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影响钙生物利用度的营养和健康因素

已有 2324 次阅读 2022-1-20 18:00 |系统分类:科普集锦

影响钙生物利用度的营养和健康因素

钙离子是生物体和正常身体功能所必需的。它涉及肌肉收缩、细胞死亡、神经冲动的传递、细胞分化、酶激活和免疫反应。钙状态的紊乱有助于骨骼疾病的发展,并增加上皮癌(皮肤癌,乳腺癌等)和代谢性疾病的风险。因此,在饮食中提供适量的钙对正常的身体功能是必要的。

1.  钙的来源,吸收,排出及调节

 1.1 钙的来源/1.2 钙的吸收/1.3血清钙浓度和骨转换标记物/

1.4 钙代谢和钙稳态/1.5 钙的主要体内排出

2. 影响钙生物利用度的内在因素

      2.1 生理条件/2.2 影响钙吸收的内源性因素/2.3影响钙吸收的疾病因素

3. 影响钙生物利用度的外在因素

     3.1 饮食成分对钙的生物利用度的影响/3.2 食物结构对钙的生物利用度的影响

4. 影响钙生物利用度的药物因素

 

钙负责各种过程的有效性,其在饮食中的供应是人体正常功能所必需的。钙除了是骨骼的重要组成部分外,还有助于维持细胞器的结构,调节细胞内和细胞外液体的稳态【1】。


1. 钙的来源,吸收,排出及调节

每个成人体内含有1千克钙。基本上,所有(99%)的钙含量都以羟基磷灰石的形式存在于骨骼中,羟基磷灰石与磷酸盐形成无机基质。其余1%的钙以游离钙的形式在血液中循环,与血浆蛋白离子化或与阴离子(如柠檬酸盐或乳酸)结合。为了满足需求,食物中必须提供钙。钙通过排尿、排空、出汗、脱发和脱落而流失【1】。

1.1 钙的来源

钙的摄入通常与牛奶、酸奶和奶酪等乳制品的摄入有关,因为它们富含钙。每100克硬奶酪可提供1克钙,而牛奶和酸奶每100克可提供100毫克至180毫克钙。谷物通常每100克含30毫克钙,坚果和种子也富含钙,尤其是杏仁和芝麻,每100克可提供250至600毫克的钙。富含钙的蔬菜有羽衣甘蓝、花椰菜和豆瓣菜,每100克可提供100至150毫克的钙。然而,这些食物对钙总摄入量的影响取决于的食物消费模式。在美国和荷兰,分别有72%和58%的钙供应来自乳制品,而在中国,只有约7%的钙摄入来自乳制品,虽然大部分来自蔬菜(30.2%)和豆类(16.7%),但谷物和果汁等强化食品也可以成为钙的重要来源【2】。

1.2 钙的吸收

生物利用度是指人体吸收的钙量。这取决于几个因素。一是溶解度,一般来说,增加溶解度会增加钙的吸收。除草酸盐外,大多数类型的钙盐具有相当好的溶解性。柠檬酸、苹果酸或双甘氨酸钙已被证明具有非常高的溶解度。二是膳食组成的影响,例如,与清淡膳食相比,空腹摄入钙的生物利用度更低。在牛奶中钙的生物利用度约为30%。植酸或草酸降低钙的生物利用度。为了抵消这种影响,可以向膳食中添加某些类型的增强剂。水解蛋白质和肽可结合或螯合钙,并通过防止小肠内沉淀促进钙吸收。一个例子是酪蛋白磷酸肽。一项使用钙放射性同位素的研究表明,酪蛋白磷酸肽显著促进钙的吸收。水解蛋白质和肽有多种来源,如乳清(细菌和蛋白质)、鱼骨、磷虾、藻类和大麦等。三是补钙,钙补充(500-1200毫克/天)对不同年龄和性别个体的铁状况没有影响,但钙补充可能降低健康妇女和早产儿的锌吸收和平衡【3】。

