Роль кальция, витаминов D и К в формировании здоровья опорно-двигательного аппарата у детей

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2019.2.83-88

22.02.2019
42

1) Кафедра детских болезней лечебного факультета, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова, Москва, Россия; 2) Гастроэнтерологическое отделение, Университетская детская клиническая больница, Москва, Россия

Нарушение баланса витаминов и минералов в организме приводит к ухудшению здоровья детей. Ряд анатомофизиологических особенностей у детей дошкольного и школьного возраста обусловливает повышенные потребности в витаминах и минералах. Кальций является одним из наиболее распространенных микроэлементов в организме человека и выполняет множество функций, особенно важно его участие в формировании минеральной плотности костной ткани. Метаболизм кальция тесно связан с метаболизмом витамина D. Также в минерализации костей принимает участие остеокальцин, активность которого зависит от присутствия витамина К. Важным условием для роста скелета, нормального физического развития и поддержания здоровья ребенка служит постоянное и сбалансированное поступление кальция с пищей.

Введение

Нарушение баланса витаминов и минералов в организме приводит к ухудшению здоровья детей. Важной составляющей гармоничного физического развития ребенка является состояние его костной ткани. Накопленная в детском возрасте пиковая костная масса служит основой прочности и устойчивости костей скелета в последующие годы жизни [1]. Недостаточное обеспечение кальцием в детском возрасте нарушает нормальное развитие скелета, существенно увеличивая риск и тяжесть последующего развития остеопороза. В исследованиях как отечественных [2, 3], так и зарубежных [4, 5] авторов в последние годы отмечено снижение потребления кальция во всех возрастных группах. Существуют данные о снижении минеральной плотности костной ткани (МПКТ) у новорожденных, особенно у недоношенных и детей со сниженной массой тела [6].

Ряд анатомо-физиологических особенностей у детей дошкольного и школьного возраста обусловливают повышенные потребности в витаминах и минералах. В эти возрастные периоды продолжаются рост и увеличение массы тела, увеличивается мышечная масса, повышается плотность костной ткани и закрепляются пищевые предпочтения и пищевые привычки [7, 8].

Роль кальция

Кальций является одним из наиболее распространенных микроэлементов в организме человека: примерно 99% его находится в костях и зубах, а 1% – в крови и мягких тканях. Роль кальция в организме многогранна: формирование костей, дентина и эмали зубов, участие в процессах сужения и расслабления стенок кровеносных сосудов и регуляция проницаемости стенок сосудов, обеспечение оптимальных условий коагуляции крови, передача нервных импульсов, сокращение мышц и секреции гормонов (например, инсулина), поддержание конформации молекул многих белков, в особенности ферментов, а также противовоспалительное, антистрессовое, десенсибилизирующее, противоаллергическое действия [8, 9].

Уровень кальция в сыворотке крови довольно постоянен, и в поддержании его постоянной концентрации принимают участие витамин D и его активная форма 1,25-диоксивитамин D (кальцитриол), тиреокальцитонин, паратиреоидный гормон, соматотропный гормон, половые гормоны, пролактин, инсулин и др. При недостаточном поступлении в организм ребенка кальция происходит снижение его концентрации в крови, в дальнейшем усиливается его резорбция из костной ткани под влиянием паратиреоидного гормона (деминерализация) для поддержания физиологической концентрации кальция в крови. Дефицит кальция является одним из наиболее распространенных факторов риска снижения МПКТ и длительно может оставаться бессимптомным у ребенка [11].

Потребность в кальции для развития и поддержания плотности костной ткани в отдельные возрастные периоды различна и повышается на этапах быстрого и интенсивного роста костей, соответствующих периодам ростовых скачков (в период от рождения до 1 года, с 5 до 7 лет и в пубертатном возрасте).

