Взаимодействие железа и кальция

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

Регулярные выпуски «РМЖ» №4 от 23.02.2006 стр. 274
Рубрика: Общие статьи

Для цитирования: Ших Е.В. Взаимодействие железа и кальция // РМЖ. 2006. №4. С. 274

Качество мультивитаминов определяется сбалансированностью состава и эффективностью усвоения из них биологически активных компонентов. Все витамины и большинство необходимых минералов играют важную роль в биохимических процессах, взаимодействуя с другими биологически активными веществами. Взаимодействуют они и между собой: во время хранения, в процессе высвобождения из лекарственной формы, при всасывании (конкурируют за переносчики), на метаболических путях в организме (проявляют синергизм или антагонизм).

Многочисленные исследования показали, что кальций существенно снижает всасывание железа в желудочно-кишечном тракте.
Предотвратить антагонистические взаимодействия кальция и железа позволяет раздельный прием кальцийсодержащих продуктов (молоко, зеленые овощи) и богатой железом пищи (мясо, печень). А при выборе витаминно-минеральных препаратов следует отдавать предпочтение тем, в которых кальций и железо разделены.
Дефицит минералов и способы его коррекции. По данным НИИ питания, дефицит витаминов и минералов выявлен более чем у 50% обследованного населения. Тому причиной не только то, что стандартный рацион взрослого человека содержит лишь около 70% необходимого количества микронутриентов (54% железа, 40% витамина С, 65% витамина В1), но и ряд эколого-геохимических факторов, ухудшающих ситуацию. Так, к развитию дефицита ведут загрязнение среды и вредные привычки (повышенный расход антиоксидантов), а также некоторые геохимические особенности (низкое содержание йода в воде). Современные научные данные убедительно свидетельствуют о возможных негативных последствиях дефицита витаминов и минералов. В создавшихся условиях безальтернативным способом профилактики и лечения полигиповитаминоза и полигипомикроэлементоза становится регулярный прием комплексных витаминно-минеральных препаратов.
В продаже имеется большое количество препаратов, содержащих практически полный набор важнейших микронутриентов. Но порой трудно остановить выбор на каком-то определенном препарате, так как они имеют сходный состав (10-15 витаминов и витаминоподобных веществ, 5-15 минералов) и не отличаются по форме выпуска. Более того, субстанции (витамины, соли металлов) для производства витаминно-минеральных комплексов закупаются у одних и тех же поставщиков.
Все витамины и большинство необходимых минералов поступают в организм в микродозах, но играют важную роль в биохимических процессах, проявляя свою фармакологическую активность, взаимодействуя с другими биологически активными веществами.
Особенно часто конкурентный вид взаимодействия имеет место для минералов, поскольку применяемые в виде химически родственных производных они используют общие механизмы транспорта во внутреннюю среду.
Усвоение кальция и железа в организме
Краткие сведения по физиологической роли и всасыванию кальция и железа представлены в таблице 1.
Кальций является самым распространенным минералом в организме человека. Он играет важную роль как во внутри- так и во внеклеточных процессах: в сократительной функции сердечной и скелетных мышц, нервной проводимости, регуляции активности ферментов, действии многих гормонов. Является кофактором активации ряда ферментных комплексов в сложных многоэтапных процессах свертывания крови. Необходим для роста и формирования костей. Поэтому особенно велика потребность в кальции у детей и беременных женщин.
В организме взрослого мужчины содержится примерно 1200 г кальция. 99% этого количества сосредоточено в костях и зубах, остальной кальций распределен во внутриклеточной и внеклеточной жидкостях. С пищей человек ежедневно потребляет около 1 г кальция. В кислой среде желудка соли кальция диссоциируют, 20-40% макроэлемента всасывается. Основным местом абсорбции являются 12-перстная и тощая кишки, но некоторое количество этого элемента всасывается в подвздошной и толстой кишках. Доступность кальция для абсорбции зависит от многих диетических факторов, включая присутствие фосфатов, жирных кислот и фитатов, которые связывают кальций и делают его недоступным для абсорбции. Всасывание в кишечнике осуществляется за счет активного транспорта против электрохимического градиента, а также за счет пассивной диффузии (когда содержание кальция в пище и, следовательно, его концентрация в просвете кишки чрезмерно возрастают). Через мембрану клетки реабсорбируемый кальций переносится при помощи зависимого от витамина D кальций-связывающего белка кальбиндина. Витамин D способствует синтезу кальбиндина в организме, а следовательно, и усвоению кальция. Именно поэтому препараты кальция обычно содержат и витамин D. Чаще всего в производстве пищевых добавок и витаминно-минеральных комплексов используются такие соли кальция, как карбонат, глюконат, цитрат и фосфат [2, 3].
Железо – один из самых изученных и исследуемых микроэлементов. Дефицит железа – наиболее часто встречаемый пищевой дефицит в мире, затрагивающий в основном детей в активной фазе роста и женщин детородного возраста.
Потребности в железе определяются возрастом, полом и физиологическим статусом. Повышенные потребности в железе грудных детей и беременных женщин обусловлены необходимостью поддерживать рост и формирование новых тканей. Потребности в железе у небеременных женщин в значительной мере определяются кровопотерями во время менструации.
