An association between low vitamin D status and childhood pneumonia severity in hospitalized bulgarian patients

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Lower respiratory tract infections are among the most important causes of morbidity and mortality in the pediatric population worldwide. Despite advances in treatment and prevention, childhood pneumonia is the major reason for hospital admissions and remains a leading cause of death claiming an estimated 800 000 children’s lives in 2018. Globally, over 1.23 million children died of pneumonia before reaching their 5th birthday — the equivalent of over 3400 deaths per day worldwide. There is growing evidence that vitamin D plays an important role in the immune system by modulating both innate and adaptive immunity. Vitamin D is an additional factor in the inflammatory response regulation. Its action is mediated via the vitamin D receptor (VDR), which is present in almost all types of immune cells, including activated CD4+ and CD8+ cells, B cells, macrophages, neutrophils and dendritic cells. Vitamin D deficiency is associated with decreased host defenses against infections. Therefore, our aim was to investigate whether low vitamin D status was a risk factor for pneumonia complications, usage of multiple antibiotics and prolonged hospital stay among hospitalized pediatric patients with community-aquired pneumonia. Total of 200 children (102 healthy controls and 98 with severe pneumonia) from 11 days to 17 years old were included in the study. Cases with severe pneumonia were subdivided into groups with and without complications (36 and 62, respectively). Electrochemiluminescence immunoassay was used to measure the serum 25-hydroxyvitamin D levels. The control group showed lower values than the study group. Cases with complicated pneumonia had significantly lower levels whitin the range of 29.7–68.0 nmol/l, compared with 49.1–88.6 nmol/l in cases without complications. A significant negative correlation was found between vitamin D concentrations and duration of hospital stay, the number of antibiotics used for treatment, and serum levels of inflammatory markers. The low status of vitamin D is related to the severity of the disease but has not been associated with the incidence/frequency of the disease. Children with low vitamin D levels may be at higher risk of developing life-threatening complications, intensive care admissions and a higher inflammatory response.

