Джон Дж. Б. Андерсън

1 Департамент по хранене, Gillings School of Global Public Health, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, САЩ

висок

Филип Дж. Клемър

2 Отдел по нефрология, Медицински отдел, Университет на Северна Каролина, Chapel Hill, NC 27599, САЩ; Имейл: ude.cnu.dem@remmelk_pilihP

Резюме

Напоследък възникна загриженост относно потенциалните неблагоприятни ефекти от прекомерния прием на калций, т.е. натоварването с калций от добавки, върху артериалното калциране и рисковете от сърдечно-съдови заболявания (ССЗ) при възрастни възрастни. Публикувани доклади, че високият прием на калций при свободно живеещи възрастни има сравнително малко или никакво благоприятно въздействие върху минералната плътност на костите (КМП) и честотата на фрактури предполага, че настоящите препоръки за калций за възрастни може да са твърде високи. Тъй като дори здравите бъбреци имат ограничена способност да елиминират прекомерния калций в диетата, вероятността от калцификация на меките тъкани може да се увеличи при възрастни хора, които приемат калциеви добавки, особено при тези с намалена бъбречна функция, свързана с възрастта или заболяването. Поддържането на КМП и здравето на костите продължава да бъде важна цел за адекватна консумация на калций в храната, но елиминирането на потенциалните рискове от ССЗ от прекомерния прием на калций трябва да бъде включено в препоръките на политиката за калций от възрастни.

1. Въведение

Двадесет процента или повече от възрастните граждани на САЩ имат прием на калций, който надвишава препоръчаните хранителни добавки (RDA) [1]. Калциевите добавки допринасят значително за прекомерния прием [2,3]. Измерванията на гръбначния стълб и тазобедрената кост с коригирана ИТМ костна минерална плътност (BMD) на възрастни мъже и жени от различни етнически групи в САЩ показват малка разлика в КМП на гръбначния стълб и тазобедрената става при прием на калций от около 400 до 2000 mg калций на ден (NHANES 2005–2006) [3]. Тези открития предполагат, че високият прием на калций не води до подобряване на КМП, въпреки че по-ранен мета-анализ демонстрира леко подобрена скелетна плътност от по-високата консумация на калций [4]. В допълнение, няколко скорошни доклада, но не всички [5,6,7,8], предполагат, че високият прием на калций, който включва калциеви добавки, може да бъде свързан с по-високи нива на миокарден инфаркт [9,10,11,12]. Съществуват противоречия и по двата въпроса, ефектите на калция върху BMD и артериалната калцификация. Нашето мнение е, че възрастните възрастни могат неволно да се изложат на по-висок риск от сърдечно-съдови заболявания, когато консумират високи нива на калций. Този риск може да бъде причинен от поглъщане на излишък от калций от ектопичен костен остеоид, произведен от фенотипни костни клетки в артериите и сърдечните клапи.

Изключително високият прием на калций, т.е.> 2500 mg калций на ден, може да доведе до хиперкалциемия и калциево-алкален синдром [13]. Не е установено дали консумацията на калций под 2500 mg/ден допринася за артериална калцификация и сърдечно-съдови заболявания (ССЗ) в общата възрастна популация. Натоварването с калций от добавки, т.е. консумацията на болус в големи количества в една доза, може да има по-голяма вероятност да допринесе за артериалното калциране, отколкото по-малки дози от храни в продължение на един ден, особено при възрастни възрастни [9]. Доказателствата, че високият прием на калций са свързани със сърдечно-съдова калцификация, са по-убедителни при тези с хронично бъбречно заболяване (ХБН) (вж. По-долу в Регламент за PTH).

Този преглед се фокусира върху съвпадението на скорошни изследвания от редица дисциплини, които сочат към потенциални патофизиологични събития в артериалната стена, които могат да бъдат резултат от прекомерен прием на калций, особено от калциеви добавки. Многоорганната сложност на артериалното калциране изисква познания на много фронтове, за да се получат по-добри разбирания за възможните връзки между високия прием на калций и артериалното калциране и потенциално неблагоприятните ефекти върху сърдечно-съдовото здраве.

2. Поставяне на стадия на артериална калцификация

Дали високият прием на калций, със или без калциеви добавки, допринася за процеса на калциране в натоварените с атерома артерии, остава неизвестно. Последните данни от напречното сечение от мултиетническа популация от възрастни американци, поглъщащи широк дневен диапазон от калций, не показват връзка между високия прием на калций (

1400 mg/ден) и калцификация на коронарните артерии [6]. Понастоящем се извършва проспективна оценка на тази популация. Два скорошни доклада предоставят данни, които не успяват да подкрепят хипотезата, че високият прием на калций увеличава артериалното калциране при две различни популации в САЩ на възрастни възрастни [18,19].