Роль витамина D

В последние годы интенсивно изучается роль витамина D в процессах гомеостаза у человека. Витамин D является собирательным понятием для группы секостероидов, близких по структуре. Витамин D – единственный из витаминов, который может синтезироваться самим организмом в коже под действием ультрафиолетовых лучей, около 10% витамина D поступают с пищей. Вначале нативный витамин D в печени под влиянием 25-гидроксилазы превращается в 25-гидроксивитамин D [25(OH)D], или кальцидиол. Затем в различных тканях, но преимущественно в почках, кальцидиол под действием фермента 1α-гидроксилазы дополнительно гидроксилируется с образованием физиологически активного 1,25-дигидроксивитамина D [1,25(OH)2 D], известного как кальцитриол [12]. При стимуляции фермента 24-гидроксилазы в почках происходит превращение кальцитриола в неактивную, водорастворимую форму кальцитроевой кислоты, которая выводится из организма с желчью. Под воздействием фактора роста фибробластов 23, который секретируется преимущественно остеоцитами, также активируется 24-гидроксилаза в ответ на высокие концентрации D-гормона и повышение концентрации фосфора в крови [13].

25(ОН)D – основной циркулирующий метаболит витамина D, поэтому его содержание является специфичным показателем обеспеченности организма витамином D [17]. У здоровых детей концентрация этого метаболита находится в пределах 25–40 нг/мл.

Снижение содержания метаболита ниже 20 нг/мл является признаком недостаточности, при дефиците витамина D этот показатель снижается до 10 нг/мл [1].

В отсутствие витамина D лишь 10–15% кальция поглощается из пищи. При взаимодействии с VDR-рецептором (рецептор витамина D) 1,25-дигидроксивитамин D повышает всасывание в кишечнике кальция до 40%, фосфора – до 80%. Также витамин D контролирует мобилизацию кальция из костной ткани. В последних исследованиях приведены данные, согласно которым витамин D обладает иммуномодулирующими свойствами, реализует кальций-зависимые механизмы мышечного сокращения, участвует в регуляции пролиферации и дифференцировке скелетных мышц, оказывает влияние на кардиометаболические факторы риска [14, 15].

В группе повышенного риска дефицита витамина D находятся дети и подростки, страдающие ожирением, возможно, из-за его секвестрации в жировой ткани [16]. Дефицит витамина D распространен среди людей, живущих в крайнем северном климате с недостаточным воздействием солнечного света, и среди людей с темным цветом кожи. Последние исследования показали, что дефицит витамина D наблюдается и у населения территорий с солнечным климатом [12].

Роль витамина К

Минерализация костной ткани также взаимосвязана с действием белка остеокальцина, активность которого зависит от присутствия витамина К. Витамин К относится к жирорастворимым витаминам и встречается в двух формах: в виде витамина К1 (филохинон), который содержится в пище (в основном в овощах), и в виде витамина К2 (менахинон, физиологически активная форма), синтезируемого в организме кишечной микрофлорой [18]. Роль витамина К также активно изучается. Первые исследования выявили антигеморрагическое действие витамина К за счет влияния на активность факторов свертывания крови в печени [19]. Затем появились данные о наличии противоопухолевых свойств витамина К при таких заболеваниях, как гепатоцеллюлярная карцинома, рак груди и миелодиспластический синдром [20, 21]. Последние исследования показали роль витамина К в метаболизме кальция на примере его способности снижать риск переломов [22].

Одним из механизмов действия витамина К в клетках является его роль как ко-фактора для фермента γ-глутамил карбоксилазы (GGCX), которая отвечает за карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в ряде белков. Помимо факторов свертывания крови субстратами GGCX являются белки остеокальцин, нефрокальцин и некоторые другие. Остеокальцин экспрессируется в остеобластах и играет важную роль в механизмах депонирования кальция в костной ткани. Нефрокальцин является матричным Gla-белком (MGP) и ингибирует кальциноз в почках и хрящевой ткани.

