美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)對骨密度的定義是,一定體積的骨頭中所含的礦物質(zhì)(主要是鈣和磷)的量,根據(jù)此定義,骨密度也叫骨量。骨質(zhì)疏松癥是指以骨量低下、骨組織顯微結(jié)構(gòu)破壞、骨強度下降所致的骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的一種全身性骨骼疾病。骨質(zhì)疏松癥可發(fā)生于任何年齡段,全球骨質(zhì)疏松癥患病率為18.3%,主要見于絕經(jīng)后女性和老年人。隨著人口老齡化問題的加劇和骨質(zhì)疏松發(fā)病率的攀升,如何防止骨密度降低成為當(dāng)前骨健康領(lǐng)域的重要課題。本文系統(tǒng)性地探討了不同營養(yǎng)成分對骨密度的影響,希望能夠深化人們對骨代謝機制的理解,為公共健康政策的制定提供科學(xué)依據(jù),從而降低骨折風(fēng)險,提升人們的生活質(zhì)量。
一、礦物質(zhì)對骨密度的影響
(一)鈣
鈣是骨骼的重要組成成分,長期鈣攝入不足是骨密度下降的主要原因之一,會直接導(dǎo)致骨骼鈣化不良與骨質(zhì)疏松,因此,鈣的足量攝入是增強骨密度的必要條件。
日常生活中,鈣的主要來源為奶及其制品,由于大量國人存在乳糖不耐,因此很多人沒有飲用奶制品的習(xí)慣,這也導(dǎo)致國人的鈣攝入量較歐美人群少?!吨袊用裆攀碃I養(yǎng)素參考攝入量》顯示,我國人群鈣攝入量與推薦值相比較低。1991—2018年,我國成年人平均鈣攝入量為345—412mg/d,而成年人鈣的推薦攝入量(RNI)為800mg/d。
鈣分為有機鈣和無機鈣兩大類。保健食品注冊管理信息系統(tǒng)查詢顯示,目前已批準(zhǔn)的保健食品中,絕大多數(shù)以增加骨密度為功能訴求的產(chǎn)品中都添加了鈣,其中既包括無機鈣也包括有機鈣,主要鈣來源為碳酸鈣、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣、磷酸氫鈣、磷酸鈣/磷酸三鈣、乳礦物鹽、珍珠粉及牦牛骨粉等,其中以碳酸鈣居多。碳酸鈣為無機鈣,含鈣量高,是最具成本優(yōu)勢的鈣補充來源,缺點是溶解度較差,多用于片劑及粉劑生產(chǎn)。有機鈣的成本較高,但溶解度較高,如葡萄糖酸鈣因高溶解度和溶解率被廣泛用于生產(chǎn)注射液、口服液等。有研究表明,果酸鈣易吸收,吸收率是碳酸鈣的2.6倍,且對胃腸道刺激小,適用于胃酸分泌不足患者。氨基酸螯合鈣是一種新型鈣來源,在人體內(nèi)以分子的形式被小腸吸收,吸收過程無需維生素D的支持且不會受到胃酸缺乏的影響。檸檬酸鈣比碳酸鈣的生物利用度更高,吸收較少依賴雌激素和維生素D。大多數(shù)絕經(jīng)后婦女的雌激素和維生素D水平較低,因此這一結(jié)論具有臨床指導(dǎo)意義。也有研究顯示,接受胃旁路手術(shù)患者的鈣吸收受損,其對檸檬酸鈣的吸收率比碳酸鈣高。
(二)鎂
鎂作為維持骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的元素,對于骨骼健康至關(guān)重要。一些研究已經(jīng)揭示了鎂攝入與骨質(zhì)疏松之間的潛在聯(lián)系。具體而言,患有骨質(zhì)疏松的絕經(jīng)婦女與未患病者相比,前者的血清鎂濃度普遍偏低。這進一步證實了人體內(nèi)鎂水平與骨密度值之間存在著正相關(guān)關(guān)系,即鎂含量越高,骨密度也相應(yīng)增加。
鎂在骨骼健康中的作用是多方面的。首先,鎂是維生素D羥化成為具有生物活性的1,25-二羥基維生素D所必需的元素,這一過程對于促進腸道對鈣的吸收以及維持血鈣水平至關(guān)重要。其次,鎂能調(diào)節(jié)甲狀旁腺激素(PTH)和降鈣素的平衡,通過促使PTH分泌減少并刺激降鈣素的分泌,降低血鈣水平,并有助于鈣離子進入骨組織,從而有效預(yù)防骨質(zhì)疏松。最后,鎂可以促進骨基質(zhì)形成。骨基質(zhì)是骨骼的主要有機成分,為骨骼提供了彈性和韌性,鎂通過參與骨基質(zhì)的合成過程,可以幫助骨骼維持正常的結(jié)構(gòu)和功能。
