Olulised mineraalid ja immuunrakkude metaboolne kohanemine, 2. osa

3.2.3. Makrofaagid

Rasvunud metaboolsete seisundite korral moodustavad makrofaagid kuni 40 protsenti rasvkoe strooma veresoonte rakkudest [68]. Rasvkoe makrofaagid hõlmavad nii püsivaid kui ka ajutisi rakke, mis on värvatud MCP-1 kaudu ja mõnikord nimetatakse neid pinnamarkerite erinevuste tõttu Me-ks [69]. Puhkeolekus kasutavad makrofaagid oksüdatiivsest fosforüülimisest toodetud energiat ja lülituvad IFN- või LPS-signaali kaudu põletikueelsesse M1-aktiveeritud olekusse (CD11b plus, F4/80 plus ja CD11c plus) järsult üle glükolüüsile. .

Nende aktiveerimine sõltub samast IKK-st, mis on seotud insuliiniresistentsuse patofüsioloogiaga ja põhjustab PPAR-vahendatud IL-1, TNF-, IL-6, IL-12 ja IL-i sekretsiooni. IL-23. Biokeemilisel tasandil põhjustab M1 polarisatsioon suktsinaadi ja malaadi [70] akumuleerumist Krebsi tsükli katkemise tõttu isotsitraatdehüdrogenaasi ja suktsinaatdehüdrogenaasi tasemel [71]. See võimaldab tsitraadi nihkumist rasvhapete ja prostaglandiinide sünteesi suunas, suktsinaadi akumuleerumist ja arginosuktsinaadi šundi aktiveerimist malaadi ja lämmastikoksiidi tootmise suunas.

Alternatiivselt aktiveeritud M2 makrofaagid (CD206 pluss CD301 plus) osalevad põletiku leevendamises IL-10, IL-4, IL-13 ja TGF- sekretsiooni kaudu, mida mõjutab tugevalt rasv. kudede eosinofiilid ja regulatoorsed T-rakud. Nii IL-4 kui ka IL-10 on kaks supresseerivat tsütokiini, mis muutuvad soole limaskesta kudedes vastavalt kokkupuutel helmintide ja soolestiku mikrofloorast pärinevate mikroobsete saadustega [72].

Stromaalsete veresoonte rakkude ja immuunsuse vahel on tihe seos. Strooma vaskulaarsed rakud mängivad olulist rolli vaskulaarses intimas, sealhulgas vaskulaarse struktuuri ja funktsiooni säilitamisel, vasokonstriktsiooni ja laienemise reguleerimisel, verevoolu reguleerimisel ja endoteeli barjääri säilitamisel. Lisaks osalevad strooma vaskulaarsed rakud ka immuunvastuste moduleerimises ja reguleerimises.

Täpsemalt võivad strooma vaskulaarsed rakud reguleerida immuunvastuse astet, aktiveerides või pärssides immuunrakkude funktsiooni. Näiteks võivad strooma vaskulaarsed rakud mõjutada T- ja B-rakkude aktivatsiooni ja proliferatsiooni, sekreteerides tsütokiine, antigeeni esitlust ja kaasstimuleerivate molekulide ekspressiooni, reguleerides seeläbi immuunvastuste intensiivsust ja suunda. Lisaks võivad strooma vaskulaarsed rakud osaleda ka põletikuliste reaktsioonide reguleerimises ja mängida rolli vigastuste parandamisel ja kudede regenereerimisel.

Kokkuvõtteks võib öelda, et strooma vaskulaarsed rakud mängivad immuunvastuses asendamatut rolli, mõjutavad immuunvastuse astet ja toimet, reguleerides immuunrakkude funktsiooni, ning osalevad ka olulistes protsessides, nagu kudede parandamine ja regenereerimine. Seetõttu peame pöörama suurt tähelepanu oma immuunsuse parandamisele. Cistanche mõjutab oluliselt immuunsust. Lihatuhka sisaldab mitmesuguseid bioloogiliselt aktiivseid koostisosi, nagu polüsahhariidid, kaks seent ja Huangli jne. Need koostisosad võivad stimuleerida immuunsüsteemi. Erinevat tüüpi rakud, suurendavad nende immuunaktiivsust.

Click cistanche tubulosa eelised

3.2.4. Dendriitrakud

Dendriitrakud ühendavad kaasasündinud ja adaptiivse immuunsuse, esitades antigeene T-raku retseptoritele. Nad kutsuvad esile põletikueelse keskkonna, tekitades IL-6 ja makrofaagide värbamise signaali. Sarnaselt teistele kaasasündinud rakkudele (dendriitrakud diferentseeruvad monotsüütidest nagu ka makrofaagid) sõltub dendriitrakkude aktiveerimine kriitiliselt glükolüüsist [73].

3.2.5. NK Natural Killer Cells CD56 plus

Aktiveeritud NK-rakud säilitavad bioenergeetilised profiilid, mis on sarnased Th1-rakkudega, mis sõltuvad peamiselt glükolüüsist ja glutaminolüüsist energiavarustuseks. Nagu teised ülalkirjeldatud kaasasündinud immuunrakud, on NK-vastused kiired ja mittespetsiifilised. Täheldatud nihked kõrgemale metaboolsele tasemele kaasasündinud immuunrakkude aktiveerimisel on vajalikud IFN-i sekretsiooniks ja otseseks tsütotoksilisuseks. Glükolüüsi suurendab sidrunhappe ja õunhappe pöördtransporterite SLC25A1 ja ACLY15 ekspressiooni reguleerimine SREBP signaaliülekande kaudu [74].

