《維生素和礦物質(zhì)在骨骼健康中的應(yīng)用——2018年AACE/ACE立場聲明》解讀
摘要:近年來的研究表明,營養(yǎng)在骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。最近,美國臨床內(nèi)分泌醫(yī)師協(xié)會和美國內(nèi)分泌學(xué)會(AACE/ACE)聯(lián)合發(fā)布了《維生素和礦物質(zhì)在骨骼健康中的應(yīng)用-AACE/ACE立場聲明》,并于2018年7月發(fā)表在Endocrine Practice雜志上,旨在為骨骼健康所需最佳營養(yǎng)狀態(tài)進行定義和規(guī)范。本文就該立場聲明的主要內(nèi)容進行簡要解讀。
骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)是一種中老年常見的全身性、代謝性骨骼疾病,主要表現(xiàn)為骨量丟失、骨微結(jié)構(gòu)退變、骨強度受損,導(dǎo)致骨脆性增加,易發(fā)生骨折[1]。近年來的研究證據(jù)表明,營養(yǎng)在OP的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。然而,目前有關(guān)如何維持骨骼健康的最佳營養(yǎng)狀態(tài)仍無法給出準(zhǔn)確定義[2]。這一方面是因為,與營養(yǎng)素相關(guān)的研究因方法學(xué)問題和結(jié)果評估的滯后性等因素,很難明確某一食物或食物強化劑對骨骼的確切影響, 也無法準(zhǔn)確量化單一營養(yǎng)素對骨骼健康的作用。另一方面,日常膳食種類的多變性,食物中各種營養(yǎng)素之間可能存在的相互作用,也使?fàn)I養(yǎng)狀態(tài)的評估面臨諸多問題。但在實際工作中,臨床醫(yī)生與普通民眾經(jīng)常會被問及或提出諸如攝入多少營養(yǎng)素才能保持骨骼健康之類的問題。近期的調(diào)查顯示,美國有近一半的人口和70%的老人使用膳食補充劑,而在歐洲,這一比例高達26%[3-5]。為骨骼健康所需最佳營養(yǎng)狀態(tài)進行定義和規(guī)范,迫在眉睫,為此,美國臨床內(nèi)分泌醫(yī)師協(xié)會和美國內(nèi)分泌學(xué)會(American Association of Clinical Endocrinologist/American College of Endocrinology,AACE/ACE)聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于維生素和礦物質(zhì)在健康骨骼中應(yīng)用的立場聲明(以下簡稱“立場聲明”)。此立場聲明主要針對目前相關(guān)研究機構(gòu)及文獻對骨骼健康所需最佳營養(yǎng)的理解進行了概述,旨在從營養(yǎng)學(xué)的角度,對最大限度增加骨量、減少骨丟失和降低脆性骨折的發(fā)生提供指導(dǎo)?,F(xiàn)將AACE/ACE立場聲明[6]主要內(nèi)容介紹如下。
提出終生健康骨骼概念
在生命的任何階段,骨骼的生長和維持都需要充足的營養(yǎng)。營養(yǎng)為維持骨骼細胞的活性、構(gòu)建骨組織結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)骨組織功能提供必需的底物。骨骼中的礦物質(zhì)(鈣、磷酸鹽和鎂等)、膠原和非膠原蛋白均依賴于營養(yǎng)所獲得。礦物質(zhì)不僅強化膠原蛋白基質(zhì),還是維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要離子來源。
