НЕУПРАВЛЯЕМЫЙ КАЛЬЦИЙ И НЕПОСЛУШНЫЕ КОСТИ
Жорес Медведев
Лишний кальций
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.
Физиологическая потребность в кальции
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.
Нарушения кальция встречаются только у людей
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
Статья "Неуправляемый кальций и непослушные кости." опубликована в журнале "Будь здоров!", №7, 2008 год.