Skuteczność preparatów wapnia w proFilaktyce jego niedoborów
Transkrypt
Skuteczność preparatów wapnia w proFilaktyce jego niedoborów
3KUTECZNOu¿PREPARATÌWWAPNIAWPROFILAKTYCE JEGONIEDOBORÌW #ALCIUMPREPARATIONEFFECTIVENESSINPREVENTIONOFACALCEROSIS $RHABNFARM"ARBARA$OLIÊSKAMGRIN!GNIESZKA-IKULSKA 0ROFDRHABMED&LORIAN2YSZKA +ATEDRAI:AKAD&ARMACJI3TOSOWANEJgLSKIEGO5NIWERSYTETU-EDYCZNEGO 3OSNOWIEC &ARMACEUTYCZNY:AKAD.AUKOWO0RODUKCYJNY`"IOCHEFAn 3OSNOWIEC Streszczenie Choroby związane z niedoborem wapnia szczególnie osteoporoza u dorosłych oraz osteomalacja u dzieci są obecnie poważnym światowym problemem. Wiedza wśród społeczeństwa o roli wapnia w utrzymaniu zdrowia, szczególnie mocnych i zdrowych kości jest nadal niewystarczająca. Często unika się mleka i produktów nabiałowych – głównych źródeł łatwo przyswajalnego wapnia, wprowadzając do diety produkty przetworzone z niską zawartością składników odżywczych, mineralnych i witamin. Celem niniejszego opracowania jest wskazanie roli wapnia w profilaktyce chorób związanych z jego niedoborem szczególnie osteomalacji i osteoporozy, a także porównanie dostępnych na rynku postaci preparatów wapnia oraz krótki przegląd badań nad nowymi jego formami. Abstract Nowadays diseases connected with calcium deficiency like osteoporosis and rachitis are a serious public problem all over the world. Knowledge of calcium`s role in maintaining good health, especially strong and healthy bones is still very low. People especially the young, very often avoid milk and dairy products – the main source of readily available calcium. Preferring a diet of processed products which have a low content of nutrients, minerals and vitamins. This article is an attempt to present the role of calcium in prevention of all diseases connected with its deficiency or absence. Key words: calcium, calcium salts, calcium deficiency, osteoporosis, diet supplements Słowa kluczowe: wapń, sole wapnia, niedobory wapnia, osteoporoza, suplementy diety '-Í Wapń jest podstawowym składnikiem tkanki kostnej oraz bierze udział w wielu procesach fizjologicznych jak: krzepniecie krwi, przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe, równowaga elektrolitowa, utrzymanie maksymalnego napięcia i pobudliwości mięśni szkieletowych oraz mięśnia sercowego, sekrecji gruczołów dokrewnych, spermatogenezy, odtwarzaniu komórek, wydzielaniu hormonów, przenikaniu lipidów. Posiada także właściwości przeciwzapalne, przeciwobrzękowe i przeciwalergiczne. Ponadto wskazuje się jego pozytywne działanie w zapobieganiu i leczeniu nadciśnienia [1], kamicy nerkowej [2], cukrzycy typu 2 [3], raka okrężnicy [4], PMS (syndrom napięcia przedmiesiączkowego) [5], zwalczaniu zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej u hemodializowanych chorych z przewlekłą mocznicą [6]. Ogólnoustrojowy dobowy bilans wapnia u zdrowych, doroCOPYRIGHT'RUPADR!2+WIECIÊSKIEGO )33. słych osób wynosi zero i jest wypadkową pomiędzy ilością wapnia spożywanego, a wydalanego. U dzieci i młodzieży ilość wchłanianego z pokarmem wapnia jest większa, co pozwala na akumulację w układzie kostnym (bilans dodatni). W okresie wzrostu organizm może zaabsorbować nawet do 75% spożywanego wapnia. W wieku 25 lat współczynnik wchłaniania obniża się do poziomu 20-30%, a po 35 roku życia wynosi już tylko 15%. Przyczyną ujemnego bilansu wapniowego może być zbyt niska podaż wapnia z dietą oraz upośledzone wchłanianie jelitowe. Znaczną utratę wapnia z układu kostnego (ujemny bilans wapniowy) obserwuje się u osób