Re: Vitamin C and Neutrophil Function: Randomized Controlled 2019

[문형철]

Nutrients

. 2019 Sep 4;11(9):2102. doi: 10.3390/nu11092102

Vitamin C and Neutrophil Function: Findings from Randomized Controlled Trials

Mikee Liugan 1, Anitra C Carr 2,*

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PMCID: PMC6770220  PMID: 31487891

Abstract

Vitamin C is known to support immune function and is accumulated by neutrophils to millimolar intracellular concentrations suggesting an important role for the vitamin in these cells. In this review, the effects of vitamin C, as a mono- or multi-supplement therapy, on neutrophil function were assessed by conducting a systematic review of randomized controlled trials (RCTs). Specifically, trials which assessed neutrophil migration (chemotaxis), phagocytosis, oxidative burst, enzyme activity, or cell death (apoptosis) as primary or secondary outcomes were assessed.

A systematic literature search was conducted using the Cochrane Central Register of Controlled Trials, EMBASE, Embase Classic, Joanna Briggs Institute EBP, Ovid MEDLINE®, Ovid MEDLINE® In-Process & Other Non-Indexed Citations, Ovid Nursing Database, CINAHL and PubMed database, which identified 16 eligible RCTs. Quality appraisal of the included studies was carried out using the Cochrane Risk of Bias tool. Three of the studies assessed neutrophil chemotaxis in hospitalised patients or outpatients, two of which showed improved neutrophil function following intravenous vitamin C administration. Ten RCTs assessed neutrophil phagocytosis and/or oxidative burst activity; five were exercise studies, one in smokers, one in myocardial infarction patients and three in healthy volunteers. Two of the multi-supplement studies showed a difference between the intervention and control groups: increased oxidative burst activity in athletes post-exercise and decreased oxidant generation in myocardial infarction patients. Two studies assessed neutrophil enzyme activity; one showed deceased antioxidant enzyme activity in divers and the other showed increased antioxidant enzyme activity in athletes. One final study showed decreased neutrophil apoptosis in septic surgical patients following intravenous vitamin C administration. Overall, 44% of the RCTs assessed in this review showed effects of vitamin C supplementation on neutrophil functions. However, the studies were very heterogeneous, comprising different participant cohorts and different dosing regimens. There were also a number of limitations inherent in the design of many of these RCTs. Future RCTs should incorporate prescreening of potential participants for low vitamin C status or utilize cohorts known to have low vitamin status, such as hospitalized patients, and should also comprise appropriate vitamin C dosing for the cohort under investigation.

초록
비타민 C는 

면역 기능을 지원한다는 것이 알려져 있으며, 

중성구에서 밀리몰 농도의 세포 내 농도로 축적되어 

이 세포에서 비타민의 중요한 역할을 시사합니다. 

이 리뷰에서는 

무작위 대조 시험(RCT)의 체계적 문헌 고찰을 통해 

비타민 C를 단일 또는 복합 보충 요법으로 투여했을 때 

중성구 기능에 미치는 영향을 평가했습니다. 

구체적으로, 

호중구 이동(화학유인 반응), 식작용, 산화적 폭발, 효소 활성, 또는 세포 사멸(아포토시스)을 

주요 또는 부차적 결과로 평가한 연구들이 검토되었습니다.

neutrophil migration (chemotaxis),

phagocytosis,

oxidative burst,

enzyme activity, or

cell death (apoptosis)

 Cochrane Central Register of Controlled Trials, EMBASE, Embase Classic, Joanna Briggs Institute EBP, Ovid MEDLINE®, Ovid MEDLINE® In-Process & Other Non-Indexed Citations, Ovid Nursing Database, CINAHL 및 PubMed 데이터베이스를 사용하여 체계적인 문헌 검색을 수행했으며, 이 과정에서 16개의 적격 RCT가 식별되었습니다. 

포함된 연구의 품질 평가는 Cochrane Risk of Bias 도구를 사용하여 수행되었습니다. 

3개의 연구는 

입원 환자 또는 외래 환자에서 중성구 화학유입을 평가했으며,

 이 중 2개는 정맥 내 비타민 C 투여 후 중성구 기능이 개선되었음을 보여주었습니다. 

10개의 RCT는 

중성구 식균작용 및/또는 산화적 폭발 활성을 평가했으며, 

이 중 5개는 운동 연구, 1개는 흡연자, 1개는 심근경색 환자, 3개는 건강한 자원자를 대상으로 했습니다. 

다중 보충제 연구 중 2건은 개입 그룹과 대조 그룹 간 차이를 보여주었습니다: 

운동 후 운동 선수에서 

산화적 폭발 활동 증가, 

심근경색 환자에서 산화제 생성 감소. 

중성구 효소 활성을 평가한 2건의 연구 중 1건은 잠수사에서의 항산화 효소 활성 감소, 

다른 1건은 운동 선수에서의 항산화 효소 활성 증가를 보여주었습니다. 

마지막 1건의 연구는 

정맥 내 비타민 C 투여 후 패혈증 수술 환자에서 중성구 사멸 감소 효과를 보여주었습니다. 

이 검토에서 평가된 무작위 대조 시험(RCT)의 44%에서 

비타민 C 보충이 중성구 기능에 영향을 미쳤습니다. 

그러나 연구들은 매우 이질적이었으며, 참가자 집단과 투여 방법이 달랐습니다. 또한 많은 RCT의 설계에 내재된 여러 한계점이 있었습니다. 향후 RCT는 잠재적 참가자의 비타민 C 결핍 여부를 사전 스크리닝하거나, 입원 환자 등 비타민 C 결핍이 알려진 코호트를 활용해야 하며, 연구 대상 코호트에 적합한 비타민 C 투여량을 포함해야 합니다.

Keywords: vitamin C, ascorbic acid, neutrophils, polymorphonuclear leukocytes, migration, chemotaxis, apoptosis, phagocytosis, oxidative burst, systematic review

1. Introduction

Neutrophils are a vital component of the innate immune system, providing a first line of defense against invading pathogens [1]. Following microbial invasion, neutrophils migrate to the site of infection in response to pathogen- and host-derived pro-inflammatory mediators, known as chemotaxis [1]. The neutrophils then proceed to phagocytose, kill and digest the invading pathogens via both oxidative and enzymatic mechanisms [2]. Spent neutrophils subsequently undergo a process of programmed cell death which results in recognition and clearance of the cells by macrophages [3]. Effective clearance of neutrophils from inflammatory loci is vital for resolution of the pro-inflammatory response as release of necrotic cell contents results in tissue damage [4]. Chromatin released from neutrophils, known as neutrophil extracellular traps, comprises both oxidative and proteolytic enzymes, and has been implicated in host tissue damage and various pathologies [5].

Defective neutrophil function is observed in a number of conditions, such as chronic granulomatous disease and Chédiak-Higashi syndrome, which result in recurrent infections [6,7]. Patients with recurrent infections and sepsis can also present with dysfunctional neutrophils, sometimes referred to as immune paralysis due to the inability of the cells to migrate appropriately [8]. It is noteworthy that patients with severe infections and sepsis present with depleted vitamin C status [9,10]. Vitamin C is known to have pleiotropic roles in the immune system, through its antioxidant and enzyme cofactor activities, including potentially supporting neutrophil function [11]. Preclinical studies indicate that neutrophils isolated from scorbutic guinea pigs exhibit attenuated chemotaxis, phagocytosis, oxidant production and microbial killing compared with control animals, and supplementation with vitamin C reversed the dysfunctional activities [12,13,14]. Vitamin C-deficient gulonolactone oxidase (Gulo) knockout mice exhibit dysfunctional neutrophil cell death and diminished uptake by macrophages [15], and vitamin C supplementation can decrease neutrophil extracellular traps formation in septic Gulo knockout mice [16].

Although mean plasma vitamin C concentrations are typically around 50 µmol/L, neutrophils accumulate millimolar intracellular vitamin C concentrations against a concentration gradient which is thought to indicate an important role for the vitamin in these cells [17]. Thus, the depleted vitamin C status of neutrophils observed during infectious episodes could potentially compromise their function [18]. Numerous non-controlled studies have investigated the effects of vitamin C supplementation on the neutrophil functions of chemotaxis, phagocytosis, oxidant generation and microbial killing and predominantly showed positive effects (reviewed in [11]). A number of these studies included patients with known neutrophil dysfunction e.g., those with chronic granulomatous disease or Chédiak-Higashi syndrome, or individuals with allergic or infectious conditions. Exercise, both single bouts and prolonged training over several weeks, can produce changes in the distribution and function of various cellular and humoral components of the immune system [19]. Studies have reported high susceptibility of athletes to infections, especially upper respiratory tract infections, following heavy and intensive training as well as after marathon and ultramarathon running [20,21]. Thus, the effect of vitamin C supplementation on neutrophil function in athletes is also of interest.

The purpose of this review was to identify RCTs which investigated the effects of vitamin C supplementation on the functions of neutrophils. These included RCTs in athletes, healthy volunteers and patient groups, but excluding participants with existing neutrophilic dysfunction disorders. Studies comprising vitamin C administered as monotherapy or in combination with other micronutrients, such as vitamin E, were included. No restriction was placed on the route of administration (oral or intravenous) or the source of vitamin C (supplemental or food-derived) [22].

1. 서론

중성구는

선천성 면역 체계의 중요한 구성 요소로,

침입한 병원체에 대한 첫 번째 방어선을 제공합니다 [1].

미생물 침입 후, 중성구는

병원체와 호스트에서 유래한 염증 유발 매개체에 반응하여

감염 부위로 이동하는 과정인 화학유인에 의해 이동합니다 [1].

중성구는

이후 산화적 및 효소적 메커니즘을 통해 침입한 병원체를

식균, 살균 및 분해합니다 [2].

사용된 중성구는

이후 프로그램된 세포 사멸 과정을 거쳐

대식세포에 의해 인식되고 제거됩니다 [3].

염증 부위에서 중성구의 효과적인 제거는

염증 반응의 해결에 필수적이며,

괴사 세포 내용물의 방출은 조직 손상을 초래하기 때문입니다 [4].

중성구에서 방출되는 염색질인 중성구 세포외 함정은

산화 및 단백질 분해 효소를 포함하며,

호스트 조직 손상과 다양한 병리학적 상태와 연관되어 있습니다 [5].

중성구 기능 장애는

만성 과립구 질환과 Chédiak-Higashi 증후군과 같은 여러 질환에서 관찰되며,

이는 재발성 감염을 유발합니다 [6,7].

재발성 감염 및 패혈증 환자는

적절한 이동 능력이 결여되어

면역 마비로도 불리는 중성구 기능 장애를 나타낼 수 있습니다 [8].

심각한 감염 및 패혈증 환자는

비타민 C 결핍 상태를 보이는 것이 주목할 만합니다 [9,10].

비타민 C는

항산화 작용과 효소 보조인자 역할을 통해

면역 체계에서 다중 기능을 수행하며,

중성구 기능 지원에도 기여할 수 있습니다 [11].

전임상 연구에서 괴혈병을 앓는 기니피그에서 분리된 중성구는

대조군에 비해 화학유인 반응, 식균 작용, 산화물질 생성 및 미생물 살상 능력이 감소했으며,

비타민 C 보충은 이러한 기능 장애를 회복시켰습니다 [12,13,14].

비타민 C 결핍 굴로노락톤 산화효소 (Gulo) 결손 마우스는

중성구 세포 사멸 장애와 대식세포에 의한 섭취 감소가 관찰되었습니다 [15],

그리고 비타민 C 보충은 패혈증 Gulo 결손 마우스에서 중성구 세포외 트랩 형성을 감소시켰습니다 [16].

평균 혈장 비타민 C 농도는 일반적으로 약 50 µmol/L이지만,

중성구는 농도 차이에 따라 밀리몰 농도의 세포 내 비타민 C를 축적하며,

이는 이 비타민이 이러한 세포에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다 [17].

따라서

감염 에피소드 동안 관찰된 중성구의 비타민 C 결핍 상태는

그들의 기능을 저해할 수 있습니다 [18].

비통제 연구에서 비타민 C 보충이

중성구의 화학유인, 식작용, 산화물질 생성 및 미생물 살상 기능에 미치는 영향을 조사한 결과

대부분 긍정적인 효과를 보여주었습니다(리뷰 참조 [11]).

이 중 일부 연구는 만성 과립구증이나 Chédiak-Higashi 증후군과 같은 중성구 기능 장애가 알려진 환자나 알레르기 또는 감염성 질환을 가진 개인을 대상으로 했습니다. 단일 운동 세션이나 수주에 걸친 장기 훈련은 면역 체계의 다양한 세포 및 체액성 구성 요소의 분포와 기능에 변화를 일으킬 수 있습니다 [19]. 연구에서는 강도 높은 훈련 후 또는 마라톤 및 초장거리 달리기 후 운동 선수들이 감염, 특히 상기도 감염에 대한 높은 취약성을 보였다는 보고가 있습니다 [20,21]. 따라서 운동 선수의 중성구 기능에 대한 비타민 C 보충제의 효과도 관심의 대상입니다.

이 리뷰의 목적은

비타민 C 보충이 중성구 기능에 미치는 영향을 조사한 무작위 대조 시험(RCT)을 식별하는 것입니다.

이에는 운동선수, 건강한 자원자 및 환자 그룹을 대상으로 한 RCT가 포함되었으며,

기존 중성구 기능 장애 질환을 가진 참가자는 제외되었습니다.

비타민 C를 단독 요법으로 투여하거나 비타민 E와 같은 다른 미량 영양소와 결합하여 투여한 연구가 포함되었습니다.

비타민 C의 투여 경로(경구 또는 정맥 내)나 출처(보충제 또는 식품 유래)에 대한 제한은 두지 않았습니다 [22].

2. Methodology

The research question for this review was formulated using the PICO tool which comprises Population, Intervention, Comparison and Outcomes, an approach endorsed by the Cochrane Collaboration [23]. The PICO question was: What are the effects of vitamin C supplementation on neutrophil function, particularly on neutrophil chemotaxis/motility/migration, phagocytosis, oxidative burst, enzyme activity, apoptosis/clearance or necrosis/necrotic cell death in humans?

Preliminary literature searches were conducted using the databases PROSPERO, DARE, NICE, and the Cochrane Database of Systematic Reviews to determine any existing literature available on the topic area, to identify any existing or ongoing reviews of relevance to the topic area to ensure that the topic to be reviewed was novel and that there were no published reviews with the same research question in the current literature. A thorough literature search was then conducted using the Cochrane Central Register of Controlled Trials (May 2018), EMBASE (1980 to June 2018), Embase Classic (1947 to 1979), Joanna Briggs Institute EBP (June 2018), Ovid MEDLINE® In-Process & Other Non-Indexed Citations (June 2018), Ovid MEDLINE® (1946 to Present with Daily Update), Ovid Nursing Database (1946 to May 2018), CINAHL and PubMed databases using the following keywords: (1) vitamin C OR ascorbic acid OR ascorbate OR antiscorbutic factor OR l-ascorbate OR l-ascorbic acid; AND (2) neutrophils OR polymorphonuclear leukocytes OR immune system OR immunity OR immune function OR inflammation; AND (3) migration OR mobility OR chemotaxis OR apoptosis OR phagocytosis OR clearance OR necrosis OR necrotic cell death OR oxidative burst OR neutrophil enzyme activity. No restrictions were placed for the publication date, study location, age of participants, nature of participants, route of administration of vitamin C, and the source of vitamin C (supplemental or food-derived). However, only published RCTs and publications in English were included in this review.

The abstracts and titles of the papers obtained from the literature search were screened to ensure that all the PICO components were covered and also that the inclusion/exclusion criteria were met (Table 1). Studies that did not meet the inclusion/exclusion criteria were rejected. Full-texts of the relevant papers were obtained using the University of Otago library and ResearchGate websites. Each of the full-text articles gathered for analysis were critically appraised for quality and risk of bias using the Cochrane Risk of Bias tool for RCTs [23]. For every criterion, each study was rated either low, unclear or high risk of bias and therefore appraised as good, fair or poor-quality research. The primary outcome measure for this review was the relationship between vitamin C and neutrophil function in humans.