根據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》的數(shù)據(jù)顯示,我國成年人的膳食鎂平均攝入量僅為251.8mg/d,而RNI為330mg/d,這表明我國成年人群普遍存在鎂攝入不足的問題。不過,值得注意的是,過量攝入鎂可能對鈣離子產(chǎn)生拮抗作用,從而干擾鈣的吸收和利用。因此,未來的研究需重點探討鈣、鎂攝入的最佳比例,以確保在補充鎂的同時不干擾鈣的吸收,從而更有效地改善骨骼健康。
(三)磷
磷是人體細(xì)胞中普遍存在的元素,不僅是構(gòu)成骨骼的基石,還在維持機體鈣代謝與吸收過程中發(fā)揮著舉足輕重的協(xié)同作用。人體內(nèi)超過85%的磷都集中在骨骼中,主要以羥磷灰石這種無機磷酸鹽的形態(tài)存在,這一化學(xué)結(jié)構(gòu)為骨骼提供了非凡的強度和穩(wěn)定性。此外,作為鈣的“親密伙伴”,磷在鈣的代謝循環(huán)中扮演著關(guān)鍵角色,能夠確保鈣的有效吸收與利用,這一協(xié)同作用對于維持骨骼健康至關(guān)重要。
臨床研究表明,在特定疾病狀態(tài)下,如糖尿病、腎病,患者往往面臨更高的骨質(zhì)疏松風(fēng)險,且與非骨質(zhì)疏松人群相比,這些患者的血鈣和血磷水平普遍偏低,這進一步凸顯了磷在維持骨骼健康中的核心地位。血磷水平下降不僅會直接影響骨骼的礦化過程,還可能干擾鈣的正常代謝,從而加劇骨質(zhì)疏松的風(fēng)險。歐盟食品安全局(EFSA)建議鈣磷摩爾比為1.4:1,被視為維持骨骼健康的最優(yōu)選擇,旨在確保兩者在人體內(nèi)的協(xié)同作用達到最佳,從而有效預(yù)防骨質(zhì)疏松等骨骼疾病。
二、維生素對骨密度的影響
(一)維生素D
維生素D對于骨密度健康的作用已經(jīng)得到了廣泛的研究和驗證,其通過促進鈣的吸收、調(diào)節(jié)鈣磷平衡以及影響骨骼代謝,在維持骨密度和預(yù)防骨質(zhì)疏松方面起著關(guān)鍵作用?!吨袊用裆攀碃I養(yǎng)素參考攝入量》建議,成年人維生素D推薦攝入量為10μg/d,老年人推薦攝入量為15μg/d,不過很多人未達到這個標(biāo)準(zhǔn),維生素D不足已經(jīng)成為全球性的公共健康問題。一項針對102名絕經(jīng)后女性的研究發(fā)現(xiàn),維生素D缺乏和不足的人數(shù)占96.08%。
需要注意的是,過量攝取維生素D也不可取,會引發(fā)一系列健康問題。一項綜合分析顯示,長期補充維生素D可能會提升罹患高鈣血癥和高鈣尿的風(fēng)險,并可能促成泌尿系統(tǒng)小結(jié)石的形成,尤其是當(dāng)維生素D的攝入量超過每日800IU時,發(fā)生高鈣尿的現(xiàn)象更為顯著。劉國強等的研究揭示了一個案例,患者因維生素D缺乏而長期接受大劑量維生素D3與鈣劑的補充治療,但在此期間未對血清25-羥維生素D(25-(OH)D)及血鈣水平進行持續(xù)監(jiān)測。5年后復(fù)查發(fā)現(xiàn),患者血清25-(OH)D水平遠(yuǎn)超正常范圍上限,而血鈣水平則維持正常,且未表現(xiàn)出任何不適癥狀。在停止維生素D3與鈣劑補充的5個月后,患者血清25-(OH)D水平下降至100μg/L以下,同時血鈣與尿鈣檢查均恢復(fù)正常,從而確診為維生素D過量。
基于對25-(OH)D水平的檢測以及對高鈣血癥風(fēng)險的綜合考量,維生素D的安全攝入上限為成年人每日4000IU(國際單位)。對于處于妊娠和哺乳期、面臨維生素D缺乏高風(fēng)險的女性,其可耐受的最高維生素D攝入量可提升至每日10000IU。
(二)維生素K2
維生素K2是一種近年來在骨密度研究領(lǐng)域備受矚目的脂溶性維生素,其與骨礦化進程及整體骨健康之間有著深刻聯(lián)系,核心功能體現(xiàn)在對一系列維生素K依賴性蛋白的激活作用上,尤其是對于骨鈣素這一關(guān)鍵分子。通過這一機制,維生素K2能夠精密地調(diào)控體內(nèi)鈣的代謝路徑與分布格局,有效防止鈣元素在軟組織中的非必要沉積。更為關(guān)鍵的是,維生素K2能夠指導(dǎo)鈣元素向骨骼組織進行高效且有針對性的輸送,不僅有助于維持骨骼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性,還能在一定程度上促進新骨的形成,從而顯著提升并優(yōu)化骨密度。這對于預(yù)防骨質(zhì)疏松、降低骨折風(fēng)險以及維護中老年人群的骨健康具有重要價值。
三、其他成分對骨密度的影響
(一)姜黃素
姜黃素具有抗氧化和抗炎活性,有利于改善骨質(zhì)疏松癥狀。有研究顯示,姜黃素能夠精準(zhǔn)地調(diào)控Wnt/β-catenin這一關(guān)鍵信號通路,該通路在調(diào)控成骨相關(guān)基因的表達中扮演著核心角色。姜黃素也能夠平衡破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞之間的動態(tài)關(guān)系,進而有效影響骨髓間質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化進程,這是骨骼形成與修復(fù)過程中的一個基礎(chǔ)且重要的環(huán)節(jié)。此外,姜黃素還能夠誘導(dǎo)破骨細(xì)胞(負(fù)責(zé)骨骼吸收的細(xì)胞)的生成減少,有助于減緩骨質(zhì)的自然流失速度,在預(yù)防或緩解骨質(zhì)疏松癥狀方面展現(xiàn)出了積極效果。
(二)大豆異黃酮
大豆異黃酮是一種天然的雌激素,有助于改善絕經(jīng)期婦女的骨質(zhì)疏松癥。更年期女性面臨雌激素水平自然下降的挑戰(zhàn),這一變化導(dǎo)致成骨細(xì)胞活性減弱,骨代謝平衡被打破,引發(fā)大量骨質(zhì)鈣質(zhì)流失,進而增加絕經(jīng)后患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險。既往研究表明,外源性雌激素的補充能夠有效抑制骨吸收過程,防止鈣質(zhì)丟失。而大豆異黃酮具備類雌激素活性,能夠干擾雌二醇DNA的激活過程及其與蛋白質(zhì)的結(jié)合,從而在預(yù)防骨質(zhì)疏松方面發(fā)揮積極作用。
翟文在《大豆異黃酮對女性更年期綜合征及骨密度影響》中通過對一組女性進行觀察分析,發(fā)現(xiàn)治療后該組女性的血清鈣濃度有所上升,同時橈骨遠(yuǎn)端與脛骨中段的骨密度也呈現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)意義的增加(P<0.05)。這些發(fā)現(xiàn)有力地支持了大豆異黃酮能夠提升更年期女性四肢骨骼密度的結(jié)論,為大豆異黃酮在改善更年期女性骨骼健康方面的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
綜上,近年來,有關(guān)營養(yǎng)干預(yù)在提升骨密度方面的研究逐漸受到關(guān)注。不同個體由于年齡、性別、生理狀態(tài)、遺傳背景及生活方式不同,對營養(yǎng)素的需求也存在顯著差異,因此,針對不同人群制定個性化的營養(yǎng)干預(yù)措施對于提升其骨密度至關(guān)重要。例如,老年人及青少年對于鈣及維生素D的需求量大,建議適當(dāng)補充鈣及維生素D;絕經(jīng)后女性雌激素水平下降,骨量流失速度顯著增加,是骨質(zhì)疏松的高發(fā)人群,補充大豆異黃酮更有助于減緩其骨密度下降。此外,在研發(fā)營養(yǎng)補充產(chǎn)品的過程中,應(yīng)關(guān)注其協(xié)同增效作用,如在補充鈣的同時補充維生素D及維生素K,以提高鈣的吸收利用。未來的研究應(yīng)繼續(xù)探索針對特定人群的最佳營養(yǎng)素組合,以最大限度地改善人體骨骼健康。
作者簡介:李可欣(1990—),女,漢族,吉林吉林人,中級工程師,大學(xué)本科,研究方向為健康食品開發(fā)。