И все пак ретроспективните проучвания [9,10,11,12] предоставят доказателства за повишена честота на остър миокарден инфаркт, настъпил сред по-възрастните жени с висок прием на калций, особено от калциеви добавки. В тези доклади общият прием на калций обикновено е в диапазона от 1000 до 1500 mg калций/ден и калциевите добавки допринасят значително за тези суми. Други изследователи не откриха тази връзка [20,21]. Нито едно от тези проучвания не изследва калциевия баланс, нито измерва резултатите от артериалната калцификация.

Ясно е, че е необходима резолюция на тези две разнопосочни възгледи.

3. Прием на калций за възрастни в САЩ и препоръчителни хранителни добавки (RDA)

Калцият е прагова хранителна съставка, което означава, че приемът за възрастни над очакваната произволна горна граница, т.е. RDA, има малко или никаква допълнителна полза от калция върху BMD. Таблица 1 изброява RDA за калций за възрастни. Всъщност дори приемът на калций от възрастни много под RDA, т.е. приблизително 400 до 500 mg на ден може да бъде достатъчен за поддържане на КМП при индивиди, адаптирани към такъв нисък прием [3]. Тази адаптация на увеличаване на ентеричната абсорбция на калций се медиира от увеличаване на образуването на 1,25-дихидроксихолекалциферол в здраво функциониращия бъбрек. Прогнозираното средно изискване (EAR), използвано от IOM, варира от 800 до 1000 mg/ден за възрастни [1] и въз основа на само един доклад [22] EAR може да бъде зададено твърде високо, ако се вземат предвид други по-рано публикувани данни. Например, изследване на Хегстед [23] и подкрепено в рецензии [24,25,26,27], предполага, че приблизително 400 mg калций на ден са достатъчни при диета на зърнена основа, но това вероятно над 400 mg/ден и не повече от 800 mg/ден е необходимо при смесена западна диета, съдържаща повече протеини и фосфор.

маса 1

Препоръчителни хранителни добавки за възрастни (RDA) и допустими горни нива на прием (UL) за калций: mg на ден [1].

RDAs ULs Възрастова група, години
19–501000100025002500
51–70100012002000 г.2000 г.
70+120012002000 г.2000 г.

Забележка: Всички EAR са зададени произволно на 200 mg по-ниски от специфичните за възрастта и пола RDA.

Съществува широк спектър от приема на калций сред възрастни мъже и жени в САЩ. Неотдавнашно проучване на NHANES (2004–2005) показа, че по-голямата част от северноамериканците отговарят на RDAs от комбинация от храна и допълнителен калций [28]. RDA на калций за възрастни възрастни (50 години и повече) са определени на 1000 до 1200 mg на ден [1]. Друг доклад, който изследва квинтили на прием на калций при възрастни възраст, установява, че средният прием се увеличава от около 400 до 500 mg в най-ниските квинтили по пол до над 2000 mg на ден в петия квинтил на две различни популации в САЩ [3]. Измерванията на КМП на тазобедрената и гръбначната кост, коригирани само за индекса на телесна маса, са били доста последователни за всички квинтили по пол и следователно, независимо от приема на калций.

Хранителните добавки с калций допринасят за високия прием на калций при значителен брой възрастни американци [2,3]. В два доклада най-високите потребители (квинтил 5 както за мъже, така и за жени) поглъщат средно над 2000 mg на ден [3,6]. Повечето възрастни възрастни с висока консумация са добре образовани и като цяло здрави, понякога наричани „добре притеснените“ и имат достатъчно доходи за получаване на изследвания на костната минерална плътност (КМП) и закупуване на добавки, когато клинично се диагностицира остеопения или остеопороза. Много пациенти не разбират, че критичното време за оптимален прием на калций настъпва през формиращите години на растеж на костите и неправилно предполагат, че високият прием на калций в края на живота насърчава увеличаване на КМП и по този начин намалява риска от фрактури на костите им. По отношение на ефекта от оптималния прием на калций, прозорецът с възможности за изграждане на здрави кости се затваря приблизително в началото на третото десетилетие от живота.