3.2.6. B-rakud CD19 pluss

B-rakud on adaptiivse immuunsuse lümfotsüütide komponent, mis toodavad immunoglobuliine tuttavate antigeenide vastu. Nende fenotüüpne aktiveerimine rasvkoes soodustab neutrofiilide, T-rakkude ja monotsüütide kemotaksist. Need rakud on mõnevõrra ainulaadsed, kuna nad kasutavad glükolüüsi ja glutaminolüüsi kõigis puhke- ja küpsemisolekutes [75]. B-rakkude akumuleerumine eelneb üldiselt T-rakkude akumulatsioonile metaboolsete häirete korral ja soodustab T-rakkude põletikueelset aktivatsiooni [68].

3.2.7. T-rakud CD3 pluss CD8 pluss (tsütotoksiline)

Need rakud moodustavad omandatud immuunsusrakkude populatsiooni ja nende arvukus suureneb metaboolselt ebasoodsates olekutes. Nende rakkude energiavajadus säilib pärast aktiveerimist glükolüüsi ja glutaminolüüsi abil [70].

3.2.8. T-rakud CD3 pluss CD4 plus (abistaja)

T-abistajarakud interakteeruvad antigeeni esitlevate rakkudega, nagu dendriitrakud, makrofaagid ja B-rakud, et moduleerida sihtkoe põletikulist seisundit. Nende rakkude küpsemine toimub harknääres ja viib mitme erineva T-rakkude alamklassi amplifikatsioonini, mis erinevad oma pinnamarkerite ja tsütokiinide profiilide poolest, nagu on kokku võetud allpool [76].

Th1-rakud diferentseeruvad põletikueelse IL-12 ja IFN-signaalide kaudu, et vabastada põletikueelsed IFN- ja TNF-. Nende bioenergeetiline profiil sõltub aktiveerimisel glükolüüsist ja glutaminolüüsist.

Th2 rakud diferentseeruvad IL-4 signaaliülekande kaudu, et täiendavalt sekreteerida IL-4 (kriitiliselt oluline B-tüüpi lümfotsüütide ellujäämiseks), IL-5, IL-10 ja IL -13. Th2 ja enamik allpool kirjeldatud T-abistajarakke säilitavad energiavarustuse glükolüüsi ja oksüdatiivse fosforüülimise osalise säilimise kaudu.

Th9 rakud diferentseeruvad IL-4 ja TGF-signaalide kaudu, et vabastada IL-9.

Th17 rakud diferentseeruvad IL-1, IL-6, IL-23 ja TGF-signaalide kaudu, et vabastada IL-17 patogeensete infektsioonide ja autoimmuunsuse kontrolli all hoidmiseks. IL-21/26 tsütokiinide seeria. Huvitav on see, et kõrge glükoosisisaldus põhjustab Th17 rakkude liigset diferentseerumist ja stimuleerimist ning provotseerib peremeesorganismis põletikku [77].

Th22 rakud diferentseeruvad IL-6 ja TNF-signaalide kaudu, et vabastada IL-22.

Treg (CD3 pluss CD4 pluss FOXP3 plus ) regulatoorsed rakud diferentseeruvad IL-2 ja TGF-signalisatsiooni kaudu, et vabastada IL-10 ja TGF-. Esimene säilitab Tregide immunosupressiivse funktsiooni. T regide bioenergeetiline profiil on sarnane naiivsete T-rakkudega ja seda toetab peamiselt rasvhapete oksüdatsioon ja oksüdatiivne fosforüülimine [76].

4. Oluliste mineraalide mõju immunoloogilistele tulemustele

Toitained avaldavad oma rolli kaasasündinud immuunsuses ja põletikus kahes peamises kontrollpunktis: (i) soolestikuga seotud lümfoidkoes sooletraktis ja (ii) immuunrakkude läbirääkimine ja signaalimine erinevates peremeeskudedes. Ebapiisav toiteväärtus, mis on põhjustatud alatoitumisest, ebatervislikust toitumisest ja häiretest, mis on seotud oluliste toitainete kaotuse või suutmatusega, põhjustab toitainete puudujääke, mis võivad otseselt mõjutada keha immuun- ja põletikulist seisundit. Toitainete koostoime toidus ja dieedis muudab eeldatava immuunsüsteemi tulemuste keerukamaks. See on eriti ilmne makrotoitainete tasemel valkude, süsivesikute ja rasvade toitainespetsiifiliste isusüsteemide olemasolu kaudu [78]. Paljudel loomadel eelistab isu paljunemise edu saavutamiseks valke ja pikaealisuse tagamiseks süsivesikuid [79] ning üldine toidutarbimine suureneb, kui toitainete kontsentratsioon toidus väheneb nende makrotoitainete kompenseeriva söötmise tõttu [80]. Sellisena on koguenergia tarbimine kõrgeim madala valgu- ja/või madala süsivesikusisaldusega dieedil [81] ning see ilmne lahknevus võib olla paljude elustiili ainevahetushäirete aluseks.

Kuigi sarnane otsimiskäitumine võib esineda vähemalt kahe makrotoitaine, naatriumi ja kaltsiumi puhul, säilivad ülejäänud mikrotoitained tervislikes piirides pideva tarbimise kaudu saadaolevatest erinevatest toitudest. Olulised mineraalid moodustavad nende mikroelementide alarühma, millel on suur mõju immuunsüsteemile. Nende hulka kuuluvad peamised - kaltsium (Ca), fosfor (P), naatrium (Na), kaalium (K), magneesium (Mg), kloriid (Cl), väävel (S) ja mikroelemendid - raud (Fe), tsink ( Zn), vask (Cu), mangaan (Mn), seleen (Se), jood (I), molübdeen (Mo) ja võib-olla ka kolmevalentne kroom (Cr) ja fluor (F). Mineraalid mängivad olulist rolli eluskudedes toimuvate erinevate füsioloogiliste ja metaboolsete protsesside terviklikkuse säilitamisel. Nende regulatiivne mõju immuunfunktsioonile on teatud määral määratletud ja on teatatud, et mineraalide ebapiisav tase muudab inimeste immuunvõimet [82].

