Какая соль является главным материалом костей и зубов

Опубликовано: 30.04.2024

Как правильно выбрать препарат кальция? Сколько кальция человек получает с пищей и нужно ли «добирать» минерал из кальциевых добавок? Что помимо кальция должен содержать препарат? И как зависит усвояемость кальция от источника минерала? Попробуем в этом разобраться.

Немного фактов

В организме человека в среднем содержится 1200 – 1500 граммов кальция. 99% из этого количества находится в костях и зубах, а 1% находится в крови.

Кроме того, что кальций является строительным материалом для костей, зубов и ногтей, он необходим для процессов свертывания крови, сокращения мышц, нервной проводимости, др.

Суточная потребность в кальции составляет 800-1500 мг в зависимости от возраста человека, рациона питания, состояния организма, образа жизни. Так детям в период роста необходимо получать 1200 мг. Женщины в период менопаузы и при беременности должны получать 1500 мг. У кормящих матерей потребность в кальции может быть ещё больше.

В течение суток организм теряет в среднем около 800 мг кальция. Эти потери нам необходимо постоянно восполнять. Причем поступление кальция должно превышать его потери. Если кальция в организме не хватает, он начинает брать его «взаймы» у костей.

Средняя диета обеспечивает поступление кальция с пищей около 0,6 – 1 г в сутки. Богатыми источниками кальция являются молоко, сыр и йогурт, брокколи, листовая капуста, горчичная зелень, репа, рыбные продукты. Однако у взрослого человека всасывается меньше половины поступающего с пищей кальция.

Учитывая те факты, что кальций – пожалуй, самый капризный с точки зрения всасывания элемент и дефицит кальция наблюдается почти у каждого человека, вопрос о необходимости его дополнительного приема стоит очень остро.

Какой вид кальция выбрать?

Среди обилия кальцийсодержащи х препаратов нам предлагают «натуральный», «природного происхождения», «коралловый», «жемчужный», «в легко усвояемой форме» и даже «растворимый». Хотя все мы знаем, что кальций в воде не растворяется!

Итак, попробуем разобраться.

Источники кальция, входящие в состав кальциевых препаратов делятся на два класса: кальций природного происхождения и «синтетический».

Кальций из натуральных источников

Получают из известняка, доломита, раковин устриц, кораллов, костей животных. Практически все источники кальция природного происхождения – это карбонат кальция, который, не смотря на высокое содержание кальция в соли – около 40%, очень плохо усваивается организмом. Более того, так называемый «природный» кальций может содержать опасные примеси. Ведь не все районы, где добываются ракушки и кораллы экологически чистые, и зачастую трудно понять, откуда получен кальций и насколько он очищен.

Исследуя источники кальция природного происхождения, ученые обнаружили в них наличие свинца, количество которого часто превышало предельно допустимый уровень. Избежать такого загрязнения проблематично в условиях нашей цивилизации. Особенно это касается кальция из раковин устриц и костей животных. Свинец же в живых организмах накапливается как раз в местах отложения кальция: кости, раковина, скорлупа. Попав однажды в организм, свинец выводится с трудом, повреждая почки, мозг, клетки крови. А у детей при этом снижаются интеллектуальные функции, изменяется поведение, появляется немотивированная агрессия.

Синтетический кальций

Представляет очищенные субстанции в виде солей кальция и по безопасности является предпочтительнее «натурального». Однако и тут есть свои нюансы.

Во-первых, содержание кальция в этих солях разное: максимальное – в карбонате, а минимальное – в глюконате.

Во-вторых, они сильно разнятся по биологическому эффекту и усвояемости.

Соли кальция	Содержание элементарного кальция (мг) в 1 грамме соли
Неорганические соли кальция
Кальция карбонат	400
Кальция хлорид	270
Кальция фосфат	290-400
Органические соли кальция
Кальция цитрат	211
Кальция лактат	130
Кальция глюконат	90

Фосфат кальция. Фосфор входит в состав очень многих продуктов питания, поэтому в современных условиях организм человека и без того испытывает фосфорную нагрузку, чтобы дополнительно принимать фосфаты. Пусть и с целью заполучить кальций.

Не «красит» фосфат кальция и его очень низкое усвоение. Поэтому его использование в качестве субстанции для восполнения потребности в кальции не рекомендуется.

Кальция лактат и глюконат. К этим солям есть одна большая претензия: они содержат мало элементарного кальция– соответственно 13 % и 9 %. Поэтому принимать эти соединения надо в большом количстве. В зависимости от дозировки – это 5-10 больших граммовых таблеток детской «аскорбинки».

Хлорид кальция. Эта соль при приеме внутрь раздражает желудок, вызывая боль и изжогу. Применяется преимущественно в растворах.

Таким образом, по эффективности и безопасности реально противостоят друг другу только две формы кальция: цитрат кальция и карбонат кальция. Что мы собственно и наблюдаем на прилавках аптек.