4. Физиология на калциевия баланс и серумната калциева хомеостаза в здравето и хроничната бъбречна болест

5. Регулиране на паратиреоидния хормон на йонната концентрация на серумния калций

Йонната концентрация на калций в кръвта и други извънклетъчни течности (ECF) се регулира строго от минута до минута от паратиреоиден хормон (PTH) и се поддържа на 1,25 mM в много широк диапазон на прием на калций с храната, с изключение на след консумация на добавка за период от 3 до 4 часа [31]. За разлика от това, балансът на общия телесен калций се постига в широк спектър от приема на калций в храната както от PTH, така и от по-бавната регулаторна система, медиирана от действието на 1,25-дихидроксивитамин D върху абсорбцията на калций в тънките черва. Въпреки че фибробластният растежен фактор 23 (FGF23) участва основно във фосфорния баланс, той също влияе върху баланса на калция чрез инхибиране на производството на 1,25-дихидроксивитамин D и, косвено, намаляване на абсорбцията на калций в червата. Също така, FGF23 има бърз инхибиторен ефект върху производството и секрецията на PTH.

Регулирането на калциевия баланс в организма трябва да се разграничава от физиологичните регулатори на зададената точка на серумния калций в ECF. Концептуално калциевият баланс е по-труден за разбиране, най-вече защото количествените данни се извличат от изследвания на баланса, които отнемат много време, изискват много труд и не са лесно достъпни в клиниката. Въпреки това многобройни проучвания при нормални субекти, както и при пациенти с ХБН, са предоставили полезна информация за тази важна, макар и често недостатъчно призната физиологична концепция [30,35].

Външно проучване на баланса на калция отнема 7–10 дни стационарно проучване, през което време се измерва ежедневно съдържанието на калций във всички погълнати храни и добавки. Екскрецията на калций се измерва ежедневно с изпражненията и урината. Подходящ калциев баланс при възрастен е нула, т.е. не се наблюдава нетно задържане на калций (както би се установило при растящо дете, тийнейджър или млад възрастен). По време на години на линеен скелетен растеж, калцият се задържа на местата на костния матрикс и образува нов калциев апатит. След затваряне на епифиза, типичен възрастен, поглъщащ 1000 mg/ден калций, ще отделя приблизително 800 mg/ден в изпражненията и 200 mg/ден в урината, като по този начин се постига подходящ нулев калциев баланс. По време на периоди на много нисък хранителен прием на калций, нулевият баланс се поддържа от действието на 1,25-дихидроксивитамин D, което увеличава абсорбцията на калций в червата. В допълнение, повишената секреция на PTH помага за защита на калциевия баланс чрез намаляване на отделянето на калций в урината.

Неотдавнашно проучване на баланса при нормални субекти, приемащи големи количества калций (диета плюс добавки, равни на 2000 mg/ден), показва положителен калциев баланс от 450 mg/ден [30]. В това проучване един и същ прием на калций води до задържане на калций от 750 mg/ден при пациенти с лека ХБН. И в двете групи серумните концентрации на калций се поддържат в нормални граници. Задържането на калций може да бъде идентифицирано само чрез изследвания на баланса. Местата на пренос или съхранение на този излишен калций обаче не са характеризирани. Въпреки че увеличаването на апатита в кастния калций е малко вероятно, възможно е краткосрочно съхранение в отделението за течности на костната обвивка [32]. За по-дълги периоди от време обаче задържаният калций обикновено допринася за калцирането на меките тъкани и съдовете (извънматочна) при възрастни възрастни. Тези места на отлагане на калций изискват повече количествени доказателства, особено при популации с нормална бъбречна функция, за да се завърши уравнението на калциевия баланс на входа, равно на отлагането в костите плюс калцификацията на меките тъкани.

За разлика от това, проучвания при пациенти с ХБН са генерирали данни, подкрепящи връзката между високия прием на калций и сърдечно-съдовата калцификация [36]. Приблизително 29 милиона американци имат ХБН [37]. Пациентите с ХБН могат да бъдат особено уязвими към съдова калцификация, свързана с натоварване с калций, както поради повишаване на задържането на калций, така и поради хиперфосфатемия, две състояния, които синергично насърчават съдовата калцификация [36,38]. Във връзка с това е важно да се подчертае, че много по-възрастни американци с ХБН могат да бъдат изложени на риск да получат ускорено съдово калциране от високи количества калций, доставяни като калциеви добавки с надеждата за лечение на остеопороза. Необходими са допълнителни проучвания, за да се тества тази хипотеза за неблагоприятни ефекти от високия прием на калций при пациенти с ХБН.

