwitmetabolisme, aangezien koperhoudend ceruloplasmine een belangrijke antioxidantcomponent is van ferroxidase, erytrocytensuperoxidedismutase en diamineoxidase [114]. Kopertekorten worden in verband gebracht met verminderde proliferatie van T-lymfocyten, verminderde productie van IL-2 en verminderde activiteit van fagocyten, B-lymfocyten en natuurlijke killercellen [115]. In de aanwezigheid van ontstekingen zijn de plasmakoper- en ceruloplasmineconcentraties verhoogd, wat resulteert in een verhoogde bescherming tegen ziekteverwekkers en zuurstofradicalen.

De relatie tussen de resterende sporenelementen en de immuunfunctie is bij mensen minder goed gedocumenteerd. Selenium maakt deel uit van de enzymsystemen glutathionperoxidase en joodthyroninedeiodinase, en plasmaseleniumspiegels correleren met de CD4 plus-tellingen en differentiatie van CD4 plus T-cellen in Th1-cellen [116]. Mangaan is een co-factor van verschillende eiwitten, waaronder superoxide-dismutase [117]. Jodium (synthese van schildklierhormonen), molybdeen (mitochondriale bio-energetica), chroom (glucose- en vetmetabolisme) en fluor (botgezondheid) kunnen effecten hebben op de gezondheid van het immuunsysteem, maar deze zijn niet goed gedefinieerd. Van cruciaal belang is dat zowel zink als koper klassieke voorbeelden zijn van micronutriënten die spatiotemporele veranderingen in weefsels ondergaan tijdens het begin en einde van het ontstekingsproces [118]. Verhoogde rekrutering van zink en koper in de immuuncellen op het moment van infectie of immuunactivering versterkt de afweer van de gastheer tegen pathogenen door directe toxiciteit, evenals indirecte toename van de vorming van vrije radicalen en activering van de centrale enzymen in het cellulaire metabolisme [119]. Het recent opkomende bewijs suggereert dat andere sporenelementen zoals selenium, mangaan of molybdeen kunnen deelnemen aan vergelijkbare processen en vergelijkbare voorbijgaande toenames in de geactiveerde immuuncellen tot expressie kunnen brengen [120].

5. Veranderingen in het mineraalgehalte van voedingsmiddelen

De domesticatie van gewassen resulteerde in aanzienlijke verliezen in biodiversiteit (gewaspakket), complexe koolhydraten, micronutriënten en voedingsvezels in moderne diëten [20]. Beperkt vermogen om deze voedingsstoffen te absorberen, op te slaan en te metaboliseren als gevolg van milieu- of bodemeffecten, sociaaleconomische omstandigheden en gezondheidsstatus kan verder leiden tot de ontwikkeling van meerdere tekorten aan mineralen in de vatbare populaties [121]. Hoewel voedselverrijkingsstrategieën zeker helpen bij de meest voorkomende tekortkomingen (ijzer, zink, jodium), worden belangrijke kansen voor het aanpakken van meervoudige minerale ondervoeding gemist door zich te richten op afzonderlijke voedingsmiddelen voor afzonderlijke voedingsstoffen [21].

5.1. Agrarische Voedselproductie

De voedingswaarden van plantaardig en dierlijk voedsel veranderden tijdens de selectieve domesticatie- en kweekevenementen over de hele wereld. De energiedichtheid van alledaags voedsel in de vorm van verhoogde calorieretentie is dramatisch toegenomen, zowel bij planten (ophoping van koolhydraten ten koste van eiwit- en mineraalgehalte [122]) als bij dieren (ophoping van verzadigd vet en cholesterol ten koste van onverzadigd vet). en mineralen [123]).

Technologische vooruitgang die de productie van geraffineerde suikers en oliën mogelijk maakt, verhoogde ook de hoge energiedichtheid van bewerkte voedingsmiddelen, maar droeg verwaarloosbare hoeveelheden micronutriënten bij aan menselijke voeding. Deze overgang vormde een modern energierijk dieet waarin de totale voedselenergie is afgeleid van 51,8 procent koolhydraten, 32,8 procent vet en 15,4 procent eiwit [124]. Ten slotte is voedzaam orgaanvlees (slachtafval) zoals lever, hart, nier, hersenen, pens, darm en zwezerik (thymus en pancreas) uit veel moderne diëten verdwenen [108]. Deze weefsels bevatten gewoonlijk grotere hoeveelheden mineralen dan skeletspieren, zoals aangetoond voor zowel rundvlees [125] als lamsvlees [126].

