Супергерои здоровья костей: магний, коллаген и витамин К2
По последним оценкам Международного фонда остеопороза, остеопороз поражает 200 миллионов женщин во всем мире и поражает примерно 75 миллионов человек - мужчин и женщин - только в Европе, США и Японии. 1 Во всем мире остеопороз является причиной почти девяти миллионов переломов в год. Почти 25% ежегодных переломов бедра встречается у мужчин. Переломы бедра являются существенной причиной смертности; у мужчин общий уровень смертности в первые 12 месяцев после перелома бедра составляет приблизительно 20%. Эти отрезвляющие статистические данные подчеркивают необходимость того, чтобы мужчины и женщины рассматривали меры по поддержанию здоровья костей на протяжении всей жизни.
Принимая здоровую диету, выполняя достаточную физическую нагрузку и обеспечивая достаточное количество кальция и витамина D, вы можете сделать первые шаги в плане питания и образа жизни, чтобы остановить или замедлить потерю костной массы, исследования показывают, что этого может быть недостаточно. Известно, что некоторые другие питательные вещества играют важную роль в поддержании здоровья костей, и их сочетание с традиционными стратегиями может быть необходимо для оптимизации строительных блоков, необходимых организму для здоровых костей. Эти новые претенденты включают магний, коллаген и витамин K2. Текущие исследования показывают, что все три имеют значительную перспективу в качестве дополнительной терапии к основам здорового питания костей. Из-за фундаментальной роли, которую они играют в поддержании и росте здоровой кости, исключение их может быть не мудрым вариантом.
Магний: лучший друг витамина D
Магний является незаменимым минералом, который выступает в качестве критического кофактора для сотен биохимических реакций в организме. Что касается здоровья костей, его важность не может быть переоценена. Являясь четвертым наиболее распространенным минералом в организме человека, почти половина всех запасов магния в организме находится в костной ткани. Исследования на животных достоверно показывают, что диета с низким содержанием магния отрицательно влияет на прочность костей, в то время как исследования, проведенные на людях, неоднократно обнаруживали, что диетические уровни магния положительно связаны с минеральной плотностью костей. 2
Магний может работать несколькими способами для укрепления здоровья костей. Лабораторные исследования показали, что низкие внеклеточные уровни магния способствуют выработке остеокластов в костной ткани, клетках, ответственных за разрушение костей. В то же время, низкий уровень магния мешает распространению остеобластов, клеток, которые строят кости. В целом, это способствует снижению прочности костей. Лабораторные и человеческие исследования также показывают, что магний оказывает подавляющее влияние на секрецию паратиреоидного гормона (ПТГ) в ситуациях, когда уровень кальция в сыворотке крови незначительно низок, что приводит к защитному эффекту на кости, позволяя кальцию оставаться в костной ткани, где это необходимо для укрепления кости сила. 2
Факты свидетельствуют о том, что магний играет решающую роль в активации и функционировании витамина D. Недавний обзор предполагает, что почти все ферменты, которые метаболизируют витамин D, нуждаются в магнии в качестве кофактора. 3 Отношения между магнием и витамином D зависят друг от друга. Витамин D улучшает всасывание магния в кишечнике, в то время как магний необходим в качестве кофактора для белка, связывающего витамин D. Кроме того, метаболизм витамина D в печени и почках в его активную форму требует магния. Таким образом, витамин D не может эффективно играть свою роль в воздействии на рост костной ткани, регулируя баланс кальция и фосфата без присутствия магния.
В недавнем двухлетнем последующем когортном исследовании, включающем 113 683 человека в Японии, проходящих гемодиализ, Юсуке Сакагучи из Высшей медицинской школы университета Осаки (Суита, Япония) и коллеги обнаружили, что у людей с более низким уровнем магния в сыворотке крови был значительно более высокий риск развития тазобедренного сустава. переломы, чем те, у которых уровень сывороточного магния выше. 2Каждое увеличение уровня магния на 1 мг / дл было связано с уменьшением риска перелома на 14,3%. Исследователи также обнаружили, что уровни магния, слегка превышающие нормальный диапазон (легкая гипермагниемия), были более полезными для снижения риска переломов в этой группе, что указывает на аддитивные преимущества более высоких уровней магния. Предыдущие исследования этой же группы связывали легкую гипермагниемию с улучшением выживаемости у пациентов, находящихся на гемодиализе; Возможно, что снижение переломов бедра, связанных с повышенным уровнем магния, является фактором, способствующим повышению выживаемости.