嬰幼兒至青春期,是骨骼的早期生長時期,也是營養(yǎng)素對骨骼作用最關(guān)鍵的時期,骨轉(zhuǎn)換和營養(yǎng)需求明顯增加。峰值骨量之后的中年期,充足的營養(yǎng)有助于維持骨量和骨轉(zhuǎn)換的相對穩(wěn)定。絕經(jīng)后女性,由于雌激素缺乏引起骨重塑增加、骨吸收超過形成,導(dǎo)致骨量快速丟失和骨微結(jié)構(gòu)的退變。此時,合理的營養(yǎng)可以顯著減輕與之相關(guān)的骨強度下降。而對于老年患者,保持最佳的營養(yǎng)狀態(tài)則能降低與年齡增長相關(guān)的骨折風(fēng)險。
需要注意的是,盡管女性在孕期和哺乳期由于胎兒骨骼生長的需要,母體會出現(xiàn)短暫的局部或系統(tǒng)性的骨轉(zhuǎn)換改變,但這一般不會對其骨骼的完整性產(chǎn)生持久不利的影響[7]。
骨骼健康對各種營養(yǎng)素的需求及推薦量 礦物質(zhì)
鈣:羥基磷灰石是骨組織的主要成分,鈣是構(gòu)成羥基磷灰石晶體的主要礦物質(zhì)之一。乳制品是膳食中鈣的重要來源,其攝入量與骨骼健康呈正相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),攝入鈣含量較多的青春期女孩可獲得更高的骨密度,而低鈣飲食的兒童和成人則面臨OP和骨折的風(fēng)險[8-9]。單一補鈣或維生素D對降低老年人骨折風(fēng)險孰優(yōu)孰劣尚存爭議,但是幾項Meta分析顯示,聯(lián)合鈣和補充維生素D可以降低椎體和非椎體骨折的風(fēng)險[10-11]。
補鈣是否會增加心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險也是一個廣為關(guān)注的問題。美國國家骨質(zhì)疏松基金會(National Osteoporosis Foundation, NOF)和美國心臟病預(yù)防協(xié)會認為,每天鈣攝入量(含膳食)不超過2 000~2 500 mg對心臟是安全的。AACE/ACE在絕經(jīng)后OP診斷和治療的臨床實踐指南中指出,充足的鈣和維生素D是完善OP治療方案的基礎(chǔ)。
立場聲明建議每日鈣攝入的總量不應(yīng)超過1 200~1 500 mg。應(yīng)盡可能從食物來源(如乳制品等)獲取充足的鈣,只在必要時使用鈣補充劑。
非鈣礦物質(zhì):立場聲明中的非鈣礦物質(zhì)主要包含磷、鎂、鈉、氟、鍶和硼等6種,其中,氟、鍶和硼為微量元素,將在“微量元素”一節(jié)中敘及。
磷與鈣共同構(gòu)成羥基磷灰石晶體。人體內(nèi)約85%的磷存在于骨骼中。由于食物中的磷分布廣范且易于獲得,磷攝入不足通常很難發(fā)生。只有在嚴(yán)重饑荒的狀態(tài)下,才可能因磷攝入不足導(dǎo)致骨骼礦化障礙,引起佝僂病或骨軟化癥。有研究表明,增加膳食中磷的攝入,可能引起甲狀旁腺素(parathyroid hormone,PTH)、成纖維細胞生長因子23(fibroblast growth factor-23, FGF-23)升高,導(dǎo)致骨吸收增加。但是,如果鈣攝入充足,即使過多地攝入磷也不會干擾鈣的吸收,引起骨密度減低[12-13]。因此,常規(guī)補充磷可能對低鈣飲食患者的骨骼產(chǎn)生不利影響,也不宜用于腎功能不全者。
鎂是多種酶促系統(tǒng)的輔因子,也是細胞內(nèi)的重要離子,對于維持體內(nèi)鈣鉀平衡有重要作用。盡管鎂在食品中分布廣泛,仍有約48%的美國人,鎂的攝入量沒有達到每日推薦量的標(biāo)準(zhǔn)(recommended daily amount,RDA)[14]。鎂的平衡主要依賴于腎臟調(diào)節(jié)。鎂缺乏常見于腎臟的丟失或消化系統(tǒng)吸收不良。低鎂血癥可能抑制成骨細胞功能,減少PTH和1,25雙羥維生素D(1,25-dihydroxyvitamin D,1, 25OHD)的產(chǎn)生,增加破骨細胞的活性。美國婦女健康倡議計劃(Women Health Initiative,WHI)通過營養(yǎng)問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),日常膳食中鎂的含量與髖部和全身的骨密度顯著相關(guān),但與骨折的發(fā)生風(fēng)險無明確關(guān)聯(lián)[15]。
鈉是人體不可缺少的營養(yǎng)素。鈉鹽的攝入可促進尿鈣的排出,可能潛在增加腎結(jié)石和骨量丟失的風(fēng)險,有研究顯示,鈉鹽的攝入與髖部或椎體骨密度降低相關(guān)。然而,WHI數(shù)據(jù)分析并未發(fā)現(xiàn)鈉的攝入與骨密度和髖部骨折的風(fēng)險相關(guān)[16]。
立場聲明中不建議在健康成年人中常規(guī)補充磷、鎂,也不建議過分限制鈉鹽的攝入。
維生素
維生素D:維生素D又稱“陽光維生素”,主要由皮膚在紫外線照射下合成。日照不足、攝入不夠或吸收不良,均可造成維生素D的不足或缺乏。維生素D具有促進胃腸道鈣、磷吸收、改善肌肉功能和平衡,以及降低跌倒風(fēng)險的作用;此外,維生素D還可增強雙膦酸鹽提升骨密度的效應(yīng)[17]?;谝陨线@些作用,目前學(xué)術(shù)界一致將保持維生素D的最佳營養(yǎng)狀態(tài)作為OP治療的核心。
血清25羥維生素D (25 hydroxyvitamin D,25OHD)是現(xiàn)今公認反映維生素D營養(yǎng)狀態(tài)的最佳指標(biāo)。由于25OHD測量存在較大變異,維生素D膳食補充標(biāo)準(zhǔn)化計劃工作組(Dietary Supplements Vitamin D Standardization Program,VDSP)推薦,臨床上可考慮采用10%的變異系數(shù)以解釋不同的維生素D測量結(jié)果[18]。如果25OHD測定值為30 μg/L,依據(jù)10%的變異系數(shù)標(biāo)準(zhǔn),其真值應(yīng)該為24~36 μg/L。
有關(guān)維生素D營養(yǎng)充足的定義仍存在爭議。AACE/ACE推薦血清25OHD≥30 μg/L為充足,美國(國家科學(xué)院)醫(yī)學(xué)研究所(Institute of Medicine, IOM)則認為25OHD≥20 μg/L即可。25OHD的安全上限也不明確,某些接受陽光暴曬的年輕人,其水平可能達到50~60 μg/L。既往的系統(tǒng)評價發(fā)現(xiàn),每日攝取800 IU的維生素D能降低髖部和非椎體骨折的風(fēng)險。臨床上,50歲以上的成年人是低骨量和脆性骨折的好發(fā)人群,也更易于發(fā)生維生素D不足,因此每天維生素D推薦攝入≥1 000 IU。臨床工作中,對存在維生素D缺乏風(fēng)險的患者,合理的營養(yǎng)評估和治療策略應(yīng)為:在基線評估時即進行25OHD測定;或補充維生素D 3~4個月后再行25OHD測定,以評估劑量是否充足。單次大劑量補充維生素D因有增加跌倒和骨折風(fēng)險而不推薦。需要注意的是,在維生素D缺乏狀態(tài)得到糾正后,仍需使用維持劑量(例如,每天1 000~2 000 IU維生素D),肥胖或吸收不良者需要的維持劑量可能更高[6]。
