Minéraux essentiels et adaptation métabolique des cellules immunitaires, partie 2

3.2.3. Macrophages

Dans les états métaboliques obèses, les macrophages constituent jusqu'à 40 % des cellules vasculaires stromales du tissu adipeux [68]. Les macrophages du tissu adipeux englobent à la fois les cellules résidentes et transitoires recrutées via MCP -1 et sont parfois désignées comme Me en raison de différences dans les marqueurs de surface [69]. À l'état de repos, les macrophages utilisent l'énergie produite par la phosphorylation oxydative et passent brusquement à la glycolyse lorsqu'ils entrent dans l'état activé pro-inflammatoire M 1- (CD11b plus, F4/80 plus et CD11c plus) via la signalisation IFN ou LPS. .

Leur activation dépend de la même IKK- impliquée dans la physiopathologie de la résistance à l'insuline et entraîne la sécrétion médiée par PPAR d'IL-1 , TNF- , IL-6, IL-12 et IL-23. Sur le plan biochimique, la polarisation de M1 se traduit par l'accumulation de succinate et de malate [70] due aux ruptures du cycle de Krebs au niveau de l'isocitrate déshydrogénase et de la succinate déshydrogénase [71]. Cela permet le déplacement du citrate vers la synthèse des acides gras et des prostaglandines, l'accumulation de succinate et l'activation du shunt de l'arginosuccinate vers la production de malate et d'oxyde nitrique.

Les macrophages M2 alternativement activés (CD206 plus CD301 plus ) participent à la résolution de l'inflammation via la sécrétion d'IL-10, IL-4, IL-13 et TGF- qui est fortement influencée par les tissus adipeux. éosinophiles tissulaires et cellules T régulatrices. L'IL-4 et l'IL-10 sont deux cytokines suppressives qui deviennent plus abondantes dans le tissu de la muqueuse intestinale en raison de l'exposition aux helminthes et aux produits microbiens dérivés de la microflore intestinale, respectivement [72].

Il existe une relation étroite entre les cellules vasculaires stromales et l'immunité. Les cellules vasculaires stromales jouent un rôle important dans l'intima vasculaire, y compris le maintien de la structure et de la fonction vasculaires, la régulation de la vasoconstriction et de la dilatation, la régulation du flux sanguin et le maintien de la barrière endothéliale. De plus, les cellules vasculaires stromales sont également impliquées dans la modulation et la régulation des réponses immunitaires.

Plus précisément, les cellules vasculaires stromales peuvent réguler le degré de réponse immunitaire en activant ou en inhibant la fonction des cellules immunitaires. Par exemple, les cellules vasculaires stromales peuvent affecter l'activation et la prolifération des cellules T et des cellules B en sécrétant des cytokines, la présentation d'antigènes et l'expression de molécules co-stimulatrices, régulant ainsi l'intensité et la direction des réponses immunitaires. De plus, les cellules vasculaires stromales peuvent également participer à la régulation des réponses inflammatoires et jouer un rôle dans la réparation des blessures et la régénération des tissus.

En conclusion, les cellules vasculaires stromales jouent un rôle indispensable dans la réponse immunitaire, affectent le degré et l'effet de la réponse immunitaire en régulant la fonction des cellules immunitaires et participent également à des processus importants tels que la réparation et la régénération des tissus. Par conséquent, nous devons porter une attention particulière à l'amélioration de notre immunité. Cistanche a un effet significatif sur l'amélioration de l'immunité. La cendre de viande contient une variété d'ingrédients biologiquement actifs, tels que des polysaccharides, deux champignons et Huangli, etc. Ces ingrédients peuvent stimuler le système immunitaire. Différents types de cellules augmentent leur activité immunitaire.

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3.2.4. Cellules dendritiques

Les cellules dendritiques relient l'immunité innée et adaptative en présentant des antigènes aux récepteurs des lymphocytes T. Ils induisent un environnement pro-inflammatoire en produisant une signalisation de recrutement d'IL-6 et de macrophages. Semblable à d'autres cellules innées (les cellules dendritiques se différencient des monocytes comme le font les macrophages), l'activation des cellules dendritiques dépend de manière critique de la glycolyse [73].