钙通过跨细胞和细胞旁两条途径从肠腔吸收到血液中。跨细胞钙吸收是肠起始段(即十二指肠和空肠)钙吸收的主要方式,是一个针对浓度梯度的过程。上皮钙离子通道参与这一途径,包括钙选择性瞬时受体电位香草醛(TRPV)亚家族成员6(TRPV6)、5(TRPV5)、电压依赖性L型α1 D亚单位钙通道、钙结合蛋白(CB;主要是CB9k)、钠离子和钙离子(Na+/Ca2+)交换器和质膜钙泵(PMCA;主要是PMCA1b)。细胞旁钙吸收通常发生在回肠和空肠,以梯度被动吸收。属于紧密连接结构的跨膜蛋白包括claudins和ocludin。当钙离子充分或过量流入肠道时,细胞旁转运占主导地位【4】。 

1.3血清钙浓度和骨转换标记物

血清总钙浓度8.8-10.4mg/dL,游离钙浓度为4.6–5.3 mg/dL,健康人的游离钙水平降至3以下时 mg/dL时,可能出现低钙血症。钙供应不足可能导致血压升高【2】。然而,当血清钙水平高于正常水平时可能会出现高钙血症。补钙导致肾结石的形成是一个有争议的话题。每日摄入≥1000mg钙不仅不会导致结石的形成,而且还能预防这种疾病。钙与肠道中的草酸结合,草酸是肾结石的组成部分,并减少其吸收【2】。

骨成分的比例是不断变化的。重塑有两个主要方向:骨形成(合成代谢过程)和骨吸收(分解代谢过程)。骨转换是导致旧骨组织被新组织替代的一种生理现象。在这些变化过程中,被称为骨转换标记物的物质进入血液和尿液。测量其浓度有助于确定骨代谢活动。骨标志物包括I型胶原的C-末端前肽、I型胶原的N-末端前肽,以及反映成骨细胞(即成骨细胞)活性的骨特异性碱性磷酸酶和骨钙素。骨吸收标志物包括抗酒石酸酸性磷酸酶5 b、吡啶醇、I型胶原的N-末端末端末端肽和I型胶原的C-末端末端末端肽,其水平反映破骨细胞(破骨细胞)的活性【5】。        

1.4 钙代谢和钙稳态

体内磷酸钙稳态需要肠内钙吸收、钙掺入、骨吸收、肾钙排泄和重吸收之间保持平衡。钙代谢受3种激素调节:甲状旁腺激素(PTH)、降钙素和维生素D3(VitD3)。PTH影响肾脏对钙的再吸收、磷的排泄、骨骼中磷和钙的动员以及钙二醇(25-胆钙化醇)羟基化为VitD3(骨化三醇)的活性形式。降钙素刺激肾脏钙的排泄,抑制破骨细胞的活性。因此,骨中的钙释放受到抑制,血液中的钙水平降低。VitD3增加肠内钙吸收和肾脏对钙的再吸收(类似于PTH)。钙稳态也由雌激素、皮质激素和甲状腺素控制。雌激素不仅能增加肠道对钙的吸收和肾脏对钙的再吸收,还能保护骨骼不被吸收(表1)。肾上腺皮质激素促进钙的排泄并减少其肠道吸收,从而降低体内的钙水平。 尽管甲状腺素增加了骨骼中的钙吸收,但甲亢(即甲状腺素水平超过正常限度)可能会导致钙吸收减少,因为钙离子从肠腔加速吸收到血液中【6】。

1.5 钙的主要体内排出

钙去除是维持体内平衡和防止组织和体液中钙晶体过度沉积所必需的。除了钙的排泄,肾脏还负责钙的再吸收。大约60%-70%通过肾小球过滤的钙被重新吸收。与肠一样,肾脏有两条钙转运途径。在钙重吸收中占主导地位的细胞旁途径涉及称为claudins的连接蛋白质,其对屏障或孔形成以及阳离子和阴离子的通过具有选择性。涉及跨细胞途径的分子结构尚未被详细描述。肾脏通过参与钙二醇羟基化为VitD3的活性形式,间接影响钙的生物利用度【7】。  


