Известный ученый, химик и биолог Жорес Медведев продолжает серию публикаций о главных факторах сохранения здоровья. Благодаря энциклопедическим знаниям автора и оригинальному подходу к теме, его статьи напоминают "биологические расследования".

Лишний кальций

В процессе эволюции наземным животным приходилось приспосабливаться не к дефи­циту, а к избытку кальция. Этого минераль­ного вещества в их организме намного боль­ше, чем натрия, хотя потребность в кальции, в отличие от потребности в хлористом на­трии, животные не ощущают. Ион кальция присутствует в крови в очень низких концен­трациях, не превышающих 5 мг на 100 мл. Это в сто с лишним раз ниже концентрации в крови натрия.

Избыток кальция может создавать угрозу здоровью человека. Поскольку соли кальция обладают низкой растворимостью, почки плохо справляются с их выведением. В нор­ме человек удаляет с мочой около 100 мг кальция в сутки. При больших концентрациях кальций может выпадать в осадок в почеч­ных канальцах, что нередко становится причиной камнеобразования.

Кальция в организме млекопитающих больше, чем всех остальных минеральных веществ, вместе взятых.

Масса кальция в организме человека составляет более 1 кг, причем 99% этого количества приходится на скелет, состоящий из 206 костей и косточек.

В ходе эволюции у человека выработа­лись два способа удаления избыточного кальция: первый действует как регулятор усвоения кальция в кишечнике, а второй приспособлен к удалению лишнего кальция из крови. Ион кальция не проникает в кровь из тонкого кишечника путем простой диф­фузии. Кальций абсорбируется через стен­ку кишечника лишь в форме комплекса с особым белком-носителем, синтез которо­го регулируется производным витамина D -холекальциферолом. Этот белок синтези­руется в почках и в печени. Если уровень кальция в крови повышен, синтез холекальциферола тормозится и кальций не усваи­вается, удаляясь с остатками непереварен­ной пищи. Если же из-за несовершенства кишечных регуляторов в крови все-таки ос­тается избыток кальция, то его ионы связы­ваются в сыворотке крови особым белком, который постепенно отправляет лишний кальций в систему желчеобразования. Предполагается, что повышенная концент­рация кальция в крови создает риск кальцификации артерий.

У скелета, кроме того что он выполняет опорно-двигательные функции, есть еще одно предназначение - это депо ионов каль­ция. Избыток кальция в крови активизирует особые клетки - остеобласты, локализован­ные в надкостнице. Они синтезируют кост­ную ткань. А при снижении уровня кальция в крови активизируются другие клетки - ос­теокласты, которые, выделяя кислоту и коллагеназу, растворяют контактирующий с ни­ми гидроксиапатит и коллаген. Иначе говоря - разрушают костную ткань, высвобождая ионы кальция. Таким образом костная масса участвует в регуляции баланса кальция. У взрослого человека каждый год полностью обновляется около 10% костной ткани, по 300 мг каждый день.

Упругость и прочность костей обеспечиваются коллагеном - белком, волокна которого превосходят по прочности стальную проволоку. Твердость костям придает гидроксиапатит -соединение кальция с фосфорным ангидридом.

Все эти процессы регулируются нейрогуморальными системами. Однако гормональ­ные компоненты этих систем различны у мужчин и женщин. У мужчин активность остеобластов и синтез костной ткани активи­зируются мужским половым гормоном тес­тостероном, у женщин - женским половым гормоном эстрогеном. У женщин кроме это­го есть дополнительная гормональная сис­тема, которая стимулирует остеокласты, ус­коряя мобилизацию кальция при беременности и при кормлении ребенка. Так приро­да заботится о новом поколении.

Выходя за пределы репродуктивного воз­раста, организм женщины не способен пол­ностью остановить стимуляцию остеоклас­тов. При этом образование эстрогенов пос­ле менопаузы прекращается, из-за чего сни­жается активность остеобластов. У мужчин синтез тестостерона хотя и замедляется после 50 лет, но не прекращается до глубо­кой старости. Вот почему в пожилом возрас­те костная ткань у женщин теряет кальций намного быстрее, чем у мужчин.

Физиологическая потребность в кальции

Ионы кальция, необходимые для осуществ­ления многих функций в организме, заим­ствуются из костного депо, а не из пищева­рительной системы. Остеокласты нормиру­ют объем ионов кальция, которые отправля­ются из костей в кровь. В среднем это около 300 мг кальция, вырабатываемого в милли­онах микроскопических углублений - лакун, расположенных на поверхности костей. Губ­чатые кости теряют кальций быстрее, чем монолитные, - такие как ребра или череп.

Пища должна компенсировать эти поте­ри. В первых исследованиях баланса каль­ция, проведенных в 1951-52 годах, предпо­лагалось, что равновесие достигается при потреблении около 300 мг кальция в день. В то время не был известен механизм усвое­ния кальция в кишечнике и то, что физиоло­гические функции обеспечиваются получе­нием кальция из костей, а не из пищи. Каль­ций требуется для работы сердца, мозга, в нем нуждаются нервные волокна и многие другие клетки и ткани. Этому физиологичес­кому кальцию отдается приоритет, поэтому необходимый уровень ионов кальция в крови обеспечивается деятельностью остеоклас­тов, а не поступлением кальция с пищей.

