Оригинални изследвания

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

РЕЗЮМЕ

Обективен: Целта на настоящото проучване е да се сравни бионаличността на калций от 3 минерални води с различни концентрации на минерали с тази на млякото и калциевата добавка.

бионаличност

Методи: Едноцентрово, рандомизирано контролирано проучване с кросоувър дизайн с 21 здрави мъже и жени беше проведено в Института по хранителни науки и хранене на човека, Университет Лайбниц, Хановер. Участниците консумираха 5-те тестови продукта, осигуряващи по 300 mg калций всеки на 5 изпитни дни с 1-седмична фаза на измиване между тях. Първичните променливи на резултата бяха площта под кривата на серумните нива на калций за 10-часова (AUC0–10h) и 24-часова екскреция на калций в урината.

Резултати: Във всички групи не са наблюдавани значителни разлики в AUC0-10h на серумните нива на калций, както и в 24-часовата екскреция на калций в урината. По същия начин средните промени в серумния фосфат и уринарния фосфат, както и серумния паратормон, не показват разлики между групите.

Заключение: Като се има предвид еквивалентна бионаличност на калций във всички тествани продукти, нито високата концентрация на SO4 2− или на HCO3 повлиява бионаличността на калция. Съответно използването на минерална вода с високи концентрации на калций представлява безкалоричен източник на калций, който може да подобри доставката на калций.

Съкращения

площ под кривата

индекс на телесна маса

диетична референтна стойност

брой предмети

Национално проучване за здравни и хранителни изследвания

препоръчителна хранителна добавка

референтен прием на хранителни вещества

Въведение

Адекватният прием на калций (Ca) е от съществено значение за нормалния растеж и развитие на скелета и зъбите, както и за адекватната костна минерализация. Освен това, малки, но съществени количества Ca са необходими за нервната проводимост, мускулната контракция, секрецията на хормони и ензими и съсирването на кръвта [1]. Ниският хранителен прием е свързан със свързаната с възрастта загуба на кост, повишен риск от остеопороза, костни фрактури, хипертония, сърдечно-съдови заболявания и рак на дебелото черво [2, 3]. Настоящите препоръки за Ca за възрастни варират между 1300 mg/d за САЩ (препоръчителна диетична добавка), 1000 mg/d за Германия (диетична референтна стойност), 800 mg/d за Европейския съюз (диетична референтна стойност) и 700 mg/ден за Великобритания (референтен прием на хранителни вещества) [4–7]. Когато бяха анализирани обичайните модели на консумация на Ca, повечето групи от населението консумираха по-малко от препоръчителната хранителна добавка. Данните от Националното проучване за здравни и хранителни изследвания показват, че 68% от възрастните в САЩ не отговарят на настоящата диетична препоръка за Ca [8]. За жените в Обединеното кралство 13% –18% от 13- до 34-годишните и 8% –15% от тези над 65 години не достигат референтния прием на хранителни вещества [9].

Млечните продукти са богат източник на диетичен Ca. Независимо от това, консумацията на тези храни е относително ниска поради непоносимост към лактоза и/или отклонения от вкуса [6]. Освен това, с оглед на нарастващото разпространение на затлъстяването, трябва да се предпочитат нискокалорични източници на Ca [10]. Минералната вода е обещаващ кандидат, тъй като е без калории, не съдържа потенциални алергени и осигурява хидратация. Освен това съдържанието на Ca в минералните води може да достигне над 500 mg на литър, въпреки че съдържанието варира значително в зависимост от произхода му [11].

Според литературата бионаличността на Ca от минерална вода е сравнима или дори по-добра от тази от млякото [12]. Бионаличността обаче може да бъде повлияна от концентрацията на други минерали в минералната вода, като магнезий, както и от наличието на аниони, като фосфати и сулфати [13].

Следователно, целта на настоящото проучване е да се сравни бионаличността на Ca 3 минерални води с различни видове минерализация с тази на млякото и добавка Ca.

материали и методи

Уча дизайн

Едноцентрово, рандомизирано контролирано проучване с дизайн на кросоувър беше проведено от обучени специалисти съгласно стандартизирани методи в Института по хранителни науки и хранене на човека, Университет Лайбниц, Хановер, Германия. Проучването се състоеше от скринингова фаза, 4-седмична фаза на изчерпване и 5 прегледа с 1-седмични фази на измиване между тях.

