Nutritional support as a way to adjust the body's immune response: Experimental data and clinical studies. A review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

According to the World Health Organization, 2 billion people all over the world suffer from infectious diseases every year. Infectious diseases remain among the leading causes of death and the first cause of premature death despite the implementation of vaccination programs. Vitamins and micronutrients are essential in supporting both the cellular and humoral parts of the immune system (IS), increasing resistance to infections. Micronutrient deficiency is a recognized global public health problem, and hypovitaminosis and nutrient deficiency conditions predispose to infections. Micronutrients such as vitamins A, C, D, E, B2, B6, B12, folic acid, selenium, zinc, and iron are necessary to maintain immunocompetency. Both in adulthood and in old age, patients have an increased risk of occurrence and severity of infections due to the high prevalence of hypovitaminosis, a decrease in the function of the IS, and the presence of comorbidities. Nutritional support by vitamin and mineral complexes (VMC) with rational composition is a strategy to correct the immune response. VMCs should complement a healthy diet and contain micronutrients within the recommended amounts at the level of daily food requirement. It is advisable to use a differentiated approach to VMCs to modulate the IS function. Basic nutritional support with vitamins C, D, and zinc is most often sufficient for people without the risks of severe and complicated acute respiratory infections. Various mechanisms of action and different targets of micronutrients that correct the body's immune response and synergistic interactions support the discussion of the hypothesis of a more pronounced effect of multicomponent VMCs. In the presence of chronic diseases, in the case of comorbidity, it is advisable to use expanded formulation VMCs containing, in addition to vitamins C, D, and zinc, other micronutrients, such as vitamins A, E, B, copper, selenium, which helps reduce the risk of severe course and complications of respiratory infections in at-risk groups.

About the authors

Anna A. Makhova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: makhova_a_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-9817-9886

D. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Tatiana A. Fedorova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: makhova_a_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-1762-6934

D. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Evgenia V. Shikh

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: makhova_a_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0001-6589-7654

