Wapń – co ważniejsze: ilość czy biodostępność?
Prof. dr hab. Grażyna Cichosz, dr inż. Marika Bielecka,
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie -
Od dawna wiadomo, że w diecie człowieka nie ma lepszego źródła wapnia niż mleko i produkty mleczarskie, a zwłaszcza sery dojrzewające. Mimo to popularyzowane są teorie, że wapń jest niezbędny wyłącznie w diecie dzieci, a mleko obecne w diecie dorosłych „wypłukuje wapń z kości”. Opublikowane w ostatnim czasie opracowania epidemiologiczne dowodzą, że proporcjonalnie do konsumpcji mleka wzrasta ryzyko zwapnienia tętnic, zawału serca, raka prostaty. W badaniach tych nie uwzględniono czynników ograniczających biodostępność wapnia z diety, dlatego warto zastanowić się nad przyczyną uzyskiwanych wyników, a także wiarygodnością podobnych opracowań.
Funkcje biologiczne wapnia w organizmie człowieka
Wapń, wspólnie z fosforem, stanowi podstawowy materiał budulcowy kości i zębów, w których zdeponowane jest 99% wapnia obecnego w organizmie człowieka. W kościach, podobnie jak we wszystkich tkankach organizmu, nieustannie zachodzą procesy rozpadu i odbudowy. W ciągu roku przebudowie ulega ok. 25% masy tkanki gąbczastej (wewnętrznej) oraz 2-6% warstwy korowej (zewnętrznej). Umożliwia to uzupełnianie zniszczonych fragmentów oraz dostosowanie struktury i masy układu kostnego do trybu życia. W związku z tym nieuniknione jest wydalanie wapnia z moczem (200-300 mg/dobę). Średnio co 5-6 lat dochodzi do całkowitej wymiany wapnia w kościach. Niedobór wapnia w diecie lub złe wchłanianie powoduje krzywicę, osteoporozę oraz inne poważne konsekwencje zdrowotne.
Niezależnie od udziału w budowie kości, wapń pełni w organizmie człowieka szereg istotnych funkcji biologicznych. Jest aktywatorem licznych enzymów, wpływa na przepuszczalność błon komórkowych oraz proces krzepnięcia krwi, reguluje wydzielanie hormonów, pracę serca i nerek. Jest niezbędny do zachowania prawidłowej gospodarki wodno-elektrolitowej i równowagi kwasowo-zasadowej. Uczestniczy w przewodzeniu impulsów nerwowych, uwalnianiu neuroprzekaźników i skurczu mięśni, reguluje sekrecję hormonalną i wzrost komórek. Przy właściwej podaży w diecie, wapń stymuluje układ odpornościowy oraz funkcjonowanie układu nerwowego. Ze względu na powyższe funkcje biologiczne, we krwi oraz płynach ustrojowych znajduje się niewielka (ok. 1%), ale stała ilość wapnia. Przy niedoborach w diecie organizm „pożycza” brakującą ilość, najczęściej z warstwy gąbczastej kości, co zwiększa podatność na złamania, nie tylko u osób starszych.
Czynniki determinujące biodostępność wapnia
Obecny w produktach mleczarskich wapń charakteryzuje się wyjątkową biodostępnością, ze względu na optymalne proporcje do fosforu, a także obecność składników, które zwiększają jego wchłanialność. Jelitową absorpcję wapnia zwiększają białka, witamina D3 i K2, laktoza, kwas mlekowy oraz cytrynowy.
Stymulująco na biodostępność wapnia wpływa odpowiednia podaż białka. Dieta niskobiałkowa zmniejsza adsorpcję wapnia (19 ± 2%), w przeciwieństwie do diety wysokobiałkowej (26 ± 3%). Białko wpływa na funkcjonowanie przytarczyc, które stymulują wytwarzanie parathormonu (PTH), odpowiedzialnego za prawidłową adsorpcję wapnia. Wchłanialność wapnia zwiększają fosfopeptydy, poprzez zapobieganie tworzeniu się nierozpuszczalnego fosforanu wapnia, a także białka serwatkowe (α-laktoalbumina, β-laktoglobulina, laktoferyna). Natomiast w transporcie wapnia przez ścianę jelita biorą udział aminokwasy zasadowe (L-lizyna i L-arginina). Większe spożycie białka pozytywnie wpływa na gęstość mineralną kości zarówno u dzieci, jak też u osób w starszym wieku.
