Здоровье костей - Bone health
Скелетная система человека представляет собой сложный орган в постоянном равновесии с остальной частью тела. Помимо поддержки и структуры тела, кость является основным резервуаром многих минералов и соединений, необходимых для поддержания здорового баланса pH . Ухудшение состояния организма с возрастом делает пожилых людей особенно восприимчивыми к плохому здоровью костей и страдает от них . Такие заболевания, как остеопороз , характеризующиеся ослаблением структурной матрицы кости, увеличивают риск переломов бедра и других вторичных симптомов, изменяющих жизнь. В 2010 году более 258 000 человек в возрасте 65 лет и старше поступили в больницу с переломом шейки бедра. Ожидается, что частота переломов шейки бедра в Америке вырастет на 12%, при этом прогнозируется 289 000 госпитализаций в 2030 году. По другим оценкам, до 1,5 миллиона американцев будут иметь переломы, связанные с остеопорозом, каждый год. Стоимость лечения этих людей также огромна: в 1991 году Medicare потратила около 2,9 миллиарда долларов на лечение и амбулаторное лечение переломов бедра, и можно ожидать, что это число только возрастет.
Аминокислотный метаболизм
Когда потребляется больше серосодержащих аминокислот , метионина и цистина , чем организм может использовать для роста и восстановления, они расщепляются с образованием сульфата или серной кислоты среди других продуктов. Продукты животного происхождения, такие как мясо, молочные продукты и яйца, богаты белком, и «потребление животного белка с пищей сильно коррелирует с чистым выделением кислоты почками». Исследования, проведенные в начале 1900-х годов, показали корреляцию между диетами с высоким содержанием белка и повышенным выведение кислоты. Одним из показателей кислотного или основного воздействия продуктов на организм является потенциальная почечная кислотная нагрузка (PRAL) . Сыры с содержанием белка 15 г белка / 100 г или выше имеют высокое значение PRAL, составляющее 23,6 мг-экв / 100 г съедобной части. Мясо, рыба, другие сыры, мука или лапша имеют PRAL около 8,0 мг-экв / 100 г съедобной части, тогда как фрукты и овощи фактически имеют отрицательный PRAL.
У здоровых взрослых кость постоянно восстанавливается и обновляется. Новая кость откладывается клетками остеобластов и резорбируется или разрушается клетками остеокластов . Это добавление и вычитание кости обычно не приводит к чистому изменению общей массы скелета, но на процесс обновления может значительно влиять pH.
Минеральная плотность костей
Минеральная плотность костей (МПК) - это мера, обычно используемая для количественной оценки здоровья костей. Более низкое значение МПК указывает на повышенный риск остеопороза или перелома. На МПК влияет множество факторов. Было показано, что потребление белка благоприятно сказывается на плотности костей, обеспечивая аминокислотные субстраты, необходимые для формирования костного матрикса. Также считается, что концентрация в крови стимулятора образования костей, инсулиноподобного фактора роста-I (IGF-I), увеличивается из-за высокого потребления белка, а паратироидный гормон (ПТГ), стимулятор резорбции костной ткани, снижается. Хотя было показано, что белок полезен для увеличения костной массы или минеральной плотности костной ткани, значимой связи между потреблением белка и частотой переломов нет. Другими словами, низкая МПК может быть признаком остеопороза и повышенного риска переломов, но более высокая МПК не обязательно означает улучшение здоровья костей. Высокая МПК также коррелирует с другими проблемами со здоровьем. Например, более высокая МПК также связана с повышенным риском рака груди.
Кислотно-щелочной гомеостаз
Большинство метаболических процессов имеют специфический и узкий диапазон pH, в котором возможно функционирование, для поддержания гомеостаза существует множество регулирующих систем . Отклонения от оптимального рабочего значения pH могут замедлить или ухудшить реакцию и, возможно, вызвать повреждение клеточных структур или белков. Для поддержания гомеостаза организм может выводить избыток кислоты или основания с мочой , посредством газообмена в легких или накапливать их в крови. Бикарбонат буферная система плазмы крови эффективно удерживает стабильный рН и помогает удерживать внеклеточный рН около 7,35. Эти почки ответственны за большинство кислотно-щелочного регулирования , но не могут выделять мочу не ниже , чем рН 5. Это означает , что может 330мл колы, например, как правило , в диапазоне рН от 2,8-3,2, должны были бы быть разбавлен 100 раз перед выведением из организма. Вместо того, чтобы производить 33 л мочи из одной банки колы, организм полагается на буфер для нейтрализации кислоты. Системный ацидоз может быть результатом множества факторов, а не только диеты. Анаэробные упражнения , диабет , СПИД , старение, менопауза , воспаление , инфекции , опухоли и другие раны и переломы - все это способствует ацидозу. Кровь имеет средний pH 7,40, но интерстициальная жидкость может варьироваться. Например, межклеточный pH кожи составляет ~ 7,1. Нет данных по кости.