Tasakaalustatud ja mitmekesine toitumine võib tavaliselt toetada kõiki keha jaoks olulisi mineraalaineid [83], olenemata sellest, kas see põhineb looduslikel või rikastatud toiduainetel, kuid tänapäevased elustiilid, toitumisharjumused ja põllumajanduslik tootmissüsteem on muutnud seda tasakaalu mõningate mineraalide ebapiisavuse suunas. Tabel 1). USA riiklikel tervise- ja toitumisuuringute uuringutel (NHANES) põhinevad andmed toetasid USA elanikkonna silmapaistvaid mikrotoitainete puudulikkust, keskendudes eelkõige kaltsiumile, kaaliumile, magneesiumile ja rauale [84,85]. Lääne dieedi puhul tekivad tõsised puudujäägid ainult siis, kui mineraalaineid ei saada piisavas koguses või kui neid ei imendu toidust kättesaamatu keemilise koostise või seedetrakti malabsorptsioonihäirete tõttu, eriti parenteraalset toitumist saavatel patsientidel, eakatel ja kaasasündinud lastel. ainevahetushäired, mis nõuavad väga spetsiifilist dieeti. See on vastupidine paljudele arengumaadele, kus mitmesugused toiduvalikud on piiratud, majanduslikult põhjustatud alatoitluse oht on suur ja vegantoitumine on laiemalt levinud [86]. Taimetoitlased võivad tarbitavate taimsete fütaatide tõttu vajada kuni 50 protsenti rohkem mineraalaineid. Puudused on aga kogu maailmas üsna tavalised ning immuunmõjuga mineraalide kriitilist puudujääki kirjeldatakse lähemalt allpool.

4.1. Kaltsium

Kaltsium on kriitilise tähtsusega tervete luude ja hammaste, lihaste kokkutõmbumise ja lõõgastumise, närvide funktsioneerimise, vere hüübimise, vererõhu reguleerimise ja immuunsüsteemi tervise jaoks. Kaltsium on rangelt reguleeritud ja varieerub harva füsioloogilisest tasemest 8,8–10,4 mg/dl seerumis (ioniseerituna 4,7–5,2 mg/dl) [87]. Kaltsium seondub sapphapete ja rasvhapetega, moodustades lahustumatud kompleksid, mis kaitsevad soolestiku soolestiku rakke ja säilitavad soolestiku immunoloogilise terviklikkuse, osaliselt pärssides rakkude proliferatsiooni, soodustades diferentseerumist või apoptoosi [88]. Kaltsium mitte ainult ei hõlbusta T-rakkude aktiveerimist, vaid moduleerib ka eristatavaid metaboolseid muutusi, mis tekivad erinevates T-rakkude alamhulkades ja arenguetappides. Kaltsiumi sissevool on puudulik ja kaltsiumi väljavool autofagia puudulikkusega T-rakkudes on suurenenud, mis viib lümfotsüütide aktivatsiooni taseme languseni [89].

4.2. Kaalium

Kaalium on süsteemne elektrolüüt, mis toetab närviülekannet, lihaste kontraktsioone, veetasakaalu ja energia tootmist. Ajalooliselt kasutati kaaliumi kroonilise köha sümptomite raviks lima rögalahtistina ja sellel on eeldatavasti sarnane toime ka teistele limaskestade pindadele, sealhulgas mao sekretsioonile ja seedetrakti kudede sünteesile [90]. Normaalne seerumi kaaliumisisaldus on vahemikus 3,5–5 mmol/l. Kaalium tasakaalustab naatriumi mõju kaasasündinud immuunsüsteemile, inhibeerides osaliselt NLRC4 põletikku [91]. Insuliiniresistentsuse korral siseneb keha kataboolsesse olekusse, mis pärsib T-lümfotsüütidest sõltuvat adaptiivset immuunsüsteemi ja juhib põletikku, püüdes pidevalt kahjustatud kudesid parandada, kuid ei suuda immuunjärjestust lõpule viia. Naatrium/kaaliumpump on kriitilise tähtsusega lümfotsüütide ioonse terviklikkuse jaoks insuliiniresistentsuse ja kahanenud kaaliumivarude tingimustes, takistades seega lümfotsüütidel oma tsüklis edasi liikuda [92].

4.3. Magneesium

Magneesiumi leidub terves luukoes, see element toetab ka lihaste kokkutõmbumist, närviülekannet, immuunsüsteemi tervist, aga ka raku energia tootmist ja valgusünteesi. Normaalne seerumi magneesiumitase on vahemikus 1,8–2,2 mg/dl [93]. Magneesium toimib ensümaatilise aktiveerimise kofaktorina mitmetes biokeemilistes radades, nagu glükolüüs ja Krebsi tsükkel. See on immunoglobuliinide sünteesi, C 03 konvertaasi, antikehast sõltuva tsütolüüsi, immuunrakkude adhesiooni, IgM lümfotsüütide seondumise, makrofaagide vastuse lümfokiinidele ja T- või B-rakkude kleepumise kaasfaktor [94].

