維生素D、n-3多不飽和脂肪酸和大豆異黃酮的骨健康作用
Roles of vitamin D、n-3 polyunsaturated fatty acid and soy isoflavones in bone health
Robert P Heaney1Ruth Carey2Laura Harkness3
(1 MD, 醫學(xué)教授,Creighton大學(xué)骨質(zhì)疏松研究中心,Omaha,NE 美國內布拉斯加州俄馬哈市;2 注冊營(yíng)養師,波蘭國營(yíng)養顧問(wèn),OR;3 PhD,注冊營(yíng)養師,助理教授,Case Western Reserve大學(xué) 西儲大學(xué)兒科系,Cleveland,OH 美國俄亥俄州克里夫蘭市)
本文是作者于2005年10月23日在St Louis,MO(美國圣·路易斯城)舉辦的食品與營(yíng)養會(huì )議暨展覽會(huì )上題為“大豆異黃酮、維生素D和ω3 PUFA是骨健康的關(guān)鍵因素”發(fā)言?xún)热莸幕仡櫋?/FONT>
——編輯注釋
骨健康科學(xué)的進(jìn)展除了鈣研究外,現在還探索許多其他營(yíng)養素的作用,包括必需和非必需的營(yíng)養素。已確定了維生素D增強鈣吸收的作用。此外,有2個(gè)營(yíng)養素顯現出有益的證據,它們是長(cháng)鏈多不飽和脂肪酸(PUFAs)和大豆異黃酮。
維生素D
維生素D起著(zhù)調節作用以幫助身體保持血清鈣在支持心功能、神經(jīng)肌肉功能及許多其他代謝活性等功能所需的水平范圍內的。維生素D主要是通過(guò)其在皮膚中前體物暴露紫外線(xiàn)轉化而得,只有很小部分是通過(guò)膳食而來(lái)。在血中2種來(lái)源的維生素D與蛋白質(zhì)結合,并首先在肝臟代謝為25(OH)D,接著(zhù)在腎臟代謝為其主要生物活性形式1,25(OH)2D。當體內鈣水平低下或鈣需要量增加時(shí),1,25(OH)2D產(chǎn)生增加,導致小腸鈣吸收增加,約從基線(xiàn)期的10%~15%至30%~40%。
大多數人基本是依靠皮膚合成作為其主要維生素D來(lái)源,因為食物中普遍沒(méi)有維生素D。維生素D食物來(lái)源包括多脂魚(yú)、強化食品(牛奶、桔子汁和即食谷類(lèi)等)及鱈魚(yú)肝油等。幾個(gè)因素,包括年齡、皮膚色素沉著(zhù)、防曬劑使用和距赤道距離等,都會(huì )影響皮膚產(chǎn)生維生素D的能力。
據估計,原始條件下皮膚合成維生素D的數量可能超過(guò)2000IU/d,盡管早期祖先的膚色較黑。即使今天,赤道緯度黑膚色的農業(yè)工人血清25(OH)D水平一般也是歐洲和北美淺膚色成人的3倍。
維生素D營(yíng)養水平隨年齡下降。暴露于等量陽(yáng)光,老年人產(chǎn)生的維生素D遠低于較年輕者。年齡和緯度2個(gè)因素,是造成北方國家老年人維生素D水平從低至缺乏的主要原因。認識到這一點(diǎn),美國食物與營(yíng)養委員會(huì )(FNB)1997年提出維生素D的膳食參考攝入量,51-70歲成人為400IU/d及70歲以上成人為600IU/d。
維生素D影響骨健康不僅通過(guò)促進(jìn)鈣吸收,也通過(guò)影響骨細胞分化及其活性。1,25(OH)2D能與成骨細胞結合增加骨鈣素和其他骨結合化合物的表達,或當需要鈣時(shí),與甲狀旁腺激素作用動(dòng)員骨骼中的鈣儲備。
臨床試驗中,補鈣減少骨丟失,并且維生素D與補鈣結合明顯降低骨折率。此外,聯(lián)合補充維生素D和鈣的老年人在1年隨訪(fǎng)期中發(fā)生跌倒事件僅約是單獨補鈣者的一半。由于這種原因,為了老年人骨健康補鈣應該常規包括維生素D。
下次膳食參考攝入量修訂是否應該再次上調維生素D需要量是討論的主題。最近一項60歲及以上年齡人群的隨機對照試驗的meta分析發(fā)現,補充維生素D700-800IU/d者中髖骨及非椎骨骨折的風(fēng)險下降,而那些每天補充400IU者中沒(méi)有下降。由于高水平維生素D有潛在的毒性,所以針對全部美國人骨健康推薦的確切安全水平未定,但現在一般認為要高于1997年上限值2000IU/d。
n-3 PUFA
長(cháng)鏈PUFAs進(jìn)入細胞膜調節二十烷類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生,這類(lèi)物質(zhì)有促炎癥或抗炎癥的活性。n-3 PUFA刺激抗炎化合物的產(chǎn)生,而n-6 PUFA則刺激促炎化合物的產(chǎn)生。因為涉及骨質(zhì)疏松癥的炎癥,所以似乎有很好的生物學(xué)理由認為n-3 PUFA在骨健康方面有積極的作用。促炎二十烷類(lèi)物質(zhì)如細胞因子通過(guò)激活破骨細胞刺激骨吸收,破骨細胞在骨重塑中具有去礦化和分解骨質(zhì)的作用。另一方面,抗炎二十烷類(lèi)物質(zhì)減少細胞因子產(chǎn)生及相關(guān)的骨丟失。
動(dòng)物模型顯示n-3 PUFA缺乏導致嚴重的骨質(zhì)疏松癥。給缺乏動(dòng)物補充n-3 PUFA,則骨骼系統中n-3/n-6 PUFA的比例恢復,且骨降解過(guò)程被逆轉。
關(guān)于PUFAs和骨骼的人類(lèi)資料有限。膳食低鈣的65歲老年女性的臨床試驗中,補充比例平衡的n-6和n-3 PUFA及鈣導致骨降解減少和BMD增加。在另一項40名骨質(zhì)疏松癥患者隨機試驗中,服用富含n-3 PUFA補充劑者顯示鈣吸收較好且骨形成標志物增加,而那些服用安慰劑者沒(méi)有表現出改善。然而,另一項對絕經(jīng)后女性聯(lián)合使用n-6 PUFA、n-3 PUFA和鈣補充劑的試驗沒(méi)有顯示對BMD有作用。
膳食n-3 PUFA可以通過(guò)如鮭魚(yú)、金槍魚(yú)和鯖魚(yú)等多脂魚(yú)類(lèi)提供,但也可從亞麻籽油和低芥酸菜籽油等植物來(lái)源中的前體物合成。大多數美國人相對于n-6 PUFA數量,n-3 PUFA的消費量太少,而由于玉米油、紅花油和大豆油的廣泛使用,實(shí)際上膳食中n-6 PUFA無(wú)處不在。推薦每周至少進(jìn)食富含n-3 PUFA的魚(yú)類(lèi)2次有益于心臟健康;同樣這種實(shí)踐對骨骼健康也有有益的意義。
大豆異黃酮類(lèi)
大豆及其制品中的異黃酮類(lèi)是染料木黃酮、大豆苷和含量較少的黃豆黃素。因為這些化合物有類(lèi)似雌激素的作用(植物雌激素),所以在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中它們作為激素替代療法潛在的無(wú)風(fēng)險的選擇療法被研究。
大豆異黃酮類(lèi)可結合骨中雌激素受體,尤其是β雌激素受體,該受體在骨骼礦化期間表達增加。在實(shí)驗室培養的人類(lèi)骨細胞研究中顯示,大豆異黃酮類(lèi)促進(jìn)成骨細胞的合成與功能而抑制破骨細胞的活性。此外,大豆異黃酮類(lèi)還表現出降低絕經(jīng)后雌激素缺乏動(dòng)物模型的骨丟失。
至少16項觀(guān)察研究表明,大豆或大豆異黃酮攝入量與多種骨健康參數有關(guān)。大多數研究發(fā)現大豆或大豆異黃酮攝入量越高,則BMD、BMC隨之升高和/或骨吸收標志物下降。除了流行病學(xué)研究外,15項發(fā)表的干預試驗評價(jià)了大豆食品或異黃酮類(lèi)在絕經(jīng)前后女性身上的作用。其中10項試驗報道至少有一種對骨健康有益的作用,如增加BMD、BMC、或減少骨丟失等。
由于研究設計的不同,給予補充劑的類(lèi)型和測量的參數等,所以難以就臨床試驗作出全面的聲明。然而,一個(gè)有趣的的共同點(diǎn)是不管干預使用異黃酮補充劑或提取物、大豆分離蛋白、還是單獨使用純化染料木黃酮,其結果趨于一致。這強烈地提示大豆異黃酮成分是活性成分,而不是大豆蛋白。
第二點(diǎn)是有效劑量范圍。臨床試驗資料表明可能需要80-90mg/d的劑量范圍影響骨健康,而略高于40-50mg/d的范圍見(jiàn)于骨流行病學(xué)或需要滿(mǎn)足心臟健康益處的30-50mg/d范圍。這樣的水平可能通過(guò)膳食難以達到。由于這些水平超過(guò)了已有的相關(guān)人類(lèi)試驗研究所用的通常攝入量,因此,對大豆異黃酮補充劑的安全性提出了質(zhì)疑。然而,一項全面的大豆異黃酮安全性綜述推斷干預研究所用的各種劑量均耐受良好,且沒(méi)有副作用的報道。
目前正在進(jìn)行幾項大型多中心試驗以獲得對大豆異黃酮類(lèi)對骨健康潛在益處的更好了解,這些研究包括2項由國家衛生研究院(NIH)關(guān)節炎和肌肉骨骼及皮膚病研究所支持的研究。
總結
除了鈣,多種營(yíng)養素在骨健康方面表現出重要的作用。維生素D的了解最好,但越來(lái)越多的證據提示n-3 PUFA和大豆異黃酮類(lèi)可能也有潛在的骨骼益處。這3種營(yíng)養素共同的特點(diǎn)是目前的攝入量和/或營(yíng)養狀況可能低于成年美國人群骨健康的理想水平。營(yíng)養學(xué)專(zhuān)業(yè)人員能夠幫助他們了解如何通過(guò)各種安全的途徑(包括陽(yáng)光暴露獲得維生素D)合并達到適宜的數量,以便優(yōu)化他們維持骨密度和避免將來(lái)骨質(zhì)疏松的可能性。
(王勁譯自Journal of the American Dietetic Association, 2005, 105(11)∶1700-1702)