Гомоцистеин
Было показано, что гомоцистеин , небелковая аминокислота и аналог белковой аминокислоты цистина , оказывает негативное влияние на здоровье костей. Более высокие концентрации гомоцистеина, вероятно, являются результатом дефицита фолиевой кислоты , витамина B 12 B 6 . Кроме того, было обнаружено, что на концентрацию гомоцистеина значительно влияет физическая активность. Стимуляция скелета посредством физической активности способствует положительному ремоделированию костей и снижает уровень гомоцистеина независимо от приема пищи. Было предложено четыре метода взаимодействия гомоцистеина и кости; увеличение активности остеокластов , снижение активности остеобластов , уменьшение кровотока в костях и прямое действие гомоцистеина на костный матрикс. Гомоцистеин ингибирует лизил - оксидаза , который отвечает за посттрансляционные модификации из коллагена , ключевой компонент структуры кости
Остеокластные клетки
Остеокласты расположены на поверхности костей и образуют резорбционные ямы, выделяя H + на поверхность кости, удаляя гидроксиапатит , многочисленные минералы кости и органические компоненты: коллаген и дентин . Целью резорбции костей является высвобождение кальция в кровоток для различных жизненных процессов. Эти резорбционные ямки видны под электронной микроскопией, и характерные следы образуются в результате длительной резорбции. Остеокласты оказались «абсолютно зависимыми от внеклеточного закисления». Снижение pH <0,1 единицы может вызвать 100% увеличение активности клеток остеокластов, этот эффект сохраняется при длительном ацидозе без десенсибилизации, «усиливая эффекты умеренных различий pH». Клетки остеокластов проявляют небольшую активность или не проявляют никакой активности при pH 7,4 и наиболее активны при pH 6,8, но могут дополнительно стимулироваться другими факторами, такими как гормон паращитовидной железы .
Остеобластные клетки
Остеобласты отвечают за минерализацию и построение костного матрикса. Они несут ответственность за образование или производство костной ткани. Остеобласты и остеокласты происходят от примитивных клеток-предшественников, обнаруженных в костном мозге. Подобно клеткам остеокластов, активность клеток остеобластов напрямую связана с внеклеточным отражением pH активности остеокластов. При pH 7,4, когда остеокласты неактивны, остеобласты находятся на пике активности. Точно так же при pH 6,9 активность остеобластов отсутствует. Гормон эстроген также важен для регуляции остеобластов. У женщин в постменопаузе уровень эстрогена снижается, что отрицательно сказывается на ремоделировании костей. Гомоцистеин еще больше усугубляет эту проблему, снижая транскрипцию мРНК рецептора эстрогена α. Таким образом, снижается любое положительное влияние эстрогена на ремоделирование костей.
Костный баланс
Ацидоз подавляет минерализацию матрикса остеобластов костей с реципрокным эффектом на активацию остеокластов . Комбинированные ответы этих клеток на ацидоз максимально увеличивают доступность гидроксильных ионов в растворе, который можно использовать для буферизации протонов. Использование кости в качестве буфера даже небольшого процента суточной выработки кислоты может привести к значительной потере костной массы в течение десятилетия. Кроме того, с возрастом функция почек неуклонно снижается . Метаболический ацидоз может стать более серьезным по мере ослабления функции почек, и организм будет больше зависеть от костей и крови для поддержания кислотно-щелочного гомеостаза.
Рацион питания
Нет ни одного продукта питания или питательного вещества, способного обеспечить адекватное здоровье костей самостоятельно. Напротив, наиболее полезной считается сбалансированная диета, в которой достаточно фруктов и овощей, содержащих их витамины, минералы и подщелачивающие субстраты. Диеты с высоким содержанием белка обеспечивают большее количество аминокислот, которые могут расщепляться до кислых соединений. Известно, что потребление белка сверх рекомендуемой нормы диеты также способствует усвоению кальция. В целом понятно, что диета с высоким содержанием белка имеет чистую пользу для здоровья костей, потому что изменения в концентрациях IGF-I и ПТГ перевешивают негативные эффекты производства метаболической кислоты. Источник белка, растение или животное, не имеет значения с точки зрения кислоты, образующейся в результате метаболизма аминокислот. Любые различия в содержании метионина и цистеина не влияют на общую потенциальную кислотную нагрузку почек (PRAL) пищи. Помимо содержания белка-предшественника кислоты, растения также содержат значительные количества предшественников оснований. Бикарбонат калия , основная соль, вырабатывается в результате метаболизма других органических солей калия: цитрата , малата и глюконата , которые очень важны для растений. Несоответствие, наблюдаемое в PRAL, объясняется различиями в содержании базового прекурсора.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- PRAL калькулятор Рассчитать PRAL на еду, рецепт или дня общего с данными питания.