Етичното одобрение беше предоставено от Етичната комисия към Медицинската камара на Долна Саксония (Хановер, Германия). Писмено информирано съгласие е получено от всички субекти преди да участват в проучването съгласно указанията на Декларацията от Хелзинки. Изследването е регистрирано в Германския регистър за клинични изпитвания (DRKS00010411).

Субекти

Здрави участници (н = 21) са наети от общото население в Хановер, Германия, чрез обяви. Те бяха избрани според критериите за включване и изключване, които бяха оценени чрез въпросници. Основните критерии за включване са възраст между 18 и 50 години и индекс на телесна маса между 18,5 и 29,9 kg/m 2. Критериите за изключване бяха определени като алергия към някой от тестваните продукти или храни, прием на добавки Ca, редовен прием на лаксативи и хронични стомашно-чревни разстройства, както и предишни стомашно-чревни хирургични процедури.

Тествайте продукти и процедура

В проучването за бионаличност са изследвани три минерални води (MW 1, MW 2 и MW 3) с различни концентрации на минерали, мляко и добавка, съдържаща калциев карбонат (CaCO3). Концентрациите на минералите на 5-те тествани продукта са показани в Таблица 1. Тест-продуктите са коригирани, за да осигурят количество от 300 mg Са и обемът е, ако е необходимо, е запълнен с деминерализирана вода, за да се осигури консумация на равни количества течности във всички групи. Всички участници получиха всеки тестов продукт в произволен ред.

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Минерален състав на 5-те тествани продукта.

Участниците консумираха 25 µg витамин D (Doppelherz Vitamin D 1000 I.E. EXTRA, Queisser Pharma GmbH & Co. KG, Flensburg, Germany) всеки ден 4 седмици преди и по време на проучването, за да осигурят адекватен статус на витамин D. Освен това участниците бяха инструктирани да сведат до минимум приема на Ca 2 дни преди всеки преглед и да избягват прекомерни упражнения в деня преди прегледите. Списък на ограничените храни беше даден на участниците преди интервенцията.

В дните за изпитване всеки участник консумира един от тестовите продукти в рандомизиран ред след овърнайт пост. Участниците бяха инструктирани да пият бедна на Ca вода (12 mg Ca на литър) в определени часови точки през 12-те часа преди първото изтегляне на кръв на гладно. Тестовите продукти трябваше да се консумират в рамките на 30 минути и се даваха със стандартизирана закуска (6,4 mg Ca/порция). Първоначално бяха взети кръвни проби, както и 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 и 10 часа след приема на тествания продукт. Проби от урина се събират преди доза и на определени интервали до 24 часа след дозиране (0–2, 2–4, 4–6, 6–8, 8–12 и 12–24 часа). По време на експерименталния период (24 часа) участниците консумираха стандартизирани ястия и вода, бедни на Ca. След 10-часовото вземане на кръв на участниците беше позволено да пият вода по всяко време, не повече от 1 L.

Първичните променливи на резултата са площта под кривата (AUC) на серумните нива на Са за 10 часа (AUC0-10h) и 24-часовата екскреция на Ca с урината [14-16]. Като вторични променливи на резултата бяха изследвани серумни концентрации на Са, фосфат и паратормон, както и отделянето на Са и фосфат с урината. Количеството на 25-хидроксивитамин D беше определено само за контролите в изходните кръвни проби. Пробите от кръв и урина бяха подготвени и анализирани от мрежата за медицински грижи в Хановер на LADR (Laborärztliche Arbeitsgemeinschaft für Diagnostik und Rationalisierung e.V., Geesthacht, Германия).

Анализ на данни и статистически методи

Данните са представени като средни стойности ± SD. Всички серумни нива бяха коригирани до съответните им изходни нива. AUC0-10h на серумните нива на Са се изчислява геометрично, като се използва трапецовидното правило, като се игнорира зоната под базовата линия. Липсващите стойности са причинени от грешка при непълен анализ.

Не беше установено, че данните се разпространяват нормално с помощта на теста на Колмогоров-Смирнов; следователно се прилага лог трансформация и се използват непараметрични тестове.

Разликите между изходните нива, AUC0-10h от серумните нива на Ca и екскрецията на Ca в урината бяха анализирани чрез дисперсионен анализ за повторни измервания. Тестът на Мокли е използван за определяне на сферичността. Когато не можеше да се приеме сферичност, беше приложена корекцията на Greenhouse-Geisser.

