Dr Frankie Phillips

British Nutrition Foundation

United Kingdom

DIETA A ZDROWIE KOŚCI

Niniejszy dokument odzwierciedla prywatne poglądy autorów, niekoniecznie zgodne z oficjalnym stanowiskiem Komisji Europejskiej

Spis treści

Wstęp

Rola wapnia

Pokarmowe źródła wapnia

Czy wzrost podaży wapnia poprawia kondycję kości?

Rola witaminy D

Pokarmowe źródła witaminy D

Krzywica i osteomalacja

Zwiększanie poziomu witaminy D

Rola witaminy K

Inne produkty i składniki odżywcze wpływające na kondycję kości

Osteoporoza

Ubytek kości

Rola diety w osteoporozie

Fitoestrogeny a kości

Osteoporoza u mężczyzn

Podsumowanie

Projekty badawcze finansowane ze środków UE, dotyczące żywieniowych aspektów zdrowia kości

Literatura

Celem niniejszego raportu jest przedstawienie, w przystępnej dla czytelnika formie, osiągnięć nauki, jak też wyników ostatnio przeprowadzonych badań, finansowanych ze środków Unii Europejskiej, poświęconych niektórym problemom żywieniowym w kontekście ich wpływu na stan zdrowotny kości. Raport naświetla znaczenie sposobu odżywiania dla zdrowia naszych kości, koncentrując się na sposobach zapobiegania osteoporozie. Na wstępie podano kilka podstawowych informacji na temat fizjologii kości, jak też składników odżywczych koniecznych dla utrzymania tkanki kostnej w dobrej kondycji.

Wstęp

Kość jest wyspecjalizowaną tkanką łączną, której składniki są nieustannie usuwane i zastępowane nowymi. Rozróżnia się dwa rodzaje kości: kość korową (stanowiącą 80% kośćca) oraz beleczkową (20%) (Wydział Zdrowia 1998). Kość korowa jest gruba i gęsta, beleczkowa natomiast ma strukturę gąbczastą. Głównym zadaniem kości korowej jest budowa szkieletu, kość beleczkowa zaś odpowiedzialna jest za aktywność metaboliczną kośćca.

Kość zbudowana jest z macierzy oraz wyspecjalizowanych komórek, w tym osteoklastów i osteoblastów. Osteoklasty niszczą tkankę kostną, zaś osteoblasty tworzą w jej miejsce nową. Kiedy aktywność osteoklastów jest równoważna (lub sprzężona) z aktywnością osteoblastów, ilość tkanki kostnej, lub inaczej masa kości, pozostaje bez zmian. Jeżeli aktywność osteoklastów przewyższa aktywność osteoblastów, w tkance powstaje ubytek, gdyż jej składniki zostają wchłonięte, ale nie zastąpione nowymi, wskutek czego masa (lub gęstość) kości maleje, przez co zwiększa się ich łamliwość, a stąd ryzyko złamania lub pęknięcia. Zdrowa kość jest silna i niełatwo się łamie.

W dzieciństwie, w wieku dojrzewania oraz w pierwszych latach wieku dojrzałego, w miarę jak szkielet się rozwija, w kościach gromadzą się duże ilości wapnia i innych minerałów (takich jak magnez, cynk i fosfor), które powodują ich wzmocnienie. Szczególnie krytycznym okresem jest dojrzewanie, kiedy to akumuluje się około 40% szczytowej masy kości (ang. peak bone mass - PBM). W wieku 20 lat masa kości osiąga 90-95% PBM, jej maksymalizacja zaś następuje w wieku 30-35 lat. Potem masa kości zaczyna maleć; minerały i kolagen wchodzące w skład matrycy kostnej usuwane są szybciej aniżeli tworzona jest nowa tkanka kostna. Masa kośćca w wieku podeszłym zależy od masy kośćca w wieku dojrzałym, a także od tempa jej ubytku. Jeżeli gęstość kości spada poniżej pewnego progu, ryzyko złamania wzrasta. Utrata masy kostnej nasila się szczególnie u kobiet w okresie menopauzy, kiedy poziom estrogenu, hormonu konserwującego kości, gwałtownie spada. Od młodości aż po starość kobiety tracą zwykle połowę kości beleczkowych i 1/3 kości korowych, natomiast mężczyźni przeważnie 1/3 kości beleczkowych i 1/5 kości korowych. Dlatego też, mając na względzie ryzyko osteoporozy w wieku starszym, sprawą niezmiernie ważną jest, aby w okresie, gdy szkielet osiąga pełnię rozwoju, PBM ukształtowała się na optymalnym poziomie. Wówczas bowiem kości będą mocniejsze, a ubytki nie tak groźne.

Szczytowa masa kości zależy w dużym stopniu od czynników genetycznych; ocenia się, że geny odpowiedzialne są w 80% za zmienność w gęstości tkanki kostnej, obserwowaną u osób dorosłych (Goulding 2002). Jednakże inne czynniki także wywierają wpływ na masę i wytrzymałość mechaniczną kości (patrz tab. 1). W niniejszym raporcie skoncentrowano się na czynnikach żywieniowych, wpływających na stan zdrowotny kości.