4.4. Raud

Raud on punaste vereliblede hemoglobiini kriitiline osa, mis tagab hapniku ülekande ja aitab elektronide ülekandekeskkonnana kaasa energia metabolismile kõigis kudedes. Raud on ka paljude ensüümsüsteemide lahutamatu osa, mis reguleerivad rakkude regulatsiooni/proliferatsiooni, DNA sünteesi ja elektronide transporti mitokondrites. Raud erineb teistest keha mineraalidest füsioloogilise eritumisprotsessi puudumise tõttu. Normaalväärtuste vahemik on 60–170 µg/dl [95]. Raud on mõnevõrra ainulaadne, kuna see osaleb toitumise immuunsuses, raua aktiivses vereringest eemaldamises vastusena infektsioonile [96].

Raud on põletikku soodustav nii makrofaagides kui ka neutrofiilides, kui seda esineb liiga palju ja seda ei säilitata korralikult ferritiini sees, tugevdades seega patogeenide elimineerimist kudede põletikulisema taseme arvelt [97]. Raud soodustab ka selektiivselt Th2 diferentseerumist Th1-rakkude suhtes ja aktiivsust INF-signalisatsiooni kaudu, samuti aitab kaasa Tregi moduleerimisele, mis on tingitud raua omastamise valgu transferriini retseptori CD71 tasakaalustamatusest [98]. Vastandlikku toimet täheldatakse B-rakkudes, kus raud soodustab proliferatsiooni [99]. Immuunrakkude signaaliülekandest allavoolu põhjustas rauapuudus aga antikehade vastuste allareguleerimise [100].

4.5. Muud peamised mineraalid (fosfor, naatrium, kloriid, väävel)

Praegu ei ole selles mineraalainete rühmas olulisi puudujääke seni, kuni sihtpopulatsioonis hoitakse tasakaalustatud toitumist. Peale ilmse osalemise rakkude signaaliülekandes ja energia metabolismis on fosfori ja immuunsüsteemi vahelised koostoimed ebajärjekindlad. Samamoodi, kuigi naatrium võib võimendada põletikulisi makrofaagide ja T-rakkude vastuseid, on toidusoola mõju kohta inimese immuunsusele translatsioonilisi tõendeid vähe [101]. Kloriid, mis on inimestel kõige levinum anioon, akumuleerub aktiivselt müeloidrakkude, näiteks neutrofiilide ja makrofaagide rakusiseses ruumis ning reageerib fagolüsosoomi hüpokloorhappe kaudu vesinikperoksiidiga, moodustades kaitsva hüpokloorhappe [102].

Väävlit saadakse toidust peamiselt väävli aminohapete kujul ja see aitab kaasa immuunsüsteemi tervise reguleerimisele metaboliitide, nagu glutatioon, homotsüsteiin ja tauriin, kaudu. Glutatioon on peamine väävli säilitamise vorm kehas, kuna ei tsüsteiini ega metioniini ei säilitata ning ülejääk oksüdeerub kergesti sulfaadiks ja eritub uriiniga, sageli toidufarmakofooride II faasi metaboliitide kujul [103]. Väävel aitab kaasa ka immuunsüsteemi tervisele kudede ja käärsoole (mikrobioota) vesiniksulfiidi tootmisega, mis vähendab erinevate immuunvahendatud haiguste raskusastet [104], kuid võib olla kahjulik nakkushaiguste, nagu tuberkuloos, patogeneesis [105].

4.6. Muud mineraalid (tsink, vask, seleen, mangaan)

Mineraalainete puudust ei täheldata arenenud piirkondades tavaliselt, välja arvatud juhul, kui see on seotud vananemise ja krooniliste häiretega. Omandatud vaeguse vormiga patsiendid ei suuda tavaliselt mineraalaineid tõhusalt tarbida, omastada, metaboliseerida ega väljutada. Mineraalide seisundi täpne hindamine on aga keeruline, kuna kliinikus tavaliselt kasutatavad mõõtmised ei kajasta otseselt mineraalide seisundit sihtkudedes, kus mineraalid kipuvad kogunema [106]. Kuigi tervislik toitumine kipub maksma rohkem, muutub üha ilmsemaks, et paljud toitumispuudused on tingitud sellest, et tarbija eelistab madala toitainesisaldusega ja suure energiatihedusega dieete samas hinnaklassis [107]. Koos elundiliha tarbimise järsu vähenemisega, mis ajalooliselt oli kõigesööjate populatsiooni jaoks hea mineraalide allikas [108], võib siiski oodata teatud mineraalide puudujääke. Toitumisriskid mineraalide ebapiisavuse korral hõlmavad liha tarbimise puudumist, fütaatide (kaunviljad, seemned, täisteratooted) või oksalaatide (hapuoblikas, spinat, okra, pähklid ja tee) tarbimist. Kroonilistest seedetrakti- ja ainevahetushaigustest tingitud seedetrakti imendumise häire väljendub tavaliselt keha mineraalainete varude ümberjaotumises soolestikus ja nahas epiteelist eemale, võimaldades seega nende kudedega seotud autoimmuunhaiguste sagenemist [109].

Arutletud mineraalide hulgast paistab tsink silma selle poolest, et vajab mitut katalüütiliste ensüümide klassi, nagu maatriksi metalloproteinaasid, maksa alkoholdehüdrogenaas, karboanhüdraas ja transkriptsioonilised tsingi sõrmevalgud. Tsink on reproduktiivtervise [110] ja immuunsüsteemi jaoks ülioluline, kuna sellel on märkimisväärne mõju makrofaagide, neutrofiilide, looduslike tapjarakkude normaalsele talitlusele ja komplemendi aktiivsusele, kuid seda ei saa organismis säilitada ja seda tuleb pidevalt täiendada. [109]. Tsingi ebapiisavus on epiteeli barjääri terviklikkuse riskitegur nii nahas, soolestikus (kõhulahtisus) kui ka kopsudes (viirusinfektsioonid). Immuunsüsteemi toimeid vahendavad osaliselt T- ja B-rakkude ebaõige aktiveerimine ja küpsemine ning Th1 ja Th17 põletikueelsete fenotüüpide suunas kalduv tasakaalustamata suhe [111]. Tsingi suurenenud värbamine aktiveeritud immuunrakkudesse ning vereringest ja epiteeli kudedest eemal võib olla hädavajalik, et tagada ägeda faasi valkude transkriptsioon ja translatsioon, kuid kahandab olemasolevaid varusid veelgi [112].