3.2.5. NK Cellules tueuses naturelles CD56 plus

Les cellules NK activées maintiennent des profils bioénergétiques similaires à ceux des cellules Th1 reposant principalement sur la glycolyse et la glutaminolyse pour l'approvisionnement énergétique. Comme d'autres cellules immunitaires innées décrites ci-dessus, les réponses NK sont rapides et non spécifiques. Les changements observés vers un niveau métabolique plus élevé lors de l'activation des cellules immunitaires innées sont nécessaires à la sécrétion d'IFN et à la cytotoxicité directe. La glycolyse est augmentée en régulant l'expression des transporteurs inverses d'acide citrique et d'acide malique SLC25A1 et ACLY15 via la signalisation SREBP [74].

3.2.6. Cellules B CD19 plus

Les lymphocytes B sont la composante lymphocytaire de l'immunité adaptative qui produit des immunoglobulines contre des antigènes familiers. Leur activation phénotypique dans le tissu adipeux favorise la chimiotaxie des neutrophiles, des lymphocytes T et des monocytes. Ces cellules sont quelque peu uniques car elles utilisent la glycolyse et la glutaminolyse dans tous les états de repos et de maturation [75]. L'accumulation de cellules B précède généralement l'accumulation de cellules T dans les troubles métaboliques et favorise l'activation pro-inflammatoire des cellules T [68].

3.2.7. Cellules T CD3 plus CD8 plus (Cytotoxiques)

Ces cellules constituent une population de cellules de l'immunité acquise, et leur abondance est augmentée dans des états métaboliquement désavantageux. Les besoins énergétiques de ces cellules sont maintenus lors de l'activation par la glycolyse et la glutaminolyse [70].

3.2.8. Cellules T CD3 plus CD4 plus (aide)

Les cellules auxiliaires T interagissent avec les cellules présentatrices d'antigène telles que les cellules dendritiques, les macrophages et les cellules B pour moduler l'état inflammatoire du tissu cible. La maturation de ces cellules se produit dans le thymus et conduit à l'amplification de plusieurs sous-classes différentes de cellules T qui diffèrent par leurs marqueurs de surface et leurs profils de cytokines, comme résumé ci-dessous [76].

Les cellules Th1 se différencient via la signalisation pro-inflammatoire IL -12 et IFN- pour libérer l'IFN- et le TNF- pro-inflammatoires. Leur profil bioénergétique dépend de la glycolyse et de la glutaminolyse lors de l'activation.

Les cellules Th2 sont différenciées via la signalisation IL-4 pour sécréter davantage IL-4 (critique pour la survie des lymphocytes de type B), IL-5, IL-10 et IL -13. Th2 et la majorité des cellules auxiliaires T décrites ci-dessous maintiennent l'apport d'énergie via la glycolyse et la préservation partielle de la phosphorylation oxydative.

Les cellules Th9 sont différenciées via la signalisation IL-4 et TGF- pour libérer IL-9.

Les cellules Th17 sont différenciées via la signalisation IL-1, IL-6, IL-23 et TGF- pour libérer IL-17 dans le contrôle des infections pathogènes et de l'auto-immunité, ainsi qu'un série de cytokines IL-21/26. Fait intéressant, des niveaux élevés de glucose entraînent une différenciation et une stimulation excessives des cellules Th17 et provoquent une inflammation chez l'hôte [77].

Les cellules Th22 sont différenciées via la signalisation IL-6 et TNF- pour libérer IL-22.

Les cellules régulatrices Treg (CD3 plus CD4 plus FOXP3 plus ) sont différenciées via la signalisation IL-2 et TGF- pour libérer IL-10 et TGF- . Le premier maintient la fonction immunosuppressive des Tregs. Le profil bioénergétique des T regs est similaire à celui des lymphocytes T naïfs et est principalement soutenu par l'oxydation des acides gras et la phosphorylation oxydative [76].