2. 影响钙生物利用度的内在因素

生理条件和因素,如怀孕、婴儿期、更年期、老年、激素、与钙代谢相关的生长因子、限制钙吸收的疾病以及肠道微生物群,在内源性因素中是有区别的【1】。

2.1 生理条件

钙吸收从怀孕的前三个月开始加倍,部分原因是TRPV5/6、CB9k、PMCA1、Na+/Ca2+交换剂、claudin-2和claudin-12的增加,部分原因是骨化三醇(VitD3)的诱导。这些变化的发生是为了满足胎儿对钙的需求【8】。在怀孕和哺乳期间,母乳喂养至少6个月可以保护妇女免受骨质疏松症的影响,因为内分泌变化会增加肠道对钙的吸收以及肾脏对钙的再吸收。催乳素在怀孕和哺乳期间也负责增加钙的吸收【9】。由于早产儿的钙吸收受到干扰,因此使用母乳强化剂喂养似乎是有益的。母乳强化剂可以增加钙的吸收,确保与食用人工奶的儿童一样增加钙的吸收,同时降低食物不耐受和败血症的风险,并预防坏死性肠炎【10】。   

直到大约生命的第三个十年,合成代谢反应占主导地位。末次月经后3年内,骨强度和骨质量下降。绝经后和老年性骨质疏松症被归类为原发性骨质疏松症,这意味着它们不是由其他疾病引起的。绝经后和老年都会导致骨密度大幅度下降;因此,不仅女性而且老年男性都有骨质疏松性骨折的风险。由于老年患者肾脏和肠道状况的恶化,钙稳态越来越难以维持【11】。  

2.2 影响钙吸收的内源性因素

雌激素(表1):在接受雌激素治疗5年的特纳综合征(原发性卵巢功能衰竭)患者中,观察到骨密度增加和骨转换减少。

成纤维细胞生长因子23(FGF-23)(表1):由成骨细胞、骨细胞和其他体细胞(脑、肾、肝、肺、肠和脾细胞)中产生,增加FGF-23释放的因素有1,25(OH)2D、磷酸盐、PTH、怀孕期间肠粘膜的生长和哺乳。

甲状旁腺激素(表1):增加肾脏维生素D的合成、 然后刺激肠道钙吸收。当钙水平升高时,钙敏感受体被激活,从而促使甲状旁腺停止分泌PTH。这会导致维生素D减少肾脏中的合成,因此,钙吸收减少。这个过程基于反馈原理,保护身体免受低钙血症和高钙血症的影响。然而,在某些情况下,甲状旁腺是不活跃的,不能发挥其功能,不能释放正确水平的激素。这可能是由于甲状腺的切除(例如,由于癌症的发展)或颈部的放射治疗(例如,放射治疗)。甲状旁腺功能不全与PTH活性降低、血钙水平降低和体内磷滞留有关【12】。

胰岛素样生长因子-1(IGF-1)(表1): IGF-1与类固醇激素和PTH一起参与骨骼合成代谢反应。IGF-1降低不仅发生在老年人中,也发生在非酒精性脂肪肝患者和血液转氨酶水平升高的酒精中毒患者中,而白蛋白、胆红素和钙水平升高与IGF-1水平升高相关。      

维生素D (表1):转化维生素D从食物和皮肤合成其活性形式,需要2个过程。第一种发生在肝脏,VitD3被CYP2R1酶羟基化为25-羟基胆钙化醇(钙二醇,25(OH)D)。钙二醇是维生素的主要形式 但是它的生物活性大约是骨化三醇的100倍。第二个过程发生在肾脏,VitD3的活性形式由CYP27B1酶羟基化形成,即1α,25羟基胆钙化醇(骨化三醇,1,25(OH)2D)【13】。在肠道、肾脏、甲状旁腺和骨细胞中发现的VitD3受体(VDR)参与协调矿物质稳态。为了通过跨细胞途径从肠腔吸收钙,必须形成钙通道(TRPV6),其表达依赖于VitD3受体及其活性形式。


Table 1 Regulators of body changes affecting calcium absorption

Regulator

Effect

Mechanism

References

Estrogen

 雌激素

钙吸收增加

影响TRPV6和PMCA1b蛋白在十二指肠的表达

Dig Dis Sci. 2020;65:3502–3513.

Eur J Endocrinol. 017;176:233–242. 