Er is beperkte informatie beschikbaar om de bijdrage van verschillende voedselgroepen aan de inname van mineralen op populatieniveau te schatten. Voor een paar geselecteerde mineralen zoals fosfor, kalium, magnesium, zink, koper en mangaan suggereerden de oudere gegevens van Britse huishoudens dat totaal plantaardig voedsel en fruit en groenten bijdroegen aan de dagelijkse voeding 37 procent en 14 procent fosfor, 60 procent, en respectievelijk 45 procent kalium, 65 procent en 28 procent magnesium, 36 procent en 11 procent zink, 61 procent en 24 procent koper en 93 procent en 27 procent mangaan [127]. Deze cijfers worden echter aanzienlijk beïnvloed door de systematische daling van het mineraalgehalte van groenten en fruit, zoals blijkt uit het VK (natrium, calcium, magnesium, koper en ijzer tussen 1940 en 2019), de VS (calcium, fosfor, koper en ijzer tussen 1950-2009), Finland (kalium, mangaan, zink en koper tussen 1970-2000), Australië (ijzer en zink tussen 1980-2000) zoals onlangs samengevat [21] (Tabel 2).

5.2. Biologische beschikbaarheid, verrijking en voedingsrichtlijnen

Een recente significante toename van alternatieve plantaardige en cellulaire voedingsmiddelen op basis van eiwitten is een andere onbekende in de gezondheidsstatus van mineralen van de populaties die aanzienlijke hoeveelheden van deze producten consumeren, aangezien de meeste mineralen die aanwezig zijn in volledig dierlijk en plantaardig voedsel bestaan ​​in biologische complexen die bestaan ​​uit co-enzymen en activatoren van sporenelementen.

Dit legt extra beperkingen op aan de opname, verrijking en directe suppletie met micronutriënten, vooral bij zich snel ontwikkelende baby's en kinderen [121]. Om deze redenen wordt vaak voedsel verrijkt met micronutriënten voor jodium, ijzer, evenals vitamine A en D, en verschillende B-vitamines (thiamine B1, riboflavine B2 en niacine B3). Bovendien ondersteunt verbeterde toegang tot voedzaam voedsel, inclusief producten verrijkt met micronutriënten (vooral voor ijzer, calcium, zink en foliumzuur), de geschiktheid van de voeding voor de meeste individuen in zich ontwikkelende bevolkingsgroepen [128]. Hoe gunstig ook, suppletie met micronutriënten brengt voor bepaalde bevolkingsgroepen ook een verhoogd gezondheidsrisico of geen toegevoegde gezondheidsvoordelen met zich mee, zoals aangetoond in klinische settings voor landen met een hoge endemische last van infectieziekten [129,130], of in verschillende recente meta-analyses uitgevoerd in geïndustrialiseerde landen. landen [131.132].

Mineralen in de voedselmatrices zijn verder gebonden aan verschillende organische en anorganische verbindingen (multivormen) die hun oplosbaarheid, absorptie en biologische beschikbaarheid direct beïnvloeden. Voedselverwerking kan een substantiële invloed hebben op de biologische beschikbaarheid van mineralen, zowel in de richting van onomkeerbaar verlies of vermindering, als meer zelden in de richting van verhoogde opname [133]. Lokalisatie en activiteit van ionenkanalen, transporteiwitten en epitheliale integriteit in de doelgebieden van het maagdarmkanaal kunnen ook de opname van mineralen door de gastheer aanzienlijk moduleren. In gevallen waarin chelatie van mineralen tot fytaten, polyfenolen, tannines, lectines, voedingsvezels en eiwitten hun opname in de bovenste darm verhindert en de afgifte van deze mineralen aan het colonlumen verbetert, kan het darmmicrobioom extra voordelen bieden door het genereren van korte -ketenvetzuren, verlaagde luminale pH (verzuring) en verhoogde minerale oplosbaarheid [134]. Hun beoordeling in andere menselijke weefsels dan biologische vloeistoffen is een uitdaging, aangezien serum- en urine-mineraalniveaus niet precies het gehalte aan micronutriënten in het weefsel weergeven [82] (Tabel 3).