В минерализации костной ткани участвует только активная карбоксилированная форма остеокальцина, которая образуется с участием витамина К. Связанный с ионами кальция активный остеокальцин взаимодействует с гидроксиапатитом (главным компонентом костного матрикса), встраиваясь в костную ткань [19]. При дефиците витамина К карбоксилирование глутаминовых остатков остеокальцина снижается, что приводит к невозможности связывания ионов кальция и переносу их в костный матрикс. Кроме вышесказанного витамин К оказывает влияние на экскрецию кальция с мочой [23], на продукцию простагландина Е2 и интерлейкина-6 [24]. При дефиците витамина К могут отмечаться проявления геморрагического синдрома, нарушения формирования костной ткани, особенно в период интенсивного роста, происходит снижение минеральной плотности костей и зубов.

Роль питания в обеспечении организма кальцием

Важным условием для роста скелета, нормального физического развития и поддержания здоровья ребенка служит постоянное и сбалансированное поступление кальция с пищей [8]. По данным Всемирной организации здравоохранения, суточная потребность в кальции составляет 600 мг в возрасте до 3 лет, от 4 до 10 лет – 800 мг, от 10 до 13 мг – 1000 мг, от 13 до 16 лет – 1200 мг.

В Российской Федерации суточная потребность ребенка в кальции составляет 800 мг/сут в возрасте 1–3 лет, 4–6 лет – 900–1000 мг/сут, 7–10 лет – 1100 мг/сут, 11–17 лет – 1200 мг/сут [25]. Основным источником кальция у здоровых новорожденных в первый год жизни являются грудное молоко или детские смеси в отсутствие грудного молока. В грудном молоке биодоступность и соотношение кальция и фосфора оптимальные. Со второго года жизни основным источником кальция служат молоко и кисломолочные продукты (сыры, кефир, творог), доля которых в рационе составляет 70–80% [26]. Творог является пастообразным кисломолочным продуктом и характеризуется высокой пищевой ценностью, являясь важным источником белка с высокой биологической ценностью и кальция. Для питания детей раннего возраста должны использоваться только специальные виды творога и творожных продуктов, отвечающих гигиеническим требованиям к их качеству и безопасности и предназначенных для употребления в этом возрасте. К числу таких продуктов относится биотворог ФрутоНяня, изготовленный на основе нормализованного молока и закваски молочнокислых культур, содержащий в своем составе пробиотическую культуру Bifidobacterium animalis subsp. lactis (ВВ-12).

Кроме молока и кисломолочных продуктов существуют источники кальция и растительного происхождения – бобовые, орехи и зеленые листовые овощи. Биодоступность кальция из овощей высокая, но может снижаться из-за связывания с оксалатами, которыми богаты шпинат, зеленая капуста, ревень и бобы [12]. В некоторых злаках (например, в цельных отрубях) содержатся фитаты, которые также уменьшают биодоступность кальция [12, 26].

Недостаток или отсутствие молочных продуктов в ежедневном рационе питания детей неизбежно ведет к дефициту кальция и способствует развитию обменных нарушений [8]. Научные исследования, проведенные как в России, так и в развитых зарубежных странах, показали, что каждый 5-й ребенок, проживающий в сельской местности и городах, не употребляет молоко. Возможно, это связано с изобилием газированных напитков и соков, которые вытесняют молоко из ежедневного рациона детей, особенно дошкольного и школьного возраста [27, 28]. Данные последних лет показывают неадекватность и несбалансированность питания детей в дошкольных образовательных учреждениях и школах, наличие кальциевого дефицита в разных регионах России достигает 30–76% [29,30].

Особую категорию с точки зрения возможности обеспечения кальцием путем потребления пищевых продуктов представляют дети с непереносимостью лактозы, аллергическими реакциями на белок коровьего молока, воспалительными заболеваниями кишечника и т.д. [31, 32].