4. Influence des minéraux essentiels sur les résultats immunologiques

Les nutriments exercent leur rôle dans l'immunité innée et l'inflammation à deux points de contrôle majeurs : (i) le tissu lymphoïde associé à l'intestin dans le tractus intestinal, et (ii) la diaphonie et la signalisation des cellules immunitaires dans les différents tissus hôtes. Un état nutritionnel inadéquat causé par la malnutrition, une mauvaise alimentation et des troubles associés à la perte ou à l'incapacité de nutriments essentiels entraîne des carences nutritionnelles qui peuvent affecter directement l'état immunitaire et inflammatoire de l'organisme. Les interactions entre les nutriments dans les aliments et les régimes ajoutent un niveau de complexité aux résultats immunitaires attendus. Cela est particulièrement évident au niveau des macronutriments grâce à l'existence de systèmes d'appétit spécifiques aux nutriments pour les protéines, les glucides et les graisses [78]. Chez de nombreux animaux, l'appétit donne la priorité aux protéines pour le succès de la reproduction et aux glucides pour la longévité [79], et l'apport alimentaire global augmente à mesure que les concentrations de nutriments diminuent dans les aliments en raison de l'alimentation compensatoire pour ces macronutriments [80]. Ainsi, les apports énergétiques totaux sont les plus élevés dans les régimes à faible teneur en protéines et/ou en glucides [81], et cet écart évident peut constituer la base de nombreux troubles métaboliques liés au mode de vie.

Alors qu'un comportement de recherche similaire peut exister pour au moins deux macronutriments, le sodium et le calcium, les micronutriments restants sont maintenus dans des limites saines par un apport continu à partir de la variété d'aliments disponibles. Les minéraux essentiels forment un sous-groupe de ces micronutriments avec des implications élevées pour la santé immunitaire. Ceux-ci comprennent le calcium (Ca), le phosphore (P), le sodium (Na), le potassium (K), le magnésium (Mg), le chlorure (Cl), le soufre (S) et les oligo-éléments : le fer (Fe), le zinc ( Zn), cuivre (Cu), manganèse (Mn), sélénium (Se), iode (I), molybdène (Mo), et éventuellement chrome trivalent (Cr) et fluor (F). Les minéraux jouent un rôle vital dans le maintien de l'intégrité de divers processus physiologiques et métaboliques se produisant dans les tissus vivants. Leurs effets régulateurs sur la fonction immunitaire ont été définis dans une certaine mesure, et des niveaux inadéquats de minéraux ont été signalés comme altérant la compétence immunitaire chez l'homme [82].

Une alimentation équilibrée et diversifiée peut généralement soutenir tous les minéraux essentiels pour le corps [83], qu'elle soit basée sur des aliments naturels ou enrichis, mais les modes de vie modernes, les habitudes alimentaires et le système de production agricole ont modifié cet équilibre vers des insuffisances courantes dans certains minéraux ( Tableau 1). Les données américaines basées sur les enquêtes nationales sur la santé et la nutrition (NHANES) ont confirmé des carences importantes en micronutriments dans la population américaine, avec un accent particulier sur le calcium, le potassium, le magnésium et le fer [84,85]. Dans les régimes alimentaires occidentaux, les carences sévères ne surviennent que lorsque les minéraux ne sont pas obtenus en quantités suffisantes ou ne sont pas absorbés par l'alimentation en raison de la formulation chimique inaccessible ou des troubles de malabsorption du tractus gastro-intestinal, en particulier chez les patients sous nutrition parentérale, les personnes âgées et les enfants atteints d'une maladie innée. erreurs de métabolisme qui nécessitent des régimes très spécialisés. Cela contraste avec de nombreux pays en développement où la variété des choix alimentaires est limitée, le risque de malnutrition d'origine économique est élevé et les régimes végétaliens sont plus répandus [86]. Les personnes suivant un régime végétarien peuvent nécessiter jusqu'à 50 % de minéraux alimentaires en plus en raison des phytates végétaux consommés. Les insuffisances, cependant, sont assez courantes dans le monde entier, et les minéraux critiques manquants ayant des effets immunitaires sont décrits plus en détail ci-dessous.

4.1. Calcium

Le calcium est extrêmement important pour la santé des os et des dents, la contraction et la relaxation musculaires, le fonctionnement nerveux, la coagulation sanguine, la régulation de la pression artérielle et la santé du système immunitaire. Le calcium est étroitement régulé et varie rarement de niveaux physiologiques de 8,8 à 10,4 mg/dL de sérum (4,7 à 5,2 mg/dL s'il est ionisé) [87]. Le calcium se lie aux acides biliaires et aux acides gras pour former des complexes insolubles qui protègent les cellules intestinales de l'intestin et maintiennent l'intégrité immunologique de l'intestin, en partie en supprimant la prolifération cellulaire en favorisant la différenciation ou l'apoptose [88]. Le calcium facilite non seulement l'activation des lymphocytes T, mais module également les changements métaboliques distinctifs qui surviennent dans différents sous-ensembles de lymphocytes T et stades de développement. L'influx de calcium est défectueux et l'efflux de calcium est augmenté dans les lymphocytes T déficients en autophagie, ce qui entraîne une diminution du niveau d'activation des lymphocytes [89].