Natomiast wysokie spożycie soli kuchennej zwiększa straty wapnia; wydalenie
z organizmu 1 g chlorku sodu jest równoznaczne ze stratą ok. 26 mg wapnia. Również tłuszcze intensyfikują wydalanie wapnia z organizmu. Z długołańcuchowymi nasyconymi kwasami tłuszczowymi wapń tworzy mydła, które nie są trawione. Z kolei, kwasy krótko- i średniołańcuchowe zwiększają wchłanianie wapnia, odpowiednio o 50 i 10%. Wchłanianie wapnia z przewodu pokarmowego wynosi 30-40%, ale u młodzieży podczas intensywnego wzrostu, a także u kobiet w ciąży absorpcja ulega zwiększeniu nawet do 75%.
Tłuszcz mlekowy jest dobrym źródłem witaminy D3, odpowiedzialnej za wchłanianie wapnia w jelicie cienkim oraz resorpcję zwrotną w cewkach nerkowych. Witamina D3 przyczynia się do prawidłowej mineralizacji kości i zębów; jest konieczna do funkcjonowania przytarczyc oraz nerek. W opracowaniach epidemiologicznych wykazano, że powszechne niedobory witaminy D3 skutkują zwiększoną zachorowalnością na schorzenia autoimmunologiczne, neurologiczne, neurodegeneracyjne oraz nowotworowe. W rejonach o mniejszym nasłonecznieniu zaobserwowano znacznie większą zachorowalność na stwardnienie rozsiane oraz reumatoidalne zapalenie stawów. W badaniach prospektywnych wykazano, że dzienne spożycie witaminy D3 w dawce powyżej 400 j.m./dobę znacznie zmniejsza ryzyko zachorowania na ww. choroby. Witamina D3 znajduje zastosowanie w leczeniu łuszczycy, hamuje demielinizację tkanki nerwowej w stwardnieniu rozsianym oraz niszczenie β-komórek trzustki u chorych na cukrzycę. Ponadto jest niezbędna w syntezie osteokalcyny - białka które transportuje jony wapnia (Ca+2) do kości. Oprócz witaminy D3 w syntezie osteokalcyny, udział bierze menachinon – witamina K2.
Rola witaminy K2 polega na regulacji syntezy białek, odpowiedzialnych za zdeponowanie wapnia w kościach i zębach. Jednym z nich jest osteokalcyna odpowiedzialna za transport wapnia z układu krążenia do układu kostnego. Warunkiem związania osteokalcyny z mineralną częścią kości jest jej karboksylacja z udziałem witaminy K2. Przy niedoborach witaminy K2 osteokalcyna nie może spełniać funkcji transportowych. Skutkuje to resorpcją wapnia z tkanki kostnej i prowadzi do osteoporozy. Niezależnie od powyższego osteokalcyna działa jak hormon stymulując wydzielanie insuliny przez trzustkę, wpływa na insulinowrażliwość komórek, a nawet ilość i aktywność plemników.
Witamina K2 aktywna jest również w tętnicach, gdzie kontroluje aktywność białka MGP, które zapobiega zwapnieniu naczyń krwionośnych. Skuteczne w zapobieganiu zwapnieniu tętnic jest wyłącznie białko MGP karboksylowane z udziałem witaminy K2. W przeciwieństwie do osteokalcyny, która obecna jest głównie w tkance kostnej, białko MGP jest aktywne w całym organizmie. Po aktywacji pod wpływem witaminy K2 białko MGP usuwa nadmiar wapnia z tętnic i tkanek miękkich, m.in. z prostaty. Podkreślić należy, że nie ma żadnego innego czynnika, który spowodowałby, aby wapń, który już został wbudowany w tętnicach czy innych tkankach, mógł być z nich usunięty oraz przekierowany do kości i zębów. Przy niedoborach witaminy K2, osteokalcyna i białko MGP nie mogą pełnić swoich funkcji, ponieważ pozostają w nieaktywnej formie niekarboksylowanej. Witamina K2 wykazuje wszechstronne prozdrowotne działanie: zapobiega cukrzycy, miażdżycy, chorobie Alzheimera. Poza tym, jest skuteczna w leczeniu nowotworów wątroby, płuc, prostaty.