В теле здорового мужчины содержится в среднем 3,8 г железа, а в теле женщины – 2,3 г. В женском организме практически отсутствуют запасы железа. Железо в человеческом организме распределено между активным пулом и неактивным – депо. Активный пул содержит в гемоглобине в среднем около 2100-2500 мг железа, в миоглобине – 200-300 мг, в тканевых ферментах – 150 мг и транспортируемая фракция – 3 мг.
Железо является составляющей гемоглобина эритроцитов, переносящих кислород от легких к тканям, и миоглобина в мышечной ткани, который накапливает кислород, необходимый для работы мышц. Железо обладает несколькими особыми свойствами, которые отличают его от большинства других пищевых веществ. Всасывается лишь малая часть общего количества железа, находящегося в пище (из 10-20 мг, поступающих ежедневно с пищей, всасывается не более 10%). Из слизистой оболочки кишечника железо транспортируется в кровь с помощью активных транспортных механизмов клеток. Этот процесс осуществляется только при нормальной структуре клеток слизистой, которую поддерживает фолиевая кислота [4]. Транспорт через клетки слизистой оболочки кишечника осуществляется как путем простой диффузии, так и при участии специального белка-носителя (муцин-b3-интегрин, DMT1). Эти белки наиболее интенсивно синтезируются при анемии, что обеспечивает лучшее всасывание железа. Белок переносит железо только один раз, следующие молекулы железа несут новые молекулы белка-переносчика. На их синтез нужно 4–6 часов, поэтому более частый прием препаратов железа не увеличивает его всасывания, а увеличивает количество невсосавшегося железа в кишечнике и опасность возникновения побочных эффектов [5].
Железо в пищевых источниках существует в двух видах: гемовое (ГЖ) и негемовое железо (НЖ). Гемовое железо присутствует в гемоглобине и миоглобине мяса (особенно в печени) и рыбе. Средний показатель всасывания гемового железа из мяса составляет около 25%. Однако большая часть пищевого железа присутствует в негемовой форме. Негемовое железо представлено в основном в продуктах растительного и молочного происхождения и составляет свыше 85% получаемого организмом с пищей железа. Всасывание негемового железа намного ниже, чем гемового, и зависит от общего содержания железа в организме конкретного человека: больше негемового железа всасывается у людей, у которых его содержание снижено, меньше – у людей, чей организм насыщен железом. На усвоение НЖ сильное влияние оказывает его растворимость в верхней части тонкого кишечника. В свою очередь, эта растворимость зависит от того, как пища в целом влияет на растворимость железа [6]. Активаторы и ингибиторы, присутствующие в пище, часто оказывают определяющее значение на количество всосавшегося железа [6,4].
Количество всасываемого железа в пище зависит от соотношения между ингибиторами и промоторами. Поскольку взаимодействие происходит в желудочно-кишечном тракте, тормозящее или ускоряющее влияние пищевых компонентов на всасывание железа сильнее всего при потреблении этих компонентов в одном приеме пищи. Одним из наиболее сильных стимуляторов всасывания железа является витамин С, находящийся в свежих овощах и фруктах. Также ускоряют всасывание негемового железа ферментированные продукты (например, квашеная капуста). В присутствии кислоты образуются комплексы с железом, которые предотвращают образование плохо усвояемого фитата железа. Кроме того, некоторые виды помола и термической обработки понижают содержание фитата в основных пищевых продуктах растительного происхождения и тем самым помогают повысить всасывание негемового железа.
Самыми сильными ингибиторами всасывания железа являются кальций, фитаты и полифенолы. Фитаты представляют собой форму хранения фосфатов и минералов, присутствующих в зернах злаковых растений, овощах, семенах и орехах. Они активно тормозят всасывание железа, действуя при этом в прямой зависимости от дозы.
Феноловые соединения существуют почти во всех растениях и являются частью их системы защиты против насекомых и животных. Несколько феноловых соединений связывают железо и таким образом препятствуют его всасыванию. Такие соединения содержатся в чае, кофе и какао, а также во многих овощах и нескольких травах и специях.
Установлено, что чай снижает всасывание железа из пищи на 62% по сравнению с водой. Тормозящее действие чая вызывает содержащийся в нем полифенол таннин.
Запасы железа регулируются главным образом путем изменений во всасывании. К синдрому недостаточности всасывания, в том числе железа, может привести повреждение слизистой оболочки кишечника. Это может быть особенно выражено при глютенчувствительной целиакии, которая, если ее не лечить, часто сопровождается железодефицитной анемией. Распространенной причиной недостаточности железа вследствие мальабсорбции являются также гастрэктомия и резекция желудка, хронические воспалительные заболевания кишечника. Во время системных инфекций происходит острое снижение всасывания железа, сопровождающееся перемещением железа из кровообращения в печень. Это естественный защитный механизм организма в периоды инфекции, направленный на снижение роста вредных бактерий, которым для размножения требуется железо.