Многочисленные исследования показали связь между пищевым дефицитом поступления кальция в детском возрасте и риском развития остеопении и остеопороза в последующих периодах жизни. В некоторых зарубежных исследованиях показано, что при недостаточном потреблении кальция в детском возрасте повышался риск перелома шейки бедренной кости на 50% у женщин в период менопаузы [33]. Женщины в возрасте 20–49 лет, употреблявшие в детстве меньше 1 порции молока в неделю, имели более низкое содержание неорганических соединений в костной ткани [34].

Заключение

Таким образом, крайне важна обеспеченность молочными и кисломолочными продуктами в детском возрасте. Немаловажно также достаточное поступление витамина D с пищей (сливочное масло, куриные яйца и печень) и соблюдение режима прогулок для образования его в коже под влиянием солнечного света.

Список литературы

1. Мальцев С.В., Мансурова Г.Ш. Снижение минеральной плотности кости у детей и подростков: причины, частота развития, лечение. Вопросы современной педиатрии. 2015;14(5):573–78.

2. Щеплягина Л.А., Марченко Т.К., Моисеева Т.Ю. Эффективность пищевой коррекции дефицита потребления кальция у детей дошкольного возраста. Учебное пособие. М., 2004. 24 с.

3. Стенникова О.В., Санникова Н.Е. Пато-физиологические и клинические аспекты дефицита кальция у детей. Принципы его профилактики. Вопросы современной педиатрии. 2007;6(4):59–65.

4. Garner S.C., Anderson J.J., Ambrose W.W. Skeletal tissues and mineralization. In: Anderson JJ, Garner SC, editors. Calcium and phosphorus in health and disease. Boca Raton, FL, USA: CRC Press; 1995.P. 97–117.

5. Bowman S.A. Beverage choices of young females: changes and impact on nutrient intakes. J Am Diet Assoc. 2002;102(9):1234–39. Doi: 10.1016/s0002-8223(02)90273.

6. Коровина Н.А., Свинцицкая В.И. Варианты остеопений при тубулоинтерстициальных заболеваниях почек у детей. Педиатрия. 2010;6:12–6. [Korovina N.A., Svintsitskaya V.I. Options osteopenia with tubulointerstitial kidney disease in children. Pediatriya. 2010;6:12–6.

7. Горелова Ж.Ю., Кизенко О.А., Мосов А.В. и др. Совершенствование организации питания детей и подростков в образовательных учреждениях. Вопросы детской диетологии. 2003;1(2):81–7.

8. Стенникова О.В., Левчук Л.В. Физиологическая роль кальция и витамина D: возможности пищевой коррекции у детей дошкольного и младшего школьного возраста. Вопросы современной педиатрии. 2010;9(2):141–45.

9. Шилина Н.М., Конь И.Я. Современные представления о физиологической роли Ca и его значение в питании детей. Вопросы детской диетологии. 2004;2(2):7–10.

10. Щеплягина Л.А., Моисеева Т.Ю. Кальций и развитие кости. Российский педиатрический журнал. 2002;1:34–36.

11. Коровина Н.А., Творогова Т.Н. Профилактика остеопении у детей и подростков с риском развития остеопороза. Лечащий врач. 2006;07–06:21–9.

12. Ших Е.В., Махова А.А. Витаминно-минеральный комплекс при беременности. М., 2016. 352 с.

13. Рожинская Л.Я., Пигарова Е.А., Белая Ж.Е. и др. Дефицит витамина D: диагностика, лечение, профилактика. Клинические рекомендации. М., 2014. 17 с.

14. Белая Ж.Е., Рожинская Л.Я. Витамин D в терапии остеопороза: его роль в комбинации с препаратами для лечения остеопороза, внескелетные эффекты. Эффективная фармакотерапия. 2013;2:14–29.

15. Holick MF. Vitamin D: a millennium perspective. J Cell Biochem. 2003;88(2):296–307. Doi: 10.1002/jcb.10338.

16. Holick M.F. Vitamin D deficiency. N Engl J Med. 2007;357(3):266–81. Doi: 10.1056/NEJMra070553.

17. Национальная программа «Недостаточность витамина D у детей и подростков в Российской Федерации: современные подходы к коррекции». М., 2015. 112 с.