4.2. Potassium

Le potassium est un électrolyte systémique qui favorise la transmission nerveuse, la contraction musculaire, l'équilibre hydrique et la production d'énergie. Historiquement, le potassium était utilisé pour traiter les symptômes de la toux chronique en tant qu'expectorant de mucus et devrait avoir des effets similaires sur d'autres surfaces muqueuses, y compris la sécrétion gastrique et la synthèse des tissus gastro-intestinaux [90]. Les valeurs normales de potassium sérique se situent entre 3,5 et 5 mmol/L. Le potassium équilibre les effets du sodium sur le système immunitaire inné en partie en inhibant l'inflammasome NLRC4 [91]. Dans les cas de résistance à l'insuline, le corps entre dans l'état catabolique qui supprime le système immunitaire adaptatif dépendant des lymphocytes T et entraîne l'inflammation dans une tentative continue de réparer les tissus endommagés, tout en étant incapable de compléter la séquence immunitaire. La pompe sodium/potassium est essentielle à l'intégrité ionique du lymphocyte dans des conditions de résistance à l'insuline et d'épuisement des réserves de potassium, empêchant ainsi le lymphocyte de poursuivre son cycle [92].

4.3. Magnésium

Le magnésium se trouve dans le tissu osseux sain, cet élément soutient également la contraction musculaire, la transmission nerveuse, la santé du système immunitaire, ainsi que la production d'énergie cellulaire et la synthèse des protéines. Les taux sériques normaux de magnésium se situent entre 1,8 et 2,2 mg/dL [93]. Le magnésium agit comme cofacteur pour l'activation enzymatique dans de multiples voies biochimiques telles que la glycolyse et le cycle de Krebs. C'est un cofacteur de la synthèse des immunoglobulines, de la convertase C 03 , de la cytolyse dépendante des anticorps, de l'adhérence des cellules immunitaires, de la liaison des lymphocytes IgM, de la réponse des macrophages aux lymphokines et de l'adhérence des lymphocytes T ou B [94].

4.4. Fer

Le fer est un élément essentiel de l'hémoglobine des globules rouges qui assure le transfert d'oxygène et contribue au métabolisme énergétique dans tous les tissus en tant que milieu de transfert d'électrons. Le fer fait également partie intégrante de nombreux systèmes enzymatiques qui régulent la régulation/prolifération cellulaire, la synthèse de l'ADN et le transport des électrons dans les mitochondries. Le fer diffère des autres minéraux du corps en raison de l'absence de tout processus physiologique d'excrétion. La plage de valeurs normales est de 60 à 170 µg/dL [95]. Le fer est quelque peu unique en ce sens qu'il participe à l'immunité nutritionnelle, un retrait actif du fer de la circulation en réponse à l'infection [96].

Le fer est pro-inflammatoire à la fois dans les macrophages et les neutrophiles lorsqu'il est présent en excès et mal stocké dans la ferritine, renforçant ainsi l'élimination des agents pathogènes au détriment de niveaux plus élevés d'inflammation tissulaire [97]. Le fer favorise également sélectivement la différenciation et l'activité des cellules Th2 sur Th1 via la signalisation INF-, ainsi que contribue à la modulation de Treg en raison du déséquilibre au niveau du récepteur CD71 de la transferrine, une protéine d'absorption du fer [98]. L'effet inverse est observé dans les lymphocytes B où le fer favorise la prolifération [99]. En aval de la signalisation des cellules immunitaires, cependant, la carence en fer a conduit à la régulation à la baisse des réponses anticorps [100].

4.5. Autres minéraux majeurs (phosphore, sodium, chlorure, soufre)

Actuellement, il n'y a pas de carences critiques dans ce groupe de minéraux tant qu'une alimentation équilibrée est maintenue dans la population cible. Outre une participation évidente à la signalisation cellulaire et au métabolisme énergétique, les interactions entre le phosphore et le système immunitaire sont incohérentes. De même, même si le sodium peut amplifier les réponses inflammatoires des macrophages et des lymphocytes T, les preuves translationnelles des effets du sel alimentaire sur l'immunité humaine sont rares [101]. Le chlorure, l'anion le plus abondant chez l'homme, s'accumule activement dans l'espace intracellulaire des cellules myéloïdes telles que les neutrophiles et les macrophages et réagit avec le peroxyde d'hydrogène via l'acide hypochloreux du phagolysosome pour produire l'acide hypochloreux défensif [102].