Стойности на стр ≤ 0,05 се считат за статистически значими. Всички статистически анализи бяха извършени с помощта на софтуер SPSS (Версия 23.0; SPSS Inc., Чикаго, Илинойс).

Резултати

Проучвайте популация

Двадесет и един здрави мъже и жени (мъже: н = 5, жени: н = 16) участва в проучването. Средната възраст е 24,1 ± 2,6 години, а средният индекс на телесна маса е 23,1 ± 3,3 kg/m 2. Поради дизайна на кросоувър, базовите нива (включително 25-хидроксивитамин D) не се различават значително между групите. Средните концентрации на 25-хидроксивитамин D на гладно са над 75 nmol/L.

Концентрации на калций, фосфат и паратормон в серума и урината

Статистическите групови сравнения, базирани на AUC0-10h на серумните нива на Са, не показват значителни разлики между лекуваните групи. По същия начин не се наблюдават значителни разлики в 24-часовата екскреция на Ca с урината (Таблица 2). Във всички групи, след първоначално повишаване, серумните нива на Са намаляват след 2 часа до приблизително половината от максималната концентрация и остават почти постоянни. Екскрецията на Ca с урината първоначално е била висока и е намалявала постоянно през следващите 2 часа във всички групи (фиг. 1).

Публикувано онлайн:

Таблица 2. Площ под кривата (AUC0-10h) Концентрации на серумен калций, коригирани до изходните нива и екскреция на калций в урината за 24 часа след консумация на тестваните продукти.

Публикувано онлайн:

Фигура 1. (а) Средни серумни концентрации на калций, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: n = 20, добавка: н = 21) и (b) средна екскреция на калций в урината (MW 1: н = 14, MW 2: н = 17, MW 3: н = 16, мляко: н = 20, добавка: н = 19) след консумация на тестваните продукти.

Фигура 1. (а) Средни серумни концентрации на калций, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: n = 20, добавка: н = 21) и (b) средна екскреция на калций в урината (MW 1: н = 14, MW 2: н = 17, MW 3: н = 16, мляко: н = 20, добавка: н = 19) след консумация на тестваните продукти.

Фигура 2 показва зависимите от времето курсове на средните промени в серумния фосфат и уринарния фосфат. Нивата на серумен фосфат първоначално намаляват. След това нивата се увеличиха до приблизително една трета от максималната концентрация във всички групи и останаха относително постоянни след това. Във всички групи, след първоначално увеличение, нивата на фосфат в урината намаляват след 2 часа до почти нула (Фиг. 2).

Публикувано онлайн:

Фигура 2. (а) Средни концентрации на серумен фосфат, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: н = 20, добавка: н = 21) и (b) средна екскреция на фосфат в урината (MW 1: н = 14, MW 2: н = 17, MW 3: н = 16, мляко: н = 20, добавка: н = 19) след консумация на тестваните продукти.

Фигура 2. (а) Средни концентрации на серумен фосфат, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: н = 20, добавка: н = 21) и (b) средна екскреция на фосфат в урината (MW 1: н = 14, MW 2: н = 17, MW 3: н = 16, мляко: н = 20, добавка: н = 19) след консумация на тестваните продукти.

Нивата на серумния паратормон показват първоначално увеличение. През следващите 2 часа нивата леко намаляват във всички групи (фиг. 3).

Публикувано онлайн:

Фигура 3. Средни серумни концентрации на паратормон, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: н = 20, добавка: n = 21) след консумация на тестваните продукти.

Фигура 3. Средни серумни концентрации на паратормон, коригирани към изходното ниво (MW 1: н = 19, MW 2: н = 21, MW 3: н = 21, мляко: н = 20, добавка: n = 21) след консумация на тестваните продукти.

Дискусия

В това рандомизирано кръстосано проучване със здрави доброволци се наблюдава значително повишаване на серумните нива на Ca за всички 5 тествани продукта (3 минерални води с различни видове минерализация, мляко и добавка Ca) след прием на 300 mg Ca. Не бяха открити значителни разлики по отношение на AUC0-10h на серумен Ca между изпитваните продукти. Общите открития са в съответствие с предишни проучвания, показващи еквивалентна абсорбция на Ca от минерална вода, мляко или други млечни продукти и хранителни добавки за максимално време от 24 часа [17–21]. Дори при проучвания с лечения в продължение на 3 до 5 дни не се наблюдават значителни разлики в абсорбцията на Ca между минерална вода и мляко, както и мляко и хранителни добавки [11, 16].

