Кальций в живых организмах

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Кальций в живых организмах играет важную регуляционную и структурную роль. Кальций (Ca2+) — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. Этот химический элемент участвует в ключевых физиологических и биохимических процессах клетки. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов.

Человек[править | править вики-текст]

Регуляция кальция в организме человека (англ.)

Концентрация кальция в крови человека из-за её важности для большого числа жизненно важных процессов точно регулируется, и при правильном питании и достаточном потреблении обезжиренных молочных продуктов и витамина D дефицита не возникает. Длительный дефицит кальция и/или витамина D в диете приводит к увеличению риска остеопороза, а в младенчестве вызывает рахит.

Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых в возрасте 19-50 лет и детей 4-8 лет включительно дневная потребность (RDA) составляет 1000 мг[1] (содержится примерно в 790 мл молока с жирностью 1%[2]), а для детей в возрасте от 9 до 18 лет включительно — 1300 мг в сутки[1] (содержится примерно в 1030 мл молока жирностью 1%[2]). В подростковом возрасте потребление достаточного количества кальция очень важно из-за интенсивного роста скелета. Однако по данным исследований в США всего 11% девочек и 31% мальчиков в возрасте 12–19 лет достигают своих потребностей в кальции[3].

Питание[править | править вики-текст]

В сбалансированной диете большая часть кальция (около 80%) поступает в организм ребёнка с молочными продуктами. Оставшийся кальций приходится на зерновые (в том числе цельнозерновой хлеб и гречку), бобовые, апельсины, зелень, орехи. В "молочных" продуктах на основе молочного жира (сливочном масле, сливках, сметане, мороженном на основе сливок) кальция практически не содержится. Чем больше в молочном продукте молочного жира, тем меньше в нём кальция. Всасывание кальция в кишечнике происходит двумя способами: чрезклеточно (трансцеллюлярно) и межклеточно (парацелюллярно). Первый механизм опосредован действием активной формы витамина D (кальцитриола) и её кишечными рецепторами. Он играет большую роль при малом и умеренном потреблении кальция. При большем содержании кальция в диете основную роль начинает играть межклеточная абсорбция, которая связана с большим градиентом концентрации кальция. За счёт чрезклеточного механизма кальций всасывается в большей степени в двенадцатиперстной кишке (из-за наибольшей концентрации там рецепторов в кальцитриолу). За счёт межклеточного пассивного переноса абсорбция кальция наиболее активна во всех трёх отделах тонкого кишечника. Всасыванию кальция парацеллюлярно способствует лактоза (молочный сахар).

Усвоению кальция препятствуют некоторые животные жиры[4] (включая жир коровьего молока и говяжий жир, но не сало) и пальмовое масло. Содержащиеся в таких жирах пальмитиновая и стеариновая жирные кислоты отщепляются при переваривании в кишечнике и в свободном виде прочно связывают кальций, образуя кальция пальмитат и кальция стеарат (нерастворимые мыла)[5]. В виде этого мыла со стулом теряется как кальций так и жир. Этот механизм ответственен за снижение всасывания кальция[6][7][8], снижение минерализации костей[9] и снижение косвенных показателей их прочности[10][11] у младенцев при использовании детских смесей на основе пальмового масла (пальмового олеина). У таких детей образование кальциевых мыл в кишечнике ассоциируется с уплотнением стула[12][13], уменьшением его частоты[12], а также более частым срыгиванием[14] и коликами[11].

Молочные продукты - один из важнейших источников кальция в пище человека

Избыточные дозы кальция и витамина D могут вызвать гиперкальцемию. Максимальная безопасная доза для взрослых в возрасте от 19 до 50 лет включительно составляет 2500 мг в сутки[15] (около 340 г сыра Эдам[16]).

Содержание кальция в продуктах питания:

Продукт Содержание, мг/100 г
Мак 1460
Кунжут 670 — 975
Сыр типа эмменталь 970
Тахинная (кунжутная) халва 760
Плавленый сыр 760
Сыр типа гауда или чеддер 730
Крапива 713
Брынза 530
Просвирник лесной 505
Соевый сыр (тофу) 450
Подорожник большой 412
Галинсога 372
Семена подсолнечника 367
Будра плющевидная 289
Шиповник собачий 257
Миндаль 252 — 273
Подорожник ланцетолистный 248
Петрушка 245
Лесной орех 226
Амарант, семя 214
Кресс-салат 214
Кале 212
Соя бобы (сухие) 201
Молоко овечье 170
Молоко коровье 120
Творог 80
Листовой салат 77
Фасоль красная 71

Малое содержание кальция: хлеб с отрубями (60), хлеб пшеничный (37); субпродукты, крупы (менее 50), свёкла (37), морковь (46).