U osoby dorosłej, kości stanowią średnio 14% ogólnej masy ciała, z czego 4% to minerał kostny. Ogólnie, kościec mężczyzn zawiera więcej wapnia (1200 mg) aniżeli kościec kobiet (1000 mg) (Prentice i Bates 1993).

Kości, razem z chrząstkami, tworzą układ szkieletowy, stanowiący mechaniczną podporę ciała, chroniący ważne narządy oraz będący „bankiem” minerałów, z którego organizm czerpie wapń i fosfor, albo w którym pierwiastki te odkłada, w zależności od potrzeb fizjologicznych. Ilość wapnia w organizmie, a w konsekwencji w kośćcu, jest różna u osób w różnym wieku, niemniej kości zawierające dużą ilość wapnia są mniej kruche, a zatem mniej podatne na złamania.

Rys.1. Zachodzące z wiekiem zmiany w poziomie minerału kostnego u kobiet i mężczyzn

Źródło: MRC Human Nutrition Research, Cambridge (http://www.mrc-hnr.cam.ac.uk/)

Tabela 1. Czynniki wpływające na wytrzymałość mechaniczną oraz szczytową masę kości

Źródło: British Nutrition Foundation (www.nutrition.org.uk)

Rola wapnia

Nasz organizm potrzebuje odpowiedniej dawki wapnia przez całe życie. Wapń jest piątym z kolei, występującym w największych ilościach, składnikiem mineralnym ciała, przy czym 99% jego ogólnoustrojowej puli zdeponowane jest w kościach pod postacią hydroksyapatytu [Ca10(PO4)6 (OH)2]. Dlatego też tak ważne dla zdrowia kości i zębów jest zapewnienie w diecie odpowiedniej ilości wapnia (wraz z witaminą D, która wspomaga jego wchłanianie w przewodzie pokarmowym).

Stężenie wapnia we krwi utrzymywane jest
w wąskim przedziale wartości dzięki trzem hormonom: parathormonowi (PTH); 1,25 (0H) 2D (kalcytriol) i kalcytoninie.

Obecnie nie ma zgody między krajami co do zalecanej dawki wapnia. W Wielkiej Brytanii dawka dzienna dla osób w wieku 19-50 lat wynosi 700 mg (Wydział Zdrowia 1998), natomiast w USA – 1000 mg (Narodowy Instytut Zdrowia 1994). Zgodnie z zaleceniami Komisji Europejskiej z 1992 r. dawki te wynoszą: dla dorosłych 700 mg , dla młodzieży w wieku 11-17 lat 1000 mg (chłopcy) i 800 mg (dziewczęta) (Komisja Naukowa ds. Żywności 1993). Dzienne dawki wapnia zalecane we Francji, Finlandii, Niemczech, Austrii i Szwajcarii są jednak wyższe i wynoszą: 900-1200 mg dla dorosłych i 1200-1300 dla starszych dzieci i młodzieży (National Nutrition Council (Finlandia) 1998, D-A-CH Referenzwerte 2000, Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments 2001). Kontrowersje powstałe wokół dawek wapnia są po części spowodowane tym, iż niektóre zalecenia mają na celu zaspokojenie potrzeb fizjologicznych, inne natomiast optymalizację gęstości minerału kostnego. Niemniej różnice w zapotrzebowaniu na wapń mogą mieć również podłoże genetyczne lub etniczne. Rozbieżności w zaleceniach tłumaczyć można po części zdolnością organizmu do kontrolowanego, zgodnie z potrzebami fizjologicznymi, wchłaniania jelitowego wapnia. Efektywność wchłaniania wapnia z pożywienia jest większa, gdy większe są potrzeby fizjologiczne (np. w okresie niemowlęctwa, w dzieciństwie, w okresie dojrzewania, ciąży i laktacji) lub gdy zawartość wapnia w pożywieniu jest niska. Z wiekiem, efektywność absorpcji jednak maleje (Prentice et al. 2003).

Rys. 2. Mechanizm utrzymywania poziomu wapnia w surowicy

Źródło: MRC Human Nutrition Research, Cambridge (http://www.mrc.hnr.cam.ac.uk/)

Ważne jest, aby we wszystkich okresach życia zapewnić organizmowi, poprzez dietę, niezbędną, stosowną do potrzeb ilość wapnia. Jeżeli utrata wapnia (np. z moczem) przewyższa absorpcję z jelit, wówczas następuje mobilizacja rezerw wapniowych kośćca, dzięki czemu ilość wapnia we krwi utrzymuje się na właściwym poziomie.