Карбонат Кальция. Самая распространенная и одна из самых дешевых форм кальция. На мировом рынке доля препаратов из карбоната занимает около 85%. И хотя карбонат кальция является лидером по содержанию элементарного кальция – 400 мг, усвоение кальция из этой соли напрямую зависит от кислотности желудочного сока. Чем выше кислотность – тем лучше усвоение. При пониженной же кислотности (характерно для людей старше 45 лет) усвоение карбоната кальция падает до 2-3 %. То есть практически не усваивается.

Более того, при усвоении карбоната кальция нейтрализуется соляная кислота желудочного сока, необходимая для переваривания пищи, а также служащая барьером против проникновения в организм паразитов. Часто прием карбоната кальция сопровождается желудочно–кишечн ый дискомфортом, чувством распирания и отрыжкой углекислым газом.

Цитрат Кальция. Цитрат Кальция – безопасный и химически чистый продукт, который получают из очищенных субстанций в процессе реакции карбоната кальция из очищенного известняка с лимонной кислотой. Не смотря на то, что в цитрате содержится только 21% кальция (содержание кальция в карбонате – 40%), из цитрата в организм поступает в 2,5 раза больше элементарного кальция, чем из карбоната.

При этом, кальций из цитрата усваивается вне зависимости от кислотности желудочного сока. И при пониженной желудочной секреции из цитрата кальция в организм поступает в 10 раз больше кальция, чем из карбоната. Поэтому эта форма кальция самая оптимальная для людей старше 45 лет.

Плюс ко всему, цитрат кальция имеет значительно меньше побочных эффектов, чем карбонат. Кроме того он способствует усвоению витамина С и других минералов.

Самая большая проблема цитрата – это его цена. Сегодня цитрат кальция – более дорогостоящая форма, чем карбонат.

Резюме

По своим биологическим свойствам, усвояемости и безопасности цитрат кальция имеет существенные преимущества перед карбонатом и другими видами кальция.

Обращайте внимание на этикетку препарата, где должно быть отмечено количество чистого («элементарного» ) кальция. Если же указано содержание солей, помните: в цитрате кальция, на 1000 мг вещества приходится всего 200 мг кальция, а в карбонате – на 1000 мг вещества приходится 400 мг кальция.

Некоторые производители прибегают к хитрости: добавляют незначительное количество цитрата кальция к карбонату кальция и затем рекламируют свой продукт, как наиболее биодоступный.

При выборе препарата кальция обращайте внимание на другие компоненты в его составе. Идеально, если в состав входит витамины D3, К2, магний, цинк, марганец. Витамин D3 улучшает всасывание кальция в кишечнике и усвоение его костной тканью. Марганец и цинк необходимы для развития нормальной структуры костной и соединительной ткани. Витамин К2 направляет кальций в кости, препятствуя его отложению в сосудистой стенке и стимулирует процесс построения костной ткани.

Сравнивая стоимость разных препаратов кальция, помимо количества кальция в одной таблетке учитывайте количество таблеток в упаковке. Помните, прием кальция – процесс «пожизненный».

При нормальной или повышенной кислотности желудочного сока можно использовать как карбонат, так и цитрат кальция. Не забывайте, что с цитратом помимо восполнения кальция вы получите массу других преимуществ. При пониженной желудочной секреции поможет только цитрат. К сожалению, в этом случае карбонат попросту не усвоится.

Надеюсь, эти простые советы и рекомендации, помогут вам сделать правильный выбор!

Минеральные соли относятся к обязательным компонентам пищи, и отсутствие их приводит к гибели организма. Минеральные вещества активно участвуют в жизнедеятельности организма, в нормализации функций важнейших его систем. Известна их роль в кроветворении (железо, медь, кобальт, марганец, никель), а также их участие в формировании и регенерации тканей организма, особенно костной, где фосфор и кальций являются основными структурными элементами. Важную роль играют минеральные вещества в развитии и росте зубов. Фтор, например, делает зубную ткань особенно прочной.

В настоящее время можно считать, что человек нуждаемся в обеспечении не менее чем 20 минеральными веществами. Удовлетворение потребности в них осуществляется за счет продуктов питания и за счет воды.

Суточная потребность в некоторых минеральных веществах взрослых людей следующая:

Кальций - 800- 100 мг

Фосфор -1600-2000 мг

Магний - 500- 600 мг

Алюминий - 12-13 мг

Некоторые продукты питания обладают способностью избирательно концентрировать в своем составе значительное количество иногда редких минеральных веществ. Так, известны большие количества кремния в злаках, йода - в морских растениях, меди и цинка - в устрицах, кадмия - в моллюске-гребешке и т.д.

Кислотно-щелочное равновесие. В организме человека поддерживается кислотно-щелочное равновесие, необходимое для нормальной его жизнедеятельности. Оно отличается постоянством, однако, характер питания и преобладание в нем кислотных или щелочных соединений могут влиять на сдвиги кислотно-щелочного баланса. В питании людей наиболее часто отмечается преобладание веществ кислотного характера, в результате чего возможен сдвиг этого равновесия в сторону кислотности, что является нежелательным.

Имеются данные, что кислотные сдвиги в организме способствуют развитию атеросклероза.

Пищевой рацион людей зрелого возраста желательно усилить продуктами со щелочной средой. Добиться этого можно за счет повышения удельного веса в питании молока и молочных продуктов, картофеля, овощей и фруктов. К основным минеральным веществам, в которых нуждается ; организм, относятся кальций, калий, магний, фосфор и железо.

Кальций. Общеизвестно важное значение кальция в детском питании. Можно было бы думать, что для взрослых роль кальция невелика, и больше того, что он вреден в пожилом возрасте ввиду опасности отложения его в сосудах.

Однако кальций необходим и взрослым; имеются данные о том, что в пожилом возрасте потребность в кальции даже повышается. Соли кальция являются постоянной составной частью крови, клеточных и тканевых соков; они укрепляют защитные механизмы организма и играют важную роль в поддержании нормальной нервно-мышечной возбудимости. Соли кальция участвуют в процессах свертывания крови, недостаточность кальция сказывается на функции сердечной мышцы. Особо важное значение имеет кальций в формировании, росте и развитии костей скелета.

Кальций широко представлен во многих пищевых продуктах, однако, он трудно усвояем. Лучшими, источниками усвояемого кальция являются молоко и молочные продукты. 0,5 л молока или 100 г сыра гарантированно удовлетворяют суточную потребность в кальции. Кальций злаковых, хлебных продуктов усваивается плохо в связи с неблагоприятным его соотношением в этих продуктах с фосфором и магнием, а также в связи с наличием в злаковых инозит-фосфорной кислоты, образующей с фосфором неусвояемые соединения. Такие же неусвояемые соединения образует с кальцием и щавелевая кислота; поэтому кальций продуктов, богатых щавелевой кислотой (щавель, шпинат и др.), практически (не используется в организме.

Мясо и рыба содержат мало кальция и не могут рассматриваться, как сколько-нибудь существенный источник его. Молоко, только само является отличным источником усвояемого кальция, но способно повышать усвояемость кальция других продуктов. Поэтому молоко должно быть Непременным компонентом любого рациона.

Между приемами достигают 7 и более часов. В результате желудок переполняется, стенки его чрезмерно растягиваются, в нем ограничиваются подвижность и перемешивание пищи, ухудшается обработка ее соками. Пищевые вещества становятся менее доступными для обработки ферментами. Пища надолго задерживается в желудке, а работа пищеварительных желез становится длительной и напряженной. Такое питание в конечном итоге приводят к развитию нарушений функции желез желудка и расстройству пищеварения. У лиц пожилого возраста довольно часто бывают ослаблены функциональные способности пищеварительной системы, и такая чрезмерная нагрузка приводит к еще более выраженным нарушениям.

Исключительно важное значение имеет регулярность приема пищи, т. е. прием пищи всегда в одно и то же время. При этом вырабатывается условный рефлекс на выделение в установленное время наиболее активного желудочного сока, богатого ферментами. Поступающая пища встречает в желудке подготовленную почву для энергичного, активного переваривания. Совсем иное происходит при беспорядочном приеме пищи. В этих случаях условный рефлекс отсутствует, предварительного выделения сока нет, и введенная пища поступает в желудок, не подготовленный к процессам пищеварения.

Если длительно не соблюдается время приема пищи, то неизбежно нарушаются процессы пищеварения, нередко приводящие к развитию заболеваний желудка.

Можно без преувеличения сказать, что одной из частых причин гастритов и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки является именно несоблюдение режима питания, беспорядочный прием пищи с длительными перерывами между этими приемами.

Очень вредна обильная пища перед сном. Дело в том, что органы пищеварения нуждаются в отдыхе, а таким периодом отдыха является ночной сон. Длительная непрерывная работа желез пищеварительного аппарата приводит к снижению переваривающей силы желудочного сока и нарушению нормального его отделения.

Пищеварительные железы должны иметь 6-10-часовой отдых ежесуточно. Поздние ужины лишают секреторный аппарат отдыха, что приводит к перенапряжению и истощению пищеварительных желез.

Ужинать надо не позднее, чем за 3 часа до сна. Непосредственно перед сном рекомендуются молочно-кислые продукты или фрукты (стакан простокваши, яблоко).

Распределение суточного пищевого рациона по отдельным приемам пищи производится дифференцированно, в зависимости от характера трудовой деятельности и распорядка дня.

Минеральные соли, так же, как и витамины, должны находиться в нашей пище, так как необходимы для жизни и деятельности нашего организма.

Основные группы минеральных веществ.

1. Натрий. Один из главных щелочных элементов в организме. Благодаря ему известь и магний удерживаются в растворах крови и тканях. Недостаток натрия вызывает отвердение стенок артерий, застои крови в капиллярных сосудах, камни желчные, мочевые, печеночные, желтуху. Затем натрий выводит из тканей к легким углекислый газ, при недостатке натрия появляются сердечные болезни, а диабетики и тучные задыхаются. Затем натрий является источником соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока. Только благодаря натрию железо может захватывать из воздуха кислород.

2. Железо. Оно является самым нужным элементом для окисления нашей крови, оно способствует образованию красных шариков (гемоглобина) в ней. Недостаток железа в организме создает острое малокровие, пониженную жизненность, апатию, бледную немочь. Складочным местом железа в организме является печень.

Больше всего железа находится в шпинате, салате, землянике, спарже, луке, тыкве и арбузах.

3. Калий. Это - щелочной металл, необходимый для строения мускулов. В организме он нужен для печени и селезенки, а также

для кишечника, которому помогает переваривать жиры и крахмал.

Поэтому пища, богатая калием, полезна при запорах. Он также полезен при плохой циркуляции крови, при ослаблении деятельности сердца, при разных воспалениях и болезнях кожи, при приливах крови к голове.

Недостаток калия создает дряблость и негибкость мускулов, понижает умственную жизнедеятельность. Больше всего его имеется в сырых овощах, в кислых фруктах, особенно лимонах, клюкве и барбарисе, а также много в отрубях, орехах, миндале и каштанах.

И, так как кальций необходим для работы сердечных мускул и для свертывания крови. Он является главным источником снабжения крови щелочными солями, что крайне важно, так как кровь в нормальном состоянии щелочная, и если щелочное равновесие нарушится, то наступает смерть. Все наши железы, которые выделяют гормоны для крови, клеток и тканей, должны всегда иметь достаточно кальция, иначе организм преждевременно стареет. Дети и подростки требуют кальция в 3-4 раза больше, чем взрослые, для образования костей, зубов, тканей.

4. Кальций. Во время болезней, особенно с высокой температурой, а также при переутомлении и больших неприятностях из организма выбрасывается очень много кальция. Это сейчас же отражается на работе всего организма: появляется сверхкислотность крови, слабеет печень, теряя свою активность, необходимую для разрушения попадающих в нее из крови ядовитых веществ, начинают воспаляться гланды, появляются камни в желчном пузыре, шатаются й крошатся зубы, тело покрывается сыпью (главным образом, руки).

Введение одного чистого кальция в организм не приносит большой пользы, его надо вводить попутно в виде пищи, содержащей в себе щелочь в органическом соединении, надо давать яичные желтки, желтую репу, брюкву, фасоль, маслины, чечевицу, миндаль, винные ягоды, цветную капусту, отруби, сыворотку.

5. Фосфор. Развитие костей может задержаться вследствие недостатка фосфора, несмотря на достаточность кальция, так как фосфор является в организме стимулом роста и деятельности. Фосфор еще нужен для мозговой работы, так как он входит в состав мозгового вещества; поэтому мозговое утомление при усиленной мозговой работе связывается с убавлением фосфора. С другой стороны несоразмерное его количество в организме вызывает различные опухоли.

Фосфором особенно богата печень из рыбы, также яичный желток, сыр, хлебные отруби, редиска, огурцы, салат, орехи, миндаль, чечевица и сухой горох.

6. Сера. Она находится во всех клетках и тканях человеческою

Организма: в составной части волос, ногтях, мускулах, желчи, газах, в моче. Является антисептическим средством

кишечника, умеряет излишнее окисление фосфора, сохраняет силу нервов. Недостаток серы ведет к раздражительной деятельности, опухолям, болезненным явлениям на коже.Много серы имеется в хрене, репе, капусте, яичном белке, отрубях, грецких и китайских орехах, в спелой ржи и пшенице.

7. Кремний. Он идет на конструкцию мускулов, нервов, кожи, волос и ногтей. Недостаток его вызывает выпадение волос, ломкие ногти, способствует заболеванию сахарной болезнью. Больше всего кремния находится в кожице свежих фруктов и в отрубях хлебных злаков. Кроме того, немного в огурцах, спарже, кочанном салате, петрушке, свекле и землянике.

8. Хлор. Он имеется в организме в соединении с натрием, калием и кальцием как соляная кислота. В этом виде помогает организму переваривать и усваивать протеины (белки) и бороться с паразитами, находящимися в наших тканях. Недостаток его может выразиться в плохом пищеварении, а главное - в мочевом отравлении крови.

Больше всего хлора в устрицах, молочной сыворотке, яичном белке, свежих зеленых овощах - капусте, сельдерее, петрушке. Также есть еще в масле, бананах, яйцах, молоке и ржаном хлебе из целой муки.

9. Фтор. Находится у человека в спинных костях и зубах и меньше в мускулах, мозгу и крови. Он входит в состав эмали зубов: без

фтора эмаль трескается, зубы гниют. Кости скелета без фтора тоже болеют. Фтор есть во всех зернах хлебных злаков, в орехах, бобах, горохе, яичном белке, во фруктах и зеленых овощах. Между прочим, фтор есть необходимое вещество в протоплазме растений, поэтому в почве, лишенной фтора, растения не цветут.

10. Йод. В организмах находится в щитовидной железе и является регулятором обмена веществ. Недостаток йода ведет к образованию зоба и ослабляет иммунитет, т. е. сопротивляемость организма ко всякого рода заболеваниям, уменьшает физические силы организма.

Больше всего йода находится в морской капусте (водорослях). Затем он имеется в репе, брюкве, свекле, салате, помидорах, также в морских раках, чилимцах, устрицах, крабах, селедках и омарах.

11. Соль (поваренная). Очень нужна для тканей и крови, также для образования соляной кислоты, которая входит в состав желудочного сока. Нехватка в организме соли ведет к похудению, а переизбыток ее вредно отражается на сердце.

12. Магний. Он сообщает костям и зубам особую твердость и жесткость. В нервах, мускулах, легких, мозгах он тоже имеется в небольшом количестве, сообщая им эластичность и плотность. Нехватка его отражается на нервном напряжении.

Магний находится в шпинате, помидорах, сельдерее, орехах, винных ягодах и отрубях.

Кандидат химических наук С. ДОРОЖКИН.

Неорганических веществ, накапливаемых в значительных количествах живыми организмами, не так уж много. К ним относятся: карбонат кальция - из него состоят кораллы и ракушки подавляющего большинства моллюсков; оксалат кальция, встречающийся в растениях, а также у млекопитающих (например, в составе камней, образующихся в почках); двуокись кремния, из которой образованы скелеты большинства морских одноклеточных организмов, в частности радиолярий; сульфаты щелочноземельных металлов (встречаются в некоторых растениях и медузах); оксиды железа (присутствуют в бактериях, моллюсках, некоторых растениях) и, наконец, фосфаты кальция - основной строительный материал костей и зубов всех позвоночных животных. О фосфатах кальция и пойдет разговор в этой статье.

Фосфаты кальция состоят из трех химических элементов: кальция, фосфора в степени окисления +5 и кислорода, который входит в состав фосфат-иона. Кроме того, в состав многих фосфатов кальция может входить и водород в виде кислого фосфат-аниона (например, HPO 4 2- и H 2 PO 4 - ) либо в виде воды с образованием кристаллогидратов. Многообразные комбинации оксидов кальция и фосфора (как в присутствии воды, так и без нее) дают достаточно большое разнообразие различных фосфатов кальция. По виду фосфат-иона различают орто- (PO 4 3- ), мета- (PO 3 - ), пиро- (P 2 O 7 4- ) и поли- ((PO 3 ) n n- ) фосфаты кальция, а в случае многозарядных анионов (верно только для орто- и пирофосфатов) по количеству оставшихся ионов водорода различают одно-, двух-, трех- и четырехзамещенные фосфаты кальция (последнее верно только для пирофосфатов).

Все химически чистые фосфаты кальция имеют белый цвет; однако встречающиеся в природе минералы фосфатов кальция чаще всего окрашены, причем четко установлено, что окраску им придают ионы примесей, наиболее распространенные из которых - примеси ионов железа и редкоземельных элементов. Большинство фосфатов кальция малорастворимы в воде, зато все они растворимы в кислотах.

Наиболее важные минералы фосфора - апатит Са 5 (РО 4 ) 3 Х, где Х - это фтор, реже хлор или гидроксильная группа; и фосфорит, основа которого - ортофосфат кальция (Са 3 (РО 4 ) 2 ). Кроме того, фосфор входит в состав некоторых белковых веществ и содержится в растениях и организмах животных и человека.

Фосфатная руда обычно состоит из мелких кристалликов размером менее 1 мм. Более крупные кристаллы встречаются редко, а наиболее красивые шестигранные кристаллы или друзы природного фторапатита представляют коллекционный интерес.

В биологических системах главное место фосфатов кальция - кости и зубы позвоночных животных, то есть рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Помимо этих нормальных и необходимых для живых организмов твердых тканей существуют еще и нежелательные твердые отложения (например, зубной камень, камни в мочевом пузыре, а также атеросклерозные бляшки кровеносных сосудов), которые тоже содержат фосфаты кальция. Кроме того, обнаружено несколько видов ископаемых моллюсков, чьи раковины состоят не из обычного для моллюсков карбоната кальция, а из фосфата кальция.

Все эти биологически образованные фосфаты кальция в научной литературе принято называть термином "биологический апатит". Главное отличие биологического апатита от просто апатита заключается в их химическом составе. Многочисленными исследованиями установлено, что в биологическом апатите часть ионов кальция, фосфата или гидроксида замещена другими ионами. Например, места ионов кальция могут занимать ионы стронция, магния, натрия или калия; ионы фосфата частично замещены ионами карбоната, а в качестве Х-ионов присутствуют гидроксид, фторид, хлорид или даже карбонат. Внимательный читатель непременно обратит внимание на то, что многие ионы-заместители имеют отличную от исходных ионов величину заряда. Например, среди заместителей двухзарядного иона кальция присутствуют однозарядные ионы натрия и калия, а заместителем трехзарядного иона ортофосфата часто служит двухзарядный ион карбоната. Компенсация электрических зарядов в биологическом апатите происходит путем образования необходимого количества ионных вакансий, что приводит к нестехиометрическому (то есть переменному) химическому составу биологического апатита.

Именно поэтому невозможно говорить о точном химическом составе биологического апатита. Более того, химический состав сильно зависит и от вида твердой ткани; он различен для зубов и костей. В среднем кости человека и млекопитающих содержат 60-70% фосфатов кальция, 20-30% коллагена и до 10% воды (значения меняются в зависимости от возраста, питания, состояния здоровья).

Кости - самые крупные твердые части тела человека и млекопитающих. В организме у них две основные функции: механическая поддержка тела и хранилище неорганических ионов. Кости млекопитающих - это композитный материал, содержащий органическую (в основном белок коллаген) и неорганическую (фосфаты кальция) фазы. В этом композите фосфаты кальция придают костям механическую прочность, твердость, жесткость и высокую сопротивляемость к сжимающим нагрузкам, а коллаген - некоторую эластичность и вязкость. В отличие от кости керамика, на 100% состоящая из фосфатов кальция, хрупка и легко разрушается при ударной нагрузке или изгибании. Внутри материал костей пористый, и эти поры заполнены жидкостью, которая играет роль смазки, что, в свою очередь, дополнительно улучшает пластические свойства костной ткани.

Считается, что рост кости начинается с формирования некоего каркаса из закрученных в спирали молекул коллагена, внутри которого зарождаются и растут пластинчатые нанокристаллы биологического апатита. Плоские нанокристаллы апатита - толщина некоторых составляет всего 2-4 нанометра - уложены параллельно друг другу и каким-то (точно еще не выясненным) образом располагаются между собранными в пучки нитевидными молекулами коллагена.

Кости живого существа не есть что-то застывшее или омертвевшее - они находятся в непрерывном динамическом равновесии с окружающими тканями живого организма. Существующие в организме клетки, называемые остеокластами, непрерывно растворяют биологический апатит (эти клетки выделяют кислоту, которая и растворяет фосфаты кальция); в то же время другие клетки - остеобласты - кристаллизуют биологический апатит заново. Процессы постоянного растворения-кристаллизации способствуют поддержанию необходимой концентрации ионов кальция и фосфата в тканях организма, а также поддержанию здоровья костной ткани, поскольку возникшие почему-либо дефектные участки кости растворяются остеокластами в первую очередь, а взамен остеобласты кристаллизуют правильную и здоровую костную ткань.

Как протекает процесс образования костной ткани из растворенных в крови ионов кальция и фосфата с химической точки зрения? Полной ясности нет. Если смешать водные растворы солей кальция (например, кальций азотнокислый) и фосфата (например, фосфат аммония) в определенных пропорциях и в определенных условиях, то, по идее, должен закристаллизоваться апатит. Однако многочисленными исследованиями доказано, что все не так просто: апатит, действительно, образуется, но не сразу: кристаллизация происходит через образование одного или нескольких промежуточных фосфатов кальция, называемых фазами-предшественниками. На основании этих данных был сделан вывод, что биологический апатит кости тоже формируется аналогичным образом. Правда, до сих пор никому из исследователей не удалось четко зафиксировать какие-либо промежуточные фазы (или их отсутствие) в процессе роста кости. Все упирается в эксперимен тальные трудности: если в пробирке можно провести кристаллизацию и ждать сколь угодно долго, периодически отбирая пробы на анализ, то с живой костью такой эксперимент не проведешь. Посему ученые вынуждены довольствоваться лишь косвенными данными: например, на сегодняшний день установлено, что химический состав биологического апатита молодых костей (например, детенышей животных) отличается от состава апатита взрослых и старых животных.

Второе по значимости место (после костей) в твердых тканях живых организмов занимают зубы. С химической точки зрения структура зубов человека и всех млекопитающих оказалась сложнее, чем структура кости: зубы состоят из наружной очень твердой части, называемой эмалью, и внутренней более мягкой части, называемой дентином. Химический состав и свойства дентина и кости довольно близки (поэтому почти все вышесказанное о кости относится и к дентину), в то время как химический состав зубной эмали сильно отличается, приближаясь к составу чистого апатита.

Главное отличие эмали от дентина и кости состоит в том, что первая почти не содержит органической фазы. Именно поэтому зубная эмаль - самый твердый материал в организме человека и млекопитающих. Дополнительную твердость ей придают ионы фтора, благодаря чему образуется наименее растворимая и наиболее твердая форма апатита - фторапатит. Именно по этой причине выпускают зубную пасту, содержащую фтор: при контакте с зубной эмалью ионы фтора частично вступают в химическое взаимодействие с образованием фторапатита, что повышает сопротивляемость эмали растворению в кислотах, выделяемых живущими в полости рта бактериями. (Здесь следует пояснить, что с химической точки зрения зубной кариес - это процесс растворения биологического апатита в слабых органических кислотах.)

Считается, что механизм образования зубной эмали мало чем отличается от образования костной ткани (та же минерализация органической матрицы, то же вероятное наличие фаз-предшественников). Однако органической фазы в зубной эмали гораздо меньше, она не содержит белка коллагена, а кристаллы эмали имеют длину до 100 микрон. Тем не менее в литературе имеются сведения, что на начальных этапах формирования зубная эмаль содержит только около 50% биологического апатита, доля которого со временем увеличивается до 98-99%. Кроме того, поврежденная зубная эмаль не восстанавливается клетками, подобными остеокластам и остеобластам. Следовательно, эмаль можно считать в некоторой степени "мертвой" тканью живых организмов (в отличие от "живой" кости.)

Нужно коротко упомянуть о наличии еще одной фазы, по-английски называемой "enameloid" (соответствующего русского термина еще нет), которая существует на границе раздела фаз между эмалью и дентином. Установлено, что эта фаза состоит из кристаллов биологического апатита, таких же, как в зубной эмали, но находящихся в органической матрице белка коллагена, как в дентине и кости. Пока что свойства этой промежуточной фазы недостаточно хорошо изучены.

Поскольку неорганический компонент костей и зубов человека и млекопитающих состоит из фосфатов кальция биологического происхождения, очевидно, что с точки зрения биосовместимости (то есть способности живых организмов принимать чужеродные вещества без отторжения) искусственные заменители костей и зубов (имплантаты), сделанные из фосфатов кальция, должны быть оптимальными. Так и есть, однако имплантаты, изготовленные из чистых фосфатов кальция, практически не применяют в медицине: во-первых, они слишком хрупкие, а во-вторых, из них трудно изготовить изделия заданной формы. Здесь нужно вспомнить, что кости и дентин имеют пористую структуру и содержат до 40% органической фазы, которая существенно улучшает их механические свойства. Следовательно, идеальный костный имплантат тоже должен содержать органическую фазу и быть пористым, чтобы в него могли прорастать мягкие ткани живого организма.

Существуют следующие "обходные" пути для преодоления плохих механических свойств фосфатов кальция.

Имплантат можно сделать из какого-нибудь прочного материала (титан, нержавеющая сталь и т.д.), а чтобы сделать его биосовместимым, покрыть сверху (например, путем плазменного напыления или осаждением из пересыщенного раствора) слоем фосфатов кальция. В этом случае все механические нагрузки лягут на прочную металлическую сердцевину, а поверхностный слой фосфатов кальция будет способствовать приживаемости. Таким способом изготавливают, например, искусственные тазобедренные суставы и имплантируемые в десны втулки для крепления на них искусственных (обычно сделанных из керамики) зубов.

Можно пойти по пути, проложенному природой, и приготовить органоминеральный композит, состоящий из фосфатов кальция и какого-либо биологически совместимого или хотя бы инертного полимера. Простейший способ приготовления - когда добавляют порошкообразный фосфат кальция в раствор или расплав полимера и тщательно перемешивают образовавшуюся смесь, а затем формируют готовые изделия. Такие композиты уже существуют, и их пытаются использовать для изготовления небольших костей.

Чтобы исправить мелкие дефекты крупных костей (заполнить трещины либо восстановить искусственно удаленные небольшие фрагменты), используют вязкие суспензии фосфатов кальция в водном растворе какого-либо биологически совместимого полимера (например, крахмала). Такие суспензии можно шприцем вводить в места костных дефектов, и тогда остеокласты и остеобласты используют их как строительный материал, чтобы построить новую кость.

Особую категорию представляют самозатвердевающие цементы, сделанные из порошков двух различных фосфатов кальция. Подбирают пару: кислый фосфат кальция (например, CaHPO 4 ) и щелочной фосфат кальция (например, Ca 4 (PO 4 ) 2 O или просто гидроксид или карбонат кальция), тщательно смешивают в необходимых пропорциях и добавляют либо воду, либо разбавленный водный раствор фосфорной кислоты. В результате протекающих химических реакций цемент затвердевает и образуется апатит. Этот способ хорош тем, что таким цементом легко заполнить костные дефекты, имеющие самую замысловатую геометрическую форму.

Можно приготовить из фосфатов кальция пористый имплантат. Например, окунуть обычную губку в водную суспензию фосфатов кальция, содержащую добавки, которые способствуют прилипанию, а затем прокалить ее при температуре около 1200°С: губка и все органические добавки сгорят и останется "голый скелет" из фосфатов кальция. Если покрыть его снаружи слоем биосовместимого полимера, получится структура, похожая на триплекс - лобовое стекло автомобиля, которое, благодаря полимерной пленке, при аварии не рассыпается на мелкие кусочки. Преимущества таких материалов очевидны: хирург может просто отрезать (отпилить) кусок необходимого размера и формы от большого куска пористой керамики, не опасаясь его разрушения.

Кальций является одним из электролитов в организме. Это минерал, который несет электрический заряд при растворении в крови. Роль кальция в организме сложно переоценить, т. к. он является строительным материалом для костных структур, поддерживает здоровье клеточных мембран и принимает участие в передаче нервных импульсов. Также кальций обладает детоксикационным, противовоспалительным и противоаллергенным действием.

Около 99% кальция в организме хранится в костях. Однако клетки (особенно мышечные клетки) и кровь также содержат кальций. Кальций необходим для:

образования костей и зубов;
мышечных сокращений;
свертывания крови;
поддержания функций ферментов и гормонов;
обеспечения нормального сердечного ритма.

Организм точно контролирует количество кальция в клетках и крови. По мере необходимости минерал перемещается из костей в кровь, чтобы поддерживать постоянный баланс. Когда люди не употребляют достаточное количество кальция, он «берется» из костей, что ослабляет их. Результатом может быть остеопороз. Чтобы поддерживать нормальный уровень кальция в крови, не ослабляя кости, необходимо потреблять не менее 1000-1500 мг кальция в день. Для этого необходимо сбалансированное питание или же медикаменты.

Классификация препаратов кальция

Дефицит кальция часто развивается ползуче, а затем долго остается незамеченным. Это состояние может оказать негативное влияние на здоровье костей. Таким образом, увеличивается риск развития остеопороза и переломов костей.

При наличии значительного дефицита возможны следующие симптомы:

покалывание в конечностях;
подергивание мышц;
судороги и онемение;
чрезмерное беспокойство;
ухудшение состояния кожи и волос;
чрезмерная ломкость ногтей;
пародонтоз и кариес;
учащение сердцебиения;
нарушения пищеварительных функций.

Эксперты рекомендуют принимать добавки кальция только при доказанном дефиците данного минерала и витамина D или, а также при существующем остеопорозе. Главное – правильно подобрать препарат и дозировку.

Препараты кальция классифицируются следующим образом:

Лактат. Усваивается организмом при любых значениях pH. Можно принимать, независимо от употребленных продуктов питания. Данная фармакологическая группа успешно нивелирует недостаточное воздействие эстрогенсодержащих лекарств. В качестве монотерапии не позволяет восполнить кальциевую потребность.
Глюконат. Используется в качестве топического средства или в виде раствора для инъекций. Препараты, входящие в данную группу, физиологически стимулируют высвобождение активной формы молекулы кальцитонина. Это положительно влияет на функции почек, оказывая натрийуретический и сосудорасширяющий эффект. Глюконат кальция – безопасная и эффективная форма кальция, которая может быть использована для повышения плотности костных структур у недоношенных детей.
Цитрат. Исключительная форма кальция, которая является самой эффективной и максимально безопасной. Преимуществом является полное растворение в воде и усвоение, независимо от кислотности желудочного сока и приема пищи. Цитрат кальция – препарат выбора для людей с пониженной кислотностью желудочного сока и пожилых пациентов, которые принимают ингибиторы протоновой помпы и антациды. Также данная группа препаратов кальция способствует растворению камней в почках.

Менее безопасными являются неорганические соли кальция: фосфат и карбонат. Антацид карбонат кальция может полностью не усваиваться организм, что зависит от кислотности желудочного сока и общего состояния желудочно-кишечного тракта. Фосфаты также практики полностью нейтрализуют кислоту, поэтому имеют ряд противопоказаний к использованию.

Причины дефицита кальция в организме

Чтобы правильно выполнять свои разнообразные задачи, кальций должен присутствовать в организме в достаточном количестве. Но что такое достаточное количество? Суточные потребности разнятся в зависимости возрастных групп. В отличие от многих других питательных веществ, потребность в кальции не зависит от половой принадлежности. Мужчины и женщины нуждаются в минерале в одинаковой степени.

Таблица – Суточная потребность в кальции в зависимости от возраста