容易被忽视的骨骼健康,三大潜力功能原料帮你打好保卫战
时间:2020-01-31
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关键词: 骨骼健康 钙 镁 胶原蛋白 维生素K MK-7 骨质疏松

国际骨质疏松症基金会最近的数据预测,骨质疏松症影响了全球2亿妇女,仅在欧洲、美国和日本就影响了大约7500万人1。在全球范围内,骨质疏松症每年导致近900万例骨折。每年近25%的髋部骨折发生在男性,髋部骨折是死亡率的重要原因。在男性中,髋部骨折后12个月内的总死亡率约为20%。这些发人深省的数字表明,男性和女性有必要考虑采取干预措施,支持骨骼健康。

 

虽然健康的饮食、足够的负重锻炼、确保钙和维生素D充足是停止或减缓骨质流失的营养和生活方式的第一步,但研究表明,这可能还不够。已知其他几种营养化合物在支持骨骼健康方面发挥着重要作用,将它们与传统的方式相结合是很有必要的,以优化身体对健康骨骼的需求。这些新出现的原料包括镁、胶原蛋白和维生素K2。目前的研究表明,这三种原料都有望成为骨骼健康营养辅助疗法。由于它们在维持和生长健康骨骼方面起着重要的作用,将它们排除在外可能不是一个明智的选择。

 

镁元素:维生素D的密友

镁是一种重要的矿物质,是体内数百种生化反应的关键辅助因子。就骨骼健康而言,它的重要性怎么强调都不为过。作为人体含量第四大丰富的矿物质,人体近一半的镁储存在骨组织中。动物研究表明,低镁饮食对骨骼强度有负面影响,而以人类为基础的研究发现,饮食中的镁含量与骨密度呈正相关2

 


镁可以在多个方面促进骨骼健康。实验室研究发现,细胞外低水平的镁能促进骨组织中破骨细胞的产生,而这些破骨细胞是骨骼分解的原因。与此同时,低镁水平会干扰造骨细胞的增殖。总的来说,这有利于骨骼强度的下降。实验室和人体研究进一步证明,在血清钙水平极低的情况下,镁对甲状旁腺激素(PTH)的分泌有抑制作用,从而使钙留在骨组织中以增强骨骼健康2

 

有证据表明,镁在维生素D的激活和功能中起着至关重要的作用。最近的一项综述表明,几乎所有代谢维生素D的酶都需要镁作为辅助因子3。镁和维生素D之间的关系是相互依存的。维生素D能改善肠道对镁的吸收,而镁是维生素D结合蛋白的必要辅助因子。另外,维生素D在肝脏和肾脏的新陈代谢需要镁。因此,在不含镁的情况下,维生素D无法通过调节钙和磷酸盐的平衡,有效地发挥其影响骨组织生长的作用。

 

日本大阪大学医学研究生院Yusuke Sakaguchi和他的同事在最近一项为期两年的随访队列研究中发现,血清中镁水平较低的患者发生髋部骨折的风险明显高于血清中镁水平较高的患者2。镁含量每增加1mg/dl,骨折的风险就会降低14.3%。研究人员还发现,镁水平略高于正常范围(轻度高镁血症)对降低这一人群的骨折风险更有利,这表明更高的镁水平具有附加健康效果。该研究小组先前的研究将轻度高氧血症与血液透析患者生存的改善联系起来,可能与镁元素升高相关的髋部骨折的减少是提高生存率的一个促进因素。

 

支持镁有益作用的进一步证据来自一项队列研究,包括年龄在39岁到72岁之间的156575名男性和女性。由英国东安格利亚大学的Alisa Welch领导,研究人员评估了肌肉和骨骼健康指标的测量数据,这些数据来自英国生物样本库队列中的个体4。人们将这些测量数据与饮食中镁的摄入量进行了比较。当对饮食中镁摄入量为五分之一时进行评估,发现男性和女性在握力、无脂肪量和骨密度方面存在显著的临床差异。具体到骨密度方面,较高的镁摄入量会导致男性和女性骨密度测量值增加。虽然这些益处在男性中更为明显,但在饮食中摄入较多镁的女性中,骨密度差异也明显更大,这体现了镁对骨骼健康的重要性。

 

胶原蛋白肽:骨骼健康的基础

胶原蛋白是一种重要的骨结构蛋白,它是骨骼机械强度的基础,由三条多肽链组成,形成一个独特的三股螺旋,甘氨酸是比较常见的。胶原蛋白中最常见的另外两种氨基酸是脯氨酸和羟脯氨酸。胶原蛋白是哺乳动物中含量最多的蛋白质,占全身蛋白质总量的30%,在骨骼和其他结缔组织中占80%。

 

胶原蛋白

在骨骼中,胶原蛋白与矿物质(包括钙磷灰石晶体)交织在一起。矿物质负责骨骼的硬度,而胶原蛋白提供骨骼的韧性并决定其形状。骨骼中95%的胶原蛋白都属于I型,II型胶原蛋白也有5。研究表明I型胶原蛋白的合成能促进成骨细胞生长,提高骨密度6