6. Кост

Растежът на костите в началото на живота изисква протеини, енергия и микроелементи, включително калций и фосфор, за да позволят последователни фази на костно образуване, последвано от костна резорбция, докато бъде постигнат окончателният костен „модел“. Известно е, че физическата активност подобрява процеса на растеж и допринася за подобряване на микроархитектурата на костите. Образуването на модел завършва, когато плочите за растеж на дългите кости се затворят. Ремоделирането започва обикновено след увеличаване на синтеза на естроген в яйчниците при жените и производството на андроген при мъжете и този процес продължава до края на живота.

6.1. Костна тъкан и ремоделиране

Костната тъкан остава динамична на всички етапи от жизнения цикъл, макар че в края на живота скоростта на костен обмен намалява; костната маса също намалява, тъй като скоростта на новообразуване на костите е по-малка от скоростта на костна резорбция, ситуация, противоположна на тази в ранните години на растеж. След като моделът завърши, нормалният костен обмен на възрастни преминава първо към костна резорбция и след това към костно образуване на второ място, процеси, управлявани от различни фактори, направени от клетки в костния мозък или другаде, но не и в костта сама по себе си.

Твърде много калций в диетата може да потисне секрецията на PTH и по този начин да намали пулсиращото анаболно действие на PTH върху костите [39] и следователно да намали динамиката на костния обмен. Адинамична кост може да се появи при пациенти с ХБН, изложени на висок прием на калций от фосфатни свързващи вещества на основата на калций. Потискането на PTH чрез натоварване с калций причинява намаляване на нормалния анаболен ефект на PTH върху ремоделирането на костите [40]. Не е известно дали това потискане се наблюдава при лица с висок прием на калций и нормална бъбречна функция.

6.2. Приемът на калций и състоянието на костите имат малка корелация по време на зряла възраст

Калциевите добавки показват леко подобрение на КМП при възрастни при мета-анализ [4], но няма ефект върху фрактурите в доклада на US Preventive Services Task Force [41] и в един мета-анализ за оценка на честотата на фрактури на тазобедрената става [42]. В допълнение, един изследовател показа преди почти 30 години, че шведските жени са имали средно най-голямо количество калций, една от най-високите държави, консумиращи млечни продукти, и те също са имали един от най-високите нива на фрактури на тазобедрената става сред западните държави [26 ]. Наскоро бе установена слабата обратна връзка между обичайния прием на калций и фрактурите при дългосрочно проспективно разследване на възрастни шведски жени [43]. Интересното е, че афроамериканците и повечето тъмнокожи африканци имат висока минерална плътност на костите въпреки ниския прием на калций и ниските серумни концентрации на 25-хидроксивитамин D.

6.3. Количеството прием на калций ограничава растежа на костите, но не толкова в сравнение с ограничения прием на протеини и енергия

Растежните хормони, които оркестрират растежа на скелета, мускулите и други органи, изискват доставка на умерено висококачествен протеин и достатъчно енергия, за да се насърчат предимно подходящите стъпки във височината. По-малко от оптималните приеми на всеки от тях водят до по-къса височина и често непропорционален относителен растеж на торса в сравнение с краката, до голяма степен независим от приема на калций. Ако впоследствие енергията и протеините се осигуряват в оптимални количества по време на детството, ускорението на височината може да допринесе за сравнително нормална или дори голяма височина, както се наблюдава в момента сред много деца в различни народи по света. Микронутриентите, включително калция, също се изискват в достатъчни количества за растеж, но твърде често се консумират недостатъчни количества.

6.4. Артериалното калциране при възрастни възрастни е обратно свързано с КМП

Едновременното съществуване на остеопороза и променливите нива на загуба на КМП с нарастващи темпове на артериална калцификация се наблюдава при възрастни възрастни [15,16]. Това наблюдение означава, че двата процеса протичат едновременно, но в противоположни посоки. Те са свързани само в смисъл, че количествата калциеви и фосфатни йони се прехвърлят от скелетна кост към извънматочна костна формация в артериалните стени, направени от фенотипни костни клетки, които са трансформирани от гладкомускулни клетки [17,38]. Изглежда, че местните фактори действат за стимулиране на остеокластичната резорбция при възрастни хора, но не е ясно каква част от освободените йони се използва за снабдяване с калций за образуване на кости в артериалните стени. Независимо от това, артериалните стени при възрастни възрастни служат като мивка за излишък на калций, получен или от костите, или от храната, или от двата източника, най-вече поради ограничения капацитет на бъбреците да отделят допълнително калций [34].

7. Заключения

Благодарности

Авторите искат да благодарят на колегите за полезни дискусии, по-специално Дейвид Онтжес и Бойд Суицър. Също така се изказва благодарност на Liza Cahoon от Библиотеката на здравните науки за помощта при намирането на няколко публикувани ръкописа.