2. 방법론

이 검토의 연구 질문은 Cochrane Collaboration에서 권장하는 PICO 도구(인구, 개입, 비교, 결과)를 사용하여 수립되었습니다 [23]. PICO 질문은 다음과 같습니다: 비타민 C 보충이 인간에서 중성구 기능, 특히 중성구 화학유인/운동성/이동성, 식균작용, 산화 폭발, 효소 활성, 세포 사멸/사멸 또는 괴사/괴사 세포 사멸에 미치는 영향은 무엇인가?

주제 분야에 대한 기존 문헌을 확인하고, 해당 주제와 관련된 기존 또는 진행 중인 리뷰를 식별하여 검토 대상 주제가 신규이며 현재 문헌에 동일한 연구 질문을 가진 출판된 리뷰가 없는지 확인하기 위해 PROSPERO, DARE, NICE 및 Cochrane Database of Systematic Reviews 데이터베이스를 사용하여 예비 문헌 검색을 수행했습니다. 그 후, Cochrane Central Register of Controlled Trials (2018년 5월), EMBASE (1980년부터 2018년 6월까지), Embase Classic (1947년부터 1979년까지), Joanna Briggs Institute EBP (2018년 6월), Ovid MEDLINE® In-Process & Other Non-Indexed Citations (2018년 6월), Ovid MEDLINE® (1946년부터 현재까지 일일 업데이트), Ovid Nursing Database (1946년부터 2018년 5월까지), CINAHL 및 PubMed 데이터베이스를 사용하여 다음과 같은 키워드로 검색했습니다: (1) 비타민 C 또는 아스코르브산 또는 아스코르베이트 또는 항스쿠로비틱 인자 또는 L-아스코르베이트 또는 L-아스코르브산; AND (2) 중성구 또는 다형핵 백혈구 또는 면역 체계 또는 면역력 또는 면역 기능 또는 염증; AND (3) 이동 또는 이동성 또는 화학유인 반응 또는 세포 사멸 또는 식균 작용 또는 제거 또는 괴사 또는 괴사성 세포 사멸 또는 산화적 폭발 또는 중성구 효소 활성. 출판일, 연구 장소, 참가자 연령, 참가자 특성, 비타민 C 투여 경로, 비타민 C의 출처(보충제 또는 식품 유래)에 대한 제한은 적용되지 않았습니다. 그러나 이 검토에는 영어로 출판된 무작위 대조 시험(RCT)만 포함되었습니다.

문헌 검색을 통해 얻은 논문들의 초록과 제목은 모든 PICO 구성 요소가 포함되었는지 및 포함/배제 기준을 충족하는지 확인하기 위해 검토되었습니다 (표 1). 포함/배제 기준을 충족하지 않은 연구는 제외되었습니다. 관련 논문의 전체 텍스트는 오타고 대학교 도서관 및 ResearchGate 웹사이트를 통해 확보되었습니다. 분석을 위해 수집된 각 전체 텍스트 논문은 Cochrane RCT 편향 위험 평가 도구 [23]를 사용하여 품질과 편향 위험을 비판적으로 평가했습니다. 각 기준에 대해 각 연구는 낮은 위험, 불분명한 위험 또는 높은 위험으로 평가되었으며, 따라서 우수한 품질, 보통 품질 또는 낮은 품질의 연구로 분류되었습니다. 이 검토의 주요 결과 지표는 인간에서 비타민 C와 중성구 기능 간의 관계입니다.

Table 1.

Inclusion and exclusion criteria.

InclusionExclusion

Randomized Controlled Trial Peer-reviewed publication Human Subjects Full-text access English papers Any of the following neutrophil functions as primary or secondary outcomes: Migration/chemotaxis/motility Phagocytosis Oxidative burst Enzyme activity Apoptosis/clearance Necrosis/necrotic cell death

Participants with existing neutrophilic dysfunction disorders Review articles

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3. Results

3.1. Literature Search Outcome

The process of selection and screening of studies is illustrated in Figure 1 using the PRISMA flow chart [24]. Screening was based on the predetermined inclusion/exclusion criteria as well as the PICO components. After the screening process, sixteen papers were found to be eligible and were quality appraised for risks of bias using the Cochrane Risk of Bias tool (Figure 2) [23]. Four publications were rated low-quality following the critical appraisal, of which two papers failed to meet allocation concealment and blinding requirements scoring as high-risk for selection bias and performance bias while the other two papers had flawed statistical analysis owing to missing data thus scoring as high-risk for attrition bias and other bias. Due to the limited number of studies available, these four publications were included in the analysis and results, however, the limitations of these papers were highlighted. Thus, sixteen papers were included in the synthesis.

Figure 1.

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The study selection process presented using the PRISMA flow chart.

Figure 2.

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Quality appraisal results of the included studies using the Cochrane Risk of Bias tool.

3.2. Study Characteristics

The 16 studies described were conducted in nine locations. These included Africa (n = 1), Austria (n = 1), New Zealand (n = 1), the Netherlands (n = 1), Poland (n = 1), Spain (n = 3), South Africa (n = 1), United States (n = 4), and the United Kingdom (n = 3). The 16 studies comprised nine that used vitamin C as monotherapy and seven that used combination supplementation. As illustrated in Table 2a,b (vitamin C only and combination studies, respectively), participants were recruited from a number of different settings including schools, clinics, communities, and surgical departments of hospitals. However, some studies did not specify the trial settings. The time frames of the studies ranged from one day to six-month long trials. The sample size of the studies ranged from six to 131 participants garnering a total number of 497 participants. There was a wide variation in the methodologies used between studies, e.g., the neutrophil assays were either carried out with whole blood or the cells were isolated prior to analysis in buffer or culture media (Table 2a,b), the intervention was administered at different doses, via different routes of administration (four studies used intravenous vitamin C, with trauma, surgical, and septic cohorts), and the treatment periods also varied dramatically from one day to six months (Table 3a,b). The included studies also covered a wide range of age groups as illustrated in Table 4. Furthermore, the control measures instigated for potential confounding factors were also variable, e.g., not all studies measured the plasma vitamin C concentrations at baseline, and diet control as well as smoking status were often not taken into consideration or reported (Table 4). Overall, three studies assessed neutrophil chemotaxis (with one also assessing phagocytosis), ten studies assessed neutrophil phagocytosis and/or oxidative burst activity, two studies assessed neutrophil enzyme activity, and one study assessed neutrophil apoptosis.

Table 2.

(a). Characteristics of vitamin C-only supplementation studies.

ReferenceTitle of StudyLocationTrial SettingTime Frame of StudyNeutrophil Function Assessed

Anderson et al. (1983) [25]	Ascorbic acid in bronchial asthma	Africa	Hospital Paediatric Respiratory Clinic	6 months	Chemotaxis, phagocytosis (isolated cells)
Charlton et al. (1987) [26]	Neutrophil mobility during anaesthesia in children. A trial for ascorbate premedication.	United Kingdom	Surgical Hospital	1 day	Chemotaxis (isolated cells)
Maderazo et al. (1991) [27]	A randomized trial of replacement antioxidant vitamin therapy for neutrophil locomotory dysfunction in blunt trauma	United States	Hospital	1 week	Chemotaxis (isolated cells)
Davison and Gleeson (2005) [28]	Influence of acute vitamin C and/or carbohydrate ingestion on hormonal, cytokine, and immune responses to prolonged exercise.	United Kingdom	Laboratory	3 weeks	Oxidative burst (whole blood)
Davison and Gleeson (2006) [29]	The effect of 2 weeks vitamin C supplementation on immunoendocrine responses to 2.5 h cycling exercise in man.	United Kingdom	Laboratory	2 weeks	Oxidative burst (whole blood)
Fuller et al. (2000) [30]	The effect of vitamin E and vitamin C supplementation on LDL oxidizability and neutrophil respiratory burst in young smokers	United States (North Carolina)	Community	8 weeks	Oxidative burst (isolated cells)
Krause et al. (2001) [31]	Effect of vitamin C on neutrophil function after high-intensity exercise	Austria	Outdoor Biathlon	1 week	Phagocytosis; oxidative burst (isolated cells and whole blood)
Nieman et al. (1997) [19]	Vitamin C supplementation does not alter the immune response to 2.5 h of running	United States (North Carolina)	Human Performance Laboratory	8 days	Phagocytosis; oxidative burst (whole blood)
Sureda et al. (2004) [32]	Hypoxia/reoxygenation and vitamin C intake influence NO synthesis and antioxidant defences of neutrophils.	Spain	Not specified	1 week	Enzyme activity (isolated cells)
Ferron-Celma et al. (2009) [33]	Effects of vitamin C administration on neutrophil apoptosis in patients after abdominal surgery.	Spain	Digestive Surgery Department	6 days	Apoptosis (isolated cells)

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(b). Characteristics of combination supplementation studies.