Vask on tsütokroom c oksüdaasi, elektronide transpordiahela terminaalse ensüümi kofaktor, mis on oksüdatiivse fosforüülimise jaoks kriitilise tähtsusega. See määrab vase kasutatavuse elundite ja ainevahetusprotsesside nõuetekohaseks toimimiseks, immuunsüsteemi stimuleerimiseks nakkustega võitlemiseks ja vigastatud kudede parandamiseks [113]. Selle olulisust immuunsüsteemile vahendab raua ja valkude metabolism, kuna vaske sisaldav tseruloplasmiin on ferroksidaasi, erütrotsüütide superoksiidi dismutaasi ja diamiini oksüdaasi oluline antioksüdantkomponent [114]. Vasepuudust seostatakse T-lümfotsüütide proliferatsiooni halvenemise, IL-2 tootmise vähenemise ning fagotsüütide, B-lümfotsüütide ja looduslike tapjarakkude aktiivsuse vähenemisega [115]. Põletiku korral suureneb vase ja tseruloplasmiini kontsentratsioon plasmas, mille tulemusena suureneb kaitse patogeenide ja hapnikuradikaalide eest.

Ülejäänud mineraalide ja immuunfunktsiooni vaheline seos on inimestel vähem dokumenteeritud. Seleen on osa glutatioonperoksidaasi ja jodotüroniini dejodinaasi ensüümsüsteemidest ning plasma seleenitasemed korreleeruvad CD4 pluss arvude ja CD4 pluss T-rakkude diferentseerumisega Th1 rakkudeks [116]. Mangaan on mitme valgu, sealhulgas superoksiiddismutaasi, kaasfaktor [117]. Jood (kilpnäärmehormoonide süntees), molübdeen (mitokondriaalne bioenergeetika), kroom (glükoosi ja lipiidide metabolism) ja fluor (luude tervis) võivad avaldada mõju immuunsüsteemile, kuid need ei ole täpselt määratletud. Kriitilise huviga on nii tsink kui ka vask klassikalised näited mikrotoitainetest, mis läbivad põletikulise protsessi alguse ja taandumise ajal kudedes spatiotemporaalseid muutusi [118]. Tsingi ja vase suurenenud värbamine immuunrakkudesse nakatumise või immuunsüsteemi aktiveerumise ajal tugevdab peremeesorganismi kaitset patogeenide vastu otsese toksilisuse kaudu, samuti kaudselt suurendab vabade radikaalide moodustumist ja rakkude metabolismi kesksete ensüümide aktiveerimist [119]. Hiljuti ilmnenud tõendid viitavad sellele, et muud mikroelemendid, nagu seleen, mangaan või molübdeen, võivad osaleda sarnastes protsessides ja avaldada sarnast mööduvat suurenemist aktiveeritud immuunrakkudes [120].

5. Toidu mineraalainete sisalduse muutused

Põllukultuuride kodustamine põhjustas kaasaegses toitumises bioloogilise mitmekesisuse (kultuuripakett), liitsüsivesikute, mikroelementide ja kiudainete olulise vähenemise [20]. Piiratud võime neid toitaineid absorbeerida, säilitada ja metaboliseerida keskkonna- või pinnasemõjude, sotsiaalmajanduslike tingimuste ja tervisliku seisundi tõttu võib tundlikes populatsioonides veelgi kaasa tuua mitmete mineraalide ebapiisavuse [121]. Kuigi toidu rikastamise strateegiad aitavad kindlasti kõige sagedamini tuvastatud puuduste (raud, tsink, jood) puhul, jäetakse kasutamata olulised võimalused mitmete mineraalide alatoitumuse vastu võitlemiseks, kui sihitakse üksikuid toiduaineid üksikute toitainete jaoks [21].

5.1. Põllumajanduslik toiduainete tootmine

Taimsete ja loomsete toiduainete toiteväärtused muutusid selektiivsete kodustamis- ja aretusürituste käigus kõikjal maailmas. Igapäevase toidu energiatihedus suurenenud kalorite säilitamise näol on hüppeliselt suurenenud nii taimedes (süsivesikute kogunemine valgu- ja mineraalainete sisalduse arvelt [122]) kui ka loomadel (küllastunud rasvade ja kolesterooli kogunemine küllastumata rasvade arvelt). ja mineraalid [123]).

Tehnoloogilised edusammud, mis võimaldavad rafineeritud suhkrute ja õlide tootmist, suurendasid ka töödeldud toiduainete suurt energiatihedust, kuid andsid inimtoidule tühise koguse mikrotoitaineid. See üleminek moodustas kaasaegse energiatiheda dieedi, milles kogu toiduenergia saadakse 51,8 protsendist süsivesikutest, 32,8 protsendist rasvast ja 15,4 protsendist valkudest [124]. Lõpuks on paljudest tänapäevastest dieetidest välja jäetud toitainerikkad elundilihad (rups), nagu maks, süda, neer, aju, kaljukas, sooled ja maiuspalad (harknääre ja kõhunääre) [108]. Need koed sisaldavad tavaliselt rohkem mineraale kui skeletilihased, nagu on näidatud nii veiseliha [125] kui ka lambaliha puhul [126].