Het is vrij eenvoudig om voor een gezond persoon zonder chronische gastro-intestinale stoornissen hogere niveaus van mineralen te verkrijgen uit gevarieerde en volwaardige diëten. De geprefereerde voedingskeuzes overlappen over het algemeen met voedingsmiddelen die worden voorgesteld om het herstel van depressieve stoornissen te voorkomen en te bevorderen [135], waaronder tweekleppigen (oesters, kokkels of mosselen), orgaanvlees (lever, milt, nieren of hart) en bladgroenten ( waterkers, spinazie, mosterd, raap of snijbiet). Als onderdeel van een gezond voedingspatroon sluit deze selectie goed aan bij de huidige richtlijnen voor het gebruik van voedzame voedingsmiddelen om aan de dagelijkse voedingsbehoeften te voldoen zonder overmatige calorieën te consumeren [136].

6. Conclusies

De cruciale functie van mineralen bij toepassing op de metabolische en immuungezondheid kan niet over het hoofd worden gezien. Dit is met name van toepassing op chronische metabole en pro-inflammatoire toestanden die tijd nodig hebben om zich te ontwikkelen en op te lossen. Recente ontwikkelingen in ons begrip van absorptie en biologische beschikbaarheid specifiek voor elk mineraal, hun overvloed in circulatie en doelweefsels vertegenwoordigen een reeks belangrijke vorderingen bij het blootleggen van de nutritionele basis van minerale inname en hun toepassing op de menselijke gezondheid. Ons begrip van de metabolisch beperkende omgevingen van de ontstoken weefsels, de kritieke afhankelijkheid van aërobe glycolyse om immuuncellen van energie te voorzien om immuunfuncties uit te voeren, en minerale fluxen naar de doelweefsels en terug in de bloedsomloop ter ondersteuning van deze veranderingen, blijven echter zeer gefragmenteerd. .

Het verband tussen de voorbijgaande en permanente staat van insulineresistentie geassocieerd met de meeste stofwisselings- en immuunstoornissen wordt grotendeels niet onderzocht, hoewel er kennis bestaat over het verband tussen diabetes type I en een verminderde immuunrespons [137]. Herverdeling van metabole fluxen tijdens de verlengde immuunactivering van pyruvaat naar lactaat (buiten de TCA-cyclus naar NADH-productie en biosynthese), glutamine naar pyruvaat (ter compensatie van eerstgenoemde) en citraat (voor de toegevoegde synthese van vetzuren en lipidensoorten ) leiden tot disfunctionele regulatie van ontwikkelingsstofwisselingsprogramma's van de immuuncellen. Toekomstige studies zouden kunnen ontdekken dat deze metabolische toestanden een breder spectrum van celsubpopulaties definiëren, geïllustreerd door M1 en M2 macrofaag extremen, en gemedieerd door zowel de inflammasoom (IL-1) als niet-inflammasoom (TNF-) routes, evenals een balans tussen pro-inflammatoire palmitaat (C16:0) ​​en ontstekingsremmende palmitoleaat (C16:1n7) signalering [138]. Het is interessant om op te merken dat remming van het aspartaat-aminotransferase AST-enzym dat de gefragmenteerde TCA-cyclus omleidt, voldoende is om de mitochondriale ademhaling te bevorderen, de productie van stikstofmonoxide en IL-6 te remmen en de M1-macrofaagpolarisatie te verminderen [139].

Succesvolle voedingszorg van metabolische en immuunresultaten met essentiële mineralen is een belangrijk doel, aangezien veel mineraaltekorten en -tekortkomingen moeilijk te diagnosticeren en te kwantificeren zijn. Recente onderzoeken uitgevoerd met verschillende mineralen in de context van insulineresistentie, systemische ontsteking en vaccinatie benadrukten de noodzaak om deze interventies verder te onderzoeken in klinische settings [140] en benadrukten het gebruik van effectievere multiforms voor een verbeterde afgifte van mineralen aan de doelweefsels [106 ]. In de toekomst kan nauwkeurige targeting van de menselijke mineraalstatus en de bijdrage ervan aan de algehele gezondheid met interventies die zijn geselecteerd op de gewenste fysiologische resultaten, worden gebruikt om voedingsstrategieën te personaliseren die helpen bij het beheersen van chronische gezondheidsstoornissen en het bevorderen van een optimale gezondheid.

