Витаминов способствует формированию костной ткани

Кальций и его синергисты в поддержке структуры соединительной и костной ткани

Рассмотрены результаты экспериментальных и клинических исследований, указывающие на важность компенсации дефицитов микроэлементов в профилактике и терапии остеопороза, остеопении и рахита.

Results of experimental and clinical tests are reviewed that point out importance of compensation of microelements’ deficit in prophylaxis and therapy of osteoporosis, osteopenia and rachitis.

Питание является важным модифицируемым фактором, определяющим развитие и поддержание костной массы. Диета, сбалансированная по калорийности, белку (1 г/кг/сут), жирам и углеводам (не более 60% от общей калорийности пищи) способствует нормальному метаболизму кальция (Ca) в костной ткани. В настоящее время кальций в сочетании с витамином D является основой нутрициальной коррекции для профилактики и лечения остеопороза, остеопении и рахита [1]. Тем не менее, сочетанный прием кальция и витамина D не всегда успешно профилактирует остеопороз, так как не компенсирует всех нутрициальных потребностей костной ткани.

Важность таких факторов питания, как кальций, фосфор (P) и витамин D, для целостности костей неоспорима. Рецептор витамина D, подобно эстрогеновым рецепторам, является фактором транскрипции, который, в частности, регулирует экспрессию белков, вовлеченных в гомеостаз кальция и фосфора. Экспериментальные данные показывают, что физиологические эффекты витамина D включают торможение секреции провоспалительных цитокинов, молекул адгезии и пролиферацию сосудистых гладкомышечных клеток — процессов, которые имеют важное значение для кальцификации артерий [2].

В то же время проводимые в течение последнего десятилетия исследования показали, что для поддержания структуры костной ткани также необходимы витамины A, C, E, K и микроэлементы медь (Cu), марганец (Mn), цинк, стронций, магний (Mg), железо и бор. Дефицит этих микронутриентов замедляет набор костной массы в детстве и в подростковом возрасте и способствует ускоренной потере костной массы в пожилом возрасте [3, 4]. В настоящей работе рассмотрены результаты экспериментальных и клинических исследований, указывающие на важность компенсации дефицитов этих микроэлементов в профилактике и терапии остеопороза, остеопении и рахита. Особое внимание уделяется бору — микроэлементу, оказывающему значительное влияние на структуру костной ткани и, тем не менее, пренебрегаемому в подавляющем большинстве витаминно-минеральных комплексов.

Магний и поддержка соединительной и костной ткани

Одной из принципиально важных нутрициальных потребностей кости является обеспеченность костей магнием — элементом, регулирующим минерализацию, равномерный рост, гибкость и прочность костной ткани и увеличивающим репаративный потенциал костей. И наоборот, дефицит магния в организме препятствует успешной терапии и профилактике нарушений структуры кости (остеопороз и др.). Среди различных тканей организма основным депо магния являются именно костная ткань. Помимо того, что кость является депо магния, магний также оказывает существенное влияние на минерализацию и структуру костной ткани — низкие уровни магния связаны с низкой костной массой и остеопорозом [5].

Магний является одним из принципиально важных нутриентных факторов, воздействующих на соединительную ткань. Недостаточная обеспеченность магнием является одной из важнейших причин нарушений структуры (дисплазии) соединительной ткани. Систематический анализ взаимосвязей между обеспеченностью клеток магнием и молекулярной структурой соединительной ткани указал на такие молекулярные механизмы воздействия дефицита магния, как ослабление синтеза белков вследствие дестабилизации тРНК, снижение активности гиалуронансинтетаз, повышение активности металлопротеиназ, повышенные активности гиалуронидаз и лизиноксидазы [6]. Следует напомнить, что костная ткань состоит только на 70% из кальциевых соединений, а на 22% — из коллагена, 8% составляет водная фракция.

Важность роли магния в поддержании структуры кости связана и с тем, что при хроническом дефиците магния нарушается важнейший аспект минерального обмена костной ткани — отношение Mg:Ca. При снижении соотношения Mg:Ca в сторону дефицита магния обменные процессы в кости замедлены, быстрее депонируются токсичные металлы (прежде всего, кадмий и свинец). Вследствие накопления токсичных элементов в суставе из-за нарушения пропорции Mg:Ca функция суставов постепенно ухудшается: уменьшается объем движений, происходит деформация суставов конечностей и позвоночника. Эпидемиологические исследования частоты остеопороза в различных странах показали, что более высокое значение отношения Mg:Ca в питании соответствует более низкой встречаемости остеопороза [7].

