COVID-19対策に役立つ身体活動と栄養のガイドライン

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身体活動(免疫)

Physical activity and nutrition guidelines to help with the fight against COVID-19

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02640414.2020.1807089

概要

世界がコロナウイルス疾患のパンデミック2019を目撃しているように、新興の遺伝学と臨床的証拠の断片は、重症急性呼吸器症候群と中東呼吸器症候群との類似した免疫病理学を示唆している。ウイルスの拡散を防ぐために自宅に留まり、結果的に大部分が不活発であることは、意図しない結果と関連している。

このような結果は、実際に感染リスクを高め、免疫機能の低下を含む健康状態を悪化させる可能性がある。身体活動は、健康、特に社会的に孤立している時代の身体的・精神的健康を改善するための実行可能な方法である。

しかし、このような状況下で特定の健康状態にある人は、オンラインプログラムを介してすでに行っている運動に加えて、特別な身体活動プログラムが必要な場合がある。このレビューは、COVID-19隔離期間中の実践的なガイドラインを提供することを目的としている。

健康な人は有酸素運動、抵抗力トレーニング、呼吸筋トレーニング、ヨガを行うことを推奨し、上気道疾患のある人は呼吸筋トレーニングとヨガ、下気道疾患のある人は呼吸筋トレーニングとヨガに限定することを推奨する。

さらに、ビタミンDとC、オメガ3脂肪酸、果物や野菜の定期的な摂取は、COVID-19の影響を受けている人の免疫システムをサポートするための栄養補助として考慮されるかもしれない。

KEYWORDS: コロナウイルス、栄養、免疫反応、運動、呼吸筋トレーニング

1. 序論

2019年12月、中国政府は武漢市において、2019-novel coronavirus(2019-nCoV)と命名された新規β型コロナウイルスに起因する感染が報告され、世界保健機関(WHO、2020)により報告された(Lu et al 2020)。劇的に高い罹患率と死亡率で、このウイルスは世界的に蔓延し始め、2020年4月12日(2020)に1,781,100人以上の症例が確認され、108,800人が死亡してCOVID-19として知られるようになった(Pradhan er al)。 このような壊滅的な状況から、多くの国で隔離が行われるようになり、感染連鎖を断つためには最も効果的な方法と考えられてた(Shereen et al 2020)。しかし、これはウイルスをコントロールする上では非常に有益なようであるが、人々の生活の他の側面にも影響を与える可能性がある(Jiménez-Pavón et al 2020)。2つの重要な影響は、身体活動の低下と(自由な時間が増えることによる)食事の増加であり、どちらもプラスのエネルギーバランスをもたらする。これらの状態の長期的な影響は、代謝障害や精神障害につながることがよく知られている(Jiménez-Pavón et al 2020)。

糖尿病および肥満が免疫機能の低下に寄与することはほとんど疑う余地がない。これは、COVID-19にも罹患しているこれらの疾患を持つ患者の死亡率の高さの要因である可能性が高い。ウイルスを持っていたために入院した患者は、ボディマスインデックス(BMI)が高いと死亡する可能性が高くなった(Finer et al 2020)。肥満とインフルエンザの異常な関係については、LuziとRadaelli(2020)によって検討されている。彼らはまた、軽度のカロリー制限と軽度から中等度の運動で体重を落とすと、免疫システムが改善する可能性があることを示唆した。最近発表されたイギリスのNational Health Service(NHS(英国保健医療局))のデータによると、4月と5月前半(2020)のCOVID-19による死亡の約25%が糖尿病患者(1型と2型の両方)で発生していることが示された。

ロックダウン中の免疫機能の強化における適切な栄養の役割のいくつかの側面が重要である。また、身体活動の低下は、特に免疫系や心肺機能の低下につながる(鈴木、2019)。精神障害(不安、心的外傷後ストレス障害、混乱……)も、検疫の他の重要な副作用である(Brooks et al 2020)。本稿では、免疫学的影響を中心に2019-nCoVの病態生理を概観することを目的とする。さらに、身体活動と栄養についても詳細な例と考察を掲載している。これらのトピックに関するいくつかのガイドラインは、COVID-19感染率を低下させ、関連する健康問題を修正するのに役立つかもしれない。