成纤维细胞生长因子23(FGF-23) 

限制钙吸收

改善尿磷排泄和钙二醇分解代谢

F1000Res.2015;4:1472– 1477

直接抑制十二指肠肠细胞钙吸收

J Physiol Sci. 2019;69:683–696

Arch Biochem iophys.2016;590:109–117 

PTH 

甲状旁腺激素

钙吸收增加

肾脏维生素D合成增加

Front Horm Res. 2018;50:1–13

IGF-1 胰岛素样生长因子-1

钙吸收增加

介导通过PTH对骨构建的有益作用

J Mol Endocrinol.   2018;61:T115-T137 

肾近端小管中1α-羟化酶活性增加,可将钙二醇转化为骨化三醇

Endocr Connect.
  2015;4:187–195.

十二指肠CB9k水平升高

Nutr Res Rev.2015;28:83–99. 

尽管血液维生素D3水平不变,但钙吸收增加(IGF-1对钙吸收的直接影响)

Growth Horm IGF Res.
  2018;40:55–60.

Calcitriol (vitamin D) 

维生素D

增加钙吸收

维生素D受体和维生素D刺激肠内钙通道(TRPV6)的表达

Adv Exp Med Biol. 2017;1033:3–12

口服维生素D类似物(骨化醇和α-骨化醇)可增加肠道中钙的部分吸收

Osteoporos Int. 2018;29:723–732

钙二醇(血液中维生素D的主要形式)的浓度,但与∼与骨化三醇相比,活性降低100倍,这会增加饮食中钙含量不高的女性的PTH水平

J Nutr. 2015;145:990–995.

Abbreviations: IGF-1, insulin-like growth factor-1; PTH, parathyroid hormone.

 

2.3影响钙吸收的疾病因素

1型糖尿病:在长期高血糖期间,体内产生晚期糖基化终产物。微血管受损,导致神经病变、肾病和视网膜病变。除了影响负责调节钙代谢的器官外,糖尿病还会降低体内循环的骨化三醇水平,减少维生素D的数量,肠中的D受体和CB9k的数量【14】。

肥胖:肥胖者存在微量营养素缺乏的高风险,包括钙和维生素D.他们的钙二醇水平较低,通过减少PTH的分泌,导致肠道钙吸收障碍。在肥胖人群中,观察到瘦素水平升高,这会刺激下丘脑中的饱足信号,从而影响食欲的调节。瘦素在骨代谢中既有积极作用也有消极作用;一方面,它抑制破骨细胞的生成并增加成骨细胞的增殖,这表明瘦素对骨的有益作用。另一方面,瘦素的缺乏导致骨小梁的厚度和体积增加,证实瘦素的抗成骨作用。瘦人的骨代谢状况更好,尽管肥胖人的瘦素水平更高,这可以解释为瘦素抵抗以及软骨和骨骼因过度分泌这种激素导致的促炎状态而恶化【15,16】。

减肥手术和某些腹腔疾病:包括慢性胰腺炎这导致营养素的可用性有限,并干扰了肠道钙的吸收。

微生物群:肠道微生物群与宿主相互作用,影响树突状细胞、免疫系统细胞和肝细胞。微生物群与宿主的相互作用产生产物,如吲哚衍生物、次生胆汁酸、多胺和短链脂肪酸(SCFA)。有证据表明,微生物组及其代谢产物可以通过增加钙的生物利用度来改善骨结构和减少骨转换【17】。外部因素,如抗生素或被重金属或农药污染的食品,可以在数量和/或质量上改变微生物群。厚壁菌与拟杆菌数量的比例可能会影响健康状况,尤其是肥胖。厚壁菌在吃富含糖、脂肪和蛋白质的西方饮食的人群中普遍存在,而非洲地区吃高纤维含量传统饮食的人群中类杆菌比例较高。因此,厚壁菌比拟杆菌更能有效地从营养物质中获取能量,促进热量吸收。厚壁菌与拟杆菌比率的改变也可能表明由脂多糖引起的炎症【18】,脂多糖损伤肠上皮,增加其通透性并引起炎症;这一过程会损害矿物质的吸收,降低钙和铁等的生物利用度【19】。乳酸杆菌可能有助于增加肠道钙吸收。细菌可以提高血清钙二醇水平,从而通过影响PTH的分泌帮助增加肠道钙吸收。细菌也可能影响25羟化酶的活性【20】,短链脂肪酸,如丁酸、乙酸和丙酸,是微生物纤维发酵的结果。它们的活动可降低血压、调节食欲、维持葡萄糖稳态、改善胰腺功能和加强肠道屏障。SCFA生产不足导致肠道通透性增加,从而导致肥胖和心血管疾病。短链脂肪酸可以降低草类成分的pH值,从而通过为有益细菌提供酸性环境和减少有害细菌数量来维持肠道微生态系统。低pH值会减少磷酸钙的形成,从而增加钙的吸收。短链脂肪酸也直接影响钙的吸收,并通过调节信号通路增加钙的转运【14,21】。

血清素是一种神经递质,调节几乎所有的大脑功能。最近的研究表明,5-羟色胺可以减少骨形成。肠道细菌的特定菌株参与血清素的产生。对成骨细胞的体外研究表明,5-羟色胺激活了5-羟色胺6受体(一种G-蛋白偶联的5-羟色胺受体),导致碱性磷酸酶水平降低并抑制骨矿化【22】。

大豆异黄酮可被肠绒毛吸收,随粪便排出,或经微生物发酵成雌马酚。雌马酚具有强烈的雌激素样作用和抗氧化活性,非常稳定,易于吸收。尽管到目前为止研究的所有动物物种都能生产雌马酚,但只有20%-50%的人类拥有适合其生产的微生物群。雌马酚具有雌激素样作用;因此,它通过与雌激素受体结合,保护骨骼免受矿物质流失【23】。


3. 影响钙生物利用度的外在因素

虽然人体内的钙供应是遗传调节的,并且是每个人特有的,但它的定性和定量成分可以被外部因素改变。外源因素包括特定营养素的饮食调整和药物治疗【1】。钙的生物利用度受食物中各种因素的影响。大量营养素和微量营养素可能改善或扰乱钙的吸收。Table 2总结了影响钙吸收的营养因素【1.

3.1 饮食成分对钙的生物利用度的影响

脂肪(表2):脂肪对脂溶性维生素D的生物利用度有影响,而脂溶性维生素D是钙吸收所必需的。 脂肪也有助于钙的直接吸收,其效果取决于它形成的脂肪酸类型。 

碳水化合物(表2):乳制品是乳糖和钙的主要膳食来源。尽管乳糖本身并不影响钙的吸收,但乳制品中的低含量饮食是钙缺乏的预测因素,因此会对骨代谢产生不利影响。纤维降低粪便pH值,降低大肠中的β-葡萄糖苷酶活性。通过酸化肠道环境,可以通过限制磷酸盐的形成来增加钙的吸收。膳食纤维摄入对骨骼结构和代谢的影响似乎具有性别依赖性,其可能原因是大肠中β-葡萄糖醛酸酶活性的降低导致雌激素再吸收的减少,从而降低骨密度。菊粉是一种淀粉样多糖,作为益生元,可改变肠道菌群平衡和功能性上皮修饰。它主要与短链低聚果糖结合,提高肠道钙的生物利用度。 

蛋白质(表2):一项针对大鼠的实验研究确定,太平洋鳕鱼骨骼中的钙结合肽与钙结合,可增加钙在肠道中的吸收和渗透性,改善骨骼的生物力学特性、结构和矿物质密度,同时降低血液中骨转换标记物的浓度。在Caco-2细胞模型中,研究了脱盐水蛋清肽对钙吸收的影响。用荧光分光光度法测定脱盐水鸭蛋清肽和钙离子结合形成钙螯合物。脱盐水鸭蛋肽与6-通道钙-香草醛受体过渡电位的相互作用影响肠细胞繁殖和分化的调节。由此产生的钙螯合物在肠道中被很好地吸收。脱盐水鸭蛋清肽也间接影响钙等矿物质的吸收效率;具体来说,它们通过降解植酸来抵消植酸的影响,同时在草酸离子存在的情况下增加钙的吸收。在酪蛋白(牛奶蛋白)的消化过程中,酪蛋白磷酸肽被释放;酪蛋白磷酸肽除了具有抗菌、抗龋、细胞调节和免疫调节特性外,还可以转运钙离子,提高其生物利用度。在体外和体内研究中,研究人员已证实酪蛋白磷酸肽可防止钙在肠内沉淀,因此其吸收非常有效。从酪蛋白磷酸肽混合物中分离的单体肽P5具有最大的钙结合能力;它能同时结合6种钙离子。含有酪蛋白磷酸肽、壳寡糖和三聚磷酸盐的核壳微粒是钙补充剂中很有前途的成分,因为它们逐渐释放离子,导致吸收时间延长。钙的控制释放可提高其在肠道内的生物利用度。

矿物成分(表2):磷,饮食中钙磷比应在1.3:1至2:1之间。该比率的显著增加或减少可导致严重疾病,如生长、食欲、皮肤质量或肌力受损;无法保持正确的姿势;最终,甚至死亡。低磷饮食,即使提供适量的钙,也会导致磷的表观消化率和肾脏排泄量降低,而钙排泄量显著增加;这可能表明身体不能使用这种矿物质。钙磷比为2:1时,骨生长充分,骨保护素和核因子κB配体受体激活剂平衡最佳,核因子κB配体在骨代谢中起重要作用。铁,在这种矿物质严重缺乏的人群中静脉注射铁会促进FGF-23水平的增加,从而导致肠道钙吸收减少。在使用口服铁补充剂的患者中未观察到这种效果。地中海贫血(一种由于珠蛋白形成的先天性缺陷导致的血红蛋白合成障碍)患者可能会发生骨病。这种现象是由铁代谢调节受损和胃肠道过度吸收引起的。与钙转运相关的蛋白质(即钙结合蛋白-D9k、PMCA1b、TRPV5和TRPV6)的调节受损可减少肠道对钙的吸收。地中海贫血患者肠道内钙吸收受损的另一个机制是肠道内钠-钾ATP酶活性降低,这是负责稳定细胞内钠离子的机制,钠离子的存在是吸收钙排出所必需的。镁,镁通过改变维生素的合成来帮助增加钙的吸收。转换维生素的3种主要酶(肾脏中的24羟化酶和1α羟化酶,肝脏中的25羟化酶D)转化为其活性形式依赖于镁。镁缺乏导致钙二醇水平降低,PTH功能恶化,从而对钙代谢产生负面影响。充足的镁供应与骨质疏松的低风险相关。

草酸和植酸,草酸和植酸会损害钙的吸收,从而降低骨密度,导致骨质疏松。然而,植酸盐和草酸含量较低的蔬菜通常含有相对较少的钙。

咖啡因,有证据表明,适量摄入咖啡因有利于健康,降低骨质疏松症的风险。据观察,摄入咖啡因会降低血清中酸性和碱性磷酸酶的活性,这表明骨代谢较慢,从而降低骨质疏松症的风险。虽然在绝经后骨质疏松症的动物模型中观察到血钙水平增加(可能是通过减少钙排泄),但摄入足够钙的人类适度摄入咖啡因不会显著影响这种矿物质的代谢。此外,骨质疏松症伴有氧化应激,氧化应激的发生可能成为该疾病病因生理学的生物标志物。咖啡也是抗氧化剂的良好来源。与土耳其咖啡(煮沸)和浓缩咖啡(加压提取)相比,美国(过滤)咖啡具有更高的抗氧化能力和酚含量。  


Table 2影响钙吸收的营养因素Nutritional factors affecting calcium absorption

Nutrient

Item

Effect

Mechanism

References

Fat 

脂肪

任何类型的脂肪

增加钙吸收

高脂肪食物中维生素D含量高

J Food Sci Technol. 2017;54:3753–3765.

SFA 

有效钙吸收但骨密度低

空肠pH值低(磷酸盐生成减少)

Food Funct. 2018;9:1809–1815.