В эксперименте диета с очень низким содержанием магния (7% от нормального уровня потребления) приводила к значительной гипомагниемии, гипокальциемии, характерным для остеопороза изменениям костной ткани у цыплят. Дефицит магния приводит к разрежению костной ткани, вплоть до образования полостей; компенсация дефицита магния — к восстановлению структуры костной ткани [8].

Более высокое диетарное потребление магния соответствует повышенной минеральной плотности кости (МПК) у мужчин и женщин. В исследовании когорты из 2038 человек оценка диетарного потребления магния по опроснику коррелировала с МПК после поправок на возраст, калорийность диеты, потребление кальция и витамина D, индекс массы тела, курение, алкоголь, физическую активность, использование тиазидных диуретиков и эстроген-содержащих препаратов (р = 0,05, мужчины; p = 0,005, женщины) [9].

Материнское питание во время беременности значительно влияет на минеральную плотность костной ткани у детей. Наблюдения за 173 парами мать–ребенок в течение 8 лет после родов показали, что МПК шейки бедра у детей повышалась с повышением диетарной обеспеченности беременной магнием. МПК поясничного отдела позвоночника зависела от обеспеченности беременной магнием, калием, фосфором и калием. Дети, матери которых были адекватно обеспечены указанными минеральными веществами во время беременности, характеризовались значимо бо?льшими значениями МПК (шейка бедра +5,5%, поясничного отдела позвоночника +12%, всего тела +7%) [10].

Железо

Помимо того, что железо необходимо для поддержания достаточной обеспеченности тканей кислородом, этот микроэлемент также участвует в метаболизме коллагена — основного структурного белка всех видов соединительной ткани, в т. ч. костной. Хронический дефицит железа в эксперименте приводит к задержке созревания коллагена в бедренной кости и также к нарушениям фосфорно-кальциевого метаболизма [11]. В эксперименте железодефицитная анемия (ЖДА) приводит к нарушению минерализации и увеличению резорбции кости [12].

По данным крупных клинико-эпидемиологических исследований, ЖДА способствует значительному повышению риска остеопороза и переломов. Например, в лонгитудинальном исследовании 5286 человек (2511 мужчин и 2775 женщин, 55–74 лет) наблюдались в течение 8 лет. Низкие уровни гемоглобина были связаны с когнитивными нарушениями и более низкой костной массой. За время наблюдения у 235 мужчин и 641 женщины был установлен хотя бы один перелом (исключая переломы позвоночника). Уменьшение содержания гемоглобина в крови на одно стандартное отклонение соответствовало повышению риска переломов на 30% у мужчин (р зубной эмали > почках = легких = лимфатических узлах > печени > мышцах = семенниках > мозге [28].

С фармакологической точки зрения препараты бора характеризуются гиполипидемическим, противовоспалительным, антионкологическим эффектами. Дефицит бора стимулирует развитие таких состояний, как анемия, остео-, ревматоидный артрит, когнитивная дисфункция, остеопороз, мочекаменная болезнь и нарушение обмена половых гормонов.

Результаты экспериментальных и клинических исследований, проводимых с начала 1960-х гг., показали, что препараты бора являются безопасным и эффективным средством для лечения некоторых форм артрита. Дальнейшие исследования подтвердили важность обеспеченности бором для поддержания структуры кости. Так, костная ткань пациентов с более высоким потреблением бора характеризовалась более высокой механической прочностью. В тех географических регионах, где потребление бора составляет менее 1 мг/сут, заболеваемость артритом колеблется от 20% до 70%, в то время как в регионах с потреблением 3–10 мг/сут — не более 10%. Эксперименты с моделями артрита показали эффективность перорального или внутрибрюшинного введения препаратов бора [29].

О молекулярно-физиологических механизмах воздействия бора

Бор влияет на активность ряда ферментных каскадов, включая метаболизм стероидных гормонов и гомеостаз кальция, магния и витамина D, также способствуя снижению воспаления, улучшению профиля липидов плазмы и функционирования нейронов [30] (дефицит бора снижает электрическую активность мозга, результаты тестов на двигательную ловкость, внимание и кратковременную память [31]). Бораты могут образовывать сложные эфиры с гидроксильными группами различных соединений, что может являться одним из возможных механизмов осуществления их биологической активности [32]. Повышенное содержание бора в пище повышает экспрессию борат-транспортера (NaBCl) в тощей кишке и понижает — в ткани почек [33].