Еще одно доказательство в поддержку положительного воздействия магния поступило из когортного исследования, в котором приняли участие 156 575 мужчин и женщин в возрасте от 39 до 72 лет. Под руководством Алисы Уэлч из Университета Восточной Англии (Норвич, Великобритания) исследователи оценили показатели показателей здоровья мышц и костей. от людей, которые были частью британской когорты биобанка. 4Эти измерения были сопоставлены с уровнями потребления магния с пищей. Клинически значимые различия были обнаружены в силе сцепления, безжировой массе и минеральной плотности кости у мужчин и женщин при оценке по квинтилям потребления магния с пищей. В зависимости от минеральной плотности костей, более высокое потребление магния привело к более высоким измерениям минеральной плотности костей у мужчин и женщин. Хотя эти преимущества были более выраженными у мужчин, различия в минеральной плотности костной ткани также были значительно выше у женщин с большим потреблением магния с пищей, что усиливает важность магния для здоровья костей.
Коллагеновые пептиды: структурная поддержка прочного фундамента
Коллаген является жизненно важным структурным белком для кости, который формирует основу механической прочности кости. Он состоит из трех полипептидных нитей, образующих уникальную тройную спираль, в которой аминокислота глицин находится в каждой третьей позиции. Две другие аминокислоты, наиболее часто встречающиеся в коллагене, - это пролин и гидроксипролин. Как самый распространенный белок у млекопитающих, коллаген представляет 30% общего белка в организме, в то время как в костях и других соединительных тканях он составляет 80%. В кости коллаген переплетается с минералами, в том числе с кристаллами апатита кальция. Минералы отвечают за жесткость и жесткость кости, а коллаген обеспечивает прочность скелета и определяет его форму. Почти 95% коллагена в кости относится к типу I, тогда как коллаген типа II также присутствует. 5Исследования показывают, что синтез коллагена типа I способствует росту остеобластов и повышает минеральную плотность кости. 6
Способность кости противостоять механическим воздействиям и переломам зависит как от количества костной ткани (т.е. количества минерализации), так и от качества (то есть структурной организации коллагенового остова). Возрастные изменения могут оказывать значительное влияние на структуру коллагена, приводя к снижению прочности и эластичности кости, делая кость более склонной к переломам (например, при остеопорозе). Одним из факторов, влияющих на коллаген, является дефицит эстрогена, который снижает скорость созревания коллагена. Старение также увеличивает общий метаболизм коллагена, что приводит к хрупкому костному матриксу. Кроме того, исследования показывают, что образование прогрессирующих конечных продуктов гликирования (AGE) в костной ткани происходит со старением, ослабляя целостность коллагенового остова. 5Интересно, что лабораторные исследования на предостеобластах у мышей показывают, что пептиды коллагена из коровьего источника способны усиливать рост и пролиферацию остеобластов и стимулировать образование минерализованного костного матрикса, подчеркивая его защитные свойства костей. 7 Эти факторы свидетельствуют о важности пополнения коллагена в дополнение к ключевым поддерживающим кости витаминам и минералам для поддержания здоровья костей.
Большая часть дополнительного коллагена находится в гидролизованной форме. Термины гидролизованный коллаген, гидролизат коллагена, гидролизованный желатин и пептиды коллагена по существу являются синонимами. Гидролизованный коллаген, взятый перорально, переваривается в кишечнике и пересекает кишечный барьер. Будучи относительно хорошо усваиваемым, он попадает в кровообращение и был обнаружен в различных исследовательских моделях для достижения целевых тканей. 5
Хотя количество исследований на людях, оценивающих использование коллагена для здоровья костей, невелико, результаты ранних исследований являются многообещающими. Опубликованный систематический обзор, проведенный бразильскими исследователями, в том числе пять испытаний на людях и три исследования на животных, опубликованные в период между 1994 и 2014 годами, показал, что добавки с гидролизованным коллагеном играют положительную терапевтическую роль в таких состояниях, как остеопороз и остеоартрит, при увеличении дозы до 8 г в день, которое, как показано, увеличивается концентрации глицина и пролина в плазме, в то время как 12 г в день поддерживали значительное симптоматическое улучшение остеопороза и остеоартрита. 6
Совсем недавно в клиническом исследовании, проведенном Дэниелом Кенигом из Университета Фрайбурга (Фрайбург, Германия), было оценено влияние добавок коллагена на маркеры здоровья костей у женщин в постменопаузе. 8В 12-месячном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании 131 женщина со средним возрастом 64 была рандомизирована для добавления 5 граммов специфических коллагеновых пептидов - марки Fortibone от Gelita AG (Eberbach, Германия) - или мальтодекстрина плацебо ежедневно. Первичной конечной точкой было изменение минеральной плотности кости шейки бедра и позвоночника через 12 месяцев. Также были оценены уровни в плазме маркеров оборота кости аминоконцевого пропептида коллагена I типа (PINP) и C-телопептида коллагена I типа (CTX-I). Женщинам также рекомендовалось ежедневно принимать 500-800 мг добавок кальция и 400-800 МЕ витамина D, хотя потребление этих добавок не контролировалось.