ReferenceTitle of StudyCountryTrial SettingTime Frame of StudyNeutrophil Function Assessed

Herbaczynska-Cedro et al. (1995) [34]	Supplementation with vitamins C and E suppresses leukocyte oxygen free radical production in patients with myocardial infarction	Poland	Hospital	2 weeks	Oxidative burst (isolated cells)
Robson et al. (2003) [35]	Antioxidant supplementation enhances neutrophil oxidative burst in trained runners following prolonged exercise.	South Africa	Laboratory	7 weeks	Oxidative burst (whole blood)
Hunter et al. (2012) [36]	Consumption of gold kiwifruit reduces severity and duration of selected upper respiratory tract infection symptoms and increases plasma vitamin C concentration in healthy older adults	New Zealand	Community	20 weeks	Phagocytosis (whole blood)
Nieman et al. (2011) [37]	Ingestion of micronutrient fortified breakfast cereal has no influence on immune function in healthy children: A randomized controlled trial	United States (North Carolina)	Community	8 weeks	Phagocytosis; oxidative burst (whole blood)
Wolvers et al. (2006) [38]	Effect of a mixture of micronutrients, but not of bovine colostrum concentrate, on immune function parameters in healthy volunteers: a randomized placebo-controlled study.	The Netherlands	Unilever Food and Health Research Institute	12 weeks	Phagocytosis; oxidative burst (whole blood)
Tauler et al. (2002) [39]	Diet supplementation with vitamin E, vitamin C and B-carotene cocktail enhances basal neutrophil antioxidant enzymes in athletes.	Spain	Not specified	12 weeks	Enzyme activity (isolated cells)

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Table 3.

(a). The participant characteristics and interventions used, the frequency of intervention and the route of administration for vitamin C-only studies.

ReferencesParticipant CharacteristicsIntervention and Dose AdministeredFrequency of InterventionRoute of AdministrationNumber (n)Mean Age (Years)Gender (% Women)

Anderson et al. (1983) [25]	n = 16 asthmatic children	9.5	25%	Vitamin C (1000 mg/day) with standard anti-asthma chemoprophylaxis (SAC) OR SAC only	Once daily for six months	Intravenous
Charlton et al. (1987) [26]	n = 20 surgical patients	10	-	Vitamin C (10 mg/kg; mean = 363 mg) OR placebo	One-off	Intravenous
Maderazo et al. (1991) [27]	n = 46 trauma patients	24	21%	Vitamin C (200 mg/day) OR vitamin E (50 mg/day) OR both OR placebo	Once daily for one week	Intravenous
Davison and Gleeson (2005) [28]	n = 6 healthy athletes	25	0%	Vitamin C (3400 mg) OR carbohydrate OR both OR placebo	One-off for each intervention (crossover study)	Oral
Davison and Gleeson (2006) [29]	n = 9 healthy athletes	26	0%	Vitamin C (1000 mg/day) OR placebo	Once daily for two weeks	Oral
Fuller et al. (2000) [30]	n = 30 healthy smokers	20	73%	Vitamin C (1000 mg/day) OR vitamin E (400 IU/day) OR both OR placebo	Once daily for eight weeks	Oral
Krause et al. (2001) [31]	n = 10 healthy adults	29	0%	Vitamin C (2000 mg/day) OR none	Once daily for one week	Oral
Nieman et al. (1997) [19]	n = 12 healthy athletes	41	25%	Vitamin C (1000 mg/day) OR placebo	Once daily for eight days	Oral
Sureda et al. (2004) [32]	n = 7 healthy divers	-	0%	Vitamin C (1000 mg/day) OR placebo	Once daily for one week	Oral
Ferron-Celma et al. (2009) [33]	n = 20 surgical patients	67	45%	Vitamin C (450 mg/day) OR placebo	Once daily for six days post-operative	Intravenous

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(b). The participant characteristics and interventions used, the frequency of intervention and the route of administration for combination studies.

ReferencesParticipant CharacteristicsIntervention and Dose AdministeredFrequency of InterventionRoute of AdministrationNumber (n)Mean Age (Years)Gender (% Women)

Herbaczynska-Cedro et al. (1995) [34]	n = 45 cardiac patients	59	13%	Vitamins C and E (600 mg/day) OR conventional treatment only	Once daily for two weeks	Oral
Robson et al. (2003) [35]	n = 12 healthy athletes	30	50%	Multivitamin supplement: vitamin C content 60 mg/day AND antioxidant supplement: vitamin C content 900 mg/day OR placebo	Once daily for one week	Oral
Hunter et al. (2012) [36]	n = 32 healthy elderly	71	63%	2 fresh Gold kiwifruit AND 2 freeze dried Gold kiwifruit (comprising total of ~360 mg vitamin C) OR 2 freeze dried bananas	Once daily for four weeks; crossover (8 weeks washout)	Oral
Nieman et al. (2011) [37]	n = 65 healthy children	10	43%	Cereal fortified with micronutrients PLUS: Low: vitamin C content of 0.8 mg/day Medium: vitamin C content of 20 mg/day High: vitamin C content of 100 mg/day	Once daily for two months	Oral
Wolvers et al. (2006) [38]	n = 131 healthy volunteers	57	68%	Micronutrient mix (with vitamin C ~375 mg/day) OR bovine colostrum OR both OR placebo	Once daily for ten weeks	Oral
Tauler et al. (2002) [39]	n = 20 healthy athletes	23	0%	Antioxidant cocktail (vitamin E and β-carotene) PLUS vitamin C 500 mg/day (only in last 15 days) OR placebo	Once daily for three months (only last 15 days for vitamin C)	Oral

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Table 4.

Measurement of plasma vitamin C concentrations and control of diet and smoking status within studies.

ReferencesMean Plasma Vitamin C LevelsDiet ControlSmoking StatusBaselinePost-Intervention

Vitamin C-Only Studies
Anderson et al. (1983) [25]	~61 µmol/L	~137 µmol/L	Not controlled	-
Charlton et al. (1987) [26]	-	-	Not controlled	-
Maderazo et al. (1991) [27]	~51 µmol/L (~25 µmol/L day 1)	~54 µmol/L	Nutrition by mouth or feeding tube as needed (parenteral nutrition excluded until end of study)	-
Davison and Gleeson (2005) [28]	-	-	24-hour food diary of diet prior to exercise trials and maintained during trials	-
Davison and Gleeson (2006) [29]	-	92 µmol/L	24-hour food diary prior to exercise trials and maintained during trials	Non-smokers
Fuller et al. (2000) [30]	39 µmol/L	62 µmol/L	3-day food record completed and maintained usual diet	All smokers
Krause et al. (2001) [31]	-	-	not controlled	-
Nieman et al. (1997) [19]	-	-	7-day food record, carbohydrate intake ~60% of total energy, moderate vitamin C intake (~100 mg/day); refrained from nutrient supplement use	-
Sureda et al. (2004) [32]	30 µmol/L	80 µmol/L	7-day 24-hour recall of dietary intake and maintained during trials (Mediterranean diet)	-
Ferron-Celma et al. (2009) [33]	-	-	Not controlled	-
Combination Studies
Herbaczynska-Cedro et al. (1995) [34]	38 µmol/L	77 µmol/L	Not controlled	58% smokers
Robson et al. (2003) [35]	~70 µmol/L	~90 µmol/L	Dietary intake recorded a week before exercise trials and maintained	-
Hunter et al. (2012) [36]	-	73 µmol/L	Refrained from consumption of vitamin C supplements, kiwifruit and kiwifruit products	Non-smokers
Nieman et al. (2011) [37]	-	-	3-day food record pre-study, at 1 month and at 2 months	-
Wolvers et al. (2006) [38]	~37 µmol/L	~70 µmol/L	Maintained Dutch dietary habits	Non-smokers
Tauler et al. (2002) [39]	~57 µmol/L	~94 µmol/L	Not controlled	-

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3.3. Outcomes

3.3.1. Neutrophil Chemotaxis

Three of the included RCTs assessed neutrophil migration in response to chemoattractants; two were hospitalized cohorts (surgical premedication and trauma) and one from an outpatient clinic, and all three used intravenous vitamin C [25,26,27]. Anderson et al. [25] showed that administration of intravenous vitamin C (1000 mg once daily) to asthmatic children was associated with improved neutrophil chemotaxis compared with standard anti-asthma chemoprophylaxis (SAC) treatment alone. Charlton et al. [26] showed that premedication (papaveretum and hyoscine) used prior to surgery caused a decline in neutrophil chemotaxis in children undergoing elective surgical procedures. After the premedication was administered, neutrophil chemotaxis still fell significantly in the vitamin C group (single dose of 10 mg/kg) and was not significantly different to the placebo group. This suggests that vitamin C supplementation before premedication does not protect against depression of neutrophil chemotaxis in children as a result of the premedication given.

Neutrophil chemotaxis following serious blunt trauma was shown to be significantly decreased soon after injury, reaching maximum depression by day two of injury [27]. Plasma vitamin C concentrations also decreased to half initial levels. Neutrophil chemotaxis increased for those treated for a week with both vitamins C and E (200 and 50 mg/day, respectively). For the patients who received either vitamin C or E alone, there was a slightly better response than the placebo group, but this did not reach statistical significance, likely due to the low participant numbers (e.g., only three analysed in the vitamin C group). Thus, the combination of vitamins C and E together gave a better response than either vitamin C or E alone with regard to neutrophil chemotaxis.

3.3. 결과

3.3.1. 중성구 화학유인 반응

포함된 3개의 무작위 대조 시험(RCT)에서 화학유인제에 대한 중성구 이동을 평가했으며, 이 중 2개는 입원 환자 코호트(수술 전 투약 및 외상)였고 1개는 외래 클리닉에서 진행되었으며, 모든 연구에서 정맥 내 비타민 C를 사용했습니다 [25,26,27]. Anderson 등 [25]는 천식 어린이에게 정맥 내 비타민 C(1일 1회 1,000mg)를 투여한 경우 표준 천식 화학 예방 치료(SAC) 단독 투여 대비 중성구 화학유인 반응이 개선되었다고 보고했습니다. Charlton 등 [26]은 수술 전 투여된 전처치제(파파베레툼과 히오신)가 선택적 수술을 받는 어린이의 중성구 화학유인 반응을 감소시켰다고 보고했습니다. 사전 투여 후에도 비타민 C 그룹(단일 용량 10 mg/kg)에서 중성구 화학유인능이 유의미하게 감소했으며, 위약 그룹과 유의미한 차이를 보이지 않았습니다. 이는 사전 투여로 인한 중성구 화학유인능 저하에 대해 비타민 C 보충이 보호 효과를 발휘하지 않았음을 시사합니다.

중증 둔상 후 중성구 화학유동성은 부상 직후 급격히 감소했으며, 부상 후 2일째에 최대 억제 수준에 도달했습니다 [27]. 혈장 비타민 C 농도도 초기 수준의 절반으로 감소했습니다. 비타민 C와 E(각각 200mg/일 및 50mg/일)를 1주간 투여받은 환자의 중성구 화학유동성은 증가했습니다. 비타민 C 또는 E 단독 투여를 받은 환자들은 위약군보다 약간 더 나은 반응을 보였지만, 이는 통계적 유의미성에 도달하지 못했으며, 이는 참가자 수가 적었기 때문일 가능성이 높습니다(예: 비타민 C 그룹에서 분석된 환자 3명만). 따라서 비타민 C와 E의 조합은 중성구 화학유인에 대해 비타민 C 또는 E 단독 투여보다 더 나은 반응을 보였습니다.

3.3.2. Phagocytosis and Oxidative Burst

Five studies investigated the effects of either vitamin C alone or antioxidant combinations on exercise-induced changes in neutrophil oxidative burst activity and/or phagocytosis [19,28,29,31,35]. Nieman et al. [19] showed that exercise caused a significant increase in granulocyte phagocytosis and a decrease in granulocyte oxidative burst post-exercise. The vitamin C group (1 g/day for eight days) did not differ significantly from the placebo group which suggests that vitamin C supplementation had no effect on the exercise-induced changes in granulocyte phagocytosis and oxidative burst activity. Krause et al. [31] reported decreased phagocytosis and bactericidal activity of neutrophils isolated after high-intensity exercise (biathlon), although no change in intracellular reactive oxygen species generation was observed. There were no differences between the vitamin C supplementation (2 g for one week) and the placebo groups in this study.

Davison and Gleeson [28] investigated the influence of acute vitamin C supplementation (3.4 g single dose) and/or carbohydrate ingestion on neutrophil degranulation and oxidative burst activity after a prolonged exercise trial. They found that neutrophil degranulation was significantly decreased in the vitamin C and carbohydrate + vitamin C groups post-exercise but did not differ to the placebo group. In addition, neither vitamin C nor carbohydrate had an effect on the decrease in neutrophil oxidative burst activity post-exercise. Therefore, in this study, vitamin C supplementation had no effect on neutrophil degranulation or oxidative burst activity post-exercise. In a similar study conducted by the same investigators [29], it was reported that both oxidative burst activity and neutrophil degranulation was decreased post-exercise. Vitamin C supplementation (1 g/day for two weeks) was no different to the placebo group and thus did not influence neutrophil oxidative burst or degranulation.

In contrast to the vitamin C-alone supplementation studies, Robson et al. [35] showed that neutrophil oxidative burst was significantly higher in trained runners following prolonged exercise in the antioxidant group (with vitamin C 960 mg/day for one week) compared to the placebo group post-exercise. Thus, antioxidant combinations may provide improved neutrophil function in athletes compared to vitamin C monotherapy.

One study investigated the effects of vitamin C supplementation on neutrophil oxidative burst of smokers [30]. Smoking increases susceptibility to bacterial and viral infections and compromises the anti-microbial functions of neutrophils [40,41]. Furthermore, smoking is associated with lower plasma vitamin C concentrations [42,43,44,45]. Fuller et al. [30] supplemented healthy smokers with vitamin C (1 g/day for eight weeks) and/or vitamin E but found no difference in neutrophil superoxide production in any of the treatment groups compared with placebo, despite an increase in plasma vitamin C status (from 39 to 62 µmol/L).

Ischemia/reperfusion injury can also result in increased production of reactive oxygen species, inducing oxidative stress, and is common in disease states such as stroke and myocardial ischemia [46]. In a study of patients with acute myocardial infarction, Herbaczynska et al. [34] found that supplementation with vitamins C and E (600 mg/day) decreased oxygen free radical generation by neutrophils. Thus, the combination of vitamins C and E appeared to exhibit antioxidant functions in these patients.

Two studies investigated the effects of micronutrient supplementation on neutrophil phagocytosis and oxidative burst activities in healthy individuals [37,38]. Wolvers et al. [38] found that the consumption of micronutrient (with ~375 mg/day of vitamin C for ten weeks) did not affect the phagocytosing or oxidative burst activities of neutrophils in any of the treatment groups of healthy volunteers. Nieman et al. [37] showed that breakfast cereal fortified with varying levels of micronutrients (low, medium and high groups containing 0.8, 20, and 100 mg/day of vitamin C respectively) given over two months to healthy children also did not affect the pattern of change in granulocyte phagocytosis or oxidative burst. Finally, Hunter et al. [36] supplemented healthy older adults with a vitamin C rich food (gold kiwifruit containing ~360 mg vitamin C daily for four weeks), however, this had no effect on neutrophil phagocytosing activity. Thus, micronutrient supplementation or fortification, or vitamin C-rich foods, do not appear to influence neutrophil function in healthy individuals.

3.3.2. 식균작용 및 산화적 폭발

5개의 연구는 운동으로 인한 중성구 산화 폭발 활동 및/또는 식작용의 변화에 대한 비타민 C 단독 또는 항산화제 조합의 영향을 조사했습니다 [19,28,29,31,35]. Nieman 등 [19]은 운동이 운동 후 과립구 식작용의 유의미한 증가와 과립구 산화 폭발의 감소를 유발함을 보여주었습니다. 비타민 C 그룹(1g/일, 8일)은 위약 그룹과 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 이는 비타민 C 보충이 운동으로 인한 과립구 식작용 및 산화 폭발 활성 변화에 영향을 미치지 않았음을 시사합니다. Krause 등 [31]은 고강도 운동(바이애슬론) 후 분리된 중성구의 식작용 및 세균 살균 활성이 감소했지만, 세포 내 활성 산소 종 생성에는 변화가 관찰되지 않았다고 보고했습니다. 이 연구에서 비타민 C 보충군(1주일간 2g)과 위약군 사이에 차이는 없었습니다.

Davison과 Gleeson [28]은 장시간 운동 시험 후 급성 비타민 C 보충(3.4g 단일 용량) 및/또는 탄수화물 섭취가 중성구 분비 및 산화 폭발 활동에 미치는 영향을 조사했습니다. 그들은 운동 후 비타민 C 그룹과 탄수화물 + 비타민 C 그룹에서 중성구 분비물이 유의미하게 감소했지만, 위약 그룹과의 차이는 없었습니다. 또한, 비타민 C나 탄수화물은 운동 후 중성구 산화 폭발 활성 감소에 영향을 미치지 않았습니다. 따라서 본 연구에서 비타민 C 보충은 운동 후 중성구 분비 및 산화 폭발 활동에 영향을 미치지 않았습니다. 동일한 연구진에 의해 수행된 유사한 연구 [29]에서는 운동 후 산화 폭발 활동과 중성구 분비가 감소했다는 보고가 있었습니다. 비타민 C 보충(1g/일, 2주간)은 위약 그룹과 차이가 없었으며 따라서 중성구 산화 폭발 또는 분비에 영향을 미치지 않았습니다.

비타민 C 단독 보충 연구와 달리, Robson 등 [35]은 장시간 운동 후 항산화 그룹(비타민 C 960 mg/일, 1주간)에서 운동 후 중성구 산화 폭발이 위약 그룹보다 유의미하게 높았다고 보고했습니다. 따라서 항산화제 조합은 비타민 C 단독 요법보다 운동 선수의 중성구 기능을 개선할 수 있습니다.

한 연구는 흡연자의 중성구 산화 폭발에 대한 비타민 C 보충제의 효과를 조사했습니다 [30]. 흡연은 세균 및 바이러스 감염에 대한 감수성을 증가시키고 중성구의 항균 기능을 손상시킵니다 [40,41]. 또한 흡연은 혈장 비타민 C 농도가 낮다는 것과 연관되어 있습니다 [42,43,44,45]. Fuller 등 [30]은 건강한 흡연자에게 비타민 C(1g/일, 8주간)와/또는 비타민 E를 보충했지만, 위약군과 비교해 중성구 슈퍼옥사이드 생성량에 차이가 없었습니다. 이는 혈장 비타민 C 농도가 증가했음에도 불구하고(39에서 62 µmol/L로)였습니다.

허혈/재관류 손상은 활성산소종(ROS)의 증가를 유발하여 산화 스트레스를 일으키며, 뇌졸중 및 심근 허혈과 같은 질환 상태에서 흔히 발생합니다 [46]. 급성 심근경색 환자 대상 연구에서 Herbaczynska 등 [34]은 비타민 C와 E(600 mg/일) 보충이 중성구에서 산소 자유 라디칼 생성을 감소시켰다고 보고했습니다. 따라서 비타민 C와 E의 조합은 이러한 환자에서 항산화 기능을 나타내는 것으로 보입니다.

두 연구는 건강한 개인에서 미량 영양소 보충이 중성구 식작용 및 산화 폭발 활동에 미치는 영향을 조사했습니다 [37,38]. Wolvers 등 [38]은 건강한 자원자 그룹에서 10주간 비타민 C (약 375 mg/일)를 섭취한 경우 중성구의 식작용 또는 산화 폭발 활동에 영향을 미치지 않았다고 보고했습니다. Nieman 등 [37]은 건강한 어린이에게 2개월 동안 다양한 수준의 미량영양소(비타민 C 0.8, 20, 100 mg/일 함유 저, 중, 고 그룹)로 강화된 아침 시리얼을 투여한 결과, 과립구 식균 작용이나 산화 폭발의 변화 패턴에 영향을 미치지 않았습니다. 마지막으로 Hunter 등 [36]은 건강한 노인들에게 비타민 C가 풍부한 식품(하루 360mg의 비타민 C를 함유한 골드 키위 과일)을 4주간 보충했지만, 이는 중성구 식작용 활성에 영향을 미치지 않았습니다. 따라서 미량영양소 보충 또는 강화, 또는 비타민 C가 풍부한 식품은 건강한 개인의 중성구 기능에 영향을 미치지 않는 것으로 보입니다.

3.3.3. Neutrophil Enzyme Activities

The enzymes catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase scavenge reactive oxygen species and are therefore markers of neutrophil antioxidant defence [47]. Two studies investigated the effect of vitamin C, either alone or in an antioxidant cocktail, on neutrophil enzyme activities [32,39]. A study of a group of divers showed that oxidative stress induced by hypoxia can affect neutrophil function, specifically neutrophil antioxidant defences [32]. They showed that a group of divers supplemented with vitamin C (1 g/day for seven days) had significantly lower catalase and glutathione peroxidase enzyme activities compared to the placebo group at post-dive as well as during recovery. One interpretation was that vitamin C supplementation may have resulted in a higher rate of non-enzymatic scavenging of reactive oxygen species and hence a decrease in the activity of the antioxidant enzymes. In contrast, in a group of athletes, Tauler et al. [39] showed that three months of antioxidant supplementation (which included 500 mg/day vitamin C for the last fifteen days) significantly increased neutrophil enzyme activities, particularly of catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione reductase, relative to the placebo group. Once again, an antioxidant cocktail appeared to be more effective than monotherapy in athletes.

3.3.3. 중성구 효소 활성

카탈라제, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제 및 글루타티온 과산화효소는

활성산소를 제거하며 따라서

중성구 항산화 방어의 지표로 작용합니다 [47].

두 연구는 비타민 C 단독 또는 항산화 칵테일 형태로 중성구 효소 활성에 미치는 영향을 조사했습니다 [32,39]. 한 연구에서 잠수사 그룹을 대상으로 저산소증으로 유발된 산화 스트레스가 중성구 기능, 특히 중성구 항산화 방어에 영향을 미친다는 결과가 나왔습니다 [32]. 이 연구에서는 비타민 C를 보충한 다이버 그룹(7일 동안 하루 1g)이 다이빙 후 및 회복 기간 동안 위약 그룹에 비해 카탈라제와 글루타티온 과산화효소 효소 활성이 유의미하게 낮았다고 보고했습니다. 한 해석은 비타민 C 보충이 활성산소의 비효소적 제거 속도를 높여 항산화 효소 활성을 감소시켰을 수 있다는 것입니다. 반면, 운동선수 그룹에서 Tauler 등 [39]은 3개월간의 항산화제 보충(마지막 15일 동안 비타민 C 500mg/일 포함)이 위약 그룹에 비해 중성구 효소 활성, 특히 카탈라제, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제, 글루타티온 과산화효소 및 글루타티온 환원효소 활성이 유의미하게 증가했음을 보여주었습니다. 다시 한 번, 항산화제 복합제가 운동선수에서 단일 요법보다 더 효과적임을 시사했습니다.

3.3.4. Neutrophil Apoptosis

One study investigated the effects of vitamin C supplementation on apoptosis in neutrophils isolated from the peripheral blood of septic abdominal surgery patients [33]. Although these investigators did not assess the vitamin C status of their patients, it is well known that low vitamin C status is a common feature of patients with sepsis [9]. Ferron-Celma et al. [33] found that administration of intravenous vitamin C (450 mg/day for six days) resulted in significantly lower levels of the pro-apoptotic factors caspase-3 and poly-ADP-ribose polymerase (PARP) in the vitamin C group compared to the placebo group. In addition, significantly higher levels of the anti-apoptotic factor (Bcl-2) were observed in the vitamin C group compared to the placebo group. Therefore, this study indicated that vitamin C supplementation may exert anti-apoptotic effects on the peripheral blood neutrophils of septic patients.

3.3.4. 중성구 아포토시스

한 연구에서는 패혈증 복부 수술 환자의 말초 혈액에서 분리된 중성구의 아포토시스(apoptosis)에 대한 비타민 C 보충제의 영향을 조사했습니다[33]. 이 연구자들은 환자의 비타민 C 상태를 평가하지 않았지만, 패혈증 환자에게 비타민 C 결핍이 흔한 특징이라는 것은 잘 알려져 있습니다[9]. Ferron-Celma 등 [33]은 정맥 내 비타민 C 투여(6일 동안 하루 450mg)가 비타민 C 그룹에서 위약 그룹에 비해 세포 사멸 촉진 인자 카스파제-3와 폴리-ADP-리보스 폴리메라제(PARP)의 수준이 유의미하게 낮았다고 보고했습니다. 또한 비타민 C 그룹에서 위약 그룹에 비해 항아포토시스 인자(Bcl-2)의 수준이 유의미하게 높게 관찰되었습니다. 따라서 이 연구는 비타민 C 보충이 패혈증 환자의 말초 혈액 중성구에서 항아포토시스 효과를 발휘할 수 있음을 시사합니다.

4. Discussion

Overall, nine of the 16 RCTs included in this review reported no effect of supplementation with vitamin C alone, or in combination with other micronutrients or antioxidants, on various neutrophil functions [19,26,28,29,30,31,36,37,38]. The seven studies which did show effects of supplementation on the neutrophil functions assessed (i.e., chemotaxis, oxidative burst activity, antioxidant enzyme activity and apoptosis) were in hospitalized patients or outpatients [25,27,33,34] or athletes [32,35,39]. None of the other studies carried out with healthy volunteers showed any effects of additional supplementation.

Eight of 10 RCTs showed no effect of supplementation on neutrophil phagocytosis and/or oxidative burst activity [19,28,29,30,31,36,37,38]. The two studies that showed an effect on oxidative burst activity used combination supplements and they showed opposite effects [34,35]. Herbaczynska-Cedro et al. [34] showed decreased oxidant burst activity in acute myocardial infarction patients treated with a combination of vitamins C and E. It is well known that vitamin C can recycle vitamin E and vitamin C has been proposed to interact with vitamin E in vivo, thus they appear to work synergistically [48]. Although another study also tested a combination of vitamins C and E, they saw no effect on oxidative burst activity [30]. However, this study was carried out in smokers and it is known that smoking causes enhanced oxidative stress and smokers require significantly higher intakes of vitamin C to reach the same circulating concentrations as non-smokers [49]. In contrast, Robson et al. [35] showed an increase in oxidative burst activity in trained runners supplemented with an antioxidant combination following prolonged exercise. Since the baseline vitamin C status of the participants was already at saturating levels (i.e., 70 µmol/L), this suggests that the observed effects may have been due to other components of the antioxidant mixture, although it does not rule out vitamin C acting synergistically with these components.

Eight of the 10 RCTs investigating oxidative burst activity and/or phagocytosis were carried out in healthy participants or athletes [19,28,29,31,35,36,37,38]. However, only one of these studies assessed baseline vitamin C status, which was already saturating [35]. It should also be noted that neutrophils saturate at lower vitamin C levels than plasma [50]. Therefore, it is unlikely that supplementing healthy volunteers or athletes with additional vitamin C over and above their normal baseline levels would have an effect on neutrophil function [51]. Exercise trials can also be complicated in that, depending on the exercise intensity, the effects on the immune system can vary such that moderate exercises may have immunopotentiating effects while intense exercise is potentially immunosuppressive [52]. Although two combination trials showed positive effects of supplementation on neutrophil function in athletes [35,39], with combination studies, it is not always possible to determine which of the component(s) is having the effects, or if there are synergistic interactions occurring between the components.

Four of the RCTs administered intravenous vitamin C in hospital or outpatient settings, three of which saw an effect of the intervention on neutrophil chemotaxis and apoptosis [25,26,27,33]. Intravenous vitamin C is known to provide significantly higher plasma concentrations of vitamin C than oral administration [53]. Anderson et al. showed that administration of intravenous vitamin C (1000 mg once daily) was associated with improved neutrophil chemotaxis in asthmatic patients. Maderazo et al. [27] reported an increase in plasma vitamin C status and enhanced neutrophil chemotaxis in trauma patients administrated the combination of vitamins C and E. Ferron-Celma et al. [33] observed a decrease in pro-apoptotic enzymes and an increase in anti-apoptotic proteins in septic patients administered vitamin C alone. The forth study was carried out in healthy children undergoing elective surgery and although their baseline vitamin C levels were not assessed, these may have already been adequate [26]. Furthermore, the vitamin C was administered as a single dose only (10 mg/kg bodyweight), which is less likely to have an effect than repeated dosing [54].

There are a number of limitations of using the RCT paradigm to assess the effectiveness of nutrients such as vitamin C [55]. RCTs were specifically developed and designed to test the safety and efficacy of pharmaceutical drugs, not nutrients. For example, it is not possible to have a true placebo group in RCTs of nutrients as all of the participants will be consuming variable amounts of the nutrient of interest. Of note, a number of the assessed studies did not control for dietary intake or the participants were asked to maintain their normal diet. More than half of the RCTs included in this review did not assess baseline plasma vitamin C status, and a majority of the studies were carried out in healthy individuals, who likely already had adequate plasma vitamin C status prior to beginning the supplementation, thus negating any effect of supplementation. Only one study measured the vitamin C content of the neutrophils pre- and post-supplementation [32]. There was also variability in the analysis of the neutrophil functions, with the chemotaxis, enzyme activity, and apoptosis assays being carried out with isolated cells in buffer or culture media, and the phagocytosis and/or oxidative burst assays being carried out with either whole blood or isolated cells. Furthermore, two of the studies used only a single dose of the vitamin [26,28]. Because vitamin C is water soluble, it is cleared rapidly from circulation by the kidneys, with a half-life of approximately two hours, therefore a regular intake is required to maintain adequate levels [53]. Finally, smoking status is well known to impact on vitamin C status and requirements, due to enhanced oxidative stress [43,49], however, this was not taken into account in a majority of the studies.

4. 논의

전체적으로, 이 검토에 포함된 16개의 무작위 대조 시험(RCT) 중 9개는 비타민 C 단독 투여 또는 다른 미량 영양소나 항산화제와 병용 투여가 다양한 중성구 기능에 영향을 미치지 않았다고 보고했습니다 [19,26,28,29,30,31,36,37,38]. 중성구 기능(즉, 화학유인 반응, 산화 폭발 활동, 항산화 효소 활동 및 세포 사멸)에 대한 보충제의 효과를 보여준 7건의 연구는 입원 환자나 외래 환자[25,27,33,34] 또는 운동선수[32,35,39]를 대상으로 진행되었습니다. 건강한 자원자를 대상으로 진행된 다른 연구에서는 추가 보충제의 효과가 관찰되지 않았습니다.

10건의 무작위 대조 시험(RCT) 중 8건은 보충제가 중성구 식균 작용 및/또는 산화 폭발 활동에 영향을 미치지 않았습니다 [19,28,29,30,31,36,37,38].

산화 폭발 활동에 영향을 미친 두 연구는 복합 보충제를 사용했으며 서로 반대되는 효과를 보였습니다 [34,35]. Herbaczynska-Cedro 등 [34]은 비타민 C와 E의 복합 투여를 받은 급성 심근경색 환자에서 산화 폭발 활동이 감소했다고 보고했습니다. 비타민 C는 비타민 E를 재활용할 수 있으며, 비타민 C는 체내에서 비타민 E와 상호작용할 수 있어 시너지 효과를 나타낼 수 있다는 것이 잘 알려져 있습니다 [48]. 다른 연구에서도 비타민 C와 E의 조합을 테스트했지만 산화적 폭발 활동에 대한 효과를 관찰하지 못했습니다 [30]. 그러나 이 연구는 흡연자를 대상으로 진행되었으며, 흡연은 산화 스트레스를 증가시키며 흡연자는 비흡연자와 동일한 혈중 농도를 달성하기 위해 비타민 C를 훨씬 더 많이 섭취해야 한다는 것이 알려져 있습니다 [49]. 반면, Robson 등 [35]은 장시간 운동 후 항산화제 조합을 보충한 훈련된 달리기 선수에서 산화 폭발 활성이 증가했음을 보여주었습니다. 참가자의 기초 비타민 C 농도가 이미 포화 수준(즉, 70 µmol/L)에 달했기 때문에, 관찰된 효과는 항산화제 혼합물의 다른 성분 때문일 수 있지만, 비타민 C가 이러한 성분과 시너지 효과를 발휘했을 가능성을 배제하지는 않습니다.