starszych i kobiet w wieku pomenopauzalnym, co jest związane z niedoborem hormonów płciowych – estrogenów, androgenów. Wraz z wiekiem narasta również oporność jelitowych receptorów dla witaminy D – co zmniejsza efektywność wchłaniania, maleją również możliwości produkcji tej witaminy w skórze. Wiele substancji dostar- &ARMACEUTYCZNY 0RZEGLD.AUKOWY kU¤°°U czanych z pokarmem może zwiększać lub obniżać jelitową absorpcję wapnia. Do czynników pokarmowych poprawiających wchłanianie jonów wapnia należą: laktoza, zasadowe aminokwasy, kwas mlekowy i cytrynowy, niestrawne oligosacharydy (inulina), średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Dodatnio wpływają na proces wchłaniania wapnia jony magnezu i kwasy żółciowe. Natomiast ograniczają wchłanianie wapnia zawarte w niektórych warzywach i owocach kwasy uronowe, szczawiany, fityniany. Absorpcja obniża się także przy diecie bogatej w sód i białko zwierzęce, paleniu tytoniu, nadużywaniu alkoholu i kofeiny. Regularne picie jednej filiżanki czarnej kawy dziennie powoduje ubytek 2-3 mg Ca/dzień, co w stosunku rocznym daje 700-1000 mg. ¥qRuRy -Ao-ª-ylNajlepszą formą uzupełniania niedoborów wapnia jest dostarczenie go z pożywieniem. Podstawowym i najbogatszym źródłem wapnia w przeciętnej diecie jest mleko i jego przetwory. Ocenia się, że dostarczają one blisko 80% tego pierwiastka. Wykazano, że wapń pochodzący z mleka i jego przetworów dobrze się wchłania nawet przy braku witaminy D czy obniżonej ilości soku żołądkowego. Badacze sugerują, że istotny wpływ na lepsze wchłanianie wapnia z mleka mają występujące w nim substancje bioaktywne – kazeinofosfopeptydy, lizyna i arginina [7]. Ponadto badacze z Japonii wykazali szczególne właściwości białek mleka (MBP –milk basic protein), które mają zdolność do bezpośredniego hamowania resorpcji osteoklastów w hodowli komórek kostnych, a także hamowania utraty masy kostnej u szczurów po owarektomii [8]. Oprócz właściwej diety dodatkowe źródło wapnia mogą stanowić preparaty wapniowe. Do najczęściej stosowanych należą: węglan, chlorek, cytrynian, mleczan, glukonian, laktobionian. Nadal testuje się kilka innych, które mogą mieć zastosowane w uzupełnianiu niedoborów wapnia, na przykład fumaran wapnia [9,10] i mrówczan wapnia [11]. Spotyka się również połączenia dwóch organicznych soli wapnia np.: laktoglukonian (10,5% Ca), glukonolaktobionian (6,9% Ca) czy cytryniano-jabłaczan wapnia (23% Ca). Ostatnio coraz większe uznanie wśród pacjentów zyskuje wapń ze źródeł naturalnych: z muszli ostryg, skorupek jaj kurzych, mączki kostnej, koralowców, dolomitu. Biorąc pod uwagę zawartość wapnia w preparacie można obliczyć jaką ilość wapnia dostarczamy faktycznie organizmowi. Dla porównania, aby dostarczyć 1000 mg wapnia należy spożyć 2,5 g węglanu wapnia, 4,7 g cytrynianu i aż 11,2 g glukonianu wapnia. Należy zaznaczyć, że wapń jest makroelementem o charakterze progowym, co oznacza, że istnieje zależność miedzy jego spożyciem, a wchłanianiem i retencją w organizmie do pewnej wartości granicznej. Wyższy wzrost pobrania wapnia oraz dalsza wysoka podaż w pewnym wieku nie skutkują zwiększeniem wchłaniania oraz akumulacji w kośćcu. Po wielu badaniach stwierdzono, że największy procent wchłaniania wapnia z suplementów występuje, gdy dawka jednorazowa wynosi 500 mg lub mniej. Węglan wapnia Jest nieorganiczną, słabo rozpuszczalną w wodzie (0,0153 g/l) solą wapnia, która w żołądku przekształca się w silnie &ARMACEUTYCZNY 0RZEGLD.AUKOWY zdysocjowany chlorek wapnia. Oszacowano na