Le soufre est obtenu à partir d'un régime principalement sous forme d'acides aminés soufrés et contribue à la régulation de la santé immunitaire via les métabolites tels que le glutathion, l'homocystéine et la taurine. Le glutathion est la principale forme de stockage du soufre dans le corps, car ni la cystéine ni la méthionine ne sont stockées, et tout excès est facilement oxydé en sulfate et excrété dans l'urine, souvent sous la forme de métabolites de phase II de pharmacophores alimentaires [103]. Le soufre contribue également à la santé immunitaire avec la production de sulfure d'hydrogène tissulaire et colique (microbiote) qui diminue la gravité de diverses maladies à médiation immunitaire [104], mais peut être préjudiciable à la pathogenèse de maladies infectieuses telles que la tuberculose [105].

4.6. Autres oligo-éléments (zinc, cuivre, sélénium, manganèse)

La carence en oligo-éléments n'est pas couramment observée dans les régions développées, à moins qu'elle ne soit associée au vieillissement et à des troubles chroniques. Les patients présentant une forme acquise de carence sont généralement incapables de maintenir l'apport, d'absorber, de métaboliser ou d'excréter efficacement le minéral. L'évaluation précise du statut minéral, cependant, est difficile car les mesures couramment utilisées en clinique ne reflètent pas directement le statut minéral dans les tissus cibles où les minéraux ont tendance à s'accumuler [106]. Même si les régimes alimentaires sains ont tendance à coûter plus cher, il devient de plus en plus évident que de nombreuses insuffisances nutritionnelles sont dues à la préférence des consommateurs pour des régimes à faible teneur en nutriments et à haute densité énergétique au même prix [107]. Associée à une diminution spectaculaire de la consommation d'abats qui servaient historiquement de bonne source de minéraux pour une population omnivore [108], certaines insuffisances en oligo-éléments peuvent encore être attendues. Les risques nutritionnels liés aux insuffisances en oligo-éléments comprennent le manque de consommation de viande, l'excès de phytates alimentaires (légumineuses, graines, grains entiers) ou d'oxalates (oseille, épinards, gombo, noix et thé). Une absorption gastro-intestinale altérée due à des maladies gastro-intestinales et métaboliques chroniques se manifeste généralement par une redistribution des réserves minérales corporelles loin de l'épithélium dans l'intestin et la peau, permettant ainsi une augmentation des troubles auto-immuns associés à ces tissus [109].

Parmi les oligo-éléments discutés, le zinc se distingue par ses besoins en plusieurs classes d'enzymes catalytiques telles que les métalloprotéinases matricielles, l'alcool déshydrogénase hépatique, l'anhydrase carbonique et les protéines transcriptionnelles à doigts de zinc. Le zinc est essentiel à la santé reproductive [110] et au système immunitaire, où il a un effet significatif sur le fonctionnement normal des macrophages, des neutrophiles, des cellules tueuses naturelles et de l'activité du complément, mais il ne peut pas être stocké dans le corps et doit être reconstitué en permanence. [109]. L'insuffisance de zinc est un facteur de risque pour l'intégrité de la barrière épithéliale, à la fois cutanée, intestinale (diarrhée) et pulmonaire (infections virales). Les effets immunitaires sont médiés en partie par une activation et une maturation incorrectes des cellules T et B, et un rapport déséquilibré biaisé en direction des phénotypes pro-inflammatoires Th1 et Th17 [111]. Un recrutement accru de zinc dans les cellules immunitaires activées et loin de la circulation sanguine et des tissus épithéliaux peut être essentiel pour assurer la transcription et la traduction des protéines de la phase aiguë, mais épuise davantage les réserves disponibles [112].