Хотя детали молекулярных механизмов воздействия бора на физиологические процессы остаются неизвестными, бор оказывает существенное воздействие на процессы роста клеток костной ткани и хряща. Так, бор повышает одонтогенную и остеогенную дифференцировку клеток ростка стволовых клеток зубов. Прием пентабората натрия оказывал дозозависимый эффект на активность щелочной фосфатазы и экспрессию генов, связанных с одонтогенезом [34]. Поэтому дефицит бора во время беременности, наряду с дефицитами кальция и других микронутриентов, также будет способствовать нарушениям развития зубов и у беременной, и у ребенка.

Бор дозозависимо влияет на процессы дифференцировки стромальных клеток костного мозга. Концентрации бора в 1, 10 и 100 нг/мл повышали, а уровни более 1000 нг/мл ингибировали дифференцировку клеток (р

О. А. Громова* , 1 , доктор медицинских наук, профессор
И. Ю. Торшин*, кандидат физико-математических наук
О. А. Лиманова**, кандидат медицинских наук

* РСЦ Международного института микроэлементов ЮНЕСКО, Москва
** ГБОУ ВПО ИвГМА МЗ РФ, Иваново

Источник

Витамины и микроэлементы, влияющие на состояние костной системы (K, Ca, Mg, Si, S, P, Fe, Cu, Zn, витамины K, D, B9, B12)

Комплексный анализ основных витаминов и микроэлементов, необходимых для поддержания здоровья костной ткани.

Микронутриенты для здоровья костной ткани.

Синонимы английские

Vitamins and trace elements for bone health.

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Костная ткань состоит из кристаллов гидроксиапатита ((Ca)₁₀(PO₄)₆(OH)₂), других ионов и коллагеновых волокон, заключенных в основное вещество из гликопротеинов и протеогликанов. Для нормального формирования кости требуется энергия, аминокислоты, микроэлементы и витамины. Дефицит этих компонентов приводит к замедлению роста кости, деформациям, остеопорозу и переломам.

Основная роль в поддержании здоровья костной системы принадлежит кальцию, фосфору и витамину D. Кальций Ca – это основной минерал кости. Скелет взрослого человека включает около 1 кг кальция. Во многих исследованиях было доказано, что именно кальций определяет, каким будет пик костной массы в молодости и как быстро будет происходить резорбция костной ткани в процессе старения. Также известно, что назначение препаратов кальция в постменопаузе улучшает состояние костей и позволяет снизить риск патологических переломов.

Фосфор P в виде фосфата необходим для формирования гидроксиапатита, а его дефицит может приводить к торможению роста и минерализации кости. С другой стороны, избыток фосфора, особенно в сочетании с дефицитом кальция, может вызывать вторичный гиперпаратиреоз и таким образом усиливать резорбцию кости.

Главная роль в регуляции уровня кальция и фосфора принадлежит витамину D. Этот жирорастворимый витамин усиливает всасывание кальция и фосфата в кишечнике и реабсорбцию этих ионов в почечных канальцах. Дефицит витамина Dв детстве приводит к развитию рахита, а во взрослом состоянии – остеомаляции. Назначение витамина Dвместе с кальцием является стандартной мерой профилактики остеопороза.

Кроме кальция, фосфора и витамина D, в поддержании здоровья костной системы также участвуют:

Калий. Калий регулирует реабсорбцию кальция в почечных канальцах. Диета с низким содержанием калия увеличивает потерю кальция с мочой, и наоборот. Потребление калия в высокой дозе связано с повышенной минеральной плотностью костной ткани (МПКТ).

Магний. В нескольких исследованиях показано, что потребление магния в высокой дозе связано с повышенной МПКТ у пожилых женщин и мужчин.

Кремний. Кремний участвует в регуляции синтеза и/или стабилизации коллагена. Было показано, что назначение препаратов кремния связано с повышенной МПКТ.

Цинк. Дефицит цинка сопровождается задержкой роста скелета. Характерным симптомом редкого наследственного нарушения метаболизма цинка – энтеропатического акродерматита – является остановка роста.

Медь – это кофактор лизилоксидазы, участвующей в синтезе коллагена. Тяжелый дефицит меди оказывает отрицательный эффект на процесс формирования кости.