산화적 폭발 활동과/또는 식균 작용을 조사한 10개의 무작위 대조 시험(RCT) 중 8개는 건강한 참가자나 운동선수에서 수행되었습니다 [19,28,29,31,35,36,37,38]. 그러나 이 중 단 한 연구만 기초 비타민 C 상태를 평가했으며, 이는 이미 포화 상태였습니다 [35]. 또한 중성구는 혈장보다 낮은 비타민 C 수준에서 포화 상태에 이릅니다 [50]. 따라서 건강한 자원자나 운동선수에게 정상 기저 수준을 초과하는 추가 비타민 C를 보충하는 것이 중성구 기능에 영향을 미칠 가능성은 낮습니다 [51]. 운동 실험은 운동 강도에 따라 면역 체계에 미치는 영향이 달라질 수 있어 복잡할 수 있습니다. 예를 들어, 중간 강도의 운동은 면역 증강 효과를 보일 수 있지만, 강도 높은 운동은 잠재적으로 면역 억제 효과를 가질 수 있습니다 [52]. 두 개의 조합 연구에서 운동 선수의 중성구 기능에 대한 보충제의 긍정적 효과가 보고되었지만 [35,39], 조합 연구에서는 구성 요소 중 어느 것이 효과를 미치는지, 또는 구성 요소 간 시너지 상호작용이 발생하는지 항상 명확히 구분하기 어렵습니다.

4개의 무작위 대조 시험(RCT)에서 병원 또는 외래 환자 환경에서 정맥 내 비타민 C를 투여했으며, 이 중 3개에서 중재가 중성구 화학유인 및 사멸에 영향을 미쳤습니다 [25,26,27,33]. 정맥 내 비타민 C는 경구 투여보다 혈장 내 비타민 C 농도를 현저히 높이는 것으로 알려져 있습니다 [53]. Anderson 등[27]은 천식 환자에게 정맥 내 비타민 C(1000mg 하루 1회)를 투여한 결과 중성구 화학유인능이 개선되었다고 보고했습니다. Maderazo 등 [27]은 비타민 C와 E의 조합을 투여받은 외상 환자에게서 혈장 비타민 C 수치 증가와 중성구 화학유인 반응 개선을 보고했습니다. Ferron-Celma 등 [33]은 비타민 C 단독 투여를 받은 패혈증 환자에게서 프로아포토시스 효소 감소와 항아포토시스 단백질 증가를 관찰했습니다. 네 번째 연구는 선택적 수술을 받는 건강한 어린이를 대상으로 진행되었으며, 기초 비타민 C 수치는 측정되지 않았지만 이미 적절했을 가능성이 있습니다 [26]. 또한 비타민 C는 단일 용량(체중 kg당 10mg)으로 투여되었으며, 이는 반복 투여보다 효과가 적을 가능성이 있습니다 [54].

영양소(예: 비타민 C)의 효과를 평가하기 위해 RCT 패러다임을 사용하는 데는 여러 한계가 있습니다 [55]. RCT는 약물의 안전성과 유효성을 테스트하기 위해 특별히 개발되고 설계되었습니다. 영양소의 경우, 모든 참가자가 관심 영양소의 섭취량이 변동될 수밖에 없기 때문에 진정한 플라시보 그룹을 구성할 수 없습니다. 주목할 점은 평가된 연구 중 일부는 식이 섭취를 통제하지 않았거나 참가자에게 평소 식단을 유지하도록 요청했습니다. 이 검토에 포함된 RCT의 절반 이상은 기저 혈장 비타민 C 상태를 평가하지 않았으며, 대부분의 연구는 이미 충분한 혈장 비타민 C 상태를 가진 건강한 개인을 대상으로 진행되었습니다. 이는 보충제의 효과를 부정할 수 있습니다. 비타민 C 함량을 보충 전후에 측정한 연구는 단 한 건뿐이었습니다 [32]. 중성구 기능 분석에도 변이가 있었으며, 화학유인, 효소 활성, 세포사멸 검사는 완충액이나 배양액에서 분리된 세포로 수행되었고, 식작용 및/또는 산화 폭발 검사는 전혈 또는 분리된 세포로 수행되었습니다. 또한 두 연구는 비타민을 단일 용량으로만 사용했습니다 [26,28]. 비타민 C는 수용성 비타민으로 신장을 통해 혈액에서 빠르게 배출되며 반감기는 약 2시간입니다. 따라서 적정 수준을 유지하기 위해 규칙적인 섭취가 필요합니다 [53]. 마지막으로, 흡연 상태는 산화 스트레스 증가로 인해 비타민 C 상태와 요구량에 영향을 미친다는 것이 잘 알려져 있지만 [43,49], 대부분의 연구에서 이 요인이 고려되지 않았습니다.

5. Conclusions

Overall, 44% of the RCTs assessed in this review showed effects of vitamin C supplementation on various neutrophil functions. The studies were very heterogeneous, comprising different participant cohorts (athletes, hospitalized patents or healthy volunteers) and different dosing regimens (oral or intravenous, monotherapy or multi-supplements, synthetic or food-derived, and from one-off to many months in duration). There were also a number of limitations inherent in the design of many of these RCTs. Unlike drug trials, evidence indicates that RCTs of vitamin C supplementation will be more likely to have a positive effect in participants who are suboptimal or deficient in the vitamin at baseline [55]. Therefore, future RCTs should incorporate prescreening of potential participants for low vitamin C status or utilize cohorts known to have low vitamin status, such as hospitalized patients. The effects of vitamin C administration on more recently discovered functions of neutrophils, such as the formation of neutrophil extracellular traps, should also be explored in future studies based on promising in vitro and preclinical data [16]. Meta-analyses have indicated that vitamin C intakes of at least 200 mg/day can decrease the risk of acquiring respiratory infections [56,57], however, gram doses of vitamin C are required once an infection has taken hold, due to increased requirements for the vitamin [10,58]. Therefore, future RCTs should also comprise appropriate vitamin C dosing for the specific cohort under investigation.

5. 결론

이 검토에서 평가된 RCT의 44%가 비타민 C 보충이 다양한 중성구 기능에 영향을 미쳤음을 보여주었습니다. 연구들은 매우 이질적이었으며, 참가자 집단(운동선수, 입원 환자 또는 건강한 자원자)과 투여 방식(경구 또는 정맥 내, 단일 요법 또는 복합 보충제, 합성 또는 식품 유래, 단일 투여에서 수개월에 이르는 기간)이 다양했습니다. 이 RCT의 설계에 내재된 여러 한계도 있었습니다. 약물 임상시험과 달리, 비타민 C 보충제의 RCT는 기저 상태에서 비타민 C가 부족하거나 결핍된 참가자에서 긍정적인 효과를 보일 가능성이 더 높다는 증거가 있습니다 [55]. 따라서 향후 RCT는 잠재적 참가자의 비타민 C 결핍 상태를 사전 검사하거나, 입원 환자 등 비타민 C 결핍이 알려진 코호트를 활용해야 합니다.

비타민 C 투여가

최근 발견된 중성구 기능(예: 중성구 세포외 트랩 형성)에 미치는 영향은

유망한 체외 및 전임상 데이터를 기반으로 한 향후 연구에서 탐구되어야 합니다[16].

메타분석 결과,

비타민 C 섭취량이 하루 200mg 이상일 경우

호흡기 감염 위험을 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌습니다 [56,57].

그러나

감염이 발생하면 비타민 C의 요구량이 증가하기 때문에

감염이 진행된 후에는 그램 단위의 비타민 C 투여가 필요합니다 [10,58].

따라서

향후 RCT는 연구 대상 코호트에 맞는

적절한 비타민 C 투여량을 포함해야 합니다.

Acknowledgments

A.C.C. is supported by a Health Research Council of New Zealand Sir Charles Hercus Health Research Fellowship. Thank you to Cate McCall for editing the initial report.

Author Contributions

Conceptualization, A.C.C. and M.L.; methodology, M.L. and A.C.C.; formal analysis and data curation, M.L.; writing—original draft preparation, M.L. and A.C.C.; supervision, A.C.C.

Funding

This research received no external funding.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflict of interest.

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