В конце исследования минеральная плотность кости в шейке бедра и позвоночнике значительно увеличилась по сравнению с плацебо в группе коллагена. PINP также значительно увеличился в группе коллагена, тогда как CTX-I повысился в группе плацебо. Это указывает на то, что добавление специфических коллагеновых пептидов женщинами в постменопаузе в течение 12 месяцев привело к благоприятному сдвигу минеральной плотности кости и маркеров здоровья кости, что привело к увеличению образования кости и уменьшению деградации.
Витамин К2: удержание кальция в костях
Витамин К - один из жирорастворимых витаминов, наиболее известный своей ролью кофактора в процессе свертывания крови. Витамин К встречается в двух основных формах. Форма, которая традиционно является компонентом поливитаминов, известна как К1, или филлохинон. Эта форма обычно встречается во многих фруктах, овощах и маслах. Однако вторая форма, известная как К2, или менахинон, также существует и в основном синтезируется бактериями; некоторые менахиноны содержатся в определенных продуктах, включая рыбу, печень, молоко и яйца. 9
Различные менахиноны (МК) обозначаются числом изопреноидных единиц, встречающихся на их боковых цепях и встречающихся в конфигурациях между МК-2 и МК-13, причем формы с более длинными цепями имеют больший период полураспада и биологическую активность. По мере изучения влияния менахинонов эта форма витамина К приобретает все большее значение. В частности, менахиноны играют центральную роль в здоровье костей и сердечно-сосудистой системы из-за их влияния на баланс кальция в организме. МК-4-МК-10 обладают превосходной абсорбцией в организме человека и проявляют большую активность, чем витамин К1. Кроме того, К1 в основном хранится в печени и играет большую роль в коагуляции, в то время как К2 распределяется по всему организму и обладает более сильным системным эффектом. 9
Роль витамина К2 в здоровье костей связана с его функцией активации нескольких витамин К2-зависимых белков посредством процесса, известного как гамма-карбоксилирование, наиболее важными из которых являются остеокальцин и матричный белок Gla (MGP). 9 Остеокальцин - это кальцийсвязывающий белок, вырабатываемый остеобластами в костной ткани. При активации K2 остеокальцин связывается с ионами кальция и кристаллами гидроксиапатита. Это приводит к благоприятному воздействию на организацию внеклеточного костного матрикса и влиянию на размер и форму кристаллов гидроксиапатита, способствуя минерализации костей. 10MGP, с другой стороны, оказывает свое влияние на гладкую мышцу кровеносных сосудов и хряща. Как другой кальций-связывающий белок, MGP ингибирует кальцификацию артерий и хрящей, доставляя кальций из этих областей к кости, способствуя образованию здоровой кости. Адекватные уровни K2, играя главную роль в активации этих белков, способствуют здоровью костей. 9
Клинические испытания на людях с использованием наиболее распространенной формы витамина К2, известного как МК-7, недавно показали многообещающие результаты для усиления защитного действия на здоровую кость. В более раннем исследовании, проведенном Марджо Кнапеном из Маастрихтского университета (Маастрихт, Нидерланды), оценивался эффект добавки с МК-7 - брендом MenaQ7 от NattoPharma (Осло, Норвегия) - в течение трехлетнего периода у здоровых женщин в постменопаузе. 10В плацебо-контролируемом исследовании 244 женщины получали плацебо или 180 мкг МК-7 ежедневно. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA) для оценки содержания минеральных веществ в костной ткани и плотности шейки бедра, бедра и поясничного отдела позвоночника проводилась в начале исследования, а также через один, два и три года приема добавок. Уровни некарбоксилированного и карбоксилированного остеокальцина в сыворотке были оценены для определения статуса витамина К2. В конце периода исследования добавление МК-7 привело к улучшению статуса витамина К и снижению возрастного снижения содержания и плотности минералов в костях в поясничном отделе позвоночника и шейке бедра, но не в области бедра, по сравнению с плацебо. Показатели прочности кости также улучшались при добавлении МК-7 ежедневно.
Дополнительное исследование, проведенное Софи Ронн и его коллегами из Орхусской университетской больницы (Орхус, Дания), исследовало роль добавок МК-7 в предотвращении возрастной деградации губчатой кости в большеберцовой кости. 11 В рандомизированном двойном слепом исследовании 148 женщин в постменопаузе с остеопенией принимали 375 мкг МК-7 или плацебо ежедневно в течение 12 месяцев. Компьютерная томография высокого разрешения использовалась для оценки микроархитектуры кости, в то время как сканирование DXA проводилось для оценки минеральной плотности кости. Уровни некарбоксилированного остеокальцина также были измерены.
Результаты исследования показали, что добавки МК-7 поддерживали трабекулярное число в большеберцовой кости, в то время как в группе плацебо оно уменьшалось. Кроме того, трабекулярный интервал и толщина не изменились с добавками МК-7, в то время как оба значительно увеличились с плацебо. Уровни некарбоксилированного остеокальцина также снижались с МК-7 значительно больше, чем с плацебо. В то время как минеральная плотность кости не показала улучшения, был выраженный защитный эффект против ухудшения микроархитектуры кости с помощью МК-7.
Набор инструментов для здоровья костей
Учитывая количество людей, затронутых проблемами здоровья костей, такими как остеопороз, необходимо изменить парадигму мыслительного процесса для нутриционного вмешательства. Поскольку диета, физические упражнения, кальций и витамин D являются фундаментальными для предотвращения разрушения костей, более целостный подход, включающий другие ключевые питательные кофакторы для структуры кости, вероятно, принесет большую пользу на протяжении всей жизни. Добавление важных кофакторов, в том числе магния, коллагена и витамина К2, к текущим рекомендациям по питанию для здоровья костей может иметь большое значение для помощи в снижении числа случаев остеопороза и связанных с ним расстройств.
Ссылки:
- Факты и статистика. Международный фонд остеопороза. www.iofbonehealth.org/facts-statistics . Доступ 28 июля 2019 г.
- Sakaguchi Y et al. «Магний и риск перелома бедра у пациентов, находящихся на гемодиализе». Журнал Американского общества нефрологов, вып. 29, нет 3 (март 2018 года): 991-999
- Увитонце А.М. и соавт. «Роль магния в активации и функционировании витамина D» . Журнал Американской остеопатической ассоциации, вып. 118, нет. 3 (1 марта 2018 года): 181-189
- Уэлч А.А. и соавт. «Диетический магний может быть защитным средством от старения костей и скелетных мышц у мужчин и женщин старшего и среднего возраста: данные поперечного сечения из британской биобанк-когорты». Питательные вещества. Опубликовано в сети 30 октября 2017 года.
- Daneault A et al. «Биологическое влияние гидролизованного коллагена на метаболизм кости». Критические обзоры в Food Science and Nutrition, vol. 57, нет 9 (13 июня 2017 г.): 1922-1937 гг.
- Porfírio E et al. «Добавление коллагена в качестве дополнительной терапии для профилактики и лечения остеопороза и остеоартрита: систематический обзор». Revista Brasileira de Geriatria e Gerontologia, vol. 19, нет 1 (январь / февраль 2016 г.)
- Лю J и соавт. «Соединения пептидов бычьего коллагена способствуют пролиферации и дифференцировке пре-остеобластов MC3T3-E1». PLoS One. Опубликовано в сети 13 июня 2014 г.
- König D et al. «Специфические коллагеновые пептиды улучшают минеральную плотность костной ткани и костные маркеры у женщин в постменопаузе - рандомизированное контролируемое исследование». Питательные вещества. Опубликовано в сети 16 января 2018 года.
- Акбари С. и соавт. «Витамин К и метаболизм костей: обзор последних данных доклинических исследований». BioMed Research International. Опубликовано в сети 27 июня 2018 года.
- Кнапен М.Х. и соавт. «Трехлетнее введение малых доз менахинона-7 помогает снизить потерю костной массы у здоровых женщин в постменопаузе». Osteoporosis International, vol. 24, нет 9 (сентябрь 2013): 2499-2507
- Rønn SH et al. «Витамин К2 (менахинон-7) предотвращает возрастное ухудшение микроархитектуры губчатой кости на большеберцовой кости у женщин в постменопаузе». European Journal of Endocrinology, vol. 175, нет. 6 (декабрь 2016 года): 541-549