Saadaval on piiratud teave, et hinnata erinevate toidurühmade panust mineraalide tarbimisse elanikkonna tasandil. Mõnede valitud mineraalide, näiteks fosfori, kaaliumi, magneesiumi, tsingi, vase ja mangaani kohta näitasid Briti leibkondade vanemad andmed, et taimne toit ning puu- ja köögiviljad andsid igapäevases toidus 37 protsenti ning fosforist 14 protsenti, 60 protsenti ja 45 protsenti kaaliumi, 65 protsenti ja 28 protsenti magneesiumi, 36 protsenti ja 11 protsenti tsinki, 61 protsenti ja 24 protsenti vaske ning 93 protsenti ja 27 protsenti mangaani [127]. Neid numbreid mõjutab aga oluliselt puu- ja köögiviljade mineraalide sisalduse süstemaatiline vähenemine, nagu on näidatud Ühendkuningriigis (naatrium, kaltsium, magneesium, vask ja raud aastatel 1940–2019), USA (kaltsium, fosfor, vask ja raud aastatel 1950–2009), Soome (kaalium, mangaan, tsink ja vask aastatel 1970–2000), Austraalia (raud ja tsink aastatel 1980–2000), nagu hiljuti kokku võetud [21] (tabel 2).

5.2. Biosaadavus, rikastamine ja toitumisjuhised

Hiljutine märkimisväärne kasv alternatiivsete taimsete ja rakukultuuride valgupõhiste toitude hulgas on veel üks teadmata nende populatsioonide mineraalainete tervislikus seisundis, kes tarbivad neid tooteid märkimisväärses koguses, kuna enamik täisloomsetes ja taimsetes toitudes leiduvaid mineraale leidub bioloogilistes kompleksides, mis koosnevad koensüümidest ja mikroelementide aktivaatorid.

See seab täiendavad piirangud imendumisele, rikastamisele ja otsesele lisamisele mikroelementidega, eriti kiiresti arenevate imikute ja laste puhul [121]. Nendel põhjustel rikastatakse toiduaineid sageli mikroelementidega joodi, raua, samuti A- ja D-vitamiini ning mitme B-vitamiini (tiamiin B1, riboflaviin B2 ja niatsiin B3) jaoks. Lisaks toetab suurem juurdepääs toitvatele toiduainetele, sealhulgas mikrotoitainetega (eriti raua, kaltsiumi, tsingi ja folaadiga) rikastatud toodetele, enamiku arenevas populatsioonis elavate inimeste toitumise adekvaatsust [128]. Olenemata sellest, kas mikrotoitainete lisamine on kasulik, kaasneb sellega teatud populatsioonide jaoks ka suurem terviserisk või puudub täiendav kasu tervisele, nagu on näidatud kõrge nakkushaiguste levikuga riikide kliinilistes tingimustes [129,130] või mitmetes hiljutistes tööstusriikides tehtud metaanalüüsides. riigid [131 132].

Toidumaatriksites olevad mineraalid on täiendavalt seotud erinevate orgaaniliste ja anorgaaniliste ühenditega (multivormid), mis mõjutavad otseselt nende lahustuvust, imendumist ja biosaadavust. Toidu töötlemisel võib olla oluline mõju mineraalide biosaadavusele nii pöördumatu kadumise või vähenemise suunas kui ka harvemini omastamise suurenemise suunas [133]. Ioonikanalite, transportvalkude ja epiteeli terviklikkuse lokaliseerimine ja aktiivsus seedetrakti sihtpiirkondades võivad samuti oluliselt moduleerida peremeesorganismi mineraalide omastamist. Juhtudel, kui fütaatide, polüfenoolide, tanniinide, lektiinide, toidukiudude ja valkudega moodustumine takistab nende imendumist soolestiku ülaosas ja suurendab nende mineraalide jõudmist käärsoole luumenisse, võib soolestiku mikrobioom pakkuda täiendavat kasu, luues lühikese -ahela rasvhapped, vähenenud luminaalne pH (hapestumine) ja suurenenud mineraalide lahustuvus [134]. Nende hindamine muudes inimkudedes peale bioloogiliste vedelike on keeruline, kuna seerumi ja uriini mineraalide tase ei kajasta täpselt kudede mikroelementide sisaldust [82] (tabel 3).

Krooniliste seedetrakti häireteta terve inimese jaoks on mitmekesise ja täistoitu sisaldava toiduga kõrgema mineraalainete taseme saamine üsna lihtne. Eelistatud toitumisvalikud kattuvad üldiselt depressiivsete häirete ennetamiseks ja nendest paranemise soodustamiseks pakutavate toiduainetega [135], sealhulgas kahepoolmelised (austrid, karbid või rannakarbid), elundiliha (maks, põrn, neerud või süda) ja lehtköögiviljad ( kress, spinat, sinep, naeris või mangold). Tervisliku toitumisharjumuse osana on see valik hästi kooskõlas praeguste toitainerikka toidu kasutamise juhistega, et rahuldada igapäevaseid toitainevajadusi ilma liigseid kaloreid tarbimata [136].