1.2. 2019-nCoV免疫学的病態生理

COVID-19の主な感染部位は不明であり、その病態は現在も調査中である。主に呼吸器疾患であるため、COVID-19はほとんどの症例で気道のみに影響を及ぼす可能性がある。COVID-19患者の多くはリンパ球減少症や肺炎症状を示している(Prompetchara et al 2020)。しかしながら、COVID-19は、罹患した患者において、いくつかの異なる症状形態でそれ自体を発現するという最近の証拠がある。主な症状は、持続的な咳、高熱、および味覚および嗅覚の喪失であるが、科学者たちは最近、6つの異なる症状のクラスターを同定した(Pan et al 2020)。ウイルスは、ヒトのアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)受容体に影響を与え、感染した患者の腎臓および精巣組織の他の細胞の機能に影響を与える(Casscella et al 2020年;Fan et al 2020年;Hoffman et al 2020年;Li et al 2003年;Rascon-Castelo et al 2015)。COVID-19の他の重要な側面は、炎症反応であり、これは2つの段階で起こる。第一段階では、疾患の潜伏期間中に、自然免疫応答が活性化され、これにより免疫系を強化してウイルスと戦うことができる。また、患者さんは軽度の症状(発熱、咳など)を呈することもある。感染者の自然免疫系がウイルスを排除できなくなると重症化する(Shi et al 2020)ため、適応免疫系がリクルートされる。また、重症急性呼吸器症候群(SARS)や中東呼吸器症候群(MERS)で起こることと同様の「サイトカインストーム」が発生し、血中でプロ炎症性サイトカイン(すなわち、IL-2,IL-7,IL-10,G-脳脊髄液、IP-10,MCP-1,MIP-1A、およびTNF-α)が著しく増加するという証拠がある(Mehta et al 2020年;Prompetchara et al 2020)。SARS-nCoVがマクロファージおよびT細胞に直接感染することが報告されており、これはSARS-nCoV媒介の病態形成の重要な特徴である(Prompetchara et al 2020)。T細胞、CD4+ T細胞、CD8+ T細胞は、体内で重要な抗ウイルス役割を果たしている(Cecere et al 2012)。2019-nCoVが上気道および下気道に感染すると、インターロイキン(IL)-1βおよびIL-6を含むプロ炎症性サイトカインの産生を引き起こし、軽度または重度の上気道感染症をもたらす(Shi er al)。 IL-1およびIL-6の抑制は、ウイルス感染を含む多くの炎症性疾患において治療効果を有することが示されている(Shi et al 2020)。ごく最近、サイトカインであるインターフェロン-β(多発性硬化症の治療によく知られている)がCOVID-19患者に投与された:この治療の肯定的な効果は、早期発症の症状を有する患者にのみ認められた。COVID-19の重症患者における本治療の有効性を検討するためには、さらなる研究が必要である(Shalhoub, 2020)。

2. 考察

2.1. 免疫栄養剤・栄養補助食品の一般的な推奨事項

適切な食品の使用とライフスタイルの変化が、疾患抵抗性と健康に重要な役割を果たすことを示唆する証拠が増えている。Sarfrazらは、呼吸器疾患からの保護に役立つ可能性のある6つのステップを提案している(Sarfraz et al 2020)。一般的に、適切な睡眠、適度な運動、ストレス回避、ビタミン豊富な食品の摂取、果物や野菜の摂取は、COVID-19のようなウイルス性疾患に対処する際に、自然と免疫系をサポートするのに役立つかもしれない。

スペースの制約により、関係するすべてのトピックを詳細に説明することはできないが、議論中のパラメータに対する免疫栄養の効果を調べることは、本論文では特に興味深いことである(Castell et al 2015)。包括的な論文では、Calderらは、特に呼吸器疾患に関連して、免疫系を支持する上でのビタミン、微量元素および脂肪酸の重要性を論じている(Calder et al 2020)。彼らは、呼吸器感染症が世界的に罹患率および死亡率の主要な原因であることを観察した;WHOは、季節性インフルエンザによる年間60万人以上の死亡があると推定している。上気道感染症(上気道感染症)は、一般の人たちだけでなく、長時間の激しい運動後のアスリートの間でも比較的よく見られる。より問題となる下気道感染症(LRTI)は、同じシナリオでも発生する可能性は低い。しかし、非エリートマラソンランナーでは下気道感染症の発生率が高いことが明らかになっている(Cantó et al 2018)。このことは、健康でトレーニングを受けたアスリートほど呼吸器に関連する重篤な病気の影響を受けにくく、健康のための定期的な 身体活動の重要性を強調していることを示唆している可能性がある。ロックダウン中の一般集団における上気道感染症および/またはLRTIの発生率に関しては、主に屋内で過ごす時間が長いことが原因で、寒い時期の軍人においてアデノウイルスの発生率が50%増加したことは興味深いことである(Casey & Dick, 1990)。