Nutr Res. 2016;36:742–750

低脂饮食

钙吸收率降低90%

小肠内高pH值(磷酸盐形成更高)

Food Funct. 2018;9:1809–1815

MUFA 

有效钙吸收和高骨密度

pH值和更高的calbidin-d9k肠道基因和小梁体积和厚度

Nutr Res. 2016;36:742–750

Carbohydrates 

碳水化合物

乳糖

仅婴儿钙吸收增加


Nutrients. 2019;11:718

纤维

增加钙吸收 

盲肠低pH

Food Funct.
  2016;7:2722–2728

β-葡萄糖醛酸酶活性降低

减少结肠中雌激素的再吸收→ 骨密度降低

J Bone Miner Res. 2018;33:241–249

菊粉和低聚糖

增加钙吸收 

肠道菌群平衡的变化和功能性上皮改变 

Food Funct. 2016;7:1950–1958

Protein 蛋白质

CBP-钙复合物

增加钙吸收 

肠钙通透性增加 

Food Chem.
  2017;219:428–435.

脱盐水鸭蛋清肽 

增加钙吸收 

肠腔内钙螯合物的形成及其对肠细胞繁殖和分化调节的影响;→ 钙螯合物被很好地吸收

Food Funct. 2018;9:5220–5229

植酸降解

草酸离子存在时钙吸收增加

酪蛋白 

增加钙吸收  

防止钙在肠内沉淀

Food Funct. 2018;9:5220–5229

矿物成分 

钙磷比(2:1

增加钙吸收   

属于调节骨重塑系统的蛋白质平衡(即,OPGRANKL

J Anim Physiol Anim Nutr. 2019;103:1224–1232

增加钙吸收 

血清中FGF-23水平升高(静脉给药)

J Ren Nutr.
  2018;28:270–277.

蛋白质调节受损:肠道中的CB9kPMCA1bTRPV5TRPV6,钠钾ATP酶活性降低(在地中海贫血患者中观察到)

J Physiol Sci. 2018;68:221–232

 

增加钙吸收 

参与维生素D代谢的酶依赖于镁

J Am Osteopath Assoc. 2018;118:181–189

草酸

钙吸收受损 

小肠中不溶性钙盐的形成 

Int Food Res J. 2017;24:1278–1285

植酸 

钙吸收受损 

小肠中不溶性钙螯合物的形成

咖啡因

降低血清中酸性和碱性磷酸酶的活性

降低骨转换率

Biomed Pharmacother. 2019;112:108650

更年期血钙水平升高

肾脏钙排泄减少

Abbreviations: 骨密度(BMD, bone mineral density; 钙结合肽-钙复合物(CBP-Ca complex, calcium-binding peptide–calcium complex; 成纤维细胞生长因子(FGF, Fibroblast growth factor; 低聚果糖(FOS, fructooligosaccharide); 单不饱和脂肪酸(MUFA, monounsaturated fatty acid; 饱和脂肪酸(SFA, saturated fatty acid


3.2 食物结构对钙的生物利用度的影响

在儿童期,钙、磷和生长因子是支持骨生长的重要成分,但在成人期,对骨密度/维持的积极影响也可能是由于牛奶中的其他生物活性蛋白质/肽或脂质直接作用于胃肠道(GIT)。乳糖可以增加钙的吸收;低聚半乳糖(GOS)来源于乳糖,是不可消化的低聚糖。研究表明,它们可以改善矿物质平衡和骨骼特性,并导致肠道双歧杆菌增多,因此具有益生元效应。添加益生元的强化牛奶和乳制品的补充增加了钙和镁的吸收,并引起动物和人类肠道微生物群的一些调节。发酵乳现在也被认为含有高活性成分,如维生素、肽、低聚糖和有机酸【24】。

阻止高血压的饮食方法(DASH)是因为DASH含有高纤维和低脂乳制品,并且遵循该饮食可显著降低血压。这种饮食有益于循环系统,推荐给有高血压及其后果风险的人群,如心肌梗死。然而,到目前为止,DASH饮食对骨骼健康的影响还没有得到充分的研究。DASH饮食的使用者血液维生素D3水平较低,这可能会恶化骨骼结构并导致骨质疏松症。因此,这种饮食应与食品或补充剂中维生素D3的充足供应相结合【25】。