Железо. В нескольких исследованиях было показано, что назначение препаратов железа в повышенной дозе связано с повышенной МПКТ.

Витамин К – это жирорастворимый витамин, выступающий в роли кофактора ферментов, обеспечивающих синтез факторов свертывания крови, и, по-видимому, также необходимый для синтеза некоторых белков скелета. Считается, что витамин К способствует γ-карбоксилированию остеокальцина и препятствует экскреции кальция с мочой. В некоторых исследованиях показано, что уровень витамина К в крови коррелирует с МПКТ.

Несмотря на то что диетологами разработаны оптимальные значения витаминов и микроэлементов для разных возрастных групп и полов, следует помнить, что индивидуальные потребности организма могут несколько отклоняться от общепринятых норм. В связи с этим результат этого комплексного анализа, а также последующие диетологические рекомендации следует оценивать комплексе с анамнестическими, клиническими и другими лабораторными данными.

Полный состав исследования:

Для чего используется исследование?

• Для оценки баланса витаминов и микроэлементов, необходимых для здоровья костной системы.

Когда назначается исследование?

• При профилактическом осмотре пациентов, особенно в возрасте 65 лет и старше.
• При наличии патологических переломов и/или существенного уменьшения роста.
• При обследовании пациентов с факторами риска дефицита витаминов и микроэлементов, необходимых для здоровья костной системы: заболевания пищеварительного тракта (хронический панкреатит, воспалительные заболевания кишечника), прием некоторых лекарственных средств (холестирамин, варфарин), особенности диеты, заболевания почек.

Что означают результаты?

Витамин D, 25-гидрокси (кальциферол): 3 — 49,6 нг/мл.

Витамин К (филлохинон): 0,1 — 2,2 нг/мл.

Витамин B9 (фолиевая кислота): 2,5 — 15 нг/мл.

Витамин В12 (цианокобаламин): 189 — 833 пг/мл.

Магний в сыворотке: 12,15 — 31,59 мг/л.

Железо в сыворотке: 270 — 2930 мкг/л.

Кальций в сыворотке: 86 — 102 мг/л.

Кремний в сыворотке: 0 — 500 мкг/л.

Калий в сыворотке: 132,6 — 195 мг/л.

Сера в крови: 100 — 500 мкг/мл.

Фосфор в сыворотке: 22 — 517,1 мг/л.

Медь в сыворотке: 575 — 1725 мкг/л.

Цинк в сыворотке: 650 — 2910 мкг/л.

• алиментарный дефицит (вегетарианские и веганские диеты, голодание);
• период активного роста (подростки), беременность, лактация;
• заболевания кишечника, препятствующие нормальному всасыванию витаминов/микроэлементов (целиакия, болезнь Крона);
• хронический алкоголизм;
• аутоиммунный гастрит;
• прием некоторых лекарственных препаратов (фенитоин, пероральные контрацептивы, метотрексат, варфарин и другие);
• наследственные нарушения метаболизма (например, энтеропатический акродерматит).

Причины повышения клинического значения не имеют, за исключением:

• гемохроматоз (избыток железа);
• гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона – Коновалова – избыток меди);
• гипервитаминоз витаминов D и K;
• хроническая почечная недостаточность (гиперфосфатемия);
• первичный гиперпаратиреоз, саркоидоз, злокачественные опухоли, метастазы в кость (гиперкальциемия).

Что может влиять на результат?

• Возраст;
• пол;
• характер питания;
• физиологическое состояние организма (беременность, лактация, реконвалесценция, интенсивные физические нагрузки);
• прием лекарственных препаратов;
• наличие сопутствующих заболеваний, в том числе заболеваний почек.



• Результат комплексного исследования следует интерпретировать с учетом всех необходимых анамнестических, клинических и дополнительных лабораторных данных;
• для получения точного результата необходимо следовать рекомендациям по подготовке к тесту.

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, педиатр, гинеколог-эндокринолог, травматолог.

Литература

• Nieves JW. Osteoporosis: the role of micronutrients. Am J Clin Nutr. 2005 May;81(5):1232S-1239S. Review.
• Cashman KD. Diet, nutrition, and bone health. J Nutr. 2007 Nov;137(11 Suppl):2507S-2512S.
• Jugdaohsingh R. Silicon and bone health. J Nutr Health Aging. 2007 Mar-Apr;11(2):99-110.

Источник