В 1960-70-х годах были проведены десят­ки исследований баланса кальция у людей разного возраста. Было обнаружено, что у младенцев кальций в костях полностью об­новляется в течение года. У подростков об­новляется 20% костной ткани, у взрослых людей - 10%, у пожилых - 7%.

В 1987 году в США было проведено ис­следование, в котором определялся баланс кальция у пожилых мужчин, придерживаю­щихся разных режимов питания. Результаты этого исследования легли в основу опреде­ления оптимального содержания кальция в рационе.

Как выяснилось, при получении с пищей 250 мг кальция в день у пожилых мужчин происходит заметная его потеря - в основ­ном через кишечник. Положительный ба­ланс, близкий к равновесию, возникает при приближении к суточной дозе в 800 мг. Пре­вышение этой дозы даже в два с половиной раза не увеличивало удаление кальция с мо­чой, но при этом содержание кальция в сту­ле возрастало настолько, что его можно счи­тать «аварийным». Задержку в организме лишнего кальция (даже 100-150 мг) нельзя считать полезной. Ведь если он не использу­ется остеобластами, то может откладывать­ся в мягких тканях и в стенках кровеносных сосудов, приводя к их кальцификации.

Крупные приматы, питающиеся преимущественно растительной пищей, потребляют в среднем от 4000 до 5000 мг кальция вдень. Большая часть его не усваивается в кишечнике и не поступает в кровь. Человек в первобытный период уменьшил потребление кальция за счет включения в рацион мяса. Но избыток кальция все же оставался.

Этот эксперимент вместе с десятками других привели к установлению в США ре­комендуемой дневной дозы кальция для мужчин и женщин старше 25 лет на уровне 800 мг в сутки. Для взрослых людей 17-24 лет, костная ткань которых не потеряла спо­собности к уплотнению, рекомендуемая доза была установлена на уровне 1200 мг. Столько же кальция было рекомендовано потреблять беременным и кормящим жен­щинам. Всемирная организация здравоох­ранения узаконила эти нормы для всех дру­гих стран. В Советском Союзе они были не­много выше.

Получить 800 мг кальция в день с пищей нетрудно. Это количество кальция содержится, например, в 100 г сыра. Тем не менее потребителям постоянно предлагаются разнообразные препараты солей кальция - отдельно и в комбинациях с другими минеральными веществами. Стандартные капсулы содержат обычно по 800 мг кальция, а иногда и больше. В США в 2004 году продажа кальциевых добавок определялась суммой в 993 миллиона долларов. В продажу, особенно через Интернет, поступает и просто карбонат кальция, то есть мел, по цене 14 долларов за киллограмовую банку. Этот дополнительный кальций не изменил, однако, риска заболеваний костной ткани у американцев.

Ион кальция, Са², необходим и растениям. Он создает коллоидальную структуру цитоплазмы, принимает участие в делении растительных клеток и в функциях их мембран. Ионы кальция входят в состав некоторых белков и ферментов. Кальция много в листьях растений, в корнях, в семенах и в некоторых плодах.

Нарушения кальция встречаются только у людей

Все нарушения кальциевого обмена (рахит, остеомаляция, остеопороз и др.) характер­ны только для человеческого сообщества. В природных популяциях животных они не встречаются.

Рахит и остеомаляция (размягчение кос­тей - эквивалент рахита у взрослых людей), сопровождающиеся потерей скелетом каль­ция, связаны с недостатком солнечного об­лучения, под влиянием которого в коже об­разуются витамин D и его гормональные производные. Появление этих заболеваний обусловлено тем, что люди покинули свой эволюционный ареал в Северной Африке и Южной Азии и стали расселяться далеко за его пределами. Жизнь в районах с длинной зи­мой, в пещерах, а потом и домах, необходимость носить одежду, укрывающую тело, создали ус­ловия для аномалий обмена ве­ществ. Были потеряны несколь­ко эволюционных приспособле­ний к жаркому климату, в частно­сти соответствующая пигмента­ция кожи (белый цвет кожи - это дефект, если рассматривать его с этой точки зрения).

Археологи и палеонтологи изучают историю болезней че­ловека прежде всего по сохра­нившимся скелетам в раскопках мест поселения людей. Поэто­му именно нарушения кальцие­вого обмена можно диагности­ровать наиболее точно. Особая наука, палеопатология, сумела датировать появление в исто­рии человечества не только ра­хита и остеомаляции, но и кари­еса зубов. Было установлено, что переход к земледелию пос­ле 40 тысяч лет периода охоты и собирательства растений со­провождался сменой высокока­чественного рациона, богатого животными белками и жирами, к относительно бедному пита­нию, основанному на злаках и корнеплодах. Рахит и остеома­ляция появились в Европе около 5000 лет до нашей эры и стали исчезать с развитием пастбищ­ного скотоводства и потребле­нием молока и молочных про­дуктов в Северной Европе и 18 рыбной ловли в Южной.