Pokarmowe źródła wapnia

Wapń obecny jest w wielu produktach żywnościowych, jednak nie wszystkie pokarmy są dobrym jego źródłem, albowiem pierwiastek ten nie w każdej postaci jest dobrze wchłaniany w przewodzie pokarmowym. Mleko i jego przetwory, takie jak ser i jogurt są bogatymi źródłami dobrze absorbowanego wapnia; w Europie Zachodniej wyroby mleczarskie dostarczają około 2/3 ilości wapnia spożywanego z dietą (Goulding 2002). Ryby konsumowane razem z miękkimi, jadalnymi ośćmi (jak np. śledzie, szprotki, puszkowane sardynki czy łosoś) są również dobrym źródłem wapnia (na przykład w Wielkiej Brytanii obowiązkowo wzbogaca się mąkę wapniem). Rośliny strączkowe, pełne ziarna zbóż, orzechy i nasiona, suszone owoce (np. morele), tofu, zielone warzywa, takie jak szpinak, brokuły czy jarmuż, także zawierają wapń. Jednakże niektóre z tych pokarmów zawierają również związki wiążące wapń i hamujące jego absorpcję. Związkami takimi są m.in. fitaty występujące w pełnych ziarnach zbóż i roślinach strączkowych oraz szczawiany obecne w szpinaku i rabarbarze. Według Weavera (1992), wapń występujący w brokułach jest jednak dobrze absorbowany. Niektóre osoby nie mogące spożywać pokarmów stanowiących dobre źródło wapnia, na przykład dzieci ze zdiagnozowaną alergią na mleko lub weganie, muszą koniecznie włączyć do diety produkty wzbogacone w wapń lub suplementy wapniowe.

Rys. 3. Popularne produkty żywnościowe zawierające wapń

(British Nutrition Foundation 2003)

Tabela 2. Zawartość wapnia w wybranych produktach żywnościowych

Źródło: McCance and Widdowson’s: The Composition of Foods. 6th Edition

(Food Standards Agency & Institute of Food Research 2002)

Czy wzrost podaży wapnia poprawia kondycję kości?

W szeregu pracach badano potencjalną rolę zwiększonej podaży wapnia - poprzez spożywanie większej ilości pokarmów bogatych w wapń albo też jego suplementację.

Badania interwencyjne u dzieci wykazały, że dzięki zwiększonemu spożyciu wapnia, w krótkim czasie udaje się zwiększyć gęstość minerału kostnego. Cashman i Flynn (1999), dokonując przeglądu przeprowadzonych badań doszli do wniosku, iż zwiększona podaż wapnia w okresie wzrostu wpływa na przyrost minerału kostnego w granicach 1-5%, w zależności od tego, w którym miejscu szkieletu robione były pomiary. Wyniki kilku randomizowanych badań kontrolowanych dowiodły istnienia związku pomiędzy ilością spożywanego wapnia a gęstością minerału kostnego. Bonjour et al. (1997) stwierdzili większy wzrost gęstości minerału kostnego u 8-letnich dziewczynek spożywających dodatkowo 850 mg wapnia dziennie, w porównaniu z dziewczętami stosującymi normalną dietę, przy czym najbardziej na tej suplementacji skorzystały te z dzieci, u których podaż wapnia była wcześniej najniższa. Cadogan et al. wykazali, że u nastolatek zwiększona konsumpcja produktów mleczarskich (osiemdziesięciu 12-letnim dziewczynkom podawano, jako suplement, średnio 330 ml mleka dziennie, przez 18 miesięcy) może skutkować znacznym przyrostem gęstości minerału kostnego. Niemniej, ten dobroczynny skutek częściowo można przypisać, obok wapnia, także innym składnikom odżywczym wchodzącym w skład mleka, takim jak białko, fosfor, magnez, cynk i witaminy z grupy B. W innych tego typu badaniach kilkunastoletnim dziewczętom podawano dodatkowo wzbogacony wapniem napój owocowy i chociaż po 18 miesiącach ani skład mineralny kości ani też gęstość minerału kostnego nie uległy istotnym zmianom, to jednak zanotowano redukcję markerów obrotu kostnego (Lambert et al. 2000), co sugerowałoby, iż dodatkowe ilości wapnia spowolniły proces wewnętrznej przebudowy kości. Autorzy sugerują, iż mleko stymuluje wzrost kości dzięki insulinopodobnemu czynnikowi wzrostu I (IGF-I), ale mechanizm oddziaływania samego wapnia polega prawdopodobnie na hamowaniu procesu przebudowy kości, stymulowanego przez parathormon.

Pomimo ewidentnych dowodów na szybki, dobroczynny skutek suplementacji wapniowej i/lub ćwiczeń fizycznych, dalej nie wiadomo, czy efekt ten jest trwały, tzn. czy nie skończy się wraz z okresem interwencyjnym, i czy faktycznie przyczyni się do optymalizacji szczytowej masy kości oraz zmniejszenia ryzyka złamań. Chociaż Barker et al. (1998) dowiedli, że po 18 miesiącach od zakończenia podawania mleka efekty suplementacji w postaci przyrostu masy kości były nadal widoczne, to jednak skutki długoterminowe pozostają niewiadomą.

Rys. 4. Pomiar gęstości minerału kostnego metodą DEXA (absorpcjometria podwójnej energii promieniowania rentgenowskiego)

Źródło: MRC Human Nutrition Research, Cambridge

Niedawno Stear et al. (2003) badali wpływ...