Le cuivre est un cofacteur de la cytochrome c oxydase, l'enzyme terminale de la chaîne de transport d'électrons qui est essentielle à la phosphorylation oxydative. Cela détermine l'applicabilité du cuivre au bon fonctionnement des organes et des processus métaboliques, à la stimulation du système immunitaire pour combattre les infections et à la réparation des tissus lésés [113]. Sa pertinence pour le système immunitaire est médiée par le métabolisme du fer et des protéines, car la céruloplasmine contenant du cuivre est un composant antioxydant important de la ferroxydase, de la superoxyde dismutase érythrocytaire et de la diamine oxydase [114]. Les carences en cuivre sont associées à une prolifération altérée des lymphocytes T, à une diminution de la production d'IL-2 et à une diminution de l'activité des phagocytes, des lymphocytes B et des cellules tueuses naturelles [115]. En présence d'inflammation, les concentrations plasmatiques de cuivre et de céruloplasmine sont augmentées, ce qui entraîne une protection accrue contre les agents pathogènes et les radicaux oxygénés.

La relation entre les oligo-éléments restants et la fonction immunitaire est moins bien documentée chez l'homme. Le sélénium fait partie des systèmes enzymatiques glutathion peroxydase et iodothyronine déiodinase, et les taux plasmatiques de sélénium sont corrélés au nombre de CD4 plus et à la différenciation des lymphocytes T CD4 plus en cellules Th1 [116]. Le manganèse est un cofacteur de plusieurs protéines dont la superoxyde dismutase [117]. L'iode (synthèse des hormones thyroïdiennes), le molybdène (bioénergétique mitochondriale), le chrome (métabolisme du glucose et des lipides) et le fluor (santé des os) peuvent avoir des effets sur la santé immunitaire, mais ceux-ci ne sont pas bien définis. D'un intérêt critique, le zinc et le cuivre sont des exemples classiques de micronutriments qui subissent des altérations spatio-temporelles dans les tissus lors de l'apparition et de la résolution du processus inflammatoire [118]. L'augmentation du recrutement de zinc et de cuivre dans les cellules immunitaires au moment de l'infection ou de l'activation immunitaire renforce les défenses de l'hôte contre les agents pathogènes par toxicité directe, ainsi que par des augmentations indirectes de la formation de radicaux libres et de l'activation des enzymes centrales du métabolisme cellulaire [119]. Les preuves récemment apparues suggèrent que d'autres oligo-éléments tels que le sélénium, le manganèse ou le molybdène peuvent participer à des processus similaires et exprimer des augmentations transitoires similaires dans les cellules immunitaires activées [120].

5. Modifications de la teneur en minéraux des aliments

La domestication des cultures a entraîné des pertes importantes de biodiversité (ensemble de cultures), de glucides complexes, de micronutriments et de fibres alimentaires dans les régimes alimentaires modernes [20]. La capacité limitée à absorber, stocker et métaboliser ces nutriments en raison des impacts sur l'environnement ou le sol, les conditions socio-économiques et l'état de santé peut en outre conduire au développement de multiples insuffisances minérales dans les populations sensibles [121]. Alors que les stratégies d'enrichissement des aliments aident certainement à combler les carences les plus couramment identifiées (fer, zinc, iode), des opportunités importantes pour lutter contre la malnutrition minérale multiple sont manquées en ciblant des aliments uniques pour des nutriments uniques [21].

5.1. Production agro-alimentaire

Les valeurs nutritionnelles des aliments végétaux et animaux ont changé au cours des événements de domestication et d'élevage sélectifs dans le monde entier. La densité énergétique des aliments de tous les jours sous forme d'augmentation de la rétention calorique a considérablement augmenté tant chez les végétaux (accumulation de glucides aux dépens des teneurs en protéines et en minéraux [122]) que chez les animaux (accumulation de graisses saturées et de cholestérol aux dépens des graisses insaturées et minéraux [123]).

Les progrès technologiques qui permettent la production de sucres et d'huiles raffinés ont également augmenté la densité énergétique élevée des aliments transformés, tout en apportant des quantités négligeables de micronutriments à l'alimentation humaine. Cette transition a formé un régime moderne à haute densité énergétique dans lequel l'énergie alimentaire totale est dérivée de 51,8% de glucides, 32,8% de matières grasses et 15,4% de protéines [124]. Enfin, les viandes d'organes denses nutritionnelles (abats) telles que le foie, le cœur, les reins, la cervelle, les tripes, les intestins et les ris de veau (thymus et pancréas) ont disparu de nombreux régimes alimentaires modernes [108]. Ces tissus contiennent généralement des quantités de minéraux plus élevées que les muscles squelettiques, comme le montrent à la fois le bœuf [125] et l'agneau [126].

Des informations limitées sont disponibles pour estimer la contribution des différents groupes d'aliments à l'apport en minéraux au niveau de la population. Pour quelques minéraux sélectionnés tels que le phosphore, le potassium, le magnésium, le zinc, le cuivre et le manganèse, les données plus anciennes des ménages britanniques suggéraient que le total des aliments végétaux et des fruits et légumes contribuait à l'alimentation quotidienne de 37 % et 14 % de phosphore, 60 % et 45 % de potassium, 65 % et 28 % de magnésium, 36 % et 11 % de zinc, 61 % et 24 % de cuivre et 93 % et 27 % de manganèse, respectivement [127]. Ces chiffres sont cependant significativement affectés par la baisse systématique de la teneur en minéraux des fruits et légumes, comme le montrent le Royaume-Uni (sodium, calcium, magnésium, cuivre et fer entre 1940 et 2019), les États-Unis (calcium, phosphore, cuivre et fer entre 1950-2009), Finlande (potassium, manganèse, zinc et cuivre entre 1970-2000), Australie (fer et zinc entre 1980-2000) comme résumé récemment [21] (tableau 2).

5.2. Biodisponibilité, enrichissement et directives diététiques

Une augmentation significative récente des aliments alternatifs à base de protéines végétales et de cultures cellulaires est une autre inconnue de l'état de santé minéral des populations qui consomment des quantités importantes de ces produits puisque la plupart des minéraux présents dans les aliments d'origine animale et végétale entières existent dans des complexes biologiques constitués de coenzymes et de activateurs d'oligoéléments.

Cela impose des contraintes supplémentaires sur l'absorption, l'enrichissement et la supplémentation directe en micronutriments, en particulier chez les nourrissons et les enfants qui se développent rapidement [121]. Pour ces raisons, l'enrichissement des aliments en micronutriments est souvent effectué pour l'iode, le fer, ainsi que les vitamines A et D et plusieurs vitamines B (thiamine B1, riboflavine B2 et niacine B3). En outre, un accès accru à des aliments nutritifs, y compris des produits enrichis en micronutriments (en particulier pour le fer, le calcium, le zinc et le folate), soutient l'adéquation alimentaire pour la plupart des individus dans les populations en développement [128]. Même si elle est bénéfique, la supplémentation en micronutriments s'accompagne également d'un risque accru pour la santé ou d'aucun avantage supplémentaire pour la santé de certaines populations, comme le montrent les contextes cliniques des pays à forte charge endémique de maladies infectieuses [129,130], ou dans plusieurs méta-analyses récentes réalisées dans des pays industrialisés. pays [131,132].

Les minéraux dans les matrices alimentaires sont en outre liés à divers composés organiques et inorganiques (multiformes) qui affectent directement leur solubilité, leur absorption et leur biodisponibilité. La transformation des aliments peut avoir une influence substantielle sur la biodisponibilité minérale, à la fois dans le sens d'une perte ou d'une réduction irréversible, et plus rarement dans le sens d'une absorption accrue [133]. La localisation et l'activité des canaux ioniques, des protéines de transport et de l'intégrité épithéliale dans les zones cibles du tractus gastro-intestinal peuvent également moduler de manière significative l'absorption des minéraux par l'hôte. Dans les cas où la chélation des minéraux aux phytates, aux polyphénols, aux tanins, aux lectines, aux fibres alimentaires et aux protéines empêche leur absorption dans l'intestin supérieur et améliore l'apport de ces minéraux à la lumière du côlon, le microbiome intestinal peut offrir des avantages supplémentaires grâce à la génération de courts -acides gras à chaînes, pH luminal réduit (acidification) et solubilité minérale accrue [134]. Leur évaluation dans les tissus humains autres que les liquides biologiques est difficile, car les niveaux de minéraux dans le sérum et l'urine ne reflètent pas précisément la teneur en micronutriments des tissus [82] (Tableau 3).

Obtenir des niveaux plus élevés de minéraux à partir de régimes alimentaires diversifiés et complets pour un individu en bonne santé sans troubles gastro-intestinaux chroniques est plutôt simple. Les choix alimentaires préférés chevauchent généralement les aliments proposés pour prévenir et favoriser la guérison des troubles dépressifs [135], notamment les bivalves (huîtres, palourdes ou moules), les abats (foie, rate, reins ou cœur) et les légumes-feuilles ( cresson, épinard, moutarde, navet ou bette à carde). Dans le cadre d'un régime alimentaire sain, cette sélection s'aligne bien avec les directives actuelles sur l'utilisation d'aliments riches en nutriments pour répondre aux besoins quotidiens en nutriments sans consommer trop de calories [136].