6. Järeldused

Tähelepanuta ei saa jätta mineraalide üliolulist funktsiooni metaboolse ja immuunsüsteemi tervises. See kehtib eriti krooniliste metaboolsete ja põletikku soodustavate seisundite puhul, mille arenemine ja taandumine võtab aega. Hiljutised arengud meie arusaamises igale mineraalile omasest imendumisest ja biosaadavusest, nende arvukusest ringluses ja sihtkudedes kujutavad endast mitmeid suuri edusamme mineraalide tarbimise toiteväärtuse avastamisel ja nende rakendamisel inimeste tervisele. Kuid meie arusaam põletikuliste kudede metaboolselt piiravast keskkonnast, kriitilisest sõltuvusest aeroobsest glükolüüsist, et varustada immuunrakke immuunfunktsioonide täitmiseks vajaliku energiaga, ning mineraalide voogudest sihtkudedesse ja tagasi vereringesse nende muutuste toetamiseks on endiselt väga killustatud. .

Enamiku metaboolsete ja immuunhäiretega seotud insuliiniresistentsuse ajutise ja püsiva seisundi seost ei ole suures osas uuritud, kuigi on olemas teadmised I tüüpi diabeedi ja nõrgenenud immuunvastuse vahelise seose kohta [137]. Metaboolsete voogude ümberjaotumine pikaajalisel immuunaktivatsioonil püruvaadist laktaadiks (väljaspool TCA tsüklit NADH tootmise ja biosünteesi suunas), glutamiinist püruvaadiks (esimese kompenseerimiseks) ja tsitraadiks (rasvhapete ja lipiidide sünteesiks) ) põhjustada immuunrakkude arengu metaboolsete programmide düsfunktsionaalset reguleerimist. Tulevased uuringud võivad avastada, et need metaboolsed seisundid määratlevad laiema spektri raku alampopulatsioone, mille näideteks on M1 ja M2 makrofaagide äärmused ja mida vahendavad nii põletikulised (IL-1) kui ka mittepõletikulised (TNF-) rajad, samuti tasakaal põletikueelse palmitaadi (C16:0) ​​ja põletikuvastase palmitoleaadi (C16:1n7) signaalide vahel [138]. Huvitav on märkida, et fragmenteeritud TCA tsüklit šunteeriva aspartaataminotransferaasi AST ensüümi inhibeerimine on piisav, et soodustada mitokondriaalset hingamist, inhibeerida lämmastikoksiidi ja IL-6 tootmist ning vähendada M1 makrofaagide polarisatsiooni [139].

Ainevahetuse ja immuunsüsteemi tulemuste edukas toitmine oluliste mineraalidega on oluline eesmärk, kuna paljusid mineraalide puudusi ja ebapiisavust on raske diagnoosida ja kvantifitseerida. Hiljutised uuringud, mis viidi läbi mitmete mineraalidega seoses insuliiniresistentsuse, süsteemse põletiku ja vaktsineerimise kontekstis, tõid esile vajaduse neid sekkumisi kliinilistes tingimustes täiendavalt uurida [140] ja rõhutasid tõhusamate multivormide kasutamist mineraalide paremaks kohaletoimetamiseks sihtkudedesse [106]. ]. Tulevikus saab inimese mineraalainete seisundi täpset sihtimist ja selle panust üldisesse tervisesse soovitud füsioloogiliste tulemuste järgi valitud sekkumiste abil kasutada toitumisstrateegiate isikupärastamiseks, mis aitavad juhtida kroonilisi tervisehäireid ja edendada optimaalset tervist.

Autori kaastööd:

MA ja SK koostasid uuringu ja visandasid töö ulatuse. MA ja SK viisid läbi kirjanduse otsinguid ja kirjutasid käsikirja. JG uuris ja korrastas tabelite ja jooniste andmeid. Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.

Rahastamine:

Seda tööd toetasid osaliselt USDA riikliku toidu- ja põllumajandusinstituut Hatch projektid #1023927 (SK). MA toetas osaliselt Saudi Araabia Kuningriigi stipendiumi Saudi Araabia Kuningliku Saatkonna kultuurimissioonilt (grandi number 21032019).

Institutsioonilise ülevaatenõukogu avaldus:

Ei kohaldata.

Teadliku nõusoleku avaldus:

Ei kohaldata.

Andmete kättesaadavuse avaldus:

Ei kohaldata.

Huvide konfliktid:

Autorid ei kinnita huvide konflikti.

Viited

1. Wong, MC; McCarthy, C.; Fearnbach, N.; Yang, S.; Shepherd, J.; Heymsfield, SB Rasvumise epideemia tekkimine: 6-Kümmekümnendi visualiseerimine humanoidsete avataridega. Olen. J. Clin. Nutr. 2022, 115, 1189–1193. [CrossRef] [PubMed]

2. Cantley, J.; Ashcroft, FM Q&A: Insuliini sekretsioon ja 2. tüüpi diabeet: miks rakud ebaõnnestuvad? BMC Biol. 2015, 13, 33. [CrossRef]

3. O'Hearn, M.; Lauren, BN; Wong, JB; Kim, DD; Mozaffarian, D. USA täiskasvanute kardiometaboolse tervise suundumused ja erinevused, 1999–2018. J. Am. Coll. Kardiol. 2022, 80, 138–151. [CrossRef]

4. MacKenna, B.; Kennedy, NA; Mehrkar, A.; Rowan, A.; Galloway, J.; Matthewman, J.; Mansfield, KE; Bechman, K.; Yates, M.; Brown, J.; et al. Tõsise COVID-i oht-19 immuunvahendatud põletikuliste haiguste ja immuunsüsteemi modifitseerivate teraapiatega seotud tagajärgede korral: üleriigiline kohordiuuring OpenSAFELY platvormil. Lancet Rheumatol. 2022, 4, e490–e506. [CrossRef]

5. Boutari, C.; Mantzoros, CS 2022. aasta värskendus rasvumise epidemioloogia kohta ja üleskutse tegevusele: kuna COVID{2}} kaksikpandeemia näib taandumas, jätkub rasvumise ja düsmetabolismi pandeemia raevutsemine. Metabolism 2022, 133, 155217. [CrossRef]

