Relationship Between Nutritional Status and Immune Functions in Elderly Pakistani Men

Abstract

BACKGROUND: The age-associated prevalence of malnutrition (both obesity and underweight) is increasing and becoming a global health problem, such that it has been recognized as a major contributor to causes of immune decline in the elderly.

OBJECTIVES: Our first objective was to investigate the prevalence of malnutrition in elderly men in a rural area of a poorly-investigated developing country. The second objective was to elucidate and identify differences in peripheral blood lymphocyte cell surface immune phenotypes and relate them to nutritional status in otherwise healthy obese (OB), overweight (OW) and underweight (UW) compared to normal weight (NW) elderly men. The third objective was to compare the immunological findings obtained here with those known for the elderly in industrialized countries.

METHODS: We randomly selected a convenience sample of 548 elderly men for our cross-sectional survey, conducted in the Peshawar Khyber Paktunkhwa area of Pakistan. Clinically healthy subjects were included when they had no history of disease and were not taking any drugs on a chronic basis. All subjects gave written informed consent to participate. Anthropometric measurements were carried out with the subject barefoot, wearing light clothing, and after an overnight fast. Body weight, height, and fat were measured. Body mass index (BMI) was calculated as body weight divided by the height squared (Kg/m2). Percent body fat (%BF) was determined by Futrex 5000. Habitual dietary intake was assessed through 24-hr Dietary Recalls (24-hr DRs). For this, each item of food eaten during the previous 24 hrs was recalled by the subject and recorded in a questionnaire. Nutrient intakes were calculated from the reported dietary intake. In the second part of the study, we selected 100 subjects from the 548 (50 each young and the elderly, including subjects from all the four BMI groups) for blood sampling. Blood samples were collected for analysis of plasma concentrations of selected clinical chemistry values (albumin, total protein, triglycerides, CRP, ferritin; analyzed on a Modular Analytics SWA automated analyzer) and for assessment of T and B cell phenotypes by flow cytometry.

RESULTS: Based on BMI, the proportions of obese, overweight and underweight elderly were 13.1, 3.1 and 10.8%, respectively. Age was negatively correlated with BMI (p=0.028) and tended to be associated with energy intake (p=0.054) and protein intake (p=0.077), waist circumference (WC)(p=0.312) and waist to hip ratio (WHR)(p=0.122). %BF also significantly correlated with age (p=0.0001). Large variations existed in WC, WHR, %BF and nutrient intake within different BMI categories of both the young and elderly. The normal weight (NW) elderly had significantly (p<0.05) higher intake of all nutrients studied, except energy which was significantly (p<0.05) higher in obese and overweight elderly. Overall, however, the majority of subjects had lower than adequate nutrient intake for most of the other nutrients studied (67.3 – 100% of the recommended intake). The results of immune phenotyping showed that as a group, the elderly had a significantly lower CD4:CD8 ratio, a lower percentage of CD8+ naïve T cells and significantly higher percentage of late-differentiated CD8+ memory T cells. These results are broadly similar to those seen in industrialized countries, but may be occurring at an earlier chronological age. Dividing the subjects into 4 BMI categories (normal weight, obese, overweight, and underweight) revealed an influence of nutritional status on immune parameters. This was greater within the young group, and unlike age, affected the CD4 subset more profoundly than the CD8 subset. No age- or nutrition-associated differences were seen in B or NK cells. CD8+ cells as a percentage of CD3+ T cells were positively associated with plasma CRP levels but not other factors (albumin, total protein, triglycerides, and ferritin).

CONCLUSIONS: Very few elderly people had adequate nutrient intake. Obese and overweight people had higher % BF as compared to normal weight elderly. Older age is associated with changes not only in anthropometrics and body composition but also in intake of key nutrients like energy and protein. In addition, age and malnutrition markedly affect cells of the immune system. In short, the results show that both nutritional status, but importantly age, have a cumulative effect on the immune signatures investigated in the current study.

HINTERGRUND: Die mit dem Alter zunehmende Verbreitung von Fehlernährung (Fettleibigkeit und Untergewicht) steigt weiter an und wird zu einem globalen Gesundheitsproblem. Es wurde erkannt, dass sie wesentlich zu den Ursachen für die Abschwächung des Immunsystems bei älteren Menschen beiträgt.

ZIELE: Erstes Ziel war die Untersuchung der Verbreitung von Fehlernährung bei frei lebenden älteren Männern in einer ländlichen Gegend eines kaum untersuchten Entwicklungslands. Zweitens sollten die Unterschiede bei den Immunphänotypen auf der Zelloberfläche von Lymphozyten aus dem peripheren Blut geklärt, identifiziert und in Zusammenhang mit dem Ernährungszustand von ansonsten gesunden fettleibigen/adipösen OB, übergewichtigen OW und untergewichtigen UW im Vergleich zu normalgewichtigen NW älteren Männern gebracht werden. Zum dritten sollten die so gewonnenen immunologischen Daten mit denen verglichen werden, die von älteren Menschen in industrialisierten Ländern bekannt sind.