Dobrym źródłem witaminy K2 w diecie człowieka są sery dojrzewające. Przy czym, sery twarde zawierają jej o ok. 30% więcej niż sery miękkie. Jednak w największych ilościach w serach obecna jest forma MK-4 witaminy K2, której okres półtrwania w organizmie człowieka jest stosunkowo krótki. Znacznie dłużej aktywne pozostają formy MK-7, MK-8 i MK-9; niestety ich zawartość w serach jest niewielka.
Wapń w profilaktyce chorób nowotworowych
Antynowotworowe działanie wapnia potwierdzono w wielu badaniach klinicznych i epidemiologicznych. Wykazano, że regularna konsumpcja 2-3 porcji produktów mleczarskich skutkuje mniejszą zachorowalnością na raka jelita grubego. Wapń wiąże kwasy żółciowe i tłuszczowe oraz fosforany, tworząc nierozpuszczalne sole, co zmniejsza ich działanie drażniące i stymulujące podział komórek nabłonka jelita. Potwierdzają to badania Nurse’s Healt Study, w których wykazano, że u osób przyjmujących regularnie w diecie 700-800 mg wapnia ryzyko rozwoju raka okrężnicy było o 40-50% mniejsze w porównaniu z osobami, które przyjmowały zaledwie 500 mg wapnia dziennie.
Wysokie pobranie wapnia z diety zmniejsza ryzyko raka piersi. Jednak w zapobieganiu nowotworom piersi bardziej istotna jest witamina D3 niż wysokie spożycie wapnia. Z porównania stanu zdrowia oraz diety ok. 65 tysięcy norweskich kobiet wynika, że regularna konsumpcja sera, w ilości 25 g/dziennie, redukuje ryzyko raka piersi u kobiet w wieku przed- i pomenopauzalnym odpowiednio: o 50 i 20%. W innych badaniach wykazano, że w krajach o największym spożyciu serów dojrzewających (Francja, Włochy, Grecja), stwierdza się ponad 2-krotnie mniejszą zachorowalność na nowotwory piersi niż w krajach o niższym ich spożyciu (Belgia, Holandia, Wielka Brytania). Należy podkreślić, że antynowotworowe działanie serów dojrzewających wynika nie tylko z wysokiej zawartości wapnia. Równie istotna jest obecność bardzo aktywnych antyoksydantów (CLA, α-tokoferol, β-karoten, witaminy: A, D3, K2, fosfolipidy, lipidy eterowe) oraz krótkołańcuchowych nasyconych KT, działających ochronnie na śluzówkę jelita.
Znaczenie bioaktywnych składników tłuszczu mlekowego, m.in. witaminy D3 potwierdzają badania nad rakiem prostaty. Wykazano, że wysokie spożycie bogatych w wapń odtłuszczonych produktów mleczarskich koreluje ze zwiększonym ryzykiem raka prostaty. Jednak korelacji między spożyciem pełnotłustych produktów mleczarskich a zachorowalnością na raka prostaty nie stwierdzono. Wykazano, że proporcjonalnie do stężenia witaminy D3 w osoczu maleje ryzyko nowotworów prostaty, płuc, piersi i jelita. Witamina D3 zapobiega kancerogenezie oraz powstawaniu przerzutów; reguluje gospodarkę hormonalną i przeciwdziała wywołanej estrogenami proliferacji komórek nowotworowych. Również z opracowań epidemiologicznych wynika, że w populacjach o wyższym poziomie witaminy D3 zachorowalność na nowotwory jest znacznie mniejsza. Wielokierunkowe działanie antynowotworowe wykazuje również witamina K2, a jej zwiększone spożycie zmniejsza ryzyko zachorowania na raka prostaty o 35%.
Podsumowanie
Najlepszym źródłem biodostępnego wapnia w diecie człowieka są sery dojrzewające. Wyjątkowa biodostępność wapnia, a także prozdrowotne właściwości serów wynikają z wysokiej zawartości białka, obecności witaminy D3 i K2 oraz antyoksydantów tłuszczu mlekowego. Podkreślić należy, że wapń z produktów odtłuszczonych, nie zawierających witaminy D3 i K2, jest gorzej wchłaniany i odkładany w tkankach miękkich zamiast w kościach. Dlatego odtłuszczone produkty mleczarskie, podobnie jak przyjmowanie suplementów wapnia, to dietetyczne nieporozumienie. Odpowiednio wysokie – min. 1g dziennie – spożycie biodostępnego wapnia z dietą zapewnia nie tylko zdrowe kości, ale co ważniejsze – zapobiega otyłości, nadciśnieniu (dieta DASH), a także nowotworom.