Более полная информация о кальции в пищевых продуктах на сайте USDA.gov [17].

В крови[править | править вики-текст]

Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10−4 ммоль/л, в межклеточных жидкостях около 2,5 ммоль/л.

Птицы[править | править вики-текст]

Сырое куриное яйцо без скорлупы

Домашняя птица нуждаются в высоком содержании кальция в пище. Это связано с тем, что яичная скорлупа на 94% состоит из карбоната кальция[18]. Организм птиц требует регулярного приема пищи, богатой кальцием, так как птицы имеют ограниченные возможности по запасанию кальция[19]. Успешное формирование яичной скорлупы возможно только в том случае, если птица получила достаточное количество кальция в течение нескольких часов до начала процесса[20]. Для пополнения рациона птицы используются различные источники кальция: готовые добавки, старая яичная скорлупа, морская кормовая ракушка. На территории Российской Федерации имеются значительные запасы кальциеносных месторождений, пригодных для использования в кормах для домашней птицы. В частности, в Краснодарском крае есть богатое морской кормовой ракушкой месторождение на берегу Азовского моря под названием "Черепашья гряда"; ракушка там добывается с повышенным содержанием кальция, что подтверждено соответствующими испытаниями.

Дикие птицы для удовлетворения потребности в кальции питаются богатой кальцием золой, костями мелких животных, раковинами моллюсков и др[21].

Другие животные[править | править вики-текст]

Раковины моллюсков содержат значительное количество кальция

В организме позвоночных большая часть кальция находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита[22].

Многие беспозвоночные используют кальций для образования экзоскелета (например, раковины моллюсков) или эндоскелета (спикулы губок). "Скелеты" в большинстве своем состоят из различных форм карбоната кальция (извести). Скелетная функция у некоторых одноклеточных животных также обеспечивается за счет накоплений кальция.

Растения[править | править вики-текст]

Изменение концентрации кальция играет ключевую роль в открытии и закрытии устьиц у растений. У многих растений клеточные стенки содержат значительное количество кальция. Кальций играет важную роль в регуляции метаболизма растительной клетки[23].

Транспорт кальция по растению осуществляется медленно, поэтому он часто накапливается в более старых частях растения. Некоторые растения используют эту особенность для защиты: кальций накапливается в виде оксалатов в пластидах клетки в больших количествах, благодаря чему части растения становятся прочными и острыми.

