鈣質(英文:calcium)是指營養(yǎng)學中的鈣,通常用于指代富含鈣元素的食物或物質,而不是特定的化學物質。
人體的鈣含量出生時約為28g,成年時達到850~1200g,占體重1.5~2%。鈣原子數(shù)目僅次于碳氫氧氮等四種非金屬元素。每千克非脂肪組織中平均約含鈣20~25g。人體需要鈣來建立和維持強健的骨骼和牙齒,以及進行神經、肌肉和心臟功能。體內鈣99%以上都分布在骨骼和牙齒中,主要以羥基磷灰石結晶[3Ca3(PO4)2·(OH)2]形式存在,少量為無定形鈣。后者在嬰兒期占較大比例,以后隨年齡增長而逐漸減少。其余的1%中,有50%與枸緣酸(檸檬酸)合或與蛋白質結合,另外50%則以離子狀態(tài)存在于軟組織、內環(huán)境及血液中,組成混溶鈣池,這部分鈣與骨骼鈣維持動態(tài)平衡,是維持體內正常狀態(tài)所必需的。人體無法自主合成鈣質,因此必須從飲食中獲取。自然的食品以牛奶和優(yōu)酪乳所含的鈣最多,其他食物如干豆類、魚、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘藍類蔬菜和芥藍菜等都含有豐富的鈣。此外還有很多添加鈣強化的食物,例如:橙汁、蔓越莓汁、早餐谷類食品等。也有人服用鈣補充劑以補不足。然而攝取過量的鈣可能導致腎結石 。
分布
骨骼和牙齒:人體中99%的鈣分布在骨骼和牙齒中,以羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)的形式結晶,并與其他元素(如磷、鎂、碳酸根等)相互作用,形成強而有力的骨骼和牙齒結構。
血液和其他軟組織:血漿中的鈣有48%為離子形式,46%與蛋白質結合,3%為配位化合物形式,還有3%未被確認。鈣離子對神經組織有特殊且重要的影響,如果血鈣離子濃度下降,神經組織會過度興奮,導致僅手/足或甚至四肢抽搐;另一方面,高血鈣抑制神經興奮。
作用機理
鈣質在人體內具有多種生理作用,包括維持骨骼健康、支持神經、肌肉和心臟功能、維持血液凝固和細胞信號傳遞等。其作用機理主要涉及以下幾個方面:
骨骼健康:鈣離子是骨骼組織的重要成分,維持骨骼強度和骨密度。骨骼會不斷重塑,鈣會吸收和沉積到新骨中,以改變骨骼大小、修復損傷、維持血清鈣水平并提供其他礦物質的來源。
神經和肌肉功能:鈣離子在神經和肌細胞中扮演著重要的信號傳遞角色。在神經元中,鈣離子參與了神經傳遞的調節(jié)。在肌肉細胞中,鈣離子在收縮和松弛過程中起著關鍵的作用。
心臟功能:心肌細胞中的鈣離子參與了心臟的收縮和松弛過程。鈣離子的水平和調節(jié)可以影響心臟的節(jié)律和功能。
血液凝固:鈣離子在血液凝固過程中扮演著重要的角色。它參與了凝血因子的活化和血栓的形成。
細胞信號傳遞:鈣離子參與了許多細胞信號通路的調節(jié),包括細胞增殖、分化、凋亡和代謝等。
吸收與代謝
鈣的吸收和代謝是一個復雜的過程,受到多種因素的影響,包括飲食、維生素D、甲狀旁腺激素和腎臟功能。
吸收:人體對鈣質的吸收主要發(fā)生在小腸中。在小腸上皮細胞的絨毛邊緣有許多鈣離子通道和運輸?shù)鞍祝鼈兛梢詫⑩}離子從腸道中吸收到血液循環(huán)中。鈣質的吸收受到許多因素的影響,如維生素D、鈣離子濃度、鈣質形式等。
代謝:人體內的鈣離子主要存儲在骨骼中,而血液中的游離鈣離子水平需要保持穩(wěn)定。當血液中的鈣離子水平過低時,甲狀旁腺激素(PTH)會被激活,刺激骨骼釋放鈣離子,同時促進腎臟對維生素D的活化,增加小腸對鈣離子的吸收。當血液中的鈣離子水平過高時,甲狀旁腺素(降鈣素)會被釋放,抑制骨骼的鈣離子釋放和腸道對鈣的吸收,同時促進腎臟對鈣離子的排泄。
來源
人體鈣質來源主要包括三個方面:飲食、膳食補充劑和藥物。
食物
牛奶、酸奶和奶酪是鈣的豐富天然來源。在美國,大約72%的鈣攝入量來自乳制品和添加了乳制品成分的食品。非乳制品來源包括罐裝沙丁魚和帶骨三文魚以及某些蔬菜,例如羽衣甘藍、西蘭花和結球白菜(白菜)。大多數(shù)谷物的鈣含量都不高,但因為人們經常食用它們,所以它們有助于鈣的攝入。
鈣的吸收因食物類型而異。乳制品和強化食品中鈣的吸收率約為30%。植物中的某些化合物(例如,草酸、植酸)會與鈣形成難消化的鹽,從而降低鈣的吸收,從而降低鈣的吸收 。菠菜的鈣吸收率僅5%,而牛奶的吸收率則高得多,為27%。
下圖是常見食物的鈣含量:
膳食補充劑
當飲食無法提供足夠的鈣質時,可以考慮膳食補充劑。
鈣補充劑通常作為口服片劑或膠囊形式出現(xiàn),一般包括碳酸鈣和檸檬酸鈣,也可以包括其他形式如硫酸鈣、維生素c鹽、微晶羥基磷灰石、葡萄糖酸鹽、乳酸鹽和磷酸鹽。與食物一起服用時,補充劑的吸收率會更高。
藥物
由于具有中和胃酸的能力,碳酸鈣包含在一些非處方抗酸產品中,例如水果味抗酸鈣補充劑(" Tums Antacid Calcium Supplement)和強效水果味片劑(Rolaids Extra Strength Tablets)。根據(jù)其強度,每個咀嚼片或軟咀嚼片可提供約270至400毫克的鈣。
補鈣藥物的使用需要在醫(yī)生指導下進行,因為不同的藥物在劑量、用法和不良反應等方面都存在差異,需要根據(jù)患者的具體情況進行選擇和調整。
推薦攝入量
一般個體
成年人每天需要的鈣量因年齡和性別而異,美國醫(yī)學研究所建議成年人每天攝入1000-1200毫克的鈣質。在兒童和青少年階段,適當增加鈣元素的攝入量有助于支持骨骼的生長和發(fā)育。同時,在老年人和妊娠期婦女等特定人群中,增加鈣質的攝入量也是必要的。
鈣質的每日建議攝入量因年齡和性別而異。根據(jù)美國國家衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health)的建議,平均每日攝入量幾乎滿足所有(97%–98%)健康個體的營養(yǎng)需求,對于成年人,主要標準是促進骨骼維持和中性鈣平衡所需的量;對于0至12個月大的嬰兒,充足攝入量(圖中的*)相當于健康母乳喂養(yǎng)嬰兒的平均鈣攝入量;對于兒童和青少年,推薦膳食攝入量是基于與骨積累和正鈣平衡相關的攝入量。如下圖所示:
注釋:*為充足攝入量,該水平可確保營養(yǎng)充足。
鈣質特殊人群
絕經期及絕經后女性的雌激素水平下降會導致骨量迅速下降,增加骨質疏松癥的風險,男性也可能發(fā)生與年齡相關的骨質流失并導致骨質疏松癥。美國食品藥品監(jiān)督管理局(美國食品藥品監(jiān)督管理局)已批準使用含有鈣和維生素D的補充劑降低骨質疏松癥風險的健康聲明,有些臨床試驗發(fā)現(xiàn)補鈣可以改善老年人的骨骼健康,但并非所有研究都支持這一說法。因此,只要鈣攝入符合日常標準即是安全的。若一天攝取超過2500 mg的鈣質,對人體就會造成一些負面的影響,尤其是嬰幼兒或老年人。 太大量的鈣質攝取會造成血鈣過高(高血鈣),使大量鈣質囤積于軟組織內(soft tissue),造成軟組織鈣化(calcification)的現(xiàn)象。大量鈣質攝取也會造成便秘,增加鈣相關的腎結石風險,尤其是原發(fā)性的尿鈣過多(idiopathic hypercalciuria)的病患。
鈣質缺乏和攝入過量的影響
鈣是人體健康所必需的營養(yǎng)素之一,對于骨骼和牙齒的生長和維持、神經、心肌和其他組織的正常功能都至關重要。缺乏鈣或者過量的鈣攝入可能會相關的疾病:
缺鈣
骨質疏松癥
缺鈣會降低骨骼強度并導致骨質疏松癥,其特征是骨骼脆弱和跌倒風險增加。缺鈣還會導致兒童佝僂病和成人其他骨骼疾病,盡管這些疾病更常見的原因是維生素D缺乏。在患有佝僂病的兒童中,生長軟骨不能正常礦化,這會導致骨骼結構發(fā)生不可逆轉的變化。慢性缺鈣的另一個影響是骨軟化癥,或骨礦化和骨軟化缺陷,可發(fā)生在成人和兒童中。對于佝僂病和低磷性佝僂病,鈣和維生素D的需求似乎相互關聯(lián),因為血清維生素D水平越低,預防這些疾病所需的鈣就越多。
心血管疾病
鈣與脂肪酸結合,因此可以減少脂質吸收,從而可能降低心血管疾病(Cardiovascular Disease)風險。然而,關于膳食鈣和鈣補充劑在降低心血管疾病風險方面的作用的研究結果不一,一些證據(jù)表明鈣補充劑甚至可能增加心血管疾病風險。目前對該影響沒有統(tǒng)一的結論,一般認為鈣攝入不超過可耐受最高攝入量就是安全的。
鈣攝入過多
腎結石
高鈣攝入會增加尿中鈣的濃度,因為鈣可以沉積在尿液中并形成結晶,導致鈣結石形成的風險增加。因此,長期高鈣飲食可能會增加腎結石的風險。但并非所有人都會因為高鈣攝入而形成腎結石,具體情況還要考慮其他因素,如飲食中的其他物質、個人腎功能等。
與其他藥物的相互作用
鈣有可能與某些藥物相互作用,并且?guī)追N類型的藥物可能會對鈣水平產生不利影響。
杜魯特韋(Dovato,Tivicay)是一種用于成人和兒童的HIV整合酶抑制劑。同時使用鈣補充劑和多替拉韋可顯著降低Dolutegravir的血藥水平,顯然是通過螯合作用。美國食品藥品監(jiān)督管理局批準的Dolutegravir標簽建議患者在服用鈣補充劑前2小時或服用后6小時服用Dolutegravir。
左旋甲狀腺素是一種用于治療甲狀腺功能減退和甲狀腺癌的甲狀腺素,補充碳酸鈣可干擾左旋甲狀腺素(Synthroid、Levoxyl等)的吸收。FDA批準的該藥物標簽指示服用碳酸鈣補充劑的患者在服用補充劑后4小時內避免服用左旋甲狀腺素。
同時使用鈣補充劑和喹諾酮類抗生素(如環(huán)丙沙星(Cipro)、吉米沙星(Factive)和莫西沙星(Avelox))可減少諾類藥物的吸收。在補鈣前2小時或補鈣后2小時服用抗生素可防止這種作用。
補鈣藥物的使用需要在醫(yī)生指導下進行,因為不同的藥物在劑量、用法和不良反應等方面都存在差異,需要根據(jù)患者的具體情況進行選擇和調整。
參考資料 >
Calcium - Health Professional Fact Sheet.U.S. Department of Health & Human Services National Institutes of Health.2023-04-14
各國膳食指南.中國居民膳食指南.2023-06-15
Dietary Supplement Label Database.National Institutes of Health & Office of Dietary Supplements.2023-04-14
U.S. Food and Drug Administration. Dovato Label.藥物使用說明.2023-04-14