食品科学与COVID-19

Introduction

2019年12月出现了一种此前未知的冠状病毒，即严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2），是2019年新型传染性冠状病毒（COVID-19）的病因。2020年3月，世界卫生组织（WHO）宣布COVID-19为全球大流行病。针对COVID-19的特异性、有效和安全的预防，以及治疗措施的开发，包括疫苗、抗病毒药物和被动免疫疗法，在可预见的未来可能会面临诸多障碍，并可能见效甚微。

食物和营养在促进长期健康和预防慢性疾病方面发挥着关键作用。充足的营养对免疫系统的最佳功能至关重要，持续的营养不良和营养过剩都会对免疫反应产生不利影响。以“（food OR nutrition）AND（COVID-19 OR SARS-CoV-2）”为关键词在PubMed进行文献检索，发现截至2020年7月31日，有超过1 000篇文章发表。大量的论文似乎表明，食物和营养在预防SARS-CoV-2感染和管理COVID-19中发挥了重要作用。此外，在网站和社交媒体平台上，新闻和报道传达了这样的信息，即膳食补充剂或特定食物可以预防新型冠状病毒的传播。德国雷根斯堡大学的Klaus W. Lange在本综述批判性地讨论了食品科学在COVID-19大流行时代能够和不能做出的贡献。

Nutrients, food compounds and COVID-19

现有证据表明，饮食、免疫力和疾病易感性之间存在重要联系。能量、蛋白质和微量营养素的营养不足会损害免疫系统和对感染的抵抗力。特定营养素和营养素组合可以通过细胞激活及基因表达和信号分子产生的修饰对免疫功能产生影响。饮食成分也可以通过其对肠道微生物群组成的影响来影响免疫反应。

疾病性营养不良的有害影响是众所周知的，可以通过及时补充营养来预防或控制。根据经验，COVID-19患者入院时，大多数患者出现厌食和严重炎症，导致食物摄入量明显减少，因此有研究提出了预防非危重病人营养不良后果的营养支持方案，该方案需要进一步评估。

大量的功能性食用植物，如生姜、大蒜、姜黄、黑胡椒、甘草、石榴和接骨木浆果等，已被提出具有潜在的免疫调节和抗病毒特性。然而，这些可食用植物对人类功效的证据基础是薄弱的或不存在的，其中一些植物如果大量服用可能会产生毒性。

多酚和类胡萝卜素被认为是具有抗病毒功效的食物生物活性物质。例如，多酚已被证明能激发免疫细胞的调节、促炎细胞因子的合成，以及抑制促炎基因的表达。白藜芦醇潜在的抗病毒特性的机制可能是血管紧张素转换酶2（ACE2）的上调，ACE2已被证明是SARS-CoV的功能性受体，是病毒进入宿主细胞和复制所必需的。ACE2受体也参与了SARS-CoV-2进入细胞的过程。有关类胡萝卜素和多酚类抗病毒益处的假设主要基于细胞培养和动物模型研究。然而，利用食物中的生物活性物质对人类进行控制干预的研究尚未进行，因此食物中的生物活性物质对人类病毒感染的任何有益影响都值得质疑。

益生菌可以激活多种免疫机制，对宿主免疫网络产生影响。已发现益生菌能增强免疫反应，并能适度降低病毒性呼吸道感染的发生率和持续时间。COVID-19指南中已推荐使用益生菌来加强免疫系统。虽然在一些COVID-19患者中观察到微生物失调，乳酸杆菌和双歧杆菌减少，但常规益生菌在预防或治疗COVID-19中的疗效尚不清楚。SARS-CoV-2对肠道微生物群的影响应进行更详细的研究。

各种微量营养素，如维生素和微量元素，在先天性和适应性免疫反应中都发挥着重要作用，微量营养素稳态是维持健康免疫系统的核心。微量元素缺乏会降低对疾病的免疫力，已发现补充微量元素可以提高对病毒感染的免疫力。例如，VD缺乏似乎与免疫反应受损和系统性感染风险增加有关。VD补充剂可通过减少促炎细胞因子的产生，降低细胞因子风暴导致肺炎的风险等机制预防呼吸道感染。

微量营养素和其他饮食干预在感染中的疗效可能受到许多因素的影响，如病原体的类型、剂量和给药时间以及研究参与者的年龄、遗传、生活方式、免疫学和营养状况。尤其是衰老过程中的免疫衰老会改变营养对免疫功能的影响。此外，长期补充高剂量的食物生物活性物质和微量营养素可能会产生不良影响，甚至会加重感染性疾病。

寻找能够促进免疫系统最佳功能的个体营养素依赖于对神奇发现的信仰和过时的疾病病理生理学模式。一个多世纪前，德国诺贝尔奖获得者Paul Ehrlich医生创造了“magic bullet（神奇子弹）”的说法，描述了精确的针对性医疗。试图了解单一营养素的功能并逐一研究其治疗效果的研究策略与传统的药理学方法是一致的。然而，这种方法与生理过程是不一致的，生理过程需要多种营养素的平衡摄入。这就解释了为什么单一营养素的使用效果有限。

Dietary habits, obesity and COVID-19

最近的研究试图解释饮食习惯与部分不同国家之间COVID-19病例死亡率差异很大的原因。例如，利用欧洲食品安全局统计的欧洲食品消费综合数据库的信息，对欧洲各地发酵蔬菜平均消费量与COVID-19死亡率之间的相关性进行了研究，结果发现，发酵蔬菜（如酸菜）的平均摄入量每增加1 g/d，各国COVID-19的死亡风险就降低35.4%。解释这一关联的假说包括抗氧化活性和发酵蔬菜对微生物组的影响。然而，相关关系并不一定等同于因果关系。可能影响所观察到的死亡率的众多因素包括：人口统计学因素、SARS-CoV-2检测和死亡率评估范围、受过训练的人口免疫力和交叉免疫力、公共卫生、卫生保健系统的特点和准备情况、气候和其他环境变化以及其他营养方面。

非传染性疾病也可能增加COVID-19患者出现不良后果和死亡风险。肥胖与年龄和种族被认为是COVID-19的一个关键风险因素。肥胖对COVID-19的影响可能是由其对肺功能的影响所介导的，包括呼气储备量、功能能力和呼吸顺应性的降低。此外，脂肪组织会产生细胞因子，并促成促炎环境。促炎细胞因子水平升高可能会加重COVID-19患者的炎症，导致免疫过度激活（“细胞因子风暴”）、急性呼吸窘迫综合征或多器官衰竭。代谢功能紊乱相关的脂肪肝疾病似乎特别重要，因为已发现肥胖的存在会使严重COVID-19的风险升高约6倍。

肥胖者因COVID-19而死亡风险增加，说明营养发挥着重要作用。食物可以影响细胞因子的基因表达水平，从而调节炎症和氧化应激。受SARS-CoV-2导致的经济停产、隔离和宵禁影响的人群与健康相关的后果包括心理困扰，这可能与能量摄入增加和身体锻炼减少有关，进而导致体重增加、超重和肥胖率增加。

预防性干预措施，如减少体重计划，可能会更关注肥胖人群，他们因COVID-19罹患重症和死亡的风险更高。然而，疾病风险是定量的，而不是分类现象，并且构成了一个连续的分布。因此，预防措施可以在全社区范围内推行，并可能改变某一风险的人群分布。这种方法可能比仅仅针对高风险人群更显著地减少疾病负担。

在欧洲，英国是COVID-19死亡率最高的国家。除了采取预防措施和封锁措施相对缓慢外，一个潜在的诱因可能是肥胖症和相关健康问题的高患病率。鉴于肥胖者感染COVID-19的严重性增加，以及出现第二波疫情，英国政府正计划推出一项减肥运动。该运动旨在减轻体重，鼓励人们选择更健康的食物，以防止未来体重增加。

综上所述，超重和肥胖者是COVID-19严重或致命后果的高危人群。这些人需要特别关注，重点是避免感染并减轻体重。

Conclusion

营养免疫支持有可能增强病毒的防御能力，这在细胞培养和动物模型中已经得到证明。重要的是要注意到，支持食物化合物抗感染有益作用的实验证据来自于细胞培养和动物研究。在人类中进行的研究是观察性的，缺乏具有强大对照设计的干预性试验。特别是在COVID-19中没有高质量的调查结果，食物成分在预防和治疗人类病毒性传染病中的具体作用仍不清楚。多年来，食品科学一直试图寻找能够可靠地改善免疫功能的微量营养素、生物活性物质或功能性食品。要进行科学严谨的研究，评估食物化合物在防治传染病方面的功效，需要在大样本中进行长期随机对照试验，并考虑参与者的年龄、生活方式、免疫状态和其他相关变量。此外，越来越清楚的是，将单一营养素视为旨在解决免疫系统内局限性生理缺陷的灵丹妙药的概念已经过时。在这方面，食品科学不应提出无法实现的期望（表1）。

表1 食品科学对COVID-19的贡献

目前，冠状病毒研究的主要目标包括减少SARS-CoV-2的感染数量和缓解COVID-19的严重病例。政府和医疗机构面临着重要而紧迫的挑战，需要重点关注提供最有希望的成果的科学策略。虽然没有任何食物或膳食补充剂能够预防SARS-CoV-2感染，但保持均衡的饮食，包含足够的宏量营养素和多样化的微量营养素，对支持足够的免疫功能非常重要。高热量的“西式饮食”会促进炎症状态，而肥胖是COVID-19严重病程的主要危险因素。因此，全人群控制体重，减轻超重和肥胖者的体重是重要的预防措施。

预防SARS-COV-2传播的最有效措施无疑是避免接触病毒。使用微量营养素、食物生物活性物质或功能食品来补充与COVID-19有关的膳食补充剂并没有证据依据，也不应该作为预防或治疗决定的依据。虽然“让你的食物成为你的药物”与COVID-19的关系不显著，但食物和营养作为一个整体概念可能发挥有益的作用，特别是在保持健康体重和预防非传染性疾病方面。

Food science and COVID-19

Klaus W. Lange

Institute of Psychology, University of Regensburg, 93040, Regensburg, Germany.

E-mail address: klaus.lange@ur.de

Abstract

Theories proposing a role of specific dietary components or food supplements in the prevention or treatment of COVID-19 have received extensive social media coverage.

A multitude of scientific publications have also pointed to the importance of food and nutrition in combating the COVID-19 pandemic. The present perspective critically addresses the question of what food science can actually contribute in this context.

Animal studies suggest that micronutrients, food bioactives or functional foods may carry the potential to augment viral defense. However, the specific roles of food components in viral infectious diseases in humans remain unclear. Rigorous research assessing the efficacy of food compounds in counteracting infections would require long-term randomized controlled trials in large samples. While no foods, single nutrients or dietary supplements are capable of preventing infection with COVID-19, a balanced diet containing sufficient amounts of macronutrients and diverse micronutrients is a prerequisite of an optimally functioning immune system. High-energy diets and obesity are major risk factors for a more severe course of COVID-19.

Therefore, population-wide body weight control and weight reduction in overweight people are important preventive measures. Diet may play a beneficial role in maintaining a healthy body weight and preventing non-communicable conditions.

该文章《Food science and COVID-19》于2020年9月23日在线发表于Food Science and Human Wellness。点击下方 阅读原文 即可查看摘要原文。

Reference:

LANGE K W. Food science and COVID-19[J]. Food Science and Human Wellness, 2021, 10(1): 1-5. DOI:10.1016/j.fshw.2020.08.005.

编辑：袁月；责编：张睿梅