6. Conclusions

La fonction cruciale des minéraux en application à la santé métabolique et immunitaire ne peut être négligée. Ceci est particulièrement applicable aux états métaboliques et pro-inflammatoires chroniques qui prennent du temps à se développer et à se résoudre. Les développements récents dans notre compréhension de l'absorption et de la biodisponibilité spécifiques à chaque minéral, leur abondance dans la circulation et les tissus cibles représentent une série d'avancées majeures dans la découverte de la base nutritionnelle de l'apport minéral et de leur application à la santé humaine. Cependant, notre compréhension des environnements métaboliquement restrictifs des tissus enflammés, la dépendance critique à la glycolyse aérobie pour fournir aux cellules immunitaires l'énergie nécessaire à l'exécution des fonctions immunitaires, et les flux minéraux dans les tissus cibles et de retour dans la circulation à l'appui de ces changements restent très fragmentés. .

Le lien entre les états transitoires et permanents de résistance à l'insuline associés à la plupart des troubles métaboliques et immunitaires n'est en grande partie pas exploré, même s'il existe des connaissances sur le lien entre le diabète de type I et une réponse immunitaire altérée [137]. Redistribution des flux métaboliques lors de l'activation immunitaire prolongée du pyruvate au lactate (en dehors du cycle TCA vers la production et la biosynthèse du NADH), de la glutamine au pyruvate (pour compenser le premier) et au citrate (pour la synthèse supplémentaire d'acides gras et d'espèces lipidiques ) conduisent à une régulation dysfonctionnelle des programmes métaboliques de développement des cellules immunitaires. Des études futures pourraient découvrir que ces états métaboliques définissent un spectre plus large de sous-populations cellulaires illustrées par les extrêmes des macrophages M1 et M2, et médiées à la fois par les voies inflammasome (IL-1) et non inflammasome (TNF-), ainsi que un équilibre entre la signalisation palmitate pro-inflammatoire (C16 :0) ​​et palmitoléate anti-inflammatoire (C16 :1n7) [138]. Il est intéressant de noter que l'inhibition de l'enzyme aspartate-aminotransférase AST qui shunte le cycle fragmenté du TCA est suffisante pour favoriser la respiration mitochondriale, inhibe la production d'oxyde nitrique et d'IL-6 et diminue la polarisation des macrophages M1 [139].

La prise en charge nutritionnelle réussie des résultats métaboliques et immunitaires avec des minéraux essentiels est un objectif important, car de nombreuses carences et insuffisances en minéraux sont difficiles à diagnostiquer et à quantifier. Des études récentes menées avec plusieurs minéraux dans le contexte de la résistance à l'insuline, de l'inflammation systémique et de la vaccination ont souligné la nécessité d'étudier plus avant ces interventions en milieu clinique [140] et ont souligné l'utilisation de multiformes plus efficaces pour améliorer l'apport de minéraux aux tissus cibles [106 ]. À l'avenir, le ciblage précis du statut minéral humain et sa contribution à la santé globale avec des interventions sélectionnées en fonction des résultats physiologiques souhaités pourraient être utilisés pour personnaliser les stratégies nutritionnelles qui aident à gérer les troubles de santé chroniques et à promouvoir une santé optimale.

Contributions d'auteur:

MA et SK ont conçu l'étude et défini la portée des travaux. MA et SK ont effectué des recherches dans la littérature et rédigé le manuscrit. JG a recherché et organisé des données de tableaux et de figures. Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.

Financement:

Ce travail a été soutenu en partie par les projets Hatch de l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture de l'USDA #1023927 (SK). MA a été financé en partie par la bourse du Royaume d'Arabie saoudite de la Mission culturelle de l'ambassade royale d'Arabie saoudite (numéro de subvention 21032019).

Déclaration du comité d'examen institutionnel :

N'est pas applicable.

Déclaration de consentement éclairé :

N'est pas applicable.

Déclaration de disponibilité des données :

N'est pas applicable.

Les conflits d'intérêts:

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêt.

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