18. Kotaro A., Yasuyoshi O., Satoshi I. Vitamin K: Novel molecular mechanisms of action and its roles in osteoporosis. Geriatr Gerontol Int. 2014;14:1–7.

19. Нестерова П.С., Волюх О.И., Бережная Ю.А. Обзор научной литературы о роли витамина К в метаболизме кальция. Современная медицина. 2016;4(4):14–6.

20. Habu D., Shiomi S., Tamori A., et al. Role of vitamin K2 in the development of hepatocellular carcinoma in women with viral cirrhosis of the liver. JAMA. 2004;292:358–61.

21. Cheung A.M., Tile L., Lee Y., et al. Vitamin K supplementation in postmenopausal women with osteopenia (ECKO trial): a randomized controlled trial. PLoS Med. 2008;5:e196.

22. Knapen M.H., Drummen N.E., Smit E., et al. Three-year low-dose menaquinone-7 supplementation helps decrease bone loss in healthy postmenopausal women. Osteoporos Int. 2013;24(9):2499–507. Doi: 10.1007/s00198- 013-2325-6.

23. Shiraki M., Shiraki Y., Aoki C., Miura M. Vitamin K2 (menatetrenone) effectively prevents fractures and sustains lumbar bone mineral density in osteoporosis. J Bone Miner Res. 2000;15(3):515–21.

24. Reynolds T.M., Marshall P.D., Brain A.M. Acta Orthop Cand. 1992;83:635–38.

25. Стенникова О.В., Левчук Л.В., Санникова Н.Е.Профилактика дефицитных по витаминам и минеральным веществам состояний у детей. Вопросы современной педиатрии. 2012;11(1):56–60.

26. Ших Е.В., Махова А.А., Емельяшенков Е.Е. Прием витаминно-минерального комплекса – рациональный путь восполнения дефицита поступления кальция в условиях недостаточного потребления ребенком молочных продуктов. Вопросы современной педиатрии. 2018;17(3):200–6.

27. Heaney R. Dairy and bone health. Pediatrics. 2009;124(5):1404–10.

28. Шилин Д.Е. Молоко как источник кальция в питании современных детей и подростков. Педиатрия. 2006;2:68–74.

29. Коровина Н.А., Творогова Т.М., Гаврюшова Л.П. и др. Критерии безопасности применения препаратов кальция для профилактики остеопении у подростков. Педиатрия. 2006;5:81–6.

30. Suitor C., Gleason P. Using Dietary Reference Intake-based methods to estimate the prevalence of inadequate nutrient intake among school-aged children. J Am Diet Assoc. 2002;102(4):530–36.

31. Яблокова Е.А., Горелов А.В., Чумакова О.В. и др. Нарушение минерализации костной ткани у детей с воспалительными заболеваниями кишечника. Вопросы современной педиатрии. 2006;5(4):56–61.

32. Старостина Л.С., Яблокова Е.А. Особенности функционирования пищеварительной системы у детей раннего возраста: коррекция наиболее частых расстройств. РМЖ. 2017;25(19):1335–40.

33. Black R.E., Williams S.M., Jones I.E., Goulding A. Children who avoid drinking cow milk have low dietary calcium intakes and poor bone health. Am J Clin Nutr. 2002;76(3):675–80. Doi: 10.1093/ ajcn/76.3.675.

34. Matkovic V., Ilich J.Z. Calcium requirements for growth: are current recommendations adequate? Nutr Rev. 1993;51(6):171–80.

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: С.Б. Крутихина, к.м.н., ассистент кафедры детских болезней лечебного факультета, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова, Москва, Россия, e-mail: svetulkfkru@gmail.com
Адрес: 119435, Россия, Москва, Большая Пироговская ул., 19

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь