鈣和磷一起通過骨礦化和骨吸收兩個(gè)人同時(shí)進(jìn)行的生理過程構(gòu)成了堅(jiān)硬的骨骼,支撐著沉重的人體。
所謂骨礦化石是指鈣、磷等無機(jī)鹽沉積在骨組織中的過程。如果把骨骼比成摩天大廈,鈣磷鹽就像是磚塊,一點(diǎn)一點(diǎn)地堆砌,慢慢就建成了堅(jiān)硬的骨骼。一個(gè)完整的骨骼是由骨膠原、無定形基質(zhì)和無機(jī)鹽構(gòu)成,在里面還有骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞,形成一塊完整的骨之后外面還要包一層薄薄的骨膜。鈣、磷形成的無機(jī)鹽占據(jù)骨重的65%-70%,,其中鈣磷固體占據(jù)95%。其中鈣與磷的比值為1:0.67,人體的骨中只有65%的鈣參與相互交換,其余都形成細(xì)桿狀的相互平行堆砌的礦物鹽結(jié)晶,這些結(jié)晶埋于有機(jī)質(zhì)中就形成了骨骼。當(dāng)血鈣較高,血液中鈣·磷含量(毫克/分升)的乘積大于40時(shí),體液中的鈣磷就可以與骨的有機(jī)質(zhì)先形成交體磷酸鹽,再沉積為骨鹽。骨的這種礦化取決于兩個(gè)條件,一是鈣必須達(dá)到飽和濃度才能形成鹽而發(fā)生沉淀;二是纖維蛋白能夠提供一定的能量使機(jī)體可以從不飽和溶液中提取鈣磷
所謂骨吸收是指骨鈣溶出的過程。這是骨質(zhì)吸收的結(jié)果,其最終的目標(biāo)是進(jìn)行骨骼的更新?lián)Q代,稱為“骨骼重建”骨骼重建的速度在兒童期最快,重建比例也較高,到了成人階段就逐漸減慢,30歲時(shí)達(dá)到最慢,這以后骨骼重建的速度又開始加快,但是這種加快是被動(dòng)的,是由于飲食中鈣攝入量不足,人體為了保證在體內(nèi)存留充足的鈣質(zhì)而進(jìn)行的補(bǔ)償性反應(yīng),是負(fù)鈣平衡的一種表現(xiàn)。反觀兒童期骨骼重建的速度加快,是正鈣平衡的表現(xiàn),保證了骨骼能夠呈較快速的生長發(fā)育。
總結(jié)人類隨著年齡的變化而不斷變化的骨代謝特點(diǎn),大致可分為以下幾個(gè)時(shí)期:
*骨量增長期,從出生到20歲。其中青少年時(shí)其實(shí)體內(nèi)骨量增長·鈣儲(chǔ)存量增加最快的階段,平均每天增加骨鈣量130-1660毫克,年增長在2%左右。
*骨量緩慢增長期 從20歲到30歲。骨量緩慢增長,每年的平均增長率為0.5%-1%,此階段仍處于正鈣平衡狀態(tài)
*骨量相對(duì)穩(wěn)定期 平均30-40歲左右。在此其達(dá)到一生中骨量的最高峰,骨量相對(duì)穩(wěn)定,人體處于相對(duì)鈣的平衡狀態(tài)。
*骨量丟失期 女性為40-49歲,男性為40-65歲,此期骨量開始緩慢丟失,女性年丟失率為0·4%-0·6%,男性的年丟失率為0·3%-0·5%,人一開始處于負(fù)鈣平衡狀態(tài)。
*骨量快速丟失期 主要是女性在49-65歲,此時(shí)女性絕經(jīng),卵巢功能減退,雌激素減少,骨量年丟失率可以達(dá)到1.5%-2.5%,呈現(xiàn)顯著的負(fù)鈣平衡。
*骨量緩慢丟失期 65歲以上,鈣量丟失緩慢,身體繼續(xù)保持負(fù)鈣平衡,持續(xù)丟失鈣質(zhì)。
看到這里相信已經(jīng)有很多讀者了解了鈣的重要性,并且迫不及待地開始補(bǔ)鈣了,然而補(bǔ)鈣并非只看重“量”,更重要的是“質(zhì)”,既如何保證機(jī)體能夠最高效率地吸收“鈣”。這首先需要了解鈣的吸收受到那些因素的影響。
首先一點(diǎn)就是膳食中鈣的攝入量與腸鈣的吸收有一定關(guān)系。在一定范圍內(nèi),隨著膳食中鈣攝入量的增加,腸道鈣離子的吸收率也相應(yīng)增加。但是由于腸鈣吸收的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有一定的飽和性,因此當(dāng)攝入鈣超過600~700毫克后,腸鈣吸收增加的速度就非常緩慢甚至逐漸降低了。
第二是維生素D。在前面的介紹中我們已經(jīng)了解維生素D是幫助鈣吸收的最重要因素,它與鈣的關(guān)系就像“魚兒離不開水,瓜兒離不開秧”。其活性方式為1,25雙羥維生素D3,能夠促進(jìn)小腸細(xì)胞合成鈣結(jié)合蛋白,與鈣離子進(jìn)行高度緊密結(jié)合,促進(jìn)鈣進(jìn)入腸道細(xì)胞,使血鈣升高。缺乏維生素D,鈣的吸收就由“開四輪汽車”變成了“兩條腿的步行軍”,緩慢而且少量。
第三是腸道內(nèi)的酸堿度。含鈣的鹽類 ,尤其是磷酸鹽及碳酸鹽易溶于酸性溶液中,而難溶于堿性溶液中。鈣鹽經(jīng)酸溶解后分離出鈣離子,才能被腸道吸收,否則就不能被吸收。在胃內(nèi)的胃壁細(xì)胞中可分秘鹽酸,使進(jìn)入小腸的食物呈酸性,因此,鈣在十二指長的位置吸收最多。所以凡是能夠增加腸內(nèi)酸度的因素就有利于鈣的吸收,反之則不利于吸收。老年人,患萎縮性胃炎及進(jìn)行了胃的部分且出手術(shù)的病人因胃酸分泌減少,鈣的吸收也相應(yīng)減少。此外食量大的人,腸蠕動(dòng)較快,食物在胃腸內(nèi)停留的時(shí)間較短,鈣的吸收也相應(yīng)減少。
第四是食物的成分。食物中的一些特殊成分能夠影響鈣的吸收。乳糖、膽鹽及某些氨基酸,如賴氨酸、精氨酸、色氨酸、亮氨酸及組氨酸等都能促進(jìn)鈣鹽的吸收。動(dòng)物的乳汁中含有豐富的乳糖及賴氨酸,因此其所含的鈣容易被吸收。食物中的植酸鹽(在谷類食物中較多)、堿性磷酸鹽、纖維素等可與鈣形成不能溶解的化合物,而減少了鈣的吸收。膳食中過多的脂肪也因其含有的脂肪酸能夠與鈣形成不溶性的鈣皂,也降低了鈣的吸收。酒、濃茶、咖啡等也會(huì)降低鈣的吸收。有“吃咸”愛好的人攝入過多的鈉鹽,在腎臟濾過時(shí),納能夠與鈣的重吸收相競(jìng)爭(zhēng),是該的重吸收減少,尿鈣排除增多。
第五是膳食中林的比例。膳食中磷與鈣的比例也會(huì)影響鈣的吸收。當(dāng)比例為1:1-2:1時(shí),即鈣的量稍高于磷時(shí),對(duì)鈣的吸收最有利。牛奶中含鈣量遠(yuǎn)高于人奶,但由于其含磷量也很高,鈣磷比值不當(dāng),造成牛奶中的鈣不易被吸收而人奶中鈣磷比例合適,就能夠“物盡其用”,保證鈣的良好吸收。
第六是與年齡、性別、內(nèi)分泌功能有關(guān)。各種生理因素都對(duì)人體鈣的吸收有明顯的影響。年齡越大,腸鈣吸收越少。一般來說,年齡每增加10歲,鈣的吸收率可以減少5%-10%,這在女性比男性表現(xiàn)更加明顯。此外,內(nèi)分泌功能的正常與否也決定著人體吸收鈣的多少。體內(nèi)的激素如甲狀旁腺素、降鈣素、雌激素、甲狀腺素等分泌正常與否都會(huì)對(duì)鈣的吸收產(chǎn)生明顯的作用。
最后是與人體對(duì)鈣的需要量有關(guān)。在人生不同的生理階段,對(duì)鈣的需要量不同都會(huì)導(dǎo)致對(duì)鈣吸收的差異。兒童、青少年期生長發(fā)育階段對(duì)鈣的需要量大,鈣的吸收也會(huì)增強(qiáng)。嬰兒可以吸收食物中50%-60%的鈣,兒童、青少年能夠吸收35%-40%。在孕婦、乳母階段對(duì)鈣的需要量也增加,也會(huì)導(dǎo)致鈣吸收增強(qiáng)。但是在成人階段鈣的吸收只有20%左右,到了老年人則低于15%。
膳食中的鈣需要在人體內(nèi)經(jīng)過復(fù)雜的消化吸收過程,才能真正成為人體組成的一部分,發(fā)揮其重要的生理作用。食物中的鈣主要是運(yùn)行至小腸的上段,尤其是在胃后面的十二指腸,通過腸壁而吸收的。在這里,胃液的酸度使一些不溶性的鈣鹽更容易被吸收。鈣在這里吸收的途徑主要有兩個(gè)。