About the authors

N. Rimpova

Children’s Hospital of the Medical University of Sofia

Email: nadiarimpova@abv.bg

MD, Assistant Professor, Department of Paediatrics

Bulgaria, 1113, Sofia, Acad. Georgi Bonchev str., 26

V. Valcheva

Stephan Angeloff Institute of Microbiology of the Bulgarian Academy of Sciences

Email: violeta_valcheva@mail.bg

PhD, Associate Professor, Department of Infectious Microbiology

Bulgaria, 1113, Sofia, Acad. Georgi Bonchev str., 26

A. Tsakova

Aleksandrovska Hospital of the Medical University of Sofia

Email: adelina_d@abv.bg

Head Assistant Professor, Central Clinical Laboratory

Bulgaria, 1113, Sofia, Acad. Georgi Bonchev str., 26

H. Shivachev

N.I. Pirogov University Hospital for Emergency Medicine

Email: hshivachev@gmail.com

PhD, Associate Professor

Bulgaria, 1113, София, ул. академика Георги Бончева, 26

D. Iliev

Children’s Hospital of the Medical University of Sofia

Author for correspondence.
Email: daniel_iliev@gmx.net

PhD, Associate Professor, Department of Paediatrics

Bulgaria, 1113, Sofia, Acad. Georgi Bonchev str., 26

References

  1. De Oliveira C., Biddulph J.P., Hirani V., Schneider I.J.C. Vitamin D and inflammatory markers: cross-sectional analyses using data from the English Longitudinal Study of Ageing (ELSA). J. Nutr. Sci., 2017, vol. 6: e1. doi: 10.1017/jns.2016.37
  2. De Smet K., Contreras R. Human antimicrobial peptides: defensins, cathelicidins and histatins. Biotechnol. Lett., 2005, vol. 27, no. 18, pp. 1337–1347. doi: 10.1007/s10529-005-0936-5
  3. Dhungel A., Alam M. Efficacy of vitamin D in children with pneumonia: a randomized control trial study. Janaki Med. Coll. J. Med. Sci., 2016, vol. 3, no. 1, pp. 5–13. doi: 10.3126/jmcjms.v3i1.15369
  4. Ene M.C., Tertiu O., Vrancianu O., Chifiriuc M. Vitamin D status in adult and pediatric Romanian population. Rom. Arch. Microbiol. Immunol., 2018, vol. 77, no. 3, pp. 198–212. doi: 10.1371/journal.pone.0128010
  5. Esposito S., Lelii M. Vitamin D and respiratory tract infections in childhood. BMC Infect Dis., 2015, vol. 15: 487. doi: 10.1186/s12879-015-1196-1
  6. Gois P.H.F., Ferreira D., Olenski S., Seguro A.C. Vitamin D and infectious diseases: simple bystander or contributing factor? Nutrients, 2017, vol. 9, no. 7: 651. doi: 10.3390/nu9070651
  7. Grant W.B., Lahore H., McDonnell S.L., Baggerly C.A., French C.B., Aliano J.L., Bhattoa H.P. Evidence that Vitamin D supplementation could reduce risk of influenza and COVID-19 infections and deaths. Nutrients, 2020, vol. 12, no. 4: 988. doi: 10.3390/nu12040988
  8. Holick M.F. Vitamin D deficiency. N. Engl. J. Med., 2007, vol. 357, no. 3, pp, 266–281. doi: 10.1056/NEJMra070553
  9. Holick M.F. Vitamin D: extraskeletal health. Rheum Dis. Clin. North. Am., 2012, vol. 38, no. 1, pp. 141–160. doi: 10.1016/ j.rdc.2012.03.013
  10. Hossein-Nezhad A., Holick M.F. Optimize dietary intake of vitamin D: an epigenetic perspective. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care, 2012, vol. 15, no. 6, pp. 567–579. doi: 10.1097/MCO.0b013e3283594978
  11. Inamo Y., Hasegawa M., Saito K., Hayashi R., Ishikawa T., Yoshino Y., Hashimoto K., Fuchigami T. Serum vitamin D concentrations and associated severity of acute lower respiratory tract infections in Japanese hospitalized children. Pediatr. Int., 2011, vol. 53, no. 2, pp. 199–201. doi: 10.1111/j.1442-200x.2010.03224.x
  12. Landry A., Docherty P., Ouellette S., Cartier L.J. Causes and outcomes of markedly elevated C-reactive protein levels. Can. Fam. Physician., 2017, vol. 63, no. 6, pp. e316–e323.
  13. Lips P., Cashman K.D., Lamberg-Allardt C., Bischoff-Ferrari H.A., Obermayer-Pietsch B., Bianchi M.L., Stepan J., El-Hajj Fuleihan G., Bouillon R. Current vitamin D status in European and Middle East countries and strategies to prevent vitamin D deficiency: a position statement of the European Calcified Tissue Society. Eur. J. Endocrinol., 2019, vol. 180, no. 4, pp. 23–54. doi: 10.1530/EJE-18-0736