В норме соотношение поступления железа с пищей и его потерь таково, что даже очень небольшое снижение поступления или увеличение потерь может привести к его дефициту. При значительной хронической кровопотере (независимо от ее причины) количество теряемого железа всегда превосходит то, которое попадает в организм из пищи. В результате неизбежно истощение запаса железа и его дефицит. Причинами железодефицитной анемии также могут быть внутрисосудистый гемолиз, анкилостомидозы, кровопускание по поводу эритремии, гемодиализ [4].
Не только патологические состояния ведут к развитию железодефицитной анемии. Достаточно часто причиной дефицита железа являются физиологические состояния – быстрый рост (особенно грудных детей и подростков), донорство, гиперменорея, беременность. Именно в этих случаях профилактический прием рационально составленных витаминно-минеральных комплексов может сыграть решающую роль в сохранении здоровья.
Экспериментальные данные
по взаимному влиянию кальция и железа
Клинические исследования показали, что совместный прием кальция и железа ведет к уменьшению всасывания железа. Данные различных авторов свидетельствуют о том, что этот эффект зависит и от формы выпуска препаратов кальция, и от количества употребляемого кальция, и от общего состава пищи. Так, одним из ингибиторов всасывания железа является фосфат кальция [7,8].
В ходе эксперимента 34 человека получали физиологические количества солей кальция и фосфорной кислоты в виде монопрепаратов или в виде смеси [7]. В то время как в первом случае достоверно детектировать изменения в поглощении негемового железа не удалось, во втором случае оказалось, что всасывание железа уменьшилось на 20%. По другим данным, рекомендуется разделять во времени прием молочных продуктов и железосодержащей пищи, поскольку всасывание железа при этом снижается на 50-60% [9]. Особенно это важно для групп людей с физиологически повышенной потребностью в железе – детей и женщин детородного возраста.
Группа из 12 физически здоровых женщин получала препараты, содержащие либо кальций с железом, либо только железо в количестве, в два раза меньшем, чем в первом препарате [10]. Исследования содержания железа в крови показало, что всасывание его из обоих препаратов было практически одинаковым. Авторы считают, что этот эффект связан с отсутствием во втором препарате кальция.
Ранее также было показано, что из монопрепарата, содержащего 65 мг железа, усваивалось 12% минерала, в то время как из полиминерального комплекса усваивалось только 3-5% [11]. Снижение содержания в препарате карбоната кальция и оксида магния привело к возрастанию всасывания железа до 7%. Подобные данные были получены в экспериментах, где в группу наблюдения входили беременные женщины, принимавшие пищевые добавки с различным содержанием кальция [12].
С помощью метода двойных меченых изотопов сравнивали поглощение железа из коровьего и человеческого молока [13]. Оказалось, что из коровьего молока усваивается только 19,5±17,3% железа, в то время как для человеческого молока этот показатель составляет 48,0 ± 25,5%. Поскольку содержание кальция в человеческом молоке в несколько раз ниже, чем в коровьем, авторы предположили, что именно этим обусловлена столь значительная разница. И действительно, при добавлении хлорида кальция к человеческому молоку в таком количестве, что его содержание стало сравнимо с содержанием кальция в коровьем молоке, поглощение из него железа упало почти в два раза.
Предотвратить взаимное влияние кальция и железа позволяет раздельный по времени прием препаратов [16]. Употребление молока и сыра на завтрак (около 340 мг кальция) не влияло на всасывание железа из гамбургера, съеденного спустя 2-4 часа. Этот эффект наблюдался для группы из 21 человека с помощью метода двойных радиоизотопов. Таким образом, авторы рекомендуют разделять прием кальция и кальцийсодержащих продуктов и богатой железом пищи (мяса, рыбы, употребляемых обычно в обед). Подобные же выводы приводятся и в других работах [14,15].
Причины снижения кальцием абсорбции железа до конца не ясны. Различные авторы высказывают на этот счет различные гипотезы. Так, по данным об ингибировании усвоения железа фосфатом кальция авторы предполагают, что возможно образование тройного нерастворимого комплекса между железом, кальцием и фосфат-анионом [7].
Ученые США попытались разрешить проблему взаимного влияния кальция и железа путем создания двухслойной таблетки. Ядро такой таблетки состоит из железа, внешний слой – из кальция. Оболочка таблетки растворима в желудке, поэтому всасывание кальция происходит в первые два часа после приема. Железо высвобождается и всасывается в последующие 6 часов, причем ядро таблетки растворяется за два часа. Такое изобретение действительно позволяет разделить кальций и железо по времени и месту всасывания (в верхнем и нижнем участке ЖКТ). Но необходимо учитывать, что среднее время прохождения пищи через желудок – 1 час, а через тонкий кишечник – 4 часа. Затем пища попадает в толстый кишечник, в котором всасывания витаминов и минералов уже не происходит. Поскольку после растворения оболочки в течение двух часов будет растворяться ядро, железо из такой таблетки будет иметь всего два часа на всасывание.
Таким образом, не оставляет сомнений необходимость учитывать ингибирующее действие кальция на всасывание железа как при совместном потреблении продуктов, содержащих кальций и железо, так и при выборе витаминно-минеральных комплексов, отдавая предпочтение тем, в которых эти минералы находятся в разных таблетках.

Литература
1. Н.А. Коровина. Витамино-минеральная недостаточность// РМЖ, 2003. 11 № 25.
2. Гусев Н.Б. Внутриклеточные Ca-связывающие белки. Часть1. Классификация и структура // Соросовский образовательный журнал. 1998. 5, 10-16.
3. Лашутин С.В. Фосфорно-кальциевый обмен в норме. // Диализный альманах. Под ред.: Е.А.Стецюка, С.В. Лашутина, В.Б. Чупрасова. СПб.: «ЭЛБИ-СПб». 2005. 244-271.
4. По материалам сайта Медицина-2000. http://www.med2000.ru/ artik270/ voz26.htm.
5. А.В.Мурашко, Т.С.Аль-Сейкал. Железодефицитные состояния при беременности. // Гинекология. 2004. 06 № 3.
6. Ziegler E.E., Filer L.J. (editors) ILSI Press, Washington DC, seventh edition. «Present knowledge in Nutrition». 1996.
7. Monsen E.R., Cook J.D. Food iron absorption in human subjects. V. Effects of the major dietary constituents of semisynthetic meal. // Am J Clin Nutr. 1979. 32(4), 804-8.
8. Charlton R.W., Bothwell T.H. Iron absorption. // Annu Rev Med. 1983. 34, 55-68.
9. Hallberg L., Rossander-Hulten L., Brune M., Gleerup A. Calcium and iron absorption: mechanism of action and nutritional importance. // Eur J Clin Nutr. 1992. 46(5), 317-27.
10. Ahn E., Kapur B., Koren G. Iron bioavailability in prenatal multivitamin supplements with separated and combined iron and calcium. // J Obstet Gynaecol Can. 2004. 26(9), 809-14.
11. Seligman P.A., Caskey J.H., Frazier J.L., Zucker R.M., Podell E.R., Allen R.H. Measurements of iron absorption from prenatal multivitamin—mineral supplements.// Obstet Gynecol. 1983. 61(3),356-62.
12. Babior B.M., Peters W.A., Briden P.M., Cetrulo C.L.. Pregnant women’s absorption of iron from prenatal supplements // J Reprod Med. 1985 30(4), 355-7.
13. Bonnar J., Goldberg A., Smith J.A.. Do pregnant women take their iron? // Lancet. 1969. 1(7592), 457-8.
14. Cook J.D., Dassenko S.A., Whittaker P. Calcium supplementation: effect on iron absorption. // Am J Clin Nutr. 1991. 53(1), 106-11.
15. NIH Consensus conference. Optimal calcium intake. NIH Consensus Development Panel on Optimal Calcium Intake. JAMA. 1994. 272(24), 1942-8.
16. Gleerup A., Rossander-Hulten L., Hallberg L. Duration of the inhibitory effect of calcium on non-haem iron absorption in man // Eur J Clin Nutr. 1993 47(12), 875-9.

Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak