Жорес Медведев
В процессе эволюции наземным животным приходилось приспосабливаться не к дефициту, а к избытку кальция. Этого минерального вещества в их организме намного больше, чем натрия, хотя потребность в кальции, в отличие от потребности в хлористом натрии, животные не ощущают. Ион кальция присутствует в крови в очень низких концентрациях, не превышающих 5 мг на 100 мл. Это в сто с лишним раз ниже концентрации в крови натрия.
Избыток кальция может создавать угрозу здоровью человека. Поскольку соли кальция обладают низкой растворимостю, почки плохо справляются с их выведением. В норме человек удаляет с мочой около 100 мг кальция в сутки. При больших концентрациях кальций может выпадать в осадок в почечных канальцах, что нередко становится причиной камнеобразования.
В ходе эволюции у человека выработались два способа удаления избыточного кальция: первый действует как регулятор усвоения кальция в кишечнике, а второй приспособлен к удалению лишнего кальция из крови. Ион кальция не проникает в кровь из тонкого кишечника путем простой диффузии. Кальций абсорбируется через стенку кишечника лишь в форме комплекса с особым белком-носителем, синтез которого регулируется производным витамина D - холекальциферолом. Этот белок синтезируется в почках и в печени. Если уровень кальция в крови повышен, синтез холекальциферола тормозится и кальций не усваивается, удаляясь с остатками неперевариваемой пищи. Если же из-за несовершенства кишечных регуляторов в крови все-таки остается избыток кальция, то его ионы связываются в сыворотке крови особым белком, который постепенно отправляет лишний кальций в систему желчеобразования. Предполагается, что повышенная концентрация кальция в крови создает риск кальцификации артерий.
У скелета, кроме того что он выполняет опорно-двигательные функции, есть еще одно предназначение - это депо ионов кальция. Избыток кальция в крови активизирует особые клетки - остеобласты, локализованные в надкостнице. Они синтезируют костную ткань. А при снижении уровня кальция в крови активизируются другие клетки - остеокласты, которые, выделяя кислоту и коллагеназу, растворяют контактирующий с ними гидроксиапатит и коллаген. Иначе говоря - разрушают костную ткань, высвобождая ионы кальция. Таким образом костная масса учавствует в регуляции баланса кальция. У взрослого человека каждый год полностью обновляется около 10% костной ткани, по 300 мг каждый день.
Все эти процессы регулируются нейрогуморальными системами. Однако гормональные компоненты этих систем различны у мужчин и женщин. У мужчин активность остеобластов и синтез костной ткани активизируется мужским половым гормоном тестостероном, у женщин - женским половым гормоном эстрогеном. У женщин кроме этого есть дополнительная гормональная система, которая стимулирует остеокласты, ускоряя мобилизацию кальция при беременности и при кормлении ребенка. Так природа заботится о новом поколении
Выходя за пределы репродуктивного возраста, организм женщины не способен полностью остановить стимуляцию остеокластов. У мужчин синтез тестостерона хотя и замедляется после 50 лет, но не прекращается до глубокой старости. Вот почему в пожилом возрасте костная ткань у женщин теряет кальций намного быстрее, чем у мужчин.
Ионы кальция, необходимые для осуществления многих функций в организме, заимствуются из костного депо, а не из пищеварительной системы. Остеокласты нормируют объем ионов кальция, которые отправляются из костей в кровь. В среднем это около 300 мг кальция, вырабатываемого в миллионах микроскопических углублений - лакун, расположенных на поверхности костей. Губчатые кости теряют кальций быстрее, чем монолитные, - такие как ребра или череп.
Пища должна компенсировать эти потери. В первых исследованиях баланса кальция, проведенных в 1951-52-годах, предполагалось, что равновесие достигается при потреблении около 300 мг кальция в день. В то время не был известен механизм усвоения кальция в кишечнике и то, что физиологические функции обеспечиваются получением кальция из костей, а не из пищи. Кальций требуется для работы сердца, мозга, в нем нуждаются нервные волокна и многие другие клетки и ткани. Этому физиологическому кальцию отдается приоритет, поэтому необходимый уровень ионов кальция в крови обеспечивается деятельностью остеокластов, а не поступлением кальция с пищей.
В 1960-70-х годах были проведены десятки исследований баланса кальция у людей разного возраста. Было обнаружено, что у младенцев кальций в костях полностью обновляется в течении года. У подростков обновляется 20% костной ткани, у взрослых людей - 10%, у пожилых - 7%.