ビタミンDは、自然免疫と後天的免疫の両方において重要である(Bermon et al 2017)。多くの免疫細胞は、ビタミンD受容体を含み、また、25(OH)Dの活性型である1,25(OH)2Dへの水酸化を促す酵素である1-αヒドロキシラーゼを発現している(Bikle, 2014)。低ビタミンDは、アスリートの上気道感染症発症率とリンクしている(Halliday et al 2011)。持久系アスリートは、より高い25(OH)Dレベル(>120 nmol-1)を持っていた場合、より少ない上気道感染症症状を示した(He et al 2013)。ビタミンDはCOVID-19の出現以来、メディアで取り上げられている:最近の研究では、黒人および少数民族(BAME)の間でビタミンDの低さとCOVID-19による死亡との関連性が報告されている。ビタミンD欠乏症もまた、特に冬に比較的一般的である;それはまた、一般人口とBAMEの両方で発生している。1日1,000-4,000 IU/日の季節的な用量は安全に摂取することができ、皮膚への日光の自然な効果がビタミンDレベルを改善するために利用できない月、例えば25(OH)D血清レベルが50 nmol-1未満の場合などに推奨される。しかしながら、Bergmanは、1000-2000 IU/日は、COVID-19に苦しんでいる人の呼吸器免疫を高めるのに十分な量であると考えた(Bergman, 2020)。

ビタミンCの補給は、一般集団における風邪の発症率を低下させることができなかったが(Hemilä & Chalker, 2013)ビタミンCの補給は、風邪の発症率を低下させることができなかった。ビタミンCの提供は、補給中に発生した上気道感染症を短縮し、緩和したが。著者らは最近、「ビタミンCがCOVID-19に対して完全に効果がないと仮定する理由や証拠はない」と述べている:彼らは、COVID-19の有病率が高い間、重篤な患者では、ビタミンCの摂取量を毎日定期的に増やすことを推奨している(1日1-4 g)。最近のメタアナリシスでは、ビタミンCはCOVID-19に最も長く依存している患者の機械的人工呼吸の持続時間を短縮することも示されている(Hemilä & Chalker, 2020)。

N-アセチルシステイン(NAC)は、肺炎を含む気管支疾患の患者の治療に定期的に使用されている(Van Hecke & Lee, 2020)。アセチルシステインは、グルタチオン(GSH)の合成に関与するシステインに由来する:これは、プロ炎症性サイトカインを減少させ、血管拡張を増加させるのに役立つ。興味深いことに、COVID-19肺炎後に呼吸困難を呈した2人の患者において、GSHの静脈内投与により呼吸困難が緩和された(Horowitz et al 2020)。

COVID-19のための最も最近の明白な万能薬、すなわち抗マラリア薬であるヒドロキシクロロキノンは、現在、いくつかの劇症的な副作用を有することが知られており、大規模な世界的試験は2020年5月に中止されることになった。以前にその有効性が示唆されていたことから、トニックウォーター(キニーネを含む)がCOVID-19に対する防御に役立つだろうという人気のある、しかしおそらく間違った概念が生まれた。

健康と栄養に関する多くの研究から明らかなように、果物と野菜の両方を毎日大量に摂取する必要がある:例えば、7-8人前/日。生鮮食品を簡単に手に入れることができない人にとっては、冷凍食品で十分である。果物と野菜の病気を軽減する影響は、フラボノイド(Nieman, 2015)および他の抗酸化/抗炎症物質(Ruhee et al 2020)が高レベルで含まれていることに一部起因している可能性がある。

有機硫黄化合物(分子構造中に硫黄を含む)は、ユニークな薬効・抗微生物特性を有する(Sagdic & Tornuk, 2012)。現在までに、有機硫黄化合物を豊富に含む果物および野菜はまた、免疫機能を媒介する(ニンニク、タマネギ、ブロッコリースプラウト。 カリフラワー、キャベツ、ニラなどは、有機硫黄化合物の豊富な供給源である)(Arreola et al 2015; Kuttan、2000; Liu、2012; Ruhee et al 2020)。ACE2は、SARS-nCov-2と共有する機能的宿主細胞受容体である(Tipnis et al 2000)。したがって、SARS-nCov-2の宿主受容体へのアクセス性を低下させるためには、ACE2タンパク質を阻害する必要がある。ACE2タンパク質を阻害できれば、COVID-19も阻害できるのではないかと推測された。ニンニク精油中に存在する有機硫黄化合物は、ACE2タンパク質のアミノ酸と強い相互作用を有しており、したがって、SARS-nCov-2の細胞への操作を阻害する可能性がある(Thuy et al 2020)。

食物繊維(消化性および難消化性炭水化物)は、いくつかの疾患状態を予防するために人間の健康に作用する(Otles & Ozgoz, 2014; Ruhee, 2018)。食物繊維が豊富な食事は、少なくとも腸の健康を改善する役割があるため、健康的であると考えられている(Lindberg, 2014)。さらに、食物繊維は、腸内微生物叢の生態系を維持するために不可欠である(Floch & Moussa, 1998)。可溶性(ヘミセルロース)および不溶性(セルロースおよびリグニン)の食物繊維については、幅広い食品源が挙げられている(Dreher, 1999)。通常、食物繊維(水溶性と不溶性の両方の混合物)の1日あたりの摂取量は25〜30グラムが推奨されている(Park & Floch、2007)。食物繊維は、腸内微生物によって発酵を受けて短鎖脂肪酸(酪酸などのSCFA)を産生し、肺のアレルギー性炎症から保護する(Samuelson et al 2015)。したがって、腸内マイクロバイオータの免疫機能を改善することは、肺マイクロバイオータにも影響を与え、SARS-nCov-2によるアレルギー性炎症を予防することができる(Dhar & Mohanty, 2020)。

スポーツでも健康でも、免疫機能をサポートするような飲食物の摂取方法には、多くのことがある。一部の栄養素は哺乳類の細胞内で合成することができず、食事で提供されなければならない(Calder et al 2020)。栄養補助食品もスポーツや健康全般に役立つ可能性がある(Castell et al 2015)。ビタミンDの補給についてはエビデンスが増えており、ビタミンCについては(Hemilä & Chalker, 2013)。脂身魚が食事から欠乏している場合は、オメガ3サプリメントが、特に喘息または運動誘発性気管支痙攣(EIB)を有する人に推奨される(Lewis et al 2020)。潜在的な治療的免疫栄養学の重要な側面は、それが信頼できる研究からの良好なエビデンスの裏付けを得てのみ推奨されるべきであるということである。

2.2. 身体活動に関する一般的な推奨

ウイルスの拡散を防ぐために家にこもり、運動不足が優勢になることは、意図しない結果と関連しており、その結果、健康状態が悪くなるリスクを高める可能性がある(Owen er al)。 WHOは、身体活動の不活発さを世界全体の罹患率および死亡率の第4位の危険因子としてランク付けしている。身体活動の処方は、非伝染性疾患の予防という点で、誰にとっても潜在的に重要である:したがって、パンデミックやロックダウンの間は、明らかにさらに重要である(Thornton er al)。

研究は、活動的なライフスタイルが免疫系を活性化することを示している(Lu et al 2020)一方で、肥満や関連疾患は免疫系の機能を抑制することを示している(De Heredia et al 2012;Suzuki、2019)。これらの側面から 2019-nCoV検疫期間中は可能な限り活動的に過ごす必要性が強調されている。運動は、免疫系を抑制または強化しうる炎症プロセスの重要なメディエーターとして長い間認識されてきた(Batatinha et al 2019年;鈴木、2019年;鈴木 et al 2020)。一部の研究では、免疫系に対する運動トレーニングの効果は用量反応関係を示し、トレーニングの変数が効果を決定しうることを意味すると示唆している(Batrakoulis et al 2019)。強度が唯一の重要な変数であると考える研究者もいるが、トレーニング量、強度、頻度、運動選択、運動の多様性、セット、レップ数、休息、テンポの影響も同様に重要であると主張する研究者もいる(Wang et al 2020)。しかし、強度が最も重要な因子であるように思われる(Goh et al 2019)。多くの研究で、トレーニング強度を上げると免疫系が抑制され、その後ウイルス感染率が上昇することが示されているが(Paolucci et al 2018)最近の2つの研究では、高強度インターバルトレーニング(HIIT)の免疫機能に対する抑制効果は報告されなかった(Born et al 2017; Monje et al 2020)。アスリートとしてのバックグラウンドを持つことで、免疫機能に対するトレーニング効果を修飾するような適応がもたらされた可能性があると思われる。そのため、2019-nCoV隔離期間中はHIITの適用には注意が必要である。一方、中等度の強度の運動は、免疫細胞数と生殖を増加させ、最終的にはサイトカインと細胞傷害性顆粒の産生を高めることが示されている(Metsios et al 2020)。多くの研究では有酸素運動を中心としたトレーニングが行われているが、適度な強度と量のレジスタンストレーニングも免疫機能を向上させることが報告されている(Goh et al 2019)。また、同時並行トレーニングは免疫機能を高めることができるが、単独の有酸素トレーニングやレジスタンストレーニングに比べて効果は低い(Brooks et al 2020)。

Falkenbergらは、ヨガと免疫機能に関する15の無作為臨床試験をレビューした(Falkenberg et al 2018)。彼らは、ヨガがプロ炎症性マーカー、特にIL-1βを減少させることを示唆する全体的なパターンを報告した。彼らは、より長いヨガの時間スパンが一貫性を達成することを示唆した。興味あることに、以前のメタアナリシスでは、Chuらは、ヨガが心・代謝の健康を改善する有望な証拠を報告している(Chu et al 2016)。したがって、状況によってはヨガが治療的に有益である可能性がある可能性がある。

議論された情報をもとに、COVID-19誘発隔離期間中の運動トレーニングのガイドラインとして表1が提案されている。表1の構造は、Halabchiらから採用され、より詳細には、特にトレーニング変数における詳細の指定が含まれている(Halabchi et al 2020)。重要なことは、検疫の心理的効果と運動訓練の可能性についても言及していることである。前述したように、隔離は、恐怖、不安、心的外傷後ストレス障害、混乱などのいくつかの心理的障害を引き起こし、その後、免疫機能を低下させる可能性がある。運動トレーニングはエンドルフィン、ドーパミン、セロトニンを増加させ、これらはすべてマインドフルネス、ポジティブ、幸福感に寄与し、免疫機能を強化することができる(Balchin et al 2016)。個人が異なる種類の運動トレーニング(例えば、有酸素運動、レジスタンス、ヨガなど)を我々のレジメンで行う場合、これは心理生理学的な利益を最大化する可能性が示唆されている(Balchin et al 2016)。したがって、定期的に異なる種類の運動を組み合わせることが推奨される。

表1. COVID-19による隔離状況における運動トレーニングガイドライン

(Born et al 2017;Falkenberg et al 2018;Halabchi et al 2020;Liaw et al 2020)

健康な人または無症状の人
有酸素運動(ダンスを含む)

最低週3回(4~5回が最適と思われる)、65~80%のHRmax*、20~40分/セッション(RPE#:4~6/10)

機能性レジスタンス

週1~2回、ドリル6~8回、1~4セット、ドリルとセットの間に45秒の休息、8~15レップス、0~60%の1RM$ (RPE:4–6/10)

高強度インターバルトレーニング(HIIT)

週2-3セッション/週4×4分、HRmaxの90-95%でのランニングと、HRmaxの70%でのアクティブリカバリー3分を交互に行う

ヨガ

週2セッション/週、70分/セッション、深い呼吸、ガイド付きイメージ、深いリラクゼーション

呼吸筋トレーニング

レジステッドブレス、毎日100回繰り返す、週5セッション

上気道感染症の症状がある個人(首の上に限る)
有酸素運動(ダンスを含む)

週2~3回、週2~3回、50~65%のHRmax、15~30分/セッション(RPE:3/10)

機能性レジスタンス

週1回、4~6回のドリル、1~2セット、ドリルとセットの間に60秒の休息、6~10レップ、0~40%の1RM (RPE:3/10)

高強度インターバルトレーニング(HIIT)

週1~2回のセッション/週1~2回、HRmaxの90~95%で4×4分間のランニングと、HRmaxの70%で3分間のアクティブリカバリーを挟み、

ヨガ

週2回、60分/セッション、ヨガプラクティス(アサナ、瞑想を含む)、

呼吸筋トレーニング

抵抗性呼吸、75回/日、週5セッション

上気道感染症の症状(頸部以下)筋痛、発熱、胃腸症状、肺・多臓器障害のある方
有酸素運動(ダンスを含む)

なし

機能性レジスタンス

なし

高強度インターバルトレーニング(HIIT)

なし

ヨガ

週5回、30分/セッション、アーサナ、プラナヤマ、瞑想を含むヨガの練習

呼吸筋トレーニング

抵抗性呼吸、1日50レップ、週5セッション

2.3. 呼吸筋のトレーニング

COVID-19の究極のターゲットは肺である:これは機能の大幅な低下をもたらす(Rothan & Byrareddy, 2020)。したがって、肺のパフォーマンスを向上させることができる新規な心肺筋トレーニングについて議論することが適切である。呼吸筋は、ひらめきと呼気に重要な役割を持ち、他の筋肉と同様に刺激に反応し、反復圧迫によりMCP-1産生、マクロファージ浸潤、TNF-α産生などの炎症が抑制される(Saitou et al 2018; Suzuki, 2019)。呼吸負荷の増加は、これらの筋肉の主な刺激と考えられ、筋力および持久力の向上につながる(Shaffer et al 1981; Verges、2019)。この種のトレーニングは、健康な人に利益をもたらす可能性があり、COVID-19患者にも利益をもたらす可能性がある。トレーニング負荷は、運動トレーニングセッション中の作業の強度(例えば、筋肉が発達しなければならない強度と速度、収縮の回数などおよび週あたりのトレーニングセッションの回数に依存する(Verges, 2019)。呼吸筋トレーニングの主な方法としては、2つの方法が開発されている:吸気筋抵抗トレーニングと呼吸筋等尖性過呼吸トレーニングであり、どちらも特別な装置が必要である。これらの両方の方法の背後にある哲学は、より懸命に働く方向に呼吸筋を刺激するために吸気過負荷を提供することである(Verges, 2019)。これは、その後、呼吸能力を改善し、これは確かにCOVID-19患者にとって望ましい結果である。さらに、呼吸筋トレーニングは、健康な人の呼吸器合併症(例えば、肺炎および肺感染症)のリスクを減少させることが期待される(Liaw et al 2020)。今日では、関与する装置は容易に入手できず(検疫とコストの両方のため簡単な代替品が必要とされている。例えば、人は、座っているときに、手で鼻孔を少しだけ締めて(鼻の片側/両側/Sに手を置いて、鼻孔/Sを締めようとする横になっているときに、鼻孔にティッシュをゆるく当てて、呼吸をしようとすることができる。これ(抵抗された呼吸)は、呼吸中に単純に呼吸筋に負荷がかかることがある。一般的には、毎日、週5日、50~100回の抵抗呼吸を行うことが推奨されている(Liaw et al 2020)。様々な臨床状態に対する私たちのトレーニング提案を表1に示する。

3. まとめのコメント

新型COVID-19は、必要な予防措置を講じなければ、感染者にとって大きな脅威となる。まだ具体的な治療法が特定されていないことを考えると、適切な栄養とバランスのとれた食事と運動は、パンデミックの中で私たち全員が安全であるための重要な要素である。このようなパンデミックの状況下では、栄養価の高い食品の入手や準備が困難になることがある。そのため、栄養補給も考慮されるかもしれない。さらに、隔離期間中に散発的な運動だけを行う可能性は、多くの人にとって、意図しない重要な結果をもたらす可能性がある。したがって、定期的な運動は、免疫システムを高め続けるために不可欠である。