Bijdragen van auteurs:

MA en SK bedachten de studie en schetsten de reikwijdte van het werk. MA en SK voerden literatuuronderzoek uit en schreven het manuscript. JG onderzocht en organiseerde tabel- en figuurgegevens. Alle auteurs hebben de gepubliceerde versie van het manuscript gelezen en gaan ermee akkoord.

Financiering:

Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de USDA National Institute of Food and Agriculture Hatch-projecten #1023927 (SK). MA werd gedeeltelijk ondersteund door de beurs van het Koninkrijk Saoedi-Arabië van de Culturele Missie van de Koninklijke Ambassade van Saoedi-Arabië (toekenningsnummer 21032019).

Verklaring van de institutionele beoordelingsraad:

Niet toepasbaar.

Geïnformeerde toestemmingsverklaring:

Niet toepasbaar.

Verklaring gegevensbeschikbaarheid:

Niet toepasbaar.

Belangenconflicten:

De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling.

Referenties

1. Wong, MC; McCarthy, C.; Fearnbach, N.; Yang, S.; Herder, J.; Heymsfield, SB Ontstaan ​​van de obesitas-epidemie: 6-Decenniumvisualisatie met mensachtige avatars. Ben. J Clin. Nutr. 2022, 115, 1189-1193. [Kruisreferentie] [PubMed]

2. Cantley, J.; Ashcroft, FM Q&A: insulinesecretie en diabetes type 2: waarom falen cellen? BMC biol. 2015, 13, 33. [Kruisreferentie]

3. O'Hearn, M.; Lauren, BN; Wong, JB; Kim, DD; Mozaffarian, D. Trends en verschillen in cardiometabolische gezondheid bij Amerikaanse volwassenen, 1999–2018. J. Am. Coll. Cardiool. 2022, 80, 138-151. [KruisRef]

4. MacKenna, B.; Kennedy, NA; Mehrkar, A.; Lijsterbes, A.; Galloway, J.; Matthewman, J.; Mansfield, KE; Bechman, K.; Yates, M.; Bruin, J.; et al. Risico op ernstige COVID{1}}-uitkomsten in verband met immuungemedieerde ontstekingsziekten en immuunmodificerende therapieën: een landelijke cohortstudie in het OpenSAFELY-platform. Lancet Reumatol. 2022, 4, e490–e506. [KruisRef]

5. Boutari, C.; Mantzoros, CS Een update uit 2022 over de epidemiologie van obesitas en een oproep tot actie: terwijl de dubbele COVID{2}}-pandemie lijkt af te nemen, blijft de pandemie van obesitas en dysmetabolisme woeden. Metabolisme 2022, 133, 155217. [CrossRef]

6. Habbab, RM; Bhutta, ZA Prevalentie en sociale determinanten van overgewicht en obesitas bij adolescenten in Saoedi-Arabië: een systematische review. Clin. zwaarlijvigen. 2020, 10, e12400. [KruisRef]

7. Oh TJ; Lee, H.; Cho, YM Oost-Aziatische perspectieven in metabole en bariatrische chirurgie. J. Diabetesonderzoek. 2022, 13, 756-761. [KruisRef]

8. Calle, MC; Fernandez, ML-ontsteking en diabetes type 2. Diabetes Metab. 2012, 38, 183-191. [Kruisreferentie] [PubMed]

9. Rani, V.; Diep, G.; Singh, RK; Palle, K.; Yadav, UCS Oxidatieve stress en stofwisselingsstoornissen: pathogenese en therapeutische strategieën. Levenswetenschappen. 2016, 148, 183-193. [Kruisreferentie] [PubMed]

10. Tkachenko, O.; Polishchuk, I.; Gorchakova, N.; Zaychenko, H. Metabool syndroom en lipidenmetabolismestoornissen: moleculaire en biochemische aspecten. Acta Fac. Med. Naissensis 2020, 37, 5–22. [KruisRef]

