Костная ткань: формирование и перемоделирование

Обеспечение		Регуляция
1. построение белкового матрикса
Белок, энергия, фосфор, медь, фтор, цинк, железо, марганец, селен, витамины А, В1, В2, В3, В6, В9, С, Д, К		СТГ, факторы тимуса, инсулин, тироксин, андрогены, эстрогены, механическая нагрузка
2. фосфорилирование коллагена матрикса
Энергия (резерв АТФ), щелочная фосфатаза, витамин В1		Механическая нагрузка
3. оссификация матрикса
Кальций, фосфор, магний	Механическая нагрузка, кислотно-щелочной баланс, паратгормон, тиреокальцитонин
4. резорбция – перемоделирования
Витамин Д	Механическая нагрузка, кислотно-щелочной баланс, паратгормон, тиреокальцитонин

Сроки физиологического ремоделирования кости

Фаза резорбции кости	14-30 дней
Switch-over фаза (PgE2 ответственен за апоптоз остеокластов)	10 дней
Фаза формирования кости	90 дней
Фаза отдыха	900 дней
Общее обновление кости приблизительно составляет 4-10% ежегодно

Кальций – обязательный компонент пищевого рациона.

Роль кальция в достижении пиковой костной массы до 20-25 лет является определяющей. Недостаток кальция является основной причиной рахита в Африке и тропической Азии.

Обмен кальция в организме складывается из разнонаправленных потоков:

• всасывание Са и Р в тонкой кишке и поступление в кровоток.

• перенос кровью и отложение в скелете (минерализация), поступление в мягкие ткани (нервная, мышечная и др.) и выход из них обратно в кровоток.

• секреция из крови в просвет кишечника и удаление с экскрементами (до 100 мг/сутки), секреция с мочой (не более 20-30% кальция, выводимого из организма - 2 мг/кг/сутки) и обратная резорбция в почечных канальцах, а также потеря кальция с потом.

В поддержании нормального обмена кальция участвуют:

1. вит. Д и его метаболиты

2. паратгормон

3. кальцитонин (тирокальцин)

4. содержание ионизированного кальция.

5. другие факторы: половые гормоны, СТГ, пролактин, инсулин.

Суточная потребность в Са должна быть адекватной физиологическим потребностям и у детей грудного возраста равна 50 мг/кг массы (у недоношенных кальция – 100-225 мг/кг, фосфора – 60-140 мг/кг), от 1 до 3 лет и взрослым – 800 мг/сут., 4-6 лет – 900-1000 мг, 7-10 лет – 1100 мг, 11-17 лет – 1200 мг.

Возраст	Суточная потребность в Са++
3-5 лет	800 мг
6-10 лет	800-1200 мг
11 лет и старше	1200-1500 мг

Рекомендуемые нормы потребления кальция в РФ и странах ЕС и США

Возраст	РФ	ЕС	США
0-3 мес.	400	250-600	400
4-6 мес.	500	250-600	400
7-9 мес.	600	400-650	600
10-12 мес.	600	400-650	600
1-3 года	800	400-800	800
4-6 лет	900-1000	400-800	800
7-10 лет	1100	600-1200	800
11-17 лет	1200	700-1200	1200
25-50 лет	1000	500-1200	800
Беременные	1100-1500	800-1450	1200
Кормящие	1200	900-1550	1200

Основной источник кальция для плода - мать; после рождения – пища, содержащая кальций: молоко и кисло-молочные продукты (в женском молоке 30 мг/100 мл, но максимальная усвояемость (лактоза, фосфопептиды, молочная кислота); в коровьем - 120 мг/100 мл).

С пищей человек ежедневно потребляет около 1 г кальция.

По содержанию Са в продуктах они подразделяются на:

1. очень большое (более 100 мг/100 г продукта) - зеленый лук, сыры, сухие сливки, сухое молоко, зеленая капуста, финики, петрушка, фасоль, семена сезам, шпинат, ревень, брокколи, салат, но низкая биодоступность из-за высокого содержания оксалатов.

2. большое (51-100 мг/100 г): творог, рыба, сметана, яйца, горох, гречневая и овсяная каша, морковь, сельдь, ставрида, сазан, икра.

3. умеренное (25-50 мг/100 г): сливочное масло, скумбрия, окунь, судак, треска, пшено, перловка, капуста, зеленый горошек, редис, свекла, абрикос, вишня, сливы, виноград, апельсин, клубника.

4. малое (менее 25 мг/100 г): мясо и мясопродукты, манная каша, макароны, картофель, огурцы, томаты, арбуз, яблоки, груши.