По същия начин 24-часовата екскреция на Ca с урината не се различава значително между тестваните продукти. Това съответства на констатации от предишни проучвания, показващи еквивалентна 24-часова екскреция на Ca с урината след прием на минерална вода, мляко или други млечни продукти и хранителни добавки [11, 16, 18, 22, 23].

По отношение на средните серумни концентрации на фосфати е забележимо, че формата на вълната е почти обратна на средната концентрация на серумен Ca. Това се дължи на продукта на разтворимост на Ca и фосфат, който трябва да се избягва, за да се предотврати утаяването на калциев фосфат [24]. Следователно, 24-часовата екскреция на фосфат с урината се увеличава във всички групи и не показва значителни разлики. По същия начин Mortensen и Charles [16] не откриват значителна разлика в 24-часовата екскреция на фосфат с урината в продължение на 3 дни между хранителна добавка и мляко.

Всички тествани продукти предизвикват намаляване на серумния паратормон. Пероралният прием на натоварване с Ca увеличава серумния Ca и понижава концентрациите на паратормон, което предизвиква намаляване на костния обмен [24]. Подобни проучвания, които сравняват бионаличността на Ca от минерални води с различни концентрации на Ca с тези на Ca от мляко, показват същото понижение на серумния паратормон след консумацията на минерална вода, както след поглъщането на Ca от мляко [22, 25]. Пероралният прием на минерална вода, съдържаща Ca в подобни количества (344 mg Ca), силно инхибира секрецията на паратормона и костната резорбция [25]. Освен това, употребата на минерална вода с високо съдържание на Са (408 mg/L калций) в продължение на 1 година значително поддържа минералната плътност на костите и води до значително намаляване на серумните нива на остеокалцин в сравнение с минералната вода с ниско съдържание на Ca (80 mg/L калций) в постменопауза жени [26].

Витамин D насърчава усвояването на Са в червата, като индуцира синтеза на калбиндин и поддържа адекватни серумни концентрации на Са, за да позволи нормална минерализация на костите. Лошото състояние на витамин D предизвиква недостатъчна абсорбция на Ca [27]. В това проучване участниците консумираха 25 µg витамин D дневно в продължение на 4 седмици преди и по време на проучването, за да стандартизират състоянието на витамин D. Концентрациите на 25-хидроксивитамин D на гладно на участниците са над 75 nmol/L, което осигурява оптимална абсорбция на Са. Тези констатации се подкрепят от проучвания, които сравняват усвояването на добавка Ca с тази на млякото и добавка витамин D плюс Ca. Бионаличността на Ca е по-добра или по-добра от тази на млякото, но може да се увеличи с допълнителен витамин D [16, 23].

Има някои ограничения за настоящото проучване. В това проучване участниците са получили само една доза минерална вода. Бионаличността на Ca обаче може да се увеличи, когато консумацията на минерална вода се разпределя равномерно през целия ден и допълнително, когато се консумира заедно с друга храна [12]. Тези ефекти трябва да бъдат изследвани по-задълбочено и взети предвид при бъдещи опити. Освен това, потенциалното влияние на магнезия върху бионаличността на Са трябва да се изследва в проучвания, сравняващи богата на Ca минерална вода с богата на магнезий минерална вода.

Заключение

Резултатите от анализа на серума и урината показват, че бионаличността на Ca от минерална вода с различни нива на минерализация, мляко и хранителни добавки е сравнима. По-конкретно, бионаличността на Ca не се влияе от присъствието на SO4 2 - или HCO 3 -. По този начин използването на минерална вода с по-високи концентрации на Ca представлява безкалоричен източник на Ca, който допринася за оптималното захранване с Ca. Трябва да се проведат бъдещи проучвания относно обичайните модели на консумация на минерална вода, тъй като многократни консумации през деня могат да увеличат бионаличността на Ca. Освен това резултатите трябва да бъдат валидирани в предстоящи интервенционни проучвания, които трябва да определят ефекта на минералите с високо съдържание на Ca върху костната минерална плътност и костната загуба след менопаузата.

Таблица 1. Минерален състав на 5-те тествани продукта.