В 1987 году в США было проведено исследование, в котором определялся баланс кальция у пожилых мужчин, придерживающихся разных режимов питания. Результаты этого исследования легли в основу определения оптимального содержания кальция в рационе.
Содержания кальция в пище (мг)
250
820
1250
2060
Выделение с мочой (мг)
85
180
170
175
Выделение со стулом (мг)
265
610
980
1750
Баланс
- 100
+ 30
+ 100
+ 135
Как выяснилось, при получении с пищей 250 мг кальция в день у пожилых мужчин происходит заметная его потеря - в основном через кишечник. Положительный баланс, близкий к равновесию, возникает при приближении к суточной дозе в 800 мг. Превышение этой дозы даже в два с половиной раза не увеличивало удаление кальция с мочой, но при этом содержание кальция в стуле возрастало настолько, что его можно считать "аварийным". Задержку в организме лишнего кальция (даже 100-150 мг) нельзя считать полезной. Ведь если он не используется остеобластами, то может откладываться в мягких тканях и в стенках кровеносных сосудов, приводя к их кальцификации.
Этот эксперимент вместе с десятками других привели к установлению в США рекомендуемой дневной дозы для мужчин и женщин старше 25 лет на уровне 800 мг в сутки. Для взрослых людей 17-24 лет, костная ткань которых не потеряла способности к уплотнению, рекомендуемая доза была установлена на уровне 1200 мг. Столько же кальция было рекомендовано потреблять беременным и кормящим женщинам
Всемирная организация здравоохраненя узаконила эти нормы для всех других стран. В Советском Союзе они были ненамного выше.
Получить 800 мг кальция в день с пищей нетрудно. Это количество кальция содержится, например, в 100 г сыра. Тем не менее потребителям постоянно предлагаются разнообразные препараты солей кальция - отдельно и в комбинациях с другими минеральными веществами. С Стандартные капсулы содержат обычно по 800 мг кальция, а иногда и больше. В США в 2004 году продажа кальциевых добавок определялась суммой в 993 миллиона долларов. В продажу, особенно через Интернет, поступает и просто карбонат кальция, то есть мел, по цене 14 долларов за киллограммовую банку. Этот дополнительный кальций не изменил, однако, риска заболеваний костной ткани у американцев.
Все нарушения кальциевого обмена (рахит, остеомаляция, остеопороз и др.) характерны только для человеческого сообщества. В природных популяциях животных они не встречаются.
Рахит и остеомаляция (размягчение костей - эквивалент рахита у взрослых людей), сопровождающиеся потерей скелетом кальция, связаны с недостатком солнечного облучения, под влиянием которого в коже образуется витамин D и его гормональные производные. Появление этих заболеваний обусловлено тем, что люди покинули свой эволюционный ареал в Северной Африке и Южной Азии и стали расселяться далеко за его пределами. Жизнь в районах с длинной зимой, в пещерах, а потом и домах, необходимость носить одежду, укрывающую тело, создали условия для аномалий обмена веществ. Были потеряны несколько эволюционных приспособлений к жаркому климату, в частности соответствующая пигментация кожи (белый цвет кожи - это дефект, если рассматривать его с этой точки зрения).
Археологи и палеонтологи изучают историю болезней человека прежде всего по сохранившимся скелетам в раскопках мест поселения людей. Поэтому именно нарушения кальциевого обмена можно диагностировать наиболее точно. Особая наука, палеопатология, сумела датировать появление в истории человечества не только рахита и остеомаляции, но и кариеса зубов. Было установлено, что переход к земледелию после 40 тысяч лет периода охоты и собирательства растений сопровождался сменой высококачественного рациона, богатого животными белками и жирами, к относительно бедному питанию, основанному на злаках и корнеплодах. Рахит и остеомаляция появились в Европе около 5000 лет до нашей и стали исчезать с развитием пастбищного скотоводства и потреблением молока и молочных продуктов в Северной Европе и рыбной ловли в Южной.
Палеопатология не обнаруживает у людей доисторического периода в Европе какой-либо раcпространенности остеопороза - снижения плотности костной ткани, создающего опасность переломов. Начальные признаки остеопороза фиксировались лишь как признак старения и и у мужчин, и у женщин. Более явные признаки остеопороза были обнаружены в раскопках мест поселений людей в Центральной Америке. В этом случае и у детей, и у взрослых они сопровождались симптомами белкового голодания.Исследования установили, что в Центральной Америке эти заболевания сопровождали переход от охоты и собирательства к возделыванию кукурузы. Кукуруза бедна именно кальцием и белком. Белки кукурузы неполноценны по аминокислотному составу. Остеопороз был прямым результатом дефицита кальция и белков.
Выделять остеопороз как самостоятельное заболевание стали сравнительно недавно. Старческий (сенильный) остеопороз был известен давно, но не вызывал серьезной озабоченности медиков. Он протекает очень медленно, и потеря костной ткани при нем не так значительны. Советские учебники по медицине и Медицинская энциклопедия, издававшиеся в Москве в 1960-е годы, уделяют остеопорозу минимальное внимание, не объясняют его происхождение и причины. В те годы главными проблемами для советской медицины были рахит, остеомаляция и особенно остеомиелит - хронический воспалительный процесс в костях, наследие огнестрельных повреждений костей в период войны.
Примерно полвека назад в индустриально развитых странах остеопороз заявил о себе в первую очередь как проблема женщин после менопаузы. Выяснилось, что потеря костной массы в этот период приобретает массовый характер (охватывает 20-30% всех женщин после менопаузы) и что она в 10-15 раз больше, чем при синильном остеопорозе. Удивительным было то, что остеопороз, как массовое заболевание женщин, был локализован исключительно в экономически развитых странах.
Остеопороз фиксировался в основном по статистике переломов костей. При развитии остеопороза начальные стадии проходят незаметно и трудно диагностируются. Кости теряют не только кальций, но и коллаген и становятся пористыми и хрупкими. В тяжелых случаях они могут ломаться не только от легких ушибов, но и от тяжести собственного тела.
Гипотеза о гормональном происхождении остеопороза сразу стала приоритетной. Высказывались также и предположения о том, что длительное применение женщинами синтетических эстрогенов в качестве оральных противозачаточных средств могло быть дополнительной причиной этому. Внедрение этих гормональных препаратов в практику началось в 1956 году, в основном в США и в Европе. Женщины, принимавшиетакие средства, после вступления в период менопаузы испытывали двойной гормональный шок: останавливался синтез собственных эстрогенов и одновременно прекращалось использование противозачаточных синтетических эстрогенов. К этому времени уже существовала озабоченность тем, что рост заболеваемости раком груди у женщин может быть связан с синтетическими эстрогенами. Но серьезных попыток установить прямую зависимость пока не предпринималось: для клинических испытаний такого масштаба требуются значительные денежные средства и длительные сроки.
Фармацевтическая индустрия пошла по другому пути. Она увеличила производство эстрогенов и иных синтетических аналогов женских половых гормонов для массовой гормонозаместительной терапии, предназначенной для женщин в начале менопаузы и после нее. В США почти половина всех женщин после 45 лет стала практиковать гормонозамещение. На статистике переломов костей эта гормональная терапия пока еще не отразилась. Онкологическая статистика, однако, ухудшилась.
Окончание следует
Это интересно:
Кальция в организме млекопитающих больше, чем всех остальных веществ, вместе взятых.
Масса кальция в организме человека составляет более 1 кг, причем 99% этого количества приходится на скелет, состоящий из 206 костей и косточек.
Упругость и прочность костей обеспечиваются коллагеном - белком, волокна коорого превосходят по прочности стальную проволку. Твердость костям придает гидроксиапатит - соединение кальция с фосфорным ангидридом.
Крупные приматы, питающиеся преимущественно растительной пищей, потребляют в среднем от 4000 до 5000 мг кальция в день. Большая часть его не усваивается в кишечнике и не поступает в кровь. Человек в первобытный период уменьшил потребление кальция за счет включения в рацион мяса. Но избыток кальция все же оставался.
Ион кальция, Ca 2+, необходим и растениям. Он создает коллоидальную структуру цитоплазмы, принимает участие в делении растительных клеток и в функциях их мембран. Ионы кальция входят в состав некоторых белков и ферментов. Кальция много в листьях растений, в корнях, в семенах и в некоторых плодах
Статья "Неуправляемый кальций и непослушные кости." опубликована в журнале "Будь здоров!", №7, 2008 год.
ПУБЛИКАЦИИ О КАЛЬЦИИ:
Елизавета Романова, кандидат биологических наук: О кальции, крепости костей - и не только... »
Александр Широков, врач: Как укрепить кости »
Геннадий Щербинин, врач ЛФК: Три упражнения против остеопороза »
Посмотреть (от Google) карту"БУДЬ ЗДОРОВ!""60 ЛЕТ НЕ ВОЗРАСТ"©AR2008