Содержание кальция (в мг) на 100 г некоторых пищевых продуктов
Продукт	Кальций
Сухие сливки Сыры Сухое молоко Сухая сыворотка молока Кефир, йогурт, сливки Творог Рыба Фасоль Финики Зеленая капуста Петрушка Шпинат Соя, бобы Орехи Сезам (семена) Хлеб с отрубями	1290 600-1040 920 890 110-120 80 30-90 105 160 210 245 125 257 30-250 785 60

Большинство населения РФ недополучает Са с продуктами питания: от 500 до 1000 мг ежедневно. Только 2% девочек 15-18 лет получает достаточное количество Са. Низкое содержание кальция в питании детей и подростков длительно клинически не выявляется (в более старшем возрасте - снижение костной массы, а в критические периоды жизни - остеопороз). Назначение добавок, содержащих кальций, беременным приводит к увеличению его в молоке, однако эффект от добавок зависит от обеспеченности женщины кальцием в предыдущие беременности.

В кислой среде желудка соли кальция диссоциируют, 20-40% всасываются. Основное место всасывания - 12-ПК и тощая кишка, незначительно - подвздошная кишка и зависит не только от состояния ее слизистой, но и от количества Са в пище, растворимости, соотношения с фосфором (Са:Р=1:1,2-1,5), присутствия желчных кислот, уровня рН (чем щелочнее, тем хуже).

Механизмы всасывания кальция:

1. активный (трансцеллюлярный) транспорт против электрохимического градиента - при низком потреблении Са, регулируется метаболитом вит.Д, образующимся в почках, который в свою очередь контролируется паратгормоном. При этом 1,25 (ОН)₂-Д₃ связывается с транспортным белком ДСБ (вит.Д-связывающий белок) → клетки-мишени, в т.ч. энтероцит: специифический нуклеарный рецептор → в ядро клетки → Х-рецептор ретиноевой кислоты → этот комплекс соединяется с вит.Д-опосредованным элементом → контролирует эпителиальный Са-канал → поступление

↓ большого количества Са внутрь клетки.

экспрессия гена Са-связывающего белка

↓

повышение синтеза Са-связывающего белка.

2. пассивная (парацеллюлярная) диффузия (при высоком содержании в кишечнике) - нерегулярный.

Главный регулятор всасывания кальция в кишечнике – витамин Д: индуцирует синтез Са-связывающего белка через генетический аппарат клетки.

Всасыванию кальция способствуют белок пищи (20 мг Са⁺⁺/1 г белка), лактоза (низкий рН), лимонная кислота, среднецепочечные триглицериды, некоторые аминокислоты. Фосфор влияет на биодоступность кальция: для младенца идеальным является соотношение 2:1, у взрослых 1:1. Желчные кислоты улучшают утилизацию кальция. Эффективность препаратов кальция повышается при одновременном назначении витаминов Е, А, К, В₆, С.

Всасыванию кальция препятствует фитиновая кислота (манная каша), щавелевая кислота, бобовые, избыток неорганических фосфатов, жиры (Са/жиры=0,04-0,08 г Са/1 г жира), лигнин, который содержится в пищевых волокнах (зерновые). Избыток фосфора в пище (вскармливание коровьим молоком, мучными и крупяными продуктами) тормозит всасывание Ca в тонкой кишке и синтез активной формы витамина D в почках. Избыток в пище железа, а также стеариновой и пальмитиновой кислот обусловливает снижение абсорбции Ca в кишечнике, как и магния и калия.

Снижению уровня Ca в крови способствуют ГКС, СТГ, глюкагон, андрогены и эстрогены.

Для улучшения всасывания кальция рекомендуется назначать его во время или сразу после еды (карбонат кальция), в любое время - лактат, цитрат, глюконат, запивая большим количеством воды. Малые дозы быстрее всасываются (лучше по 500 мг 2 раза в день, чем 1 раз – 1000 мг). Ограничение в рационе бобовых, печени, шоколада, обогащение кисломолочными продуктами (творог, сыр), животными белками, рыбой жирных сортов.

На усвоение кальция организмом влияют:

1. генетические факторы

2. возраст (у младенцев всасывается 58% кальция пищи, у подростков – 34%, у взрослых – 25-40%)

3. пол (эстрогены повышают минеральную плотность кости)

4. стадия полового созревания

5. соответствие хронологического возраста паспортному

6. темпы линейного роста

7. двигательная активность (без физической нагрузки Са бессилен)

8. число перенесенных инфекционных заболеваний

9. наличие хронических болезней печени, кишечника, сахарного диабета

10. курение, употребление алкоголя, кофе, кофеинсодержащие напитки

11. исходная обеспеченность кальцием, витамином Д, цинком, медью, другими микроэлементами, белком, энергией

12. состав пищи.

Главные органы регуляции обмена кальция:

1. костная ткань

2. пищеварительный тракт

3. почки

4. печень

5. кожа

6. щитовидная и паращитовидные железы.