 

骨抵抗机械力和骨折的出现既取决于骨组织的数量(即矿化的量),也取决于骨组织的质量(胶原蛋白骨干的结构组织)。年龄相关的变化会对胶原蛋白骨架产生显著影响,导致骨骼强度和弹性降低,使骨骼更容易骨折(比如骨质疏松症)。影响胶原蛋白的一个因素是雌激素缺乏,它会降低胶原蛋白的成熟率。

 

衰老还会增加胶原蛋白的整体代谢,导致骨骼基质脆弱。进一步的研究表明,骨组织中晚期糖基化终产物(AGEs)的形成是随着年龄的增长而发生的,这就削弱了骨胶原骨架的完整性5。有趣的是,实验室对小鼠成骨前细胞的研究表明,牛来源的胶原蛋白肽能促进成骨细胞的生长和增殖,并促进矿化骨基质的形成,从而突出其骨保护作用7。这些因素证明了补充胶原蛋白以及关键的骨骼支持维生素和矿物质对于保持骨骼健康的重要性。

 

大多数胶原蛋白补充剂产品是水解的。水解胶原蛋白、胶原水解物、水解明胶和胶原蛋白肽等术语基本上是同义词。口服水解的胶原蛋白在肠道内被消化并穿过肠道屏障,由于吸收较好,能够进入循环,以到达目标组织,并已在各种研究模型中被证实5。虽然评价胶原蛋白对骨骼健康作用的人体研究很少,但早期研究结果是有希望的。巴西研究人员进行的一项系统综述(1994-2014年),其中包括5项人体试验和3项动物研究,发现补充水解胶原蛋白对骨质疏松和骨关节炎有积极的治疗作用,每天8克剂量的能增加等离子体甘氨酸和脯氨酸的浓度,每天12克可显著改善骨质疏松和骨关节炎症状6

 

近期,德国弗莱堡大学Daniel Konig开展了一项临床试验,评估了补充胶原蛋白对绝经后妇女骨骼健康指标的影响8。在一项为期12月的双盲、安慰剂对照研究中,131名平均年龄为64岁的女性被随机分配,每天补充5克特定的胶原蛋白肽(德国嘉利达公司的Fortibone品牌)或麦芽糖糊精安慰剂,12个月后股骨颈和脊柱的骨密度发生变化。

 

血浆中I型胶原蛋白氨基-末端前肽(PINP)和C型胶原蛋白端肽(CTX-I)的水平也被检测,这些妇女还被鼓励每天服用500-800毫克的钙补充剂和400-800国际单位的维生素D,尽管这些补充剂的摄入量没有得到控制。

 

研究结束时,在胶原蛋白组中,股骨颈和脊柱处的骨密度明显增加。胶原蛋白组PINP也显著升高,而安慰剂组CTX-I升高。这表明,绝经后12个月的妇女补充特定的胶原蛋白肽可使骨密度和骨健康指标发生有利的变化,从而增加骨形成和减少退化。

 

维生素K2:保持骨骼中的钙

维生素K是脂溶性维生素之一,以其作为凝血过程中的辅助因子而闻名。维生素K主要有两种形式,传统上作为多种维生素组成成分的形式被称为K1或叶绿醌,存在于许多水果、蔬菜和油中。然而,第二种形式称为K2或者甲萘醌,主要是由细菌合成,当然也存在于某些特定的食物中,包括鱼、肝、牛奶和鸡蛋9

 

维生素K

不同的甲基萘醌类(MK)是由其侧链上的类异戊二烯的数量来确定的,其构型介于MK-2和MK-13之间,较长的链型具有更大的半衰期和生物活性。随着甲基萘醌类作用研究的进展,这种形式的维生素K变得越来越重要。尤其是,甲基萘醌类在骨骼和心血管健康中发挥着核心作用,因为它们会影响体内的钙平衡。MK-4至MK-10在人体内有较强的吸收作用,其活性高于维生素K1。K1主要储存于肝脏,在凝血中起较大作用,而K2则分布于全身,具有较大的全身效应9


维生素K2在骨骼健康中的作用源于其通过γ-羧化作用激活多种维生素K2依赖蛋白的功能,其中最重要的是骨钙素和基质Gla蛋白(MGP)。骨钙素是一种钙结合蛋白,由骨组织中的成骨细胞产生。当K2激活时,骨钙素与钙离子和羟基磷灰石晶体相结合。这对细胞外骨基质的组织有良好作用,对羟基磷灰石晶体的大小和形状有影响,会促进骨矿化10。另一方面,MGP在血管平滑肌和软骨中发挥作用。MGP是另一种钙结合蛋白,可抑制动脉和软骨的钙化,将钙从这些区域中运送到骨骼,促进健康的骨骼形成。充足的K2水平通过在激活这些蛋白中发挥主要作用,进而促进骨骼健康9

 

人体临床试验使用最常见的维生素K2补充形式,即MK-7,最近有研究发现其对健康骨骼的保护作用。尼德兰马斯特里赫特大学Marjo Knapen开展了一项更早的研究,评估了补充MK-7(挪威NattoPharma公司MenaQ7品牌)对健康绝经后妇女为期3年的效果10