D. Sci. (Med.), Prof.

Russian Federation, Moscow

References

  1. World Health Organization. WHO coronavirus disease (COVID-19) dashboard. Available at: https://covid19.who.int. Accessed: 15.02.2024.
  2. Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses. The species Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: classifying 2019-nCoV and naming it SARS-CoV-2. Nat Microbiol. 2020;5(4):536-44. doi: 10.1038/s41564-020-0695-z
  3. Chaplin DD. Overview of the immune response. J Allergy Clin Immunol. 2010;125(2 Suppl. 2):S3-23. doi: 10.1016/j.jaci.2009.12.980
  4. Gasmi A, Tippairote T, Mujawdiya PK, et al. Micronutrients as immunomodulatory tools for COVID-19 management. Clin Immunol. 2020;220:108545. doi: 10.1016/j.clim.2020.108545
  5. Rayman MP, Calder PC. Optimising COVID-19 vaccine efficacy by ensuring nutritional adequacy. Br J Nutr. 2021;126(12):1919-90. doi: 10.1017/S0007114521000386
  6. Castelo-Branco C, Soveral I. The immune system and aging: a review. Gynecol Endocrinol. 2014;30(1):16-22. doi: 10.3109/09513590.2013.852531
  7. Pandya PH, Murray ME, Pollok KE, Renbarger JL. The Immune System in Cancer Pathogenesis: Potential Therapeutic Approaches. J Immunol Res. 2016;2016:4273943. doi: 10.1155/2016/4273943
  8. Maggini S, Maldonado P, Cardim P, et al. Vitamins C, D and Zinc: Synergistic Roles in Immune Function and Infections. Vitam Miner. 2017;6:1318-2376. doi: 10.4172/2376-1318.1000167
  9. Calder PC. Feeding the immune system. Proc Nutr Soc. 2013;72(3):299-309. doi: 10.1017/S0029665113001286
  10. Pecora F, Persico F, Argentiero A, et al. The Role of Micronutrients in Support of the Immune Response against Viral Infections. Nutrients. 2020;12(10):3198. doi: 10.3390/nu12103198
  11. Calder PC. Nutrition, immunity and COVID-19. BMJ Nutr Prev Health. 2020;3(1):74-92. doi: 10.1136/bmjnph-2020-000085
  12. Ших Е.В., Махова А.А., Прокофьев А.Б., Назарчук А.С. Витамины и микроэлементы в профилактике инфекционных заболеваний у женщин репродуктивного возраста. Акушерство и гинекология. 2021;8:220-8 [Shikh EV, Makhova AA, Prokofiev AB, Nazarchuk AS. Vitamins and trace elements in the prevention of infectious diseases in women of reproductive age. Obstetrics and Gynegology. 2021;8:220-8 (in Russian)]. doi: 10.18565/aig.2021.8.220-228
  13. Alpert P. The role of vitamins and minerals on the immune system. Home Health Care Manag Pract. 2017;29(3):199-202. doi: 10.1177/1084822317713300
  14. Bresnahan KA, Tanumihardjo SA. Undernutrition, the acute phase response to infection, and its effects on micronutrient status indicators. Adv Nutr. 2014;5(6):702-11. doi: 10.3945/an.114.006361
  15. Pecora F, Persico F, Argentiero A, et al. The Role of Micronutrients in Support of the Immune Response against Viral Infections. Nutrients. 2020;12(10). doi: 10.3390/nu12103198
  16. Katona P, Katona-Apte J. The interaction between nutrition and infection. Clin Infect Dis. 2008;46(10):1582-8. doi: 10.1086/587658
  17. Maggini S, Pierre A, Calder PC. Immune Function and Micronutrient Requirements Change over the Life Course. Nutrients. 2018;10(10):1531. doi: 10.3390/nu10101531
  18. Yoshikawa TT. Epidemiology and unique aspects of aging and infectious diseases. Clin Infect Dis. 2000;30(6):931-3. doi: 10.1086/313792
  19. Пигарова Е.А., Поваляева А.А., Дзеранова Л.К., и др. Роль витамина D при сезонных острых респираторных вирусных инфекциях и COVID-19. Терапевтический архив. 2020;92(11):98-105 [Pigarova EA, Povalyaeva AA, Dzeranova LK, et al. The role of vitamin D in seasonal acute respiratory viral infections and COVID-19. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2020;92(11):98-105 (in Russian)]. doi: 10.26442/00403660.2020.11.000785
  20. Ших Е.В., Махова А.А., Сизова Ж.М., Ших Н.В. Витамин D в профилактике осложнений беременности и заболеваний у детей первого года жизни. Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2021;20(5):114-23 [Shikh EV, Makhova AA, Sizova ZhM, Shikh NV. The role of Vitamin D in the prevention of pregnancy complications and childhood diseases in the first year of life. Gynecology, Obstetrics and Perinatology. 2021;20(5):114-23 (in Russian)]. doi: 10.20953/1726-1678-2021-5-114-123
  21. Martineau AR, Jolliffe DA, Greenberg L, et al. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory infections: individual participant data meta-analysis. Health Technol Assess. 2019;23(2):1-44. doi: 10.3310/hta23020
  22. Berger MM, Herter-Aeberli I, Zimmermann MB, et al. Strengthening the immunity of the Swiss population with micronutrients: A narrative review and call for action. Clin Nutr ESPEN. 2021;43:39-48. doi: 10.1016/j.clnesp.2021.03.012
  23. Autier P, Mullie P, Macacu A, et al. Effect of vitamin D supplementation on non-skeletal disorders: a systematic review of meta-analyses and randomised trials. Lancet Diabetes Endocrinol. 2017;5(12):986-1004. doi: 10.1016/S2213-8587(17)30357-1
  24. Charan J, Goyal JP, Saxena D, Yadav P. Vitamin D for prevention of respiratory tract infections: A systematic review and meta-analysis. J Pharmacol Pharmacother. 2012;3(4):300-3. doi: 10.4103/0976-500X.103685
  25. Martineau AR, Jolliffe DA, Hooper RL, et al. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data. BMJ. 2017;356:i6583. doi: 10.1136/bmj.i6583
  26. Brenner H. Vitamin D Supplementation to Prevent COVID-19 Infections and Deaths-Accumulating Evidence from Epidemiological and Intervention Studies Calls for Immediate Action. Nutrients. 2021;13(2):411. doi: 10.3390/nu13020411
  27. Jain A, Chaurasia R, Sengar NS, et al. Analysis of vitamin D level among asymptomatic and critically ill COVID-19 patients and its correlation with inflammatory markers. Sci Rep. 2020;10(1):20191. doi: 10.1038/s41598-020-77093-z
  28. D'Avolio A, Avataneo V, Manca A, et al. 25-Hydroxyvitamin D Concentrations Are Lower in Patients with Positive PCR for SARS-CoV-2. Nutrients. 2020;12(5):1359. doi: 10.3390/nu12051359
  29. De Smet D, De Smet K, Herroelen P, et al. Vitamin D deficiency as risk factor for severe COVID-19: a convergence of two pandemics. medRxiv. 2020. doi: 10.1101/2020.05.01.20079376
  30. Radujkovic A, Hippchen T, Tiwari-Heckler S, et al. Vitamin D Deficiency and Outcome of COVID-19 Patients. Nutrients. 2020;12(9). doi: 10.3390/nu12092757
  31. Merzon E, Tworowski D, Gorohovski A, et al. Low plasma 25(OH) vitamin D level is associated with increased risk of COVID-19 infection: an Israeli population-based study. FEBS J. 2020;287(17):3693-702. doi: 10.1111/febs.15495
  32. Торшин И.Ю., Громова О.А., Чучалин А.Г. Профилактика и лечение COVID-19 с позиций постгеномного фармакологического анализа. Систематический компьютерный анализ 290 000 научных статей по COVID-19. Терапевтический архив. 2024;96(3):205-11 [Torshin IYu, Gromova OA, Chuchalin AG. Prevention and treatment of COVID-19 based on post-genomic pharmacological analysis: Systematic computer analysis of 290,000 scientific articles on COVID-19. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2024;96(3):205-11 (in Russian)]. doi: 10.26442/00403660.2024.03.202635
  33. Pereira M, Dantas Damascena A, Galvão Azevedo LM, et al. Vitamin D deficiency aggravates COVID-19: systematic review and meta-analysis. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022;62(5):1308-36. doi: 10.1080/10408398.2020.1841090
  34. Yao X, Hamilton RG, Weng NP, et al. Frailty is associated with impairment of vaccine-induced antibody response and increase in post-vaccination influenza infection in community-dwelling older adults. Vaccine. 2011;29(31):5015-21. doi: 10.1016/j.vaccine.2011.04.077
  35. Jääskeläinen T, Itkonen ST, Lundqvist A, et al. The positive impact of general vitamin D food fortification policy on vitamin D status in a representative adult Finnish population: evidence from an 11-y follow-up based on standardized 25-hydroxyvitamin D data. Am J Clin Nutr. 2017;105(6):1512-50. doi: 10.3945/ajcn.116.151415
  36. Национальная программа «Недостаточность витамина D у детей и подростков Российской Федерации: современные подходы к коррекции». М.: ПедиатрЪ, 2018 [Natsional'naia programma «Nedostatochnost' vitamina D u detei i podrostkov Rossiiskoi Federatsii: sovremennye podkhody k korrektsii». Moscow: Pediatr"", 2018 (in Russian)].
  37. Carr AC, Maggini S. Vitamin C and Immune Function. Nutrients. 2017;9(11):1211. doi: 10.3390/nu9111211
  38. Johnston CS, Martin LJ, Cai X. Antihistamine effect of supplemental ascorbic acid and neutrophil chemotaxis. J Am Coll Nutr. 1992;11(2):172-6.