其他維生素:維生素A是一類具有視黃醇生物活性物質(zhì)的總稱,可從動物食品或植物(類胡蘿卜素)中攝取,為機體生長發(fā)育所必需。維生素A已被證明在骨代謝過程中具有重要作用。相關(guān)研究表明維生素A過量可加速骨代謝、促進骨吸收,導(dǎo)致骨量丟失,骨密度降低,骨折風(fēng)險增加;而缺乏同樣會對骨骼產(chǎn)生不利影響[19-20]。
維生素K是γ羧化酶的輔助因子,對骨鈣素的γ羧化至關(guān)重要。羧化不全的骨鈣素(undercarboxylated osteocalcin, ucOC)因缺乏結(jié)構(gòu)完整性,導(dǎo)致其與鈣和羥基磷灰石結(jié)合的能力受損。天然存在的維生素K有兩種形式:維生素K1(由綠色植物合成的葉綠醌)和維生素K2(由細菌合成的甲基萘醌)。相關(guān)研究表明飲食中的維生素K攝入量與血清ucOC水平呈負相關(guān),低維生素K飲食與老年人骨折風(fēng)險增加相關(guān)[21-22]。然而,通常從食物獲得或腸道細菌合成的維生素K充足,目前沒有足夠證據(jù)表明普通人群缺乏維生素K。
維生素E包含兩大類生物活性物質(zhì):生育酚和生育三烯酚。植物油為其最好來源,α-生育酚和γ-生育酚是食物中最常見的兩種形式。其中,α-生育酚在體內(nèi)分布最為廣泛,維生素E通常使用α-生育酚當(dāng)量表示。在各種骨質(zhì)疏松動物模型中,維生素E補充劑對骨骼的影響一般表現(xiàn)出正性作用,但也有研究指出高劑量的α-生育酚可能對骨骼有害[23]。
維生素C存在于水果和蔬菜中,毒性低,是谷物和果汁中常見的添加強化劑。食物中維生素C的含量因成熟度和保存條件不同而差別較大。美國的維生素C缺乏癥患病率高達6%[24]。盡管維生素C在膠原形成、骨基質(zhì)發(fā)育、成骨細胞分化和限制骨吸收等方面發(fā)揮著重要作用,但是維生素C攝入量與骨密度之間的相關(guān)性結(jié)果不一[25-26]。
立場聲明不建議健康成年人常規(guī)補充維生素A、K、E、C用于促進骨骼健康。
蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是骨膠原合成所必需的主要營養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)來源不同,蛋白質(zhì)分為動物蛋白(肉蛋奶類)和植物蛋白(豆類為主),其中植物蛋白被機體利用的效率低于動物蛋白。研究表明,蛋白質(zhì)來源是決定骨密度而非骨折風(fēng)險的重要因素,與植物蛋白相比,動物蛋白能更大幅度地增加骨密度[27]。一項為期5年的加拿大多中心OP前瞻性研究表明,在絕經(jīng)后婦女和50歲以上男性中,低蛋白攝入者(<總熱量12%)與高蛋白攝入者(>總熱量15%)相比較,脆性骨折的風(fēng)險增加一倍[28]。既往有假說認為,高蛋白飲食可能因產(chǎn)生酸血癥而促進骨吸收、增加尿鈣水平,但目前并未找到相關(guān)證據(jù)。此外,有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)鈣攝入量超過800 mg/d時,膳食中蛋白質(zhì)攝入增加與骨折發(fā)生率降低有關(guān),而當(dāng)鈣攝入不足時,則可能增加骨折風(fēng)險[29]。綜合各種證據(jù)表明,充足的蛋白質(zhì)攝入是降低脆性骨折風(fēng)險的重要的可調(diào)控因素。
目前IOM指南中對健康成年人每天需要蛋白質(zhì)的推薦攝入量為0.8 g/kg體質(zhì)量[30],立場聲明未明確提出推薦攝入量。
生物類黃酮