6. Habbab, RM; Bhutta, ZA ülekaalulisuse ja rasvumise levimus ja sotsiaalsed tegurid noorukitel Saudi Araabias: süstemaatiline ülevaade. Clin. Rasvunud. 2020, 10, e12400. [CrossRef]

7. Oh, TJ; Lee, H.; Cho, YM Ida-Aasia perspektiivid metaboolses ja bariaatrilises kirurgias. J. Diabetes Investig. 2022, 13, 756–761. [CrossRef]

8. Calle, MC; Fernandez, ML põletik ja 2. tüüpi diabeet. Diabeet Metab. 2012, 38, 183–191. [CrossRef] [PubMed]

9. Rani, V.; Deep, G.; Singh, RK; Palle, K.; Yadav, UCS Oksüdatiivne stress ja metaboolsed häired: patogenees ja terapeutilised strateegiad. Life Sci. 2016, 148, 183–193. [CrossRef] [PubMed]

10. Tkatšenko, O.; Polištšuk, I.; Gortšakova, N.; Zaychenko, H. Metaboolne sündroom ja lipiidide metabolismi häired: molekulaarsed ja biokeemilised aspektid. Acta Fac. Med. Naissensis 2020, 37, 5–22. [CrossRef]

11. Andersen, CJ; Murphy, KE; Fernandez, ML Rasvumise ja metaboolse sündroomi mõju immuunsusele

12. Adv. Nutr. 2016, 7, 66–75. [CrossRef] [PubMed] 12. Ginhoux, F.; Guilliams, M. Tissue-resident Macrophage ontogeny and Homeostasis. Immunity 2016, 44, 439–449. [CrossRef] [PubMed]

13. Medžitov, R. Põletiku päritolu ja füsioloogilised rollid. Loodus 2008, 454, 428–435. [CrossRef] [PubMed]

14. De Fano, M.; Bartolini, D.; Tortoioli, C.; Vermigli, C.; Malara, M.; Galli, F.; Murdolo, G. Rasvkoe plastilisus vastusena patofüsioloogilistele märkidele: ühenduslüli rasvumise ja sellega seotud kaasnevate haiguste vahel. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 5511. [CrossRef]

15. Fajgenbaum, DC; juuni, CH Cytokine Storm. N. Ingl. J. Med. 2020, 383, 2255–2273. [CrossRef]

16. Rathinasabapathy, T.; Sakthivel, LP; Komarnytsky, S. Hingamisteede tervise taimepõhine tugi viiruspuhangu ajal. J. Agric. Food Chem. 2022, 70, 2064–2076. [CrossRef]

17. Soderholm, AT; Pedicord, VA Soole epiteelirakud: mikrobiota ja limaskestade immuunsuse liides. Immunology, 2019, 158, 267–280. [CrossRef]

18. Mariathasan, S.; Weiss, DS; Newton, K.; McBride, J.; O'Rourke, K.; Roose-Girma, M.; Lee, WP; Weinrauch, Y.; Monack, DM; Dixit, VM Cryopyrin aktiveerib põletikulise vastuse toksiinidele ja ATP-le. Loodus 2006, 440, 228–232. [CrossRef]

19. Arpaia, N.; Campbell, C.; fänn, X.; Dikiy, S.; van der Veeken, J.; deRoos, P.; Liu, H.; Cross, JR; Pfeffer, K.; Kassa, PJ; et al. Commensali bakterite toodetud metaboliidid soodustavad perifeerset reguleerivat T-rakkude teket. Loodus 2013, 504, 451–455. [CrossRef]

20. Komarnõtski, S.; Retchin, S.; Vong, CI; Lila, MA Põllumajandusliku toiduainete tootmise kasumid ja kahjud: mõju kahekümne esimesele sajandile. Annu. Rev. Food Sci. Technol. 2022, 13, 239–261. [CrossRef]

21. Mayer, A.-MB; Trenchard, L.; Rayns, F. Puu- ja köögiviljade mineraalide sisalduse ajaloolised muutused Ühendkuningriigis aastatel 1940–2019: mure inimeste toitumise ja põllumajanduse pärast. Int. J. Food Sci. Nutr. 2022, 73, 315–326. [CrossRef] [PubMed]

22. R˝oszer, T. Müstilise M2 makrofaagi mõistmine aktiveerimismarkerite ja efektormehhanismide kaudu. Mediat. Põletik. 2015, 2015, e816460. [CrossRef] [PubMed]

23. Murray, PJ; Allen, JE; Biswas, SK; Fisher, EA; Gilroy, DW; Goerdt, S.; Gordon, S.; Hamilton, JA; Ivaškiv, LB; Lawrence, T.; et al. Makrofaagide aktiveerimine ja polariseerimine: nomenklatuur ja eksperimentaalsed juhised. Immunity 2014, 41, 14–20. [CrossRef] [PubMed]

24. Lawrence, T.; Gilroy, DW Krooniline põletik: lahenduse ebaõnnestumine? Int. J. Exp. Pathol. 2007, 88, 85–94. [CrossRef]

25. Nijhuis, J.; Rensen, SS; Slaats, Y.; van Dielen, FMH; Buurman, WA; Greve, JWM neutrofiilide aktiveerimine haigusliku rasvumise korral, ägeda põletiku krooniline aktiveerimine. Rasvunud. (Hõbekevad) 2009, 17, 2014–2018. [CrossRef] [PubMed]

26. Hotamisligiil, GS-i põletik ja ainevahetushäired. Loodus 2006, 444, 860–867. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gamil.com