* 細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑:鈣離子首先被腸道內(nèi)一側(cè)的上皮細(xì)胞吞入形成一個(gè)小泡,再緩慢擴(kuò)散至細(xì)胞膜的另一側(cè),最后通過鈣泵主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)子血液循環(huán),這種轉(zhuǎn)運(yùn)不需要維生素D的參與,但是吸收非常緩慢。另外一種方式是在維生素D的作用下,幾秒鐘內(nèi)打開腸道細(xì)胞膜上鈣離子的通道,使大批鈣離子快速通過細(xì)胞膜進(jìn)入胞液。與此同時(shí),活性維生素D促使鈣離子通過與腸黏膜細(xì)胞膜上的鈣結(jié)合蛋白結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞,再通過鈣泵的作用,將鈣離子從細(xì)胞內(nèi)排入血液。這一過程都需要消耗一定的能量,因此成為主動(dòng)吸收。在腸道內(nèi)鈣處于正常生理的動(dòng)態(tài)平衡時(shí),以主動(dòng)吸收為主。
*細(xì)胞旁路途徑:當(dāng)腸腔內(nèi)鈣離子濃度較高時(shí),一部分鈣離子就能通過細(xì)胞旁路途徑,順著濃度梯度直接彌散入血。維生素D也可處進(jìn)這一過程。這種形式的吸收不消耗能量,但是吸收的鈣僅占總量的極少部分,常常被忽略不計(jì)。
正常情況下,人體攝入的鈣經(jīng)過體內(nèi)生化代謝后,多余的或者無法正常吸收的鈣需要排除體外。鈣排出體外的途徑主要有腎臟、消化道、乳汁和汗液四種。其中前兩中占據(jù)90%的排出量。腎臟在人體內(nèi)鈣的排泄占最主要的作用。正常情況下,血液中游離的鈣再循環(huán)到腎臟時(shí)必然有一部分從腎小球?yàn)V出,但是濾出的鈣還會(huì)在鈣調(diào)節(jié)激素的作用下,根據(jù)機(jī)體平衡點(diǎn)需要在通過腎小管的重吸收作用而回到血液循環(huán)中。因此,盡管腎小球每日能夠?yàn)V過約1000毫克的鈣,可在真正的尿液中只有約200毫克的鈣排出,在科學(xué)中稱為尿鈣。因此,尿鈣排泄的多少,主要與腎小球的濾過和腎小管的重吸收功能密切相關(guān)。當(dāng)血漿中鈣離子的濃度增加時(shí),腎小球?qū)︹}的濾過就增加。血鈣每增加1.0毫克/分升,腎小球?yàn)V過液中的鈣就會(huì)增加0.3毫克/分升,但是,尿鈣仍基本保持200毫克。對(duì)于腎小管來說,其不同的部位對(duì)鈣離子重吸收的能力及方式都不同,但是各種因素導(dǎo)致的腎小管中吸收功能的改變都可能引起尿鈣排泄量的改變。正常情況下,兩歲兒童尿鈣排出量為40毫克,到13歲時(shí)為80毫克,并隨年齡的增加而逐漸增加。到成年人時(shí)尿鈣可達(dá)到每天200毫克,但通常不會(huì)超過250毫克。這也從另一方面反映出人們從小到大,鈣的攝入量始終與排泄保持相對(duì)平衡的狀態(tài)。
其他形式鈣的排泄,由消化道經(jīng)糞便(稱為糞鈣)排除每天約60毫克。而像乳汁、頭發(fā)、月經(jīng)經(jīng)血、汗液中也含有少量的鈣,因量少在這里不再提及了。
我們可以從鈣的攝取·吸收到排泄的過程清楚地了解每天人體內(nèi)的鈣都是從何處來,又到何處去了。如果按照每日飲食攝入1000毫克鈣計(jì)算,經(jīng)腸道吸收約300毫克,消化液排出100毫克,凈吸收200毫克的鈣進(jìn)入血液。骨礦化每日正好需要200毫克鈣,同時(shí)也會(huì)再由骨骼中釋放出200毫克鈣質(zhì),以保證出入平衡。腎小球每天濾過9000~10000毫克的鈣,而腎小管重吸收8800毫克,從尿中排出的鈣約200毫克。這說明經(jīng)腎臟排出的和腸道凈吸收的鈣大致平衡,俗稱“不賠不賺”。如果希望讓多余的鈣儲(chǔ)存于骨庫中以增加骨密度,就應(yīng)當(dāng)額外進(jìn)行補(bǔ)鈣并促進(jìn)鈣的吸收,來保證身體的健康。