Net als bij proteïnen het geval is, zijn vetzuren eveneens van betekenis voor het goed functioneren van de immunologische linies. Bovenal spelen vetzuren een prominente rol bij het oplossen van ontstekingsprocessen. Het zelfoplossend vermogen van een ontstekingsrespons wordt resoleomics genoemd en wordt ten uitvoer gebracht en gecontroleerd door het aangeboren immuunsysteem en gereguleerd door het sympathische zenuwstelsel en de bijnierhormoon-as (HPA-as). Hierbij worden metabolieten gebruikt afkomstig van de onverzadigde vetzuren arachidonzuur (AA), eicosapentaeenzuur (EPA) en docosahexaeenzuur (DHA). Die metabolieten worden eicosanoïden genoemd. Pro-inflammatoire eicosanoïden, waaronder leukotriënen en prostaglandinen, initiëren de ontstekingsreactie met AA middels enzymatische tussenkomst van lipoxygenase-5 (LOX) en cyclo-oxygenase-2 (COX). Specifieke neutrofielen stimuleren vervolgens de omzetting richting anti-inflammatoire eicosanoïden, waaronder lipoxinen, door enerzijds de productie van LOX-5 af te remmen en anderzijds de activiteit van LOX-12 en LOX-15 en acetylatie van COX-2 te stimuleren. De productie van ontstekingsremmende lipoxinen uit AA en resolvines, protectines en marines uit respectievelijke EPA en DHA initiëren tenslotte de terminatiefase, waarin de ontstekingsreactie wordt gestopt. Bijgevolg worden ook de werkzaamheid van neutrofielen, cytotoxische afweercellen, macrofagen en pro-inflammatoire transcriptiefactoren afgeremd. Op systemisch niveau ondersteunen boodschappermoleculen afkomstig van het sympathische zenuwstelsel de initiatie van de pro-inflammatoire ontstekingsrespons, die vervolgens in toenemende kracht wordt afgeremd door cortisol afkomstig van de HPA-as gedurende de resolutie- en terminatiefase.
Zowel op lokaal als op systemisch niveau is de verhouding tussen de vetzuren AA, EPA en DHA van invloed op de fasering en het verloop van de ontstekingsrespons. Met name gebrek aan de omega-3 vetzuren EPA en DHA kan een ongunstige verloop of verlenging van de ontstekingsfase tot stand brengen. De aanwezigheid van de vet oplosbare vitaminen A (retinol) en D is eveneens van invloed op het verloop van onstekingsprocessen. Zij fungeren, evenals omega-3 vetzuren, als resolvents ofwel ontsteking oplossende moleculen.
Effecten van vitamine D op immuuncellen
Cyprian F et al. Beyond. Front. Immunol. 10: 2739, 2019
Afweermodulatie hangt nauw samen met de afweercompetentie van zowel het aangeboren als verworven immuunsysteem en is mede afhankelijk van specifieke micronutriënten. Met name zink en selenium zijn hierbij van cruciaal belang. Zink is benodigd voor de normale ontwikkeling en functie van cellen die het aangeboren immuunsysteem vertegenwoordigen, alsook neutrofielen en natural killer-cellen (NK). Tevens beïnvloedt zink de groei en functie van T- en B-lymfocyten. Gebrek aan zink heeft een negatieve impact op de ontwikkeling en functionaliteit van afweercellen bij zowel aangeboren als verworven immuniteit. Primaire manifestaties hiervan kunnen zijn: thymusinvolutie, een verminderd aantal T-helpercel type 1 en afgenomen activiteit van lymfocyten, NK, macrofagen en neutrofielen.
Uit diverse studies bij dieren en mensen blijkt dat zinkdeficiëntie kan leiden tot lagere zinkconcentraties in lymfocyten, granulocyten en macrofagen en verhoogde kenmerken van oxidatieve stress. Bovendien kan zinktekort leiden tot lagere serumspiegels van thymuline. Thymuline is een thymushormoon dat, voor expressie van de biologische activiteit, afhankelijk is van zink. Thymuline bindt zich aan specifieke receptoren op T-cellen en stimuleert zo de functionaliteit, waaronder de cytotoxiciteit, immunologische suppressie en productie van cytokinen, zoals IL-2 en IFN-γ. Suppletie met zink in vivo en in vitro kan aantoonbaar de spiegel en activiteit van thymuline verbeteren bij zinkdeficiëntie. Uit studies bij mensen zijn de voordelen aangetoond van zinksuppletie bij infectieziekten. Middels dubbelblinde en placebo gecontroleerde testen (RCT) stelde men vast dat dagelijks toediening met 10 milligram elementair zink gedurende drie maanden de incidentie en duur van acute en chronische diarree en acute infecties van de diepere luchtwegen bij pasgeborenen en jonge kinderen doet verminderen. Daarnaast werd bij mensen met sikkelcelanemie middels een placebo gecontroleerde studie waargenomen dat longontsteking, tonsillitis, urineweginfecties door pathogene bacteriën minder vaak voorkwamen na zinksuppletie met hoge doses. Ook bij senioren is zinksuppletie effectief gebleken als ondersteuning van de afweercompetentie.
Bij een RCT met 50 gezonde personen ouder dan 55 jaar werd gedurende twaalf maanden orale suppletie toegepast met 45 milligram elementair zink als gluconaat. Hun status bij aanvang werd vergeleken met die van jongvolwassenen, waarbij men vaststelde dat de onderzoeksgroep lagere plasmaspiegels had van zink en ex vivo meer aanwezigheid van ongunstige cytokinen, meer fysiologische kenmerken van oxidatieve stress en endotheelceladhesiemoleculen. Aan het eind van de studieduur werd waargenomen dat bij de testgroep die zinksuppletie had gekregen niet alleen hogere plasmaspiegels van zink werden geconstateerd, maar ook een significant lagere incidentie van infectie en minder ex vivo manifestatie van TNF-α en oxidatieve stress waarneembaar waren ten opzichte van de placebogroep. Middels empirische bevindingen mogen we vaststellen dat het langdurig gebruik van hoge doses zink zonder nulmeting kan leiden tot intracellulaire zinkaccumulatie en intracellulaire deficiëntie van koper. Verantwoorde interventies met langdurige zinksuppletie behoren aldus gepaard te gaan met de ratiobepaling van de intracellulaire zink- en koperstatus.
Zink als factor bij de specifieke afweercompetentie
Overbeck S et al. Arch. Immunol. Ther. Exp. 56, 2008
Net als zink heeft ook selenium impact op de specifieke afweercompetentie. Uit onderzoek is gebleken dat seleniumdeficiëntie kan bijdragen aan immunologische incompetentie met verhoogde vatbaarheid voor infectie en mogelijk zelfs carcinogene processen tot gevolg. Bij zoogdieren is selenium actief als onderdeel van selenoproteïnen. Bij de mens zijn 25 selenoproteïnen actief. De meeste fungeren als enzymen in redoxreacties en enkele functioneren als non-enzymatische factoren in de stofwisseling. Opvallende afweer gerelateerde selenoproteïnen zijn de glutathionperoxidasen, selenofosfaat synthetase en selenoproteïne K.
Seleniumsuppletie veroorzaakt grotendeels afweerstimulatie bij het cellulaire en niet bij het humorale deel van het immuunsysteem, wat zich onder andere kan manifesteren als T-celproliferatie, NK-activiteit en toegenomen functionaliteit van het aangeboren immuunsysteem. Zo worden macrofagen door seleniumspiegels beïnvloed in hun ontstekingssignalering-capaciteit en anti-pathogene activiteit. Daarbij is vastgesteld dat selenium een fenotypische verschuiving induceert bij macrofagen van een pro-inflammatoire naar een anti-inflammatoire modus. Daarnaast kunnen sommige selenoproteïnen vanwege hun anti-oxidatieve eigenschappen bijdragen aan stimulering van de antivirale immuniteit.
Het belang van toereikende inname van selenium en de incorporatie hiervan in de selenoproteïnen, die specifiek betrokken zijn bij de immuunrespons, is aangetoond bij onderzoek op celculturen en bij in vivo onderzoek op dieren en mensen. Seleniumdeficiëntie en onderdrukte expressie van selenoproteïnen kunnen van betekenis zijn bij de toegenomen manifestatie van ontstekingsbevorderende cytokinen in diverse weefsels, zoals maag-darmstelsel, uterus en borstklieren. Tegelijkertijd kan de sufficiënte inname van selenium mogelijk leiden tot een toename van specifieke ontstekingsprocessen. Bij een studie met astmatische muizen werd bijvoorbeeld waargenomen dat seleniumdeficiëntie zorgde voor verminderde luchtwegontsteking. De toename van seleniuminname leidde tot meer ontsteking, die echter weer afnam toen de muizen therapeutische hoeveelheden kregen toegediend. Uit een ex vivo studie met humane cellen bleek voorts dat inname van seleniumrijke voeding leidde tot de verhoogde activiteit van leukocyten in de bloedcirculatie. Ook ontdekte men bij volwassenen met een marginale seleniumstatus dat suppletie met selenium, soms in combinatie met zink, zorgde voor een betere vaccinatierespons tegen het influenza- en poliovirus. Bij patiënten met Acute Respiratory Distress Syndrome bleek de intraveneuze toediening met selenium te zorgen voor herstel van de anti-oxidatieve capaciteit van de longen, waardoor de ontstekingsrespons werd afgeremd en de ademhalingsfunctie verbeterde. De meest overtuigende bevindingen betreffende de rol van selenium bij de antivirale immuniteit hebben betrekking op HIV-infectie, die wereldwijd vooral personen treft met inadequate voedselvoorziening. Verminderde seleniuminname wordt tevens geassocieerd met de prevalentie van HIV en de status van het aantal T-helpercellen correleert met de seleniumstatus bij positief geteste HIV-patiënten. Uit enkele populatiestudies bleek bovendien een associatie tussen seleniumgebrek een toename van sterfte aan AIDS. Uit een RCT blijkt dat suppletie met selenium de hospitalisatie en sterfte door chronische diarree bij HIV-patiënten sterk kan verminderen en hun aantal T-helpercellen kan verbeteren. Opvallend is dat de studieresultaten mede afhankelijk kunnen zijn van de context van de seleniumsuppletie. Zowel de vorm als dosering blijken namelijk van invloed op het eindresultaat. Zo constateerden wetenschappers aan de hand van een RCT met diverse vormen en doseringen van selenium dat de door gist verrijkte vorm in een dagelijkse dosis van 100 tot 200 microgram elementair selenium, het meest effectief bleek bij immunisatie na influenzavaccinatie.
Bronnen
Wu D, Lewis ED, Pae M and Meydani SN. Nutritional Modulation of Immune Function: Analysis of Evidence, Mechanisms and Clinical Relevance. Front. Immunol. 9(3160), 2019
Iddir M et al. Strengthening the Immune System and Reducing Inflammation and Oxidative Stress through Diet and Nutrition: Considerations during the COVID-19 Crisis. Nutrients 12(1562), 2020
Ah, O. Protein Energy Malnutrition and Susceptibility to Viral Infections as Zika and Influenza Viruses. Nutr. Food Sci 6(2), 2016
Kim H. Glutamine as an Immunonutrient. Yonsei Med J 52(6): 892-897, 2011
Bosma-den Boer et al. Chronic inflammatory diseases are stimulated by current lifestyle: how diet, stress levels and medication prevent our body from recovering. Nutrition & Metabolism 9(32), 2012
Bono MR et al. Retinoic Acid as a Modulator of T Cell Immunity. Nutrients 8(349), 2016
Fisher SA, Rahimzadeh M, Brierley C, Gration B, Doree C, Kimber CE. The role of vitamin D in increasing circulating T regulatory cell numbers and modulating T regulatory cell phenotypes in patients with inflammatory disease or in healthy volunteers: A systematic review. PLoS ONE 14(9), 2019Cantorna MT et al. Vitamin D status, 1,25-dihydroxyvitamin D3 and the immune system. Am J Clin Nutr 80: 1717–1720, 2004
Prasad AS. Zinc in Human Health: Effect of Zinc on Immune Cells. MolMed 14(5-6): 353-357, 2008
Sazawal S et al. Zinc supplementation reduces the incidence of acute lower respiratory infections in infants and preschool children: a double blind controlled trials. Pediatrics. 102: 1–5, 1998
Prasad AS et al. Zinc supplementation decreases incidence of infections in the elderly: effect of zinc on generation of cytokines and oxidative stress. Am J Clin Nutr 85: 837– 844, 2007
Avery JC and Hoffmann PR. Selenium, Selenoproteins, and Immunity. Nutrients 10(1203), 2018
Ivory K et al. Selenium supplementation has beneficial and detrimental effects on immunity to influenza vaccine in older adults. Clinical Nutrition 36: 407-415, 2017