  39. Hemilä H, Chalker E. Vitamin C for preventing and treating the common cold. Cochrane Database Syst Rev. 2013;2013(1):CD000980. doi: 10.1002/14651858.CD000980.pub4
  40. Hunt C, Chakravorty NK, Annan G, et al. The clinical effects of vitamin C supplementation in elderly hospitalized patients with acute respiratory infections. Int J Vitam Nutr Res. 1994;64(3):212-9.
  41. Maret W. Zinc biochemistry: from a single zinc enzyme to a key element of life. Adv Nutr. 2013;4(1):82-91. doi: 10.3945/an.112.003038
  42. Jothimani D, Kailasam E, Danielraj S, et al. COVID-19: Poor outcomes in patients with zinc deficiency. Int J Infect Dis. 2020;100:343-4. doi: 10.1016/j.ijid.2020.09.014
  43. Wessels I, Rolles B, Slusarenko AJ, Rink L. Zinc deficiency as a possible risk factor for increased susceptibility and severe progression of Corona Virus Disease 19. Br J Nutr. 2022;127(2):214-32. doi: 10.1017/S0007114521000738
  44. Avery JC, Hoffmann PR. Selenium, Selenoproteins, and Immunity. Nutrients. 2018;10(9):1203. doi: 10.3390/nu10091203
  45. Villamor E, Fawzi WW. Effects of vitamin A supplementation on immune responses and correlation with clinical outcomes. Clin Microbiol Rev. 2005;18(3):446-64. doi: 10.1128/CMR.18.3.446-464.2005
  46. Blomhoff HK, Smeland EB, Erikstein B, et al. Vitamin A is a key regulator for cell growth, cytokine production, and differentiation in normal B cells. J Biol Chem. 1992;267(33):23988-92.
  47. Bermano G, Méplan C, Mercer DK, Hesketh JE. Selenium and viral infection: are there lessons for COVID-19? Br J Nutr. 2021;125(6):618-27. doi: 10.1017/S0007114520003128
  48. Beck MA, Levander OA, Handy J. Selenium deficiency and viral infection. J Nutr. 2003;133(5 Suppl. 1):1463S-7S. doi: 10.1093/jn/133.5.1463S
  49. Zhang J, Taylor EW, Bennett K, et al. Association between regional selenium status and reported outcome of COVID-19 cases in China. Am J Clin Nutr. 2020;111(6):1297-9. doi: 10.1093/ajcn/nqaa095
  50. Steinbrenner H, Al-Quraishy S, Dkhil MA, et al. Dietary selenium in adjuvant therapy of viral and bacterial infections. Adv Nutr. 2015;6(1):73-82. doi: 10.3945/an.114.007575
  51. Moghaddam A, Heller RA, Sun Q, et al. Selenium Deficiency Is Associated with Mortality Risk from COVID-19. Nutrients. 2020;12(7):2098. doi: 10.3390/nu12072098
  52. Kieliszek M, Lipinski B. Selenium supplementation in the prevention of coronavirus infections (COVID-19). Med Hypotheses. 2020;143:109878. doi: 10.1016/j.mehy.2020.109878
  53. Jiang Y, Li C, Wu Q, et al. Iron-dependent histone 3 lysine 9 demethylation controls B cell proliferation and humoral immune responses. Nat Commun. 2019;10(1):2935. doi: 10.1038/s41467-019-11002-5
  54. Frost JN, Tan TK, Abbas M, et al. Hepcidin-Mediated Hypoferremia Disrupts Immune Responses to Vaccination and Infection. Med. 2021;2(2):164-79.e12. doi: 10.1016/j.medj.2020.10.004
  55. Ших Е.В., Махова А.А., Еременко Н.Н., и др. Рациональные комбинации в фармакотерапии железодефицита. Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2023;22(3):108-16 [Shikh EV, Makhova AA, Eremenko NN, et al. Rational combinations in pharmacotherapy for iron deficiency. Gynecology, Obstetrics and Perinatology. 2023;22(3):108-16 (in Russian)]. doi: 10.20953/1726-1678-2023-3-108-116
  56. Qureshi AA, Tan X, Reis JC, et al. Suppression of nitric oxide induction and pro-inflammatory cytokines by novel proteasome inhibitors in various experimental models. Lipids Health Dis. 2011;10:177. doi: 10.1186/1476-511X-10-177
  57. Patel O, Kjer-Nielsen L, Le Nours J, et al. Recognition of vitamin B metabolites by mucosal-associated invariant T cells. Nat Commun. 2013;4:2142. doi: 10.1038/ncomms3142
  58. Hartmann N, McMurtrey C, Sorensen ML, et al. Riboflavin Metabolism Variation among Clinical Isolates of Streptococcus pneumoniae Results in Differential Activation of Mucosal-associated Invariant T Cells. Am J Respir Cell Mol Biol. 2018;58(6):767-76. doi: 10.1165/rcmb.2017-0290OC

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The structure and mechanisms of IC of the human body (according to [8] as amended).

Download (285KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».