Палеопатология не обнару­жила у людей доисторического периода в Европе какой-либо распространенности остеопороза - снижения плотности ко­стной ткани, создающего опас­ность переломов. Начальные признаки остеопороза фиксиро­вались лишь как признак старе­ния и у мужчин, и у женщин. Бо­лее явные признаки остеопоро­за были обнаружены в раскопках мест поселений людей в Цент­ральной Америке. В этом случае и у детей, и у взрослых они со­провождались симптомами бел­кового голодания. Исследова­ния установили, что в Централь­ной Америке эти заболевания сопровождали переход от охоты и собирательства к возделыва­нию кукурузы. Кукуруза бедна именно кальцием и белком. Бел­ки кукурузы неполноценны по аминокислотному составу. Остеопороз был прямым результа­том дефицита кальция и белков.

Выделять остеопороз как са­мостоятельное    заболевание стали сравнительно недавно. Старческий (сенильный) остео­пороз был известен давно, но не вызывал серьезной озабоченно­сти  медиков.  Он  протекает очень медленно, и потеря кост­ной ткани при нем не так значи­тельны. Советские учебники по медицине и Медицинская эн­циклопедия, издававшиеся в Москве в 1960-е годы, уделяют остеопорозу минимальное вни­мание, не объясняют его проис­хождение и причины. В те годы главными проблемами для со­ветской медицины были рахит, остеомаляция и особенно остео­миелит - хронический воспали­тельный процесс в костях, на­следие огнестрельных повреж­дений костей в период войны.

Примерно полвека назад в индустриально развитых стра­нах остеопороз заявил о себе в первую очередь как проблема женщин после менопаузы. Выяс­нилось, что потеря костной мас­сы в этот период приобретает массовый характер (охватывает 20-30% всех женщин после ме­нопаузы) и что она в 10-15 раз больше, чем при синильном остеопорозе. Удивительным было то, что остеопороз, как массовое заболевание женщин, был лока­лизован исключительно в эконо­мически развитых странах.

Остеопороз фиксировался в основном по статистике перело­мов костей. При развитии остеопороза начальные стадии проходят незаметно и трудно диагностируются. Кости теряют не только кальций, но и коллаген и становятся пористыми и хруп­кими. В тяжелых случаях они мо­гут ломаться не только от легких ушибов, но и от тяжести соб­ственного тела.

Гипотеза о гормональном происхождении остеопороза сразу стала приоритетной. Вы­сказывались также и предполо­жения о том, что длительное применение женщинами синте­тических эстрогенов в качестве оральных  противозачаточных средств могло быть дополнительной причиной этому. Внедрение этих гормональных препаратов в практику началось в 1956 году, в основном в США и в Европе. Женщины, принимав­шие такие средства, после вступления в период менопаузы испытывали двойной гормо­нальный шок: останавливался синтез собственных эстрогенов и одновременно прекращалось использование противозача­точных синтетических эстроге­нов. К этому времени уже суще­ствовала озабоченность тем, что рост заболеваемости раком груди у женщин может быть свя­зан с синтетическими эстроге­нами. Но серьезных попыток ус­тановить прямую зависимость пока не предпринималось: для клинических испытаний такого масштаба требуются значитель­ные денежные средства и дли­тельные сроки.

Фармацевтическая индуст­рия пошла по другому пути. Она увеличила производство эстро­генов и иных синтетических ана­логов женских половых гормо­нов для массовой гормонозаместительной терапии, предназна­ченной для женщин в начале ме­нопаузы и после нее. В США по­чти половина всех женщин после 45 лет стала практиковать гормонозамещение. На статистике переломов костей эта гормо­нальная терапия пока еще не от­разилась. Онкологическая ста­тистика, однако, ухудшилась. ■

Жорес Медведев

Содержание кальция в пищевых продуктах (мг на 100 г)

Молоко коровье....................120

Сыры

твердые..................... 700-1000

Сыры

мягкие........................... 300-400

Творог .......................... 100

Сметана............................. 100

Йогурт .............................120

Мясо .................................. 20

Яйца (1 желток)....................50

Рыба вяленая

с костями .......................3000

Арахис ............................... 70

Миндаль..............................250

Грецкие орехи .................. 90

Лесные орехи...................... 290

Салат-латук ..................... 80

Шпинат........................... 250

Лук порей......................... 60

Лук зеленый ........... 150

Кольраби ......................... 40

Оливки.............................. 70

Сливы ............................... 50

Петрушка ........................... 200

Сельдерей .........................240

Фасоль................................50

Картофель ............... 70

Гречка ................... 110

Хлебные изделия ..30

Семечки подсолнуха.............. 700

Семечки тыквы.................60

Водопроводная вода (1л)..... 20-30 мг