類黃酮是一種脂溶性多酚,廣泛分布于植物中,沒有直接代謝功能,但可作為化學(xué)信使和抗氧化劑對機體產(chǎn)生作用。其中,主要來源于大豆的異黃酮因可與雌激素受體結(jié)合,被稱為天然的植物雌激素。茶中的類黃酮曾被認為可以預(yù)防骨質(zhì)丟失,但流行病學(xué)研究顯示,習(xí)慣性飲茶對骨密度及骨折風(fēng)險的影響好壞參半[31]。關(guān)于生物類黃酮能否促進骨骼健康和改善骨丟失的問題近年來引起了越來越多的關(guān)注,但目前為止沒有確鑿證據(jù)表明其能改善骨密度或降低骨折風(fēng)險。因此,立場聲明不建議使用類黃酮補充劑用于促進骨骼健康。
微量元素
微量元素,是指需要量<100 mg/d,且在人體內(nèi)含量低于體質(zhì)量0.01%的礦物質(zhì),如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等,是人體組織(包括骨骼)生長、發(fā)育和維持所必需的元素。
氟是人體必需的微量元素之一,天然存在于土壤和水中,為機體骨骼生長發(fā)育所必需。氟的安全閾值較窄,低氟與高氟均可對骨代謝產(chǎn)生影響。氟對骨組織具有特殊親和力,容易使機體處于過量氟蓄積狀態(tài)[32]。有Meta分析顯示,氟治療不僅不能減少椎體骨折,反而增加非椎體骨折的風(fēng)險[33]。
人體內(nèi)的鍶絕大多數(shù)存在于骨組織中,與鈣具有化學(xué)相似性,可取代骨骼組織晶體結(jié)構(gòu)中少量的鈣,對骨代謝具有重要作用。目前有關(guān)鍶是否屬于人體必需微量元素尚存爭議。研究表明,鍶可迅速結(jié)合到骨中,抑制骨吸收,適度刺激骨形成,增加骨密度,但由于其在晶格結(jié)構(gòu)中取代鈣的物理化學(xué)特性,可能無法提高骨強度[34]。在美國之外的一些國家,鍶鹽被批準(zhǔn)用于OP的治療。但由于缺乏有關(guān)確切的骨健康數(shù)據(jù),以及可能產(chǎn)生嚴(yán)重的皮膚毒性反應(yīng)和增加心血管疾病風(fēng)險,不推薦鍶作為常規(guī)用于維持骨健康的補充劑[6]。
硼廣泛存在于水果、綠葉蔬菜和堅果等各種植物中,其在人體內(nèi)的生化功能還不明確。動物實驗發(fā)現(xiàn),硼可能對生殖和骨骼健康有作用。硼可以穩(wěn)定和延長維生素D及雌激素的半衰期,增加鈣、鎂在腎臟的潴留,但額外補充硼是否有益于骨健康尚無明確的數(shù)據(jù)[35]。
其他微量元素如鐵、鋅、銅、錳、硒等,相關(guān)的研究結(jié)果也不一致。盡管許多含有微量元素的非處方補充劑被宣傳為有益于骨骼健康和防止骨丟失,但迄今為止還沒有任何長期高質(zhì)量的研究表明其能降低骨折風(fēng)險[6]。
立場聲明不推薦健康成年人常規(guī)補充微量元素制劑用于促進骨骼健康。
總結(jié)
通過復(fù)習(xí)該立場聲明,可以得出鈣、維生素D和蛋白質(zhì)仍是目前一致認可的影響骨骼健康的三種關(guān)鍵營養(yǎng)素。三者之間相互影響、相互作用,不可偏廢。其他營養(yǎng)素雖顯示出與骨量或是骨折風(fēng)險千絲萬縷的聯(lián)系,但總體上與骨骼健康的直接關(guān)聯(lián)度相對較小。合理的膳食結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)維護骨骼健康最佳營養(yǎng)狀態(tài)的主要途徑,結(jié)合適宜的食品強化,既可供給必需營養(yǎng)素,也不必從根本上改變?nèi)藗兪澄锵M的方式。如果膳食中不能提供足夠營養(yǎng)素,額外適量的補充對于維持骨骼健康有重要意義。此外,需要特別強調(diào)的是,超過個人受益閾值的過量營養(yǎng)可能不僅不會帶來更大的獲益,反而可能引起更高的其他風(fēng)險。
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