METHODEN: Nach dem Zufallsprinzip trafen wir eine willkürliche Auswahl 548 älterer Männer für unsere Querschnittsstudie in der pakistanischen Region Peshawar. Als Teilnehmer aufgenommen wurden klinisch gesunde Versuchspersonen ohne Krankheitsgeschichte und ohne ständigen Medikamenten- oder Drogenkonsum. Sie gaben ihre schriftliche Einwilligung zur Teilnahme, nachdem sie über den Versuch informiert worden waren. Es wurden an den Probanden anthropometrische Messungen durchgeführt. Die gewöhnliche Nahrungsmenge wurde mit Hilfe von 24-Stunden-Recalls ermittelt. Im zweiten Teil der Studie wurden aus diesen 548 Personen 100 Männer (50 junge und 50 ältere, aus allen vier BMI-Gruppen) für Blutproben ausgewählt. Blutproben wurden auf Plasmakonzentrationen ausgewählter klinischer chemischer Werte analysiert und mittels Durchflusszytometrie wurden die T- und B-Zell-Phänotypen bestimmt.

ERGEBNISSE: Auf der Basis des BMI betrug der Anteil an fettleibigen bzw. übergewichtigen bzw. untergewichtigen Älteren 13,1% bzw. 3,1% bzw.10,8%. Das Alter korrelierte negativ mit dem BMI (p=0,028) und war tendenziell assoziiert mit der Energiezufuhr (p=0,054) und der Eiweißaufnahme (p=0,077), dem Taillenumfang WC (p=0,312) und dem Verhältnis Taille zu Hüfte WHR (p=0,122). Auch der Faktor %BF korrelierte signifikant mit dem Alter (p=0,0001). Innerhalb der unterschiedlichen BMI-Kategorien existierten sowohl bei jungen als auch bei alten Menschen erhebliche Variationen hinsichtlich WC, WHR, %BF und Nährstoffaufnahme. Ältere mit Normalgewicht NW zeigten eine signifikant höhere (p<0,05) Aufnahme aller untersuchten Nährstoffe, mit Ausnahme der Energiezufuhr, die bei fettleibigen und übergewichtigen Personen signifikant (p<0,05) höher lag. Ganz allgemein jedoch lag hinsichtlich aller anderen untersuchten Nährstoffe bei der Mehrheit der untersuchten Personen die Aufnahme unterhalb dessen, was als angemessen betrachtet wird (67,3 – 100% der empfohlenen Mengen). Die Ergebnisse der Immunphänotypisierung zeigten, dass die Älteren als Gruppe ein signifikant niedrigeres CD4:CD8-Verhältnis, ein niedrigeren Anteil an CD8+naiven T-Zellen und einen signifikant höheren Anteil an spät differenzierten CD8+Gedächtnis-T-Zellen aufwiesen. Die Ergebnisse ähneln weitgehend denen, die man aus Industrieländern kennt, doch es ist möglich, dass sie in einem früheren chronologischen Alter auftreten. Die Aufteilung der Versuchspersonen in 4 BMI-Kategorien (Normalgewicht, Adipositas, Übergewicht und Untergewicht) zeigte einen Einfluss des Ernährungszustands auf Immunparameter. Dieser war in der Gruppe der Jüngeren größer, und anders als das Alter betraf er eher das CD4-Subset als das CD8-Subset. Bei B- und bei NK-Zellen waren keine alters- oder ernährungsassoziierten Unterschiede sichtbar. CD8+Zellen als prozentualer Anteil von CD3+ T-Zellen waren positiv assoziiert mit CRP-Plasma-Levels, nicht jedoch mit anderen Faktoren (Albumin, Gesamtprotein, Triglyceride oder Ferritin).

SCHLUSSFOLGERUNGEN: Nur sehr wenige ältere Menschen nehmen adäquat Nährstoffe zu sich. Fettleibige und übergewichtige Personen hatten einen höheren %BF-Wert als normalgewichtige ältere Personen. Es besteht nicht nur eine Assoziation zwischen dem Alter und anthropometrischen Werten und dem Körperbau, sondern auch zwischen dem Alter und der Aufnahme wesentlicher Nahrungskomponenten wie Energie und Protein. Hinzu kommt, dass Alter und Fehlernährung deutlich die Zellen des Immunsystems beeinflussen. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse, dass sowohl der Ernährungszustand als auch das Alter, das noch entscheidender ist, einen kumulativen Effekt auf die in der vorliegenden Studie untersuchten Immunsignaturen ausüben.