podstawie badań, że 20-40% węglanu wapniowego jest przyswajane. Rozpuszczalność węglanu wapnia jest silnie zależna od pH, dlatego zaleca się przyjmowanie suplementów z tą postacią wapnia wraz z pokarmem, aby sekrecja kwasu w żołądku była jak największa. Biodostępności wapnia z różnych soli poświęcono wiele badań. Stwierdzono, że absorpcja wapnia podanego w postaci węglanu nie różni się istotnie od innych soli wapniowych [12]. Należy natomiast zaznaczyć, że istotnymi zaletami węglanu wapnia jest wysoka zawartość wapnia w cząsteczce soli - 40% oraz szeroka dostępność i niska cena surowca. Ujemne cechy to słaba rozpuszczalność i słabe wchłanianie przy niedokwaśności żołądka (hipoacidoza), alkalizowanie ustroju, możliwość powodowania działań ubocznych w postaci wzdęć i zaparć. Fosforany i chlorki wapnia Fosforan wapnia wykazuje bardzo słabą rozpuszczalność (0,02-0,03 g/l) nawet przy niskim pH i w tych warunkach słabo się wchłania. Poza tym utrzymanie niskiego pH jest trudne ze względu na silne właściwości buforujące fosforanu. Sól ta jako główne źródło jonów wapnia w suplementach diety jest stosowana rzadko. W niektórych preparatach wapniowych jako składnik główny pojawia się mikrokrystaliczny hydroksyapatyt (MCHC). Hydroksyapatyt, mimo iż zawiera 40% wapnia jest solą praktycznie nierozpuszczalną (0,08 g/l) i słabo wchłanianą oraz wywiera nieznaczny efekt na metabolizm wapnia. Chlorki wapniowe odznaczają się dobrą rozpuszczalnością i wysoką zawartością procentową wapnia. W praktyce medycznej chlorki wapnia spotyka się w formie 10% roztworów do wstrzykiwań, stosowanych w celu szybkiego uzupełnienia niedoborów wapnia lub przy zatruciach antagonistami wapnia np. magnezem. Rzadko stosuje się chlorki wapniowe jako składnik tabletek, ze względu na znaczną higroskopijność oraz drażniące działanie na błonę śluzową żołądka, co może skutkować powstaniem owrzodzeń. Cytrynian wapnia Dla osób które nie maja problemu z przyjmowaniem większej ilości tabletek lub osób z niedokwaśnością żołądka, bądź stosujących blokery histaminy-2 czy inhibitory pompy proteinowej poleca się cytrynian wapnia lub cytryniano-jabłaczan wapnia [13]. Wapń występuje tu w formie organicznej, zchelatowany ze słabymi kwasami organicznymi, przez co lepiej się wchłania [14]. Tłumaczy się to brakiem alkalizującego działania cytrynianu, które mogłoby podwyższać pH i zmniejszać absorpcję. Ponadto ilość zjonizowanego cytrynianu wapnia pozostaje stabilna przez kilka godzin nawet po wydzieleniu soku trzustkowego. Stwierdzono również, że wapń z cytrynianu nie wiąże się ze szczawianami i innymi składnikami roślinnymi, które obniżają wchłanianie. Cytrynian wapnia jest powszechnie stosowany przez producentów żywności, wzbogacających produkty w wapń, ponieważ nie zmienia on pH produktu, nie wpływa na smak oraz konsystencję. Najczęściej wzbogaca się nim soki, jogurty i sery. Wadą cytrynianu wapnia jest natomiast jego wysoka cena oraz niska rozpuszczalność (9,6 g/l) i zdolność do pochłanianie wody podczas przechowywania. W porównaniu z cytrynianem wapnia, większą rozpuszczalCOPYRIGHT'RUPADR!2+WIECIÊSKIEGO )33. kU¤°°U nością, biodostępnością oraz znacznym wpływem na utrzymywanie odpowiedniej masy kostnej cechuje się cytryniano-jabłczan wapnia [15]. Fumaran wapnia Fumaran wapnia od kilku lat znajduje zastosowanie w wzbogacaniu żywności w wapń w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. US FDA klasyfikuje fumaran wapnia jako dodatek spożywczy i suplement diety. Fumaran wapnia jest związkiem