 

在安慰剂、对照试验中,244名妇女每天服用安慰剂或180微克的MK-7。双能X线吸收计量法(DXA)测定股骨颈、髋关节和腰椎的骨矿物质含量和密度,分别在基线和补充1年、2年和3年后进行。测定血清中未羧化骨钙素和羧化骨钙素水平,以确定维生素K2的效果。在研究期结束时,与安慰剂相比,补充MK-7可改善维生素K状态,减少与年龄相关的腰椎和股骨颈骨质矿物质含量和密度的下降,但不会影响臀部。每日补充MK-7也可改善骨骼强度

 

此外,丹麦奥尔胡斯大学医院Sofie Rønn和他的同事们评估补充MK-7可预防胫骨年龄相关性骨小梁退化效果11。一项随机、双盲研究中,148名绝经后骨质减少的妇女在12个月内每天补充375mcg的MK-7或安慰剂。高分辨率计算机断层扫描用于评估骨微结构,而DXA扫描用于评估骨密度,还测定了非羧化骨钙素水平。

 

研究结果显示,补充MK-7能维持胫骨的小梁数量,而安慰剂组的小梁数量有所减少。此外,服用MK-7补充剂后,小梁间距和厚度没有变化,而服用安慰剂后两者均显著增加。服用MK-7后,未羧化骨钙素水平也明显低于安慰剂。虽然补充MK-7对骨密度的改善收效甚微,但有明显的骨骼保护作用,防止骨骼微结构恶化

 

考虑到受骨质疏松等骨健康问题影响的人数不断增加,有必要对营养干预的思维过程进行转换。饮食、锻炼、钙和维生素D是预防骨质退化的基础,一个更全面的方法,包括骨骼结构的其他关键营养辅助因素,可能在整个生命周期中产生更大的效果。在目前的骨骼健康营养中加入关键的辅助因子,包括镁、胶原蛋白和维生素K2,可以大大有助于减少骨质疏松症和相关疾病的发生。

 

双骏生物

作为中国唯一通过发酵生产全反式天然维生素K2(MK-7)及制定维生素K2国家标准的企业,双骏生物一直致力于推动维生素K2的科研进展和普及教育,除了持续投入临床科研项目,并联合多位维生素K2权威专家出版《维生素K2对疾病防治作用的专家共识》等专著,受到行业与社会各界的认可和推崇。双骏生物正积极开展维生素K2(MK-7)药品标准品的研发和申报,进一步打造涵盖保健食品、特医食品、药品、化妆品、饮料、饲料等多领域多渠道的维生素K2千亿生态产业,助力实现健康中国。


参考文献:

1.Facts and Statistics. International OsteoporosisFoundation. www.iofbonehealth.org/facts-statistics. Accessed July 28, 2019.

2.Sakaguchi Y et al. “Magnesium and risk of hip fractureamong patients undergoing hemodialysis.” Journal of the American Society of Nephrology, vol.29, no. 3 (March 2018): 991-999

3.Uwitonze AM et al. “Role of magnesium in vitamin Dactivation and function.” TheJournal of the American Osteopathic Association, vol. 118, no.3 (March 1, 2018): 181-189

4.Welch AA et al. “Dietary magnesium may be protective foraging of bone and skeletal muscle in middle and younger older age men andwomen: cross-sectional findings from the UK Biobank Cohort.” Nutrients. Published onlineOctober 30, 2017.

5.Daneault A et al. “Biological effect of hydrolyzedcollagen on bone metabolism.” CriticalReviews in Food Science and Nutrition, vol. 57, no. 9 (June13, 2017): 1922-1937

6.Porfírio E et al. “Collagen supplementation as acomplementary therapy for the prevention and treatment of osteoporosis andosteoarthritis: a systematic review.” RevistaBrasileira de Geriatria e Gerontologia, vol. 19, no. 1(January/February 2016)

7.Liu J et al. “Bovine collagen peptides compounds promotethe proliferation and differentiation of MC3T3-E1 pre-osteoblasts.” PLoS One. Published onlineJune 13, 2014.

8.König D et al. “Specific collagen peptides improve bonemineral density and bone markers in postmenopausal women—a randomizedcontrolled study.” Nutrients. Publishedonline January 16, 2018.

9.Akbari S et al. “Vitamin K and bone metabolism: a reviewof the latest evidence in preclinical studies.” BioMed Research International. Publishedonline June 27, 2018.

10.Knapen MH et al. “Three-year low-dose menaquinone-7supplementation helps decrease bone loss in healthy postmenopausalwomen.” OsteoporosisInternational, vol. 24, no. 9 (September 2013): 2499-2507

11.Rønn SH et al. “Vitamin K2 (menaquinone-7) preventsage-related deterioration of trabecular bone microarchitecture at the tibia inpostmenopausal women.” EuropeanJournal of Endocrinology, vol. 175, no. 6 (December 2016):541-549

 


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