См.также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 U.S. Department of Agriculture and U.S. Department of Health and Human Services Dietary Guidelines for Americans, 2010. — 7th. — Washington, DC: U.S. Government Printing Office. — P. 76.
  2. 1 2 U.S. Department of Agriculture National Nutrient Database for Standard Reference. Проверено 29/12/2012. Архивировано из первоисточника 5 января 2013.
  3. Greer FR, Krebs NF; American Academy of Pediatrics Committee on Nutrition (Feb 2006). «Optimizing bone health and calcium intakes of infants, children, and adolescents». Pediatrics 117 (2). PMID 16452385.
  4. Southgate DA, Widdowson EM, Smits BJ, Cooke WT, Walker CH, Mathers NP (1969). «Absorption and excretion of calcium and fat by young infants». Lancet 293 (7593): 487-9. PMID 4179570.
  5. Holt LE, Tidwell HC, Kirk CM, Cross DM, Neale S (1935). «Studies in fat metabolism: I. Fat absorption in normal infants». J Pediatr 6 (4): 427-80.
  6. Nelson SE, Frantz JA, Ziegler EE (1998). «Absorption of fat and calcium by infants fed a milk-based formula containing palm olein». J Am Coll Nutr 17 (4): 327-32. PMID 9710840.
  7. Nelson SE, Rogers RR, Frantz JA, Ziegler EE (1996). «Palm olein in infant formula: absorption of fat and minerals by normal infants». Am J Clin Nutr 64 (3): 291-6. PMID 8780336.
  8. Ostrom KM, Borschel MW, Westcott JE, Richardson KS, Krebs NF (2002). «Lower calcium absorption in infants fed casein hydrolysate- and soy protein-based infant formulas containing palm olein versus formulas without palm olein». J Am Coll Nutr 21 (6): 564-9. PMID 12480803.
  9. Koo WW, Hammami M, Margeson DP, Nwaesei C, Montalto MB, Lasekan JB (2003). «Reduced bone mineralization in infants fed palm olein-containing formula: a randomized, double-blinded, prospective trial». Pediatrics 111 (5 Pt 1): 1017-23. PMID 12728082.
  10. Litmanovitz I, Davidson K, Eliakim A, Regev RH, Dolfin T, Arnon S, Bar-Yoseph F, Goren A, Lifshitz Y, Nemet D (2012). «High Beta-Palmitate Formula and Bone Strength in Term Infants: A Randomized, Double-Blind, Controlled Trial». Calcified Tissue International 92 (1): 35–41. DOI:10.1007/s00223-012-9664-8. ISSN 0171-967X.
  11. 1 2 Litmanovitz I, Davidson K, Eliakim A, Regev R, Dolfin T, Bar-Yoseph F, et al. (2011). «The effects of infant formula beta-palmitate structural position on bone speed of sound, Anthropometrics and infantile colic: A double-blind, Randomized control trial.». Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition [Internet] 52: E215–6.
  12. 1 2 Lloyd B, Halter RJ, Kuchan MJ, Baggs GE, Ryan AS, Masor ML (1999). «Formula tolerance in postbreastfed and exclusively formula-fed infants». Pediatrics 103 (1): E7. PMID 9917487.
  13. Carnielli VP, Luijendijk IH, Van Goudoever JB, Sulkers EJ, Boerlage AA, Degenhart HJ, Sauer PJ (1996). «Structural position and amount of palmitic acid in infant formulas: effects on fat, fatty acid, and mineral balance». J Pediatr Gastroenterol Nutr 23 (5): 553-60. PMID 8985844.
  14. Vandenplas Y, Gutierrez-Castrellon P, Velasco-Benitez C, Palacios J, Jaen D, Ribeiro H et al. (2013). «Practical algorithms for managing common gastrointestinal symptoms in infants.». Nutrition 29 (1): 184-94. PMID 23137717. Проверено 2012-12-21.
  15. Institute of Medicine (US) Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D and Calcium; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, editors (2011). «Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D» (National Academies Press (US)). PMID 21796828.
  16. U.S. Department of Agriculture National Nutrient Database for Standard Reference. Проверено 29/12/2012. Архивировано из первоисточника 5 января 2013.
  17. USDA National Nutrient Database for Standard Reference — Release 17 Content of Selected Calcium, Foods per Common Measure, sorted alphabetically
  18. A Guide to Giving Your Layer Hens Enough Calcium | poultryOne Guide to Raising Backyard Chickens. Проверено 22 января 2013. Архивировано из первоисточника 5 февраля 2013.
  19. Birds need calcium to lay their eggs- where do they get it from? | nurturing nature. Архивировано из первоисточника 15 марта 2013.
  20. Hunton, P (2005). "Research on eggshell structure and quality: an historical overview". Revista Brasileira de Ciência Avícola 7: 67–71.
  21. Birdscope - Birds and Calcium. Проверено 22 января 2013. Архивировано из первоисточника 5 февраля 2013.
  22. Institute of Medicine (US) Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D and Calcium; Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, Del Valle HB, editors (2011). «Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D» (National Academies Press (US)). PMID 21796828.
  23. Calcium modulates force sensing by the von Willebrand factor A2 domain : Nature Communications : Nature Publishing Group. Проверено 22 января 2013. Архивировано из первоисточника 5 февраля 2013.

Литература[править | править вики-текст]

  • B.E.C.Nordin. Calcium in human biology. Springer, 1988 - 481 pages
  • Roland Pochet. Calcium: The Molecular Basis of Calcium Action in Biology and Medicine. Kluwer Academic Publishers, 2000 - 732 pages

Ссылки[править | править вики-текст]