11. Andersen, CJ; Murphy, KE; Fernandez, ML Impact van obesitas en metabool syndroom op immuniteit

12. Adv. Nutr. 2016, 7, 66-75. [CrossRef] [PubMed] 12. Ginhoux, F.; Guilliams, M. Tissue-Resident macrofaag ontogenie en homeostase. Immuniteit 2016, 44, 439-449. [Kruisreferentie] [PubMed]

13. Medzhitov, R. Oorsprong en fysiologische rollen van ontsteking. Natuur 2008, 454, 428-435. [Kruisreferentie] [PubMed]

14. De Fano, M.; Bartolini, D.; Tortoioli, C.; Vermigli, C.; Malara, M.; Galli, F.; Murdolo, G. Vetweefselplasticiteit als reactie op pathofysiologische signalen: een verbindende schakel tussen obesitas en de bijbehorende comorbiditeiten. Int. J Mol. Wetenschap. 2022, 23, 5511. [KruisRef]

15. Fajgenbaum, DC; Juni, CH Cytokine Storm. N. Engels. J Med. 2020, 383, 2255-2273. [KruisRef]

16. Rathinasabapathy, T.; Sakthivel, LP; Komarnytsky, S. Op planten gebaseerde ondersteuning van de ademhalingsgezondheid tijdens virale uitbraken. J. Agric. Voedsel Chem. 2022, 70, 2064-2076. [KruisRef]

17. Söderholm, AT; Pedicord, VA darmepitheelcellen: op het grensvlak van de microbiota en mucosale immuniteit. Immunologie 2019, 158, 267-280. [KruisRef]

18. Mariathasan, S.; Weiss, DS; Newton, K.; McBride, J.; O'Rourke, K.; Roose-Girma, M.; Lee, WP; Weinrauch, Y.; Monack, DM; Dixit, VM Cryopyrin activeert het ontstekingsmasker als reactie op gifstoffen en ATP. Natuur 2006, 440, 228-232. [KruisRef]

19. Arpaia, N.; Campbell, C.; ventilator, X.; Dikiy, S.; van der Veeken, J.; deRoos, P.; Liu, H.; Kruis, JR; Pfeffer, K.; Koffer, PJ; et al. Metabolieten geproduceerd door commensale bacteriën bevorderen perifere regulerende T-celgeneratie. Natuur 2013, 504, 451-455. [KruisRef]

20. Komarnytsky, S.; Retchin, S.; Vong, CI; Lila, MA Winsten en verliezen van landbouwvoedselproductie: implicaties voor de eenentwintigste eeuw. Annu. Eerw. Voedsel Sci. Technologie 2022, 13, 239-261. [KruisRef]

21. Mayer, A.-MB; Trenchard, L.; Rayns, F. Historische veranderingen in het mineraalgehalte van groenten en fruit in het VK van 1940 tot 2019: een zorg voor menselijke voeding en landbouw. Int. J. Voedselwetenschap. Nutr. 2022, 73, 315-326. [Kruisreferentie] [PubMed]

22. R˝oszer, T. De mysterieuze M2-macrofaag begrijpen door activeringsmarkers en effectormechanismen. bemiddelen. Ontsteking. 2015, 2015, e816460. [Kruisreferentie] [PubMed]

23. Murray, PJ; Allen, JE; Biswas, SK; Visser, EA; Gilroy, DW; Gördt, S.; Gordon, S.; Hamilton, JA; Ivashkiv, LB; Laurentius, T.; et al. Activering en polarisatie van macrofagen: nomenclatuur en experimentele richtlijnen. Immuniteit 2014, 41, 14-20. [Kruisreferentie] [PubMed]

24. Lawrence, T.; Gilroy, DW Chronische ontsteking: een mislukking van resolutie? Int. J. Exp. pathol. 2007, 88, 85-94. [KruisRef]

25. Nijhuis, J.; Rensen, SS; Slaats, Y.; van Dielen, FMH; Buurman, WA; Greve, JWM Activering van neutrofielen bij morbide obesitas, chronische activering van acute ontsteking. zwaarlijvigen. (Zilveren lente) 2009, 17, 2014-2018. [Kruisreferentie] [PubMed]

26. Hotamisligil, GS-ontsteking en stofwisselingsstoornissen. Natuur 2006, 444, 860–867. [KruisRef]

For more information:1950477648nn@gamil.com