  14. Liu P.T., Stenger S., Li H., Wenzel L., Tan B.H., Krutzik S.R., Ochoa M.T., Schauber J., Wu K., Meinken C., Kamen D.L., Wagner M., Bals R., Steinmeyer A., Zügel U., Gallo R.L., Eisenberg D., Hewison M., Hollis B.W., Adams J.S., Bloom B.R., Modlin R.L. Toll-like receptor triggering of a vitamin D-mediated human antimicrobial response. Science, 2006, vol. 311, no. 5768, pp. 1770–1773. doi: 10.1126/science.1123933
  15. Mamani M., Muceli N., Ghasemi Basir H.R., Vasheghani M., Poorolajal J. Association between serum concentration of 25-hydroxyvitamin D and community-acquired pneumonia: a case-control study. Int. J. Gen. Med., 2017, vol. 10, pp. 423–429. doi: 10.2147/IJGM.S149049
  16. Martens P.-J., Gysemans C., Verstuyf A., Mathieu C. Vitamin D’s effect on immune function. Nutrients, 2020, vol. 12, no. 5: 1248. doi: 10.3390/nu12051248
  17. Mukaka M.M. Statistics corner: a guide to appropriate use of correlation coefficient in medical research. Malawi Med. J., 2012, vol. 24, no. 3, pp. 69–71.
  18. Nnoaham K.E., Clarke A. Low serum vitamin D levels and tuberculosis: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Epidemiol., 2008, vol. 37, no. 1, pp. 13–19. doi: 10.1093/ije/dym247
  19. Palacios C., Gonzalez L. Is vitamin D deficiency a major global public health problem? J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 2014, vol. 144, pt. A, pp. 38–45. doi: 10.1016/j.jsbmb.2013.11.003
  20. Pilz S., Rutters F., Dekker J.M. Disease prevention: vitamin D trials. Science, 2012, vol. 338, no. 6109: 883. doi: 10.1126/science.338.6109.883-c
  21. Pletz M.W., Terkamp C., Schumacher U., Rohde G., Schütte H., Welte T., Bals R.; CAPNETZ-Study Group. Vitamin D deficiency in community-acquired pneumonia: low levels of 1,25(OH)2 D are associated with disease severity. Respir. Res., 2014, vol. 15, no. 1: 53. doi: 10.1186/1465-9921-15-53
  22. Rolf L., Muris A.H., Hupperts R., Damoiseaux J. Vitamin D effects on B cell function in autoimmunity. Ann. N.Y. Acad. Sci., 2014, vol. 1317, pp. 84–91. doi: 10.1111/nyas.12440
  23. Ross A.C., Manson J.E., Abrams S.A., Aloia J.F., Brannon P.M., Clinton S.K., Durazo-Arvizu R.A., Gallagher J.C., Gallo R.L., Jones G., Kovacs C.S., Mayne S.T., Rosen C.J., Shapses S.A. The 2011 report on dietary reference intakes for calcium and vitamin D from the Institute of Medicine: what clinicians need to know. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2011, vol. 96, no. 1, pp. 53–58. doi: 10.1210/jc.2010-2704
  24. Sakka A.S.E., Iman S.S., Amer H.A., Moustafa S.A. Vitamin D deficiency and low hemoglobin level as risk factors for severity of acute lower respiratory tract infections in Egyptian children: a case-control study. Egypt. Pediatr. Assoc Gaz., 2014, vol. 62, pp. 1–7. doi: 10.1016/j.epag.2013.12.001
  25. Şişmanlar T., Aslan A.T., Gülbahar Ö., Özkan S. The effect of vitamin D on lower respiratory tract infections in children. Turk. Arch. Pediatr., 2016, vol. 51, no. 2, pp. 94–99. doi: 10.5152/TurkPediatriArs.2016.3383
  26. Van den Berghe G., Van Roosbroeck D., Vanhove P., Wouters P.J., De Pourcq L., Bouillon R. Bone turnover in prolonged critical illness: effect of vitamin D. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2003, vol. 88, no. 10, pp. 4623–4632. doi: 10.1210/jc.2003-030358
  27. WHO. WHO-UNICEF Estimates of National Immunization Coverage (WUENIC), 1980–2019 (July, 2020). URL: https://apps.who.int/immunization_monitoring/globalsummary/timeseries/tswucoveragedtp3.html
  28. WHO. Pneumonia and diarrhea progress report. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/pneumonia (02.08.2019)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. 25-hydroxyvitamin D level comparison between pneumonia and control group

Download (46KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. 25-hydroxyvitamin D levels comparison in pneumonia subgroups

Download (49KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Vitamin D levels (median values) related to pneumonia complications

Download (91KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Rimpova N., Valcheva V., Tsakova A., Shivachev H., Iliev D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».