低热量饮食不推荐给运动的人,因为增加的骨吸收可能会导致身体对钙的使用问题。50%的能量不足导致女性I型胶原C端端肽浓度增加,而I型胶原N端端肽水平降低,表明骨转换增加【26】。  

高蛋白饮食,当进行体力活动时,女性摄入高蛋白饮食(2.2 6个月后,未观察到显著的骨密度差异。在一项针对绝经后骨质疏松症妇女的研究中,补充蛋白质对骨密度有有益影响,而增加膳食蛋白质含量则没有影响。随着高蛋白饮食的增加,身体也获得了更多的蛋白质相关酸,其对钙排泄的负面影响可能与蛋白质消耗增加对骨骼的有益影响相平衡【1】。

植物性饮食, 避免食用肉类和奶制品的人通常钙和维生素的供应量较低并且可能有骨质疏松症的高风险。然而,流行病学研究表明,素食者和纯素食者的BMD水平通常相对较高。主要原因是饮食中肉类的数量有限或缺乏;肉类除了富含蛋白质外,还为身体提供与蛋白质相关的酸,这些酸会降低骨密度,增加骨折的风险。均衡的素食和纯素饮食包括适量的蛋白质、钙和钾,它们通过减少尿钙排泄对骨骼健康产生积极影响。以坚果、豆类、种子、深绿色蔬菜、添加脂肪、鸡蛋、低脂牛奶和水果为基础的饮食有利于年轻人骨骼系统的发育【27】。  


4. 影响钙生物利用度的药物因素

抗癫痫药物,如前所述,质子泵抑制剂通过限制胃内盐酸的分泌来减少钙的吸收,而盐酸是溶解钙盐所必需的。还有其他种类的药物抑制钙的生物利用度,从而增加骨质疏松症的风险。抗癫痫药直接干扰肠内钙的吸收,并通过诱导肝脏细胞色素P450加速维生素D3的分解代谢。抗癫痫药物还抑制成骨细胞生长,降低细胞对PTH的反应,从而限制降钙素的分泌【28】。

利尿剂,利尿剂通常用于治疗血压,因为它们促进钠的运输,从而有助于维持体内液体平衡。不幸的是,这些药物也间接影响钙离子的转运,从而破坏钙的再吸收。其作用机制与利尿剂的类型密切相关,可能影响细胞旁和跨细胞转运。例如,甘露醇(一种渗透性利尿剂)增加钠、水和(无意中)钙的排泄,这些通常通过渗透作用在近端小管中被重新吸收【29】。

抗结核药物,维生素D3缺乏在肺结核患者中很常见。异烟肼和利福平是用于治疗这些患者的药物,但它们也影响维生素D3代谢,维生素D3代谢与钙代谢密切相关。抗结核药物影响细胞色素P450的活性,细胞色素P450参与维生素D3的羟基化。根据最近的报告,当利福平单独使用或与异烟肼联合使用时,24,25-二羟基维生素D3和25-羟基维生素D3的浓度增加而不影响维生素D3(1,25-二羟基维生素D3)的活性形式。同时,属于细胞色素P450基因家族的CYP27A1或CYP2R1基因(或两者)的表达增加,这些基因负责编码肝脏25羟化酶。利福平和异烟肼组合抑制CYP27B1表达并刺激CYP24A1表达【30】。 

四环素类抗生素,四环素减少钙离子和其他二价和三价金属的吸收,并与它们形成不溶性螯合物。因此,四环素治疗期间应避免食用含有这些金属化合物的食物。  

左旋甲状腺素,左旋甲状腺素是甲状腺素的合成类似物,甲状腺素是一种调节内分泌器官功能低下的甲状腺激素。含左旋甲状腺素的药物应空腹服用,因为左旋甲状腺素与饮食成分和其他药物相互作用。左旋甲状腺素在pH值为2的环境中与碳酸钙结合,从而减少药物和钙离子的吸收20%-25%。另一方面,液体左旋甲状腺素限制了钙离子和铁离子对药物的吸收,从而提高了左旋甲状腺素和金属离子的生物利用度【31】。         

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