trwałym, słabo rozpuszczalnym w wodzie (21,1g/l). W kwaśnym środowisku żołądka zachodzi reakcja wymiany miedzy solą, a kwasem solnym i już w postaci chlorku wapnia wchłania się w jelicie cienkim. Fumaran wapnia podany doustnie uzupełnia niedobory wapnia w hipokalcemii o różnej etiologii. Ocenę skuteczności i tolerancji fumaranu wapnia wykonano na chorych hemodializowanych z powodu przewlekłej niewydolności nerek [16]. Badania potwierdziły, że tabletki z fumaranem wapnia są dobrze tolerowane i skuteczne w leczeniu zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej. Wykazano także, że fumaran wapnia dobrze wchłania się u szczurów z doświadczalnie wywołaną osteoporozą (po orchidektomii) oraz przyczynia się do zwiększenia gęstości kości BMD [10]. Ponadto w odróżnieniu od węglanu wapnia nie powoduje alkalizacji ustroju oraz wzdęć. Glukonian, laktobionian i mleczan wapnia Glukoniany i laktobioniany zawierają stosunkowo mało wapnia (5 - 9%). Glukolakto-bionian i laktobionian ze względu na dobrą rozpuszczalność są powszechnie stosowane w syropach wapniowych dla dzieci i dorosłych. Syropy wapniowe mogą być alternatywą dla osób mających trudności z połykaniem tabletek. Mleczan wapnia o 13% zawartości wapnia, podawany dorosłym nie powoduje żadnych efektów ubocznych, natomiast nie powinno się go podawać małym dzieciom (ponieważ nie produkują one jeszcze odpowiednich enzymów potrzebnych w prawidłowym metabolizmie mleczanów) oraz chorym na cukrzycę. Wapń ze źródeł naturalnych Od dość dawna naukowcy prowadza badania nad wykorzystaniem skorupek jaj kurzych jako naturalnego źródła wapnia. Bazując na danych z 1997 roku w samych Stanach Zjednoczonych produkuje się 120 tys. ton nieprzetworzonych i niewykorzystanych skorup jaj. Publikowane badania wykazują, że skorupy jaja kurzego wywierają pozytywny wpływ na metabolizm kostny [17,18]. W badaniach klinicznych z zastosowaniem proszku ze skorup jaja kurzego obserwowano właściwości przeciwkrzywicze, pozytywny wpływ na gęstość kości, opóźnienie procesów demineralizacji kości. U kobiet z osteoporozą pomenopauzalna i starczą zaobserwowano zmniejszenie odczuć bólowych wynikłych z osłabienia kości, zwiększenie zdolności poruszania się oraz wzrost gęstości kości BMD [19]. W warunkach in vitro proszek z kurzych skorup stymulował różnicowanie chondrocytów i wzrost chrząstki [20]. Proszek ze skorup jaj w ponad 93% zawiera węglan wapnia, a ponadto 1,39% węglan magnezu, 0,73% fosforanów i 4,14% związków organicznych (proteiny, glikoproteiny, polisacharydy, gliCOPYRIGHT'RUPADR!2+WIECIÊSKIEGO )33. koaminoglikany, aminokwasy-glicyna, arginina). Wykryto również niewielkie ilości kalcytoniny, progesteronu oraz transformowanego czynnika wzrostu (TGF-β1). Proszek ze skorup jaj kurzych posiada wszystkie korzystne cechy przypisywane węglanowi wapnia, jak łatwa jonizacja w niskim pH żołądka, korzystny stosunek ilości wapnia (38%) do masy całej cząsteczki. Stanowi źródło bardziej biodostępnego wapnia w porównania z czystym węglanem wapnia, na co mogą wpływać obecne w nim pierwiastki – stront, fluor, miedź oraz białka. Jako zamiennik węglanu wapnia w preparatach wapniowych producenci często stosują zmielone muszle ostryg. Wydobywa się je z kilku unikalnych złóż na świecie u wybrzeży Meksyku, Indii i Skandynawii. Proszek z muszli ostryg zawiera 37-39% wapnia pierwiastkowego. Badania przeprowadzone na zwierzętach wykazały, że grupa otrzymująca wapń z muszli ostryg miała o 9-17% wyższe stężenie wapnia we krwi niż grupa otrzymująca węglan wapnia. Lepsze pokrycie zapotrzebowania na pierwiastek sprawił, że znacznie zmniejszył się pobór wapnia z kości szpikowych. Biodostępność wapnia z muszli ostryg jest dobrze udokumentowana u kur niosek. Niestety mało jest badań i doniesień naukowych na temat dostępności i działania proszku z muszli ostryg na zdrowie i metabolizm wapnia ludzi. Większość z nich bazuje na danych dotyczących węglanu wapnia, który jest ich głównym składnikiem. Donosi się także, że alternatywnym źródłem wapnia mogą być koralowce [21]. Głównym składnikiem koralowców jest również węglan wapnia. Koralowce pozyskuje się z rafy u wybrzeży Okinawy (Japonia) oraz wybrzeży północnej Brazylii. Zawartość wapnia w koralowcach z tych źródeł wynosi 35-38%. W przeprowadzonych badaniach naukowcy sugerują, że wapń z koralowców jest lepiej absorbowany z jelit (69,6%) niż węglan wapnia oraz wpływa na zwiększenie BMD [21]. Właściwości te przypisują obecności ponad 70 dodatkowych pierwiastków i minerałów głównie w organicznej, zchelatowanej formie. Naukowcy uważają, że pozytywne działanie wapnia z koralowców wynika także z idealnego stosunku w surowcu wapnia do magnezu (2:1). Podobnie jak w przypadku muszli ostryg potrzebne są dalsze, szczegółowe badania potwierdzające działanie takich preparatów. Tanim surowcem do produkcji związków wapnia wydaje się być dolomit. Dolomit (węglan wapniowo-magnezowy) pozyskiwany ze złóż krajowych zawiera od 24-30% wapnia pierwiastkowego, 18-22% magnezu oraz niewielkie ilości żelaza, glinu, krzemu, manganu, cynku i miedzi. Do celów spożywczych i farmaceutycznych dolomit pozyskiwany jest z odpowiednich odmiany litologicznych, które są myte, suszone w temp 110ºC, a następnie rozdrabniane w młynach strumieniowych do rozmiarów cząstek w granicach 4-10 μm. |J¥u|ª-ylR Większość badaczy jest zgodnych: nie ma leczenia osteoporozy bez wyrównywania niedoborów wapnia. Aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia osteoporozy oraz złamań osteoporetycznych zalecana jest jak najwcześniejsza profilaktyka. Obligatoryjne jest stosowanie suplementacji wapniem diety kobiet w okresie przed i po menopauzie. Gdy &ARMACEUTYCZNY 0RZEGLD.AUKOWY kU¤°°U spożywcze źródła wapnia są niewystarczające by pokryć wymaganą dzienną dostawę pierwiastka należy wziąć pod uwagę suplementację preparatami wapniowymi. Dodatkowa suplementacja diety, szczególnie wśród osób zwiększonego ryzyka osteoporozy może oszczędzić ogromne środki finansowe oraz zmniejszyć straty moralne związane z dyskomfortem powypadkowym. Obecnie rynek jest dobrze zaopatrzony w tego typu preparaty. Nadal w wielu ośrodkach naukowych na całym świecie prowadzone są prace nad nowymi postaciami preparatów wapnia jak i substancjami zwiększającymi jego wchłanianie i biodostepność. Często dyskutowanym problemem jest wybór odpowiedniego preparatu wapniowego. Przede wszystkim zależy on od indywidualnych potrzeb pacjenta. Przy szczegółowym przeglądzie soli wapniowych uwidaczniają się różnice w rozpuszczalności, biodostępności oraz zawartości wapnia elementarnego. Należy wziąć pod uwagę także współczynnik wchłaniania wapnia, który zmienia się z wiekiem (z 70% w dzieciństwie na 20-40% w późniejszych latach) i dokonać odpowiedniej poprawki w dziennym jego dawkowaniu. Pamiętajmy, że suplementacja wapniowa jest długotrwała i wieloletnia, wobec czego preparat powinien być odpowiedni dla pacjenta nie tylko pod względem dawki, ale również postaci, wielkości tabletki, walorów smakowych czy też aspektów ekonomicznych. 8. Piśmiennictwo: 16. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Van Mierlo L.A., Arends L.R., i wsp.: Blood pressure response to calcium supplementation: a meta-analysis of randomized controlled trials., J. Hum. Hypertens., 2006; 20: 571-80. Williams A.P., Child D.F., i wsp.: Why oral calcium supplements may reduce renal stone disease: report of clinical pilot study., J. Clin. Pathol., 2001; 54: 54-62 Pittas A.G., Dawson-Hughes B., Li T. i wsp.: Vitamin D and calcium intake in relation to type 2 diabetes in women., Diabetes Care, 2006, 29: 650-56 Sandler R.S.: Calcium supplements to prevent colorectal adenomas., Am. J Gastroenterol., 2005, 100: 395-96. Thys-Jacobs S.: Micronutrients and the Premenstrual Syndrome: the case for calcium., J. Am. Coll. Nutr., 2000, 19: 220-27. Friedman E.A.: Calcium-based phosphate binders are appropriate in chronic renal failure., Clin. J. Am. Soc. Nephrol., 2006, 1: 704-709 Scholz-Ahrens K.E., Schrezenmeir J.: Effects of bioactive substances in milk on mineral and trace element metabolism with special reference to casein phosphopeptides., Br. J. Nutr., 2000, 84: S147-53 &ARMACEUTYCZNY 0RZEGLD.AUKOWY 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 17. 18. 19. 20. 21. Toba Y.Z.: Milk basic protein: a novel protective function of milk against osteoporosis., Bone, 2000, 27/3: 403 Ryszka F., Szulc B., Gadomska-Nowak M.: Comparison of intestinal absorption of selected calcium organic salts through the rat jejunum in vitro., Boll. Chim. Farm., 2003, 142: 109-11 Ryszka F., Dolińska B.M., Suszka-Świtek A.: Calcium concentration at rat females with osteoporosis after applying calcium fumarate., Boll. Chim. Farm, 2003, 142: 258-59 Hanzlik R.P., Fowler S.C., Fisher D.H.: Relative bioavailability of calcium from calcium formate, calcium citrate and calcium carbonate., J. Pharm. Ex. Ther., 2005, 313: 1217-22 Weaver C.M.: Solubility and absorbability of calcium salts., Int. Dairy J. 1998, 8: 443-49 Straub D.A.: Calcium supplementation in clinical practice: a review of forms, doses and indications., Nutr. Clin. Practise, 2007, 22: 286-96 Sakhaee K., Bhuket T., i wsp.: Meta-analysis of calcium bioavailability: a comparison of calcium citrate with calcium carbonate., Am. J. Therap., 1999, 6: 313-21 Patric L.: Comparative absorption of calcium sources and calcium citrate-malate for the prevention of osteoporosis., Altern. Med. Rev., 1999, 4: 74-85 Kokot M., Adamczyk M., Ryszka F.: Assessment of efficacy and tolerance of Biohical 250 in haemodialysed patients with end stage renal failure., Nefrol. Dial. Polska, 1999, 3: 125-28 Schaafsma A., Beelen G.M.: Eggshell powder, a comparable or better source of calcium than purified calcium carbonate: piglet studies., J. Sci. Food Agric., 1999, 79: 1596-600 Daengpork W., Rupa O., Mine Y.: Hen Eggshell matrix proteins enhance calcium transport in the human intestinal epithelial cells., J. Agrc. Food Chem., 2003, 51: 6056-61 Schaafsma A., Pakan I.: Short-term effects of chicken egg shell powder enriched dairy-based products on bone mineral density in person with osteoporosis or osteopenia., Bratisl. Lek. Listy, 1999, 100: 651-56 Rovensky J., Stanickova M., Masaryk P., i wsp.: Eggshell calcium in the prevention and treatment of osteoporosis., Int. J. Clin. Pharmacol. Res., 2003, 23: 83-92 Ishitani K., Itakura E., Goto S., Esashi T.: Calcium absorption from the ingestion of coral-derived calcium by humans., J. Nutr. Sci. Vitaminol (Tokyo), 1999, 45: 509-17 COPYRIGHT'RUPADR!2+WIECIÊSKIEGO )33.