3. Кои са основните минерали в структурата на костта?

Калцият е най-широко застъпеният минерал в човешкото тяло, като съставлява между един и два процента от теглото на възрастен индивид. Изпълнява многобройни функции, като играе важна роля за изграждане и поддържане на кости и зъби, необходим е за съкратителна функция на мускулите, включително на сърдечния мускул, както и за неговия правилен ритъм, за предаването на импулсите през нервните клетки, за обмяната на аденозин трифосфата (АТФ), който е основен енергиен източник, за коагулацията (образуването на кръвен съсирек), за секрецията на редица хормони и ензими.

Главен негов резервоар са костите и зъбите, където са съсредоточени приблизително 99 процента от общото му съдържание в организма, основно под формата на кристали калциев хидроксиапатит.

Кристалната структура допринася за механичната носеща функция на костния скелет, а също служи и като резервоар за бързо мобилизиране на калций и фосфор при намаляване на техните нива в кръвта и по този начин за поддържане на редица биологични процеси, в които те участват.

Останалият един процент калций се локализира в меките тъкани и извънклетъчните телесни течности, включително и в кръвта. Той е в процес на непрекъсната обмяна чрез чревна абсорбция (всмукване) и екскреция (отделяне) с урината.

Сред особеностите на калция, важни за костната обмяна се включват:

• основни хранителни източници: богати на калций са млечните продукти, като нискомаслените са с по-ниско съдържание на калций, а обезмаслените са още по-бедни на калций в сравнение с пълномаслените продукти. Сравнително богати на калций са сьомгата и сардините. От зеленчуците с по-високо съдържание на калций са зелето, включително китайското зеле, броколи, спанак. Като цяло зърнените храни не са особено богати на калций, но поради факта, че се консумират ежедневно и в по-голямо количество, те също се причисляват към основните хранителни източници на калций. Освен това съществува и разнообразие от храни, които са допълнително обогатени с калций, като мляко и различни видове млечни продукти, плодови и зеленчукови сокове, различни зърнени храни и други. Степента на усвояване на калций от организма зависи от общото количество на приетия калций, като е налице обратнопропорционална зависимост. Усвояването му е най-високо, когато количеството еднократно приет калций е до 500 мг

• фактори, повлияващи усвояването на калция от храната: калциевата резорбция се повлиява от някои хранителни фактори, като тя намалява при дефицит на панкреасен или жлъчен сок, при повишен прием на фосфор, при което се образуват неразтворими неусвоими калциеви фосфати, при прием на фитинова киселина, която се съдържа в зърнените храни и брашното с образуване на неразтворими калциеви фитати. При богата на белтъчини диета се резорбират 15 процента от калция в червата, а при бедна на белтъчини диета процентът на резорбция спада до 5. Отделянето на калций от организма става чрез урината (около 150 мг дневно), потта (15 до 100 мг дневно) и изпражненията (около 450 мг на ден)
• фракции на калция: в кръвта има три фракции на калция, които се намират в равновесие помежду си, а именно белтъчно свързан калций (около 40 процента от извънклетъчния калций, който е свързан с албумина), йонизиран калций (около 50 процента от извънклетъчния калций) и комплексно свързан калций (около 10 процента от извънклетъчния калций, който е свързан под формата на калциев бикарбонат, фосфат и цитрат). Всички те съставляват нивото на общия калций в кръвта. Биологично активен е несвързаният, йонизиран калций, който се свързва към калциево-чувствителните рецептори и по този начин упражнява своето действие. При състояния, при които е намалено количеството на албумин в кръвта (нефротичен синдром, чернодробна цироза, хипотрофия), съответно ще е намалено и количеството на общия калций, но не и на йонизираната му, несвързана с албумина, биологично активна форма. Стойностите на калция в кръвта нарастват чрез повишаване на всмукването му в червата, както и чрез извличането му от костите. Те намаляват при повишаване на отделянето му с изпражненията и урината, както и при отлагането му в костите
• препоръчителен прием на калций: препоръчителният дневен прием на калций е различен през различните възрастови периоди. Той е по-висок за подрастващите, бременните и кърмещи жени, както и през периода на менопаузата. За бебетата на изкуствено хранене нуждите са по-високи, тъй като калцият от кърмата има по-висока степен на чревна абсорбция и усвояване в сравнение с калция в състава на адаптираните млека. Препоръчителните дневни нужди от калций за отделните възрастови групи са показани на таблицата:

• нормални нива на калций: обмяната на калция в организма е подложена на строга регулация, вследствие на което неговите нива се запазват в относително постоянни граници, въпреки вариациите в дневния му прием чрез храната. В кърмаческа възраст стойностите на калция в кръвта са малко по-високи, като до 1-годишна възраст те постепенно намаляват и достигат до нормалните нива за възрастни. Редица състояния могат да окажат влияние върху стойностите на калция. Така например в право положение, при хемоконцентрация, ацидоза, физическа активност стойностите на калция нарастват. Обратно, при състояние на алкалоза, непоносимост към лактоза, алергия към белтъка на кравето мляко, вегетарианска диета, в легнало положение стойностите на калция намаляват. Нормалните стойности на общия калций в кръвта са средно между 2,25-2,62 ммол/л, а на йонизирания калций 1,12-1,34 ммол/л
• ниски нива на калций: когато нивото на общия калций при по-големите деца и възрастните е под 2,0 ммол/л, а на йонизирания под 0,75 ммол/л е налице хипокалциемия. За новородените деца хипокалциемични са стойности под 1,75 ммол/л за общия и под 0,63 ммол/л за йонизирания калций. При по-дълго задържаща се хипокалциемия, под въздействието на паратхормона (ПТХ) започва да се извлича калций от костите, за да се възстанови нивото му в кръвта
• високи нива на калций: повишеното ниво на общия калций над 2,75 ммол/л и на йонизираната му форма над 1,4 ммол/л се означава като хиперкалциемия. Хиперкалциемията може да се дължи на различни причини, като например прием на високи дози витамин Д, повишена функция на паращитовидните жлези, някои злокачествени заболявания като лимфоми, левкемия и други

Над две трети (около 85 процента) от общото количество на фосфор в организма е съсредоточено в костите и зъбите, които се явяват основен негов резервоар по подобие на калция. Приблизително 14 процента се намират в клетките под формата на фосфорни естери и фосфопротеини и едва около 0,1 процент от общото количество фосфор в организма е съсредоточено извън клетките, като по-голямата част от него е несвързана и се филтрира през бъбреците.

Сред характерните особености на този структурен компонент на костите се включват:

• основни функции на фосфора: фосфорът има важно значение за костната обмяна и клетъчния окислителен метаболизъм. Като химически компонент на хидроксиапатита, неорганичният фосфор представлява интегрална част от структурата на костната тъкан. В състава на АТФ (аденозинтрифосфат) фосфорът има значение като енергиен източник за окислителния клетъчен метаболизъм. В комплекс с липидите, фосфорът образува фосфолипиди, които са основната структурна част на клетъчните мембрани. В организма той се открива още и в комплексни съединения с протеини под формата на фосфопротеини, както и в състава на нуклеиновите киселини
• основни хранителни източници: богати на фосфор са пълнозърнестите храни, яйчният жълтък, риба и морски дарове, месо от птици, мляко и млечни продукти, варива, ядки и други
• нормални серумни нива на фосфор: нормалните серумни нива на фосфор са от средно 1,29 до 2,1 ммол/л при деца и от 0,8 до 1,45 ммол/л при възрастни. Стойностите на фосфора варират с възрастта, хранителния внос, растежа, а също и през различните часове на деня. Когато стойностите на серумния фосфор са от 0,48 до 1,12 ммол/л, говорим за лека до умерена хипофосфатемия. При нея обикновено липсват симптоми, а когато серумният фосфор е под 0,48 ммол/л, е налице тежка хипофосфатемия, която е клинично изявена. Тъй като в кърмаческата възраст стойностите на фосфора са по-високи в сравнение с тези при възрастните, затова и при кърмачетата стойностите на фосфора, при които се приема, че е налице хипофосфатемия, са по-високи и те са в диапазона от 1,29 до 1,61 ммол/л
• недостиг или дефицит на фосфор: причините за хипофосфатемия могат да се дължат на намалена чревна абсорбция, повишена загуба на фосфор с урината или с изпражненията. Хипофосфатемия се наблюдава при хиперпаратиреоидизъм (повишена функция на паращитовидните жлези), при лечение с кортикостероиди, при ниско ниво на магнезий в кръвта, при употреба на диуретици, при недостатъчен внос на фосфор с храната, при дефицит на витамин Д или при нечувствителност на тъканите към неговото действие и други. При хипофосфатемия са налице симптоми основно от страна на мускулната и нервната система. При бързо настъпило понижение на серумния фосфор се наблюдават мускулна слабост, намалени сухожилно-надкостни рефлекси (СНР), тремор (треперене), понякога пареза на черепно-мозъчните нерви, обърканост и кома

• високи нива на фосфор: когато нивата на серумния фосфор надхвърлят 1,6 ммол/л при възрастните и големите деца и 1,93 ммол/л при малките деца, е налице хиперфосфатемия. Тя може да се дължи на понижена филтрация на фосфор през бъбреците, на повишеното му обратно всмукване (реабсорбция) в бъбречните тубули, на повишения му внос с храната или на повишеното му всмукване в червата. Хиперфосфатемията може да е следствие на остра и хронична бъбречна недостатъчност, на химиотерапия при злокачествени заболявания, на много висока телесна температура, прием на високи дози витамин Д, на хипопаратиреоидизъм (понижена функция на паращитовидните жлези), на хипертиреоидизъм (повишена функция на щитовидната жлеза), при жени в менопауза, при акромегалия и други
• връзка между калция и фосфора: между серумните концентрации на фосфора и калция съществува тясна взаимовръзка. Повишаването на нивото на единия йон води до намаляване нивото на другия. Последствията от хиперфосфатемията се изявяват в поява на ектопични калцификати, а когато е налице рязко спадане на нивото на калция, са налице тетания, гърчове, намалено кръвно налягане и сърдечни аритмии. Появата на калцификати в белия дроб води до нарушена белодробна функция, а засягането на стомашно-чревния тракт се изявява с гадене, повръщане, включително и на кръв, илеус (чревна непроходимост). Едно от най-сериозните последствия на хиперфосфтаемията е рискът от развитието на остра бъбречна недостатъчност

Магнезият е вторият най-широко представен вътреклетъчен катион и четвъртият по съдържание катион в организма на човека. Около две трети от общото количество магнезий в организма е съсредоточено в костите, приблизително 20 процента от магнезия се намира в мускулите, а останалото количество е съсредоточено в меките тъкани, където има основна роля за обменните процеси чрез активиране на редица ензими. Само един процент от общото количество магнезий в организма е в кръвта, като нормалните му нива са между 0,7 и 0,9 ммол/л.

Сред основните особености на магнезия като един от основните компоненти в структурата на костта се включват:

• основни функции на магнезия: магнезият има значение за продукцията на енергия, за секрецията на паратиреоидния хормон (ПТХ), за регулиране нивото на калция, както и на цинка, медта, калия, витамин Д и редица други нутриенти. Магнезият спомага за правилното функциониране на мускулната и нервната система, за правилния сърдечен ритъм, за поддържане на добър имунитет, нормални нива на кръвната захар и артериалното кръвно налягане за поддържане здравината на костите и зъбите наред с калция и фосфора
• основни хранителни източници: храните, богати на магнезий, са пълнозърнестите продукти, ядките, варивата, зелено оцветените зеленчуци, маслодайните семена, млякото и млечните продукти, какао, шипки, банани, кайсии и други
• ниски нива на магнезий: началните симптоми при хипомагнеземия (нисък магнезий в кръвта) включват невромускулни и психически нарушения, генерализирана слабост, гадене, повръщане, анорексия, апатия, депресия и други. При хипомагнеземия в около половината от случаите е налице и хипокалиемия (понижено ниво на калий в кръвта), а класическата изява на тежка хипомагнеземия (под 0,5 ммол/л) включва клиника на хипокалциемия. В условията на хипомагнезиемия има намалена секреция на ПТХ, който извлича калций от костите, както и резистентност на костите към действието на ПТХ. Вследствие настъпва хипокалциемия, която не може да бъде адекватно овладяна, докато не се проведе заместително лечение с магнезий и нормализиране на стойностите му в кръвта. Хипомагнеземията е отговорна и за развитието на остеопороза, като е установено, че при пациентите с остеопороза е налице значителна редукция на магнезия в тръбестите кости. Заместителното лечение с магнезий може да спомогне за повишаване на минералната костна плътност, да ограничи деформациите и болката, дължаща се на остеопороза