Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology

Transkrypt

1 Czerwonogrodzka-Senczyna A. i inni: Wpływ wapniem na zmiany masy ciała oraz czynniki zespołu metabolicznego Vol. 9/2010 Nr 1(30) Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology Wpływ wapniem na zmiany masy ciała oraz czynniki zespołu metabolicznego Influence of Dietary Calcium on Body Mass and Metabolic Syndrome Factors 1 Aneta Czerwonogrodzka-Senczyna, 2 Barbara Rymkiewicz-Kluczyńska 1 Zakład Żywienia Człowieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny 2 Klinika Pediatrii i Endokrynologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny Adres do korespondencji: Aneta Czerwonogrodzka-Senczyna, Klinika Pediatrii i Endokrynologii, Samodzielny Publiczny Dziecięcy Szpital Kliniczny, ul. Marszałkowska 24, Warszawa, aneta.czerwonogrodzka@wum.edu.pl Słowa kluczowe: suplementacja wapnem, masa tłuszczowa, zespół metaboliczny Key words: calcium splementiation, fat tissue, metabolic syndrome STRESZCZENIE/ABSTRACT Otyłość jak również inne czynniki zespołu metabolicznego, np. nadciśnienie tętnicze, zaliczane są do grupy tzw. calcium paradox disease, w których niedobory tego pierwiastka prowadzą do zaburzonej komórkowej jego homeostazy, podwyższonego poziomu Ca cytozolowego i wtórnej stymulacji niektórych szlaków metabolicznych, skutkujących między innymi zaburzoną syntezą lipidów. Ponad 10 lat temu pojawiły się pierwsze publikacje na ten temat dotyczące badań na zwierzętach. U szczurów z nadciśnieniem wykazano wówczas, że wyższe spożycie wapnia redukowało masę tłuszczową i obniżało wartości ciśnienia tętniczego krwi. Od tego czasu pojawiło się wiele badań na temat wpływu tym pierwiastkiem na masę ciała i czynniki zespołu metabolicznego. Endokrynol. Ped. 9/2010;1(30): Obesity and hypertension are elements of the metabolic syndrome known as calcium paradox disease in which insufficiency of calcium leads to homeostasis disorders. The stimulation of some metabolic pathways such as disturbed fat synthesis is secondary to increased cytosol calcium level. It has been more than 10 years ago when first researches done on animals were completed. It has been proved that when there was a higher calcium consumption amongst rats, which are suffering from hypertension, their heart pressure is decreased and fat tissue is reduced. Since then there has been many researches on the influence of calcium supplementation in diet on the body mass and metabolic syndrome risk factors. Pediatr. Endocrinol. 9/2010;1(30):

2 Praca poglądowa Endokrynol. Ped., 9/2010;1(30):87-92 Wapń wewnątrzkomórkowy [Ca 2+ ] wydaje się odgrywać istotną rolę w zaburzeniach metabolicznych związanych z otyłością tj. nadciśnieniu tętniczym czy insulinooporności. Koncentracja wewnątrzkomórkowa tego pierwiastka jest determinowana przez złożone interakcje między działaniem receptora kanałów wapniowych, białek wiążących, magazynowaniem wolnych jonów wapnia w organellach komórkowych oraz gradientu utrzymywanego przez pompy jonowe. W badaniach na myszach z mutacją genu Agouti wykazano, że hiperinsulinemia i stymulujący wpływ działania tego genu może prowadzić do zwiększonego napływu wapnia do wnętrza adipocytów. Wykazano także, że gen Agouti reguluje ekspresję ludzkiej syntezy kwasów tłuszczowych (FAS) in vivo, a transkrypcja tego enzymu wydaje się zachodzić za pośrednictwem wewnątrzkomórkowego Ca. Antylipolityczny efekt [Ca 2+ ] odpowiada za bezpośrednią aktywację fosfodiesterazy, która powoduje zmniejszenie ilości camp i w konsekwencji prowadzi do redukcji zdolności hamowania fosforylacji i aktywacji hormonowrażliwej lipazy. Prawdopodobnie w ten sposób wewnątrzkomórkowy wapń reguluje proces magazynowania triglicerydów w ludzkich adipocytach poprzez wpływ na procesy koordynujące lipolizę i lipogenezę [1, 2]. Badanie The CARDIA Study było jednym z pierwszych, które zwróciły uwagę na rolę wapnia i produktów mlecznych nie tylko w profilaktyce i leczeniu otyłości, ale także w powstawaniu i terapii zespołu metabolicznego, którego jest ona składową. Badaniem objęto ponad 3000 osób. Podzielono ich zarówno ze względu na częstość spożywania produktów mlecznych, jak również według wskaźnika masy ciała (BMI). Po okresie 10 lat określono u nich występowanie elementów zespołu metabolicznego. Stwierdzono, że u osób z BMI 25 wraz ze wzrostem częstości spożycia produktów mlecznych zmniejszało się występowanie otyłości, zaburzeń metabolizmu glukozy i nadciśnienia tętniczego. Spożycie produktów mlecznych nie było jednak istotnie skorelowane z obecnością dyslipidemii. Wśród osób o prawidłowym BMI nie znaleziono takich powiązań [3]. Azadbakht i in. (2005) poszukiwali również związku między spożyciem wapnia a występowaniem zespołu metabolicznego. Badani spożywający większe ilości produktów mlecznych cechowali się niższymi wartościami BMI oraz mniejszym ryzykiem wystąpienia zespołu metabolicznego i jego poszczególnych elementów (otyłości, nadciśnienia tętniczego oraz stężenia cholesterolu lipoproteiny HDL) [4]. W badaniu The Women s Health Study, obejmującym ponad 10 tys. kobiet powyżej 45 lat, stwierdzono istnienie silnego powiązania między spożyciem produktów mlecznych a występowaniem zespołu metabolicznego. Otrzymano statystycznie istotny malejący trend ryzyka wystąpienia zespołu metabolicznego wraz ze zwiększeniem spożycia produktów mlecznych [5]. Lecomte i in. (2002) zauważyli ponadto, że przy spożywaniu mniej niż jednej porcji produktów mlecznych dziennie występowanie zaburzeń gospodarki glukozy było wyższe niż przy większej podaży tych produktów [6]. Wyniki innych badań dowiodły także, że spożycie wapnia było powiązane ze stężeniem cholesterolu całkowitego oraz cholesterolu lipoproteiny LDL u osób bez hiperlipidemii [7]. W badaniu Czerwonogrodzkiej i Rymkiewicz- Kluczyńskiej (2008) wykazano wraz ze wzrostem spożycia wapnia z dietą istotny malejący trend dotyczący stopnia nadwagi, wyrażonej w % należnej masy ciała (n.m.c) i SDS BMI oraz obwodem talii u dzieci. Zauważono także, że poziom wapnia w diecie wpływał na stężenie insuliny na czczo oraz wskaźnik insulinooporności HOMA IR. Pacjenci spożywający więcej Ca mieli istotnie niższe obie wartości (p < 0,05). Dodatkowo pacjenci, w których dietach zaobserwowano wyższe poziomy tego pierwiastka, wykazywali się niższą zawartością tkanki tłuszczowej w ciele (% FAT), mniejszymi stężeniami cholesterolu całkowitego oraz cholesterolu lipoproteiny LDL w surowicy krwi (p > 0,05). Brak istotności statystycznej w badaniu między spożyciem wapnia a analizowanymi parametrami może być spowodowany niewielką liczbą dzieci, w których dietach stwierdzono odpowiednie poziomy tego pierwiastka. Zaledwie 14% badanych spożywało go w ilości wyższej niż 1000 mg/dobę [8]. Zauważone powiązania między spożyciem wapnia z dietą, a masą i składem ciała oraz czynnikami zespołu metabolicznego nasunęły pytanie o podobne wyniki w przypadku preparatami wapnia. W tym celu dokonano analizy 18 badań (tab. I), w których zwiększano ilość wapnia w diecie poprzez podawanie różnego rodzaju suplementów. Osiem z nich przeprowadzono wśród dzieci i młodzieży [9 16]. Czas ich trwania był różny, od 25 tygodni do 4 lat. Dawki wapnia pochodzące z preparatu obejmowały kilka poziomów. Najczęściej jako suplement stosowano węglan wapnia, ale 88

3 Czerwonogrodzka-Senczyna A. i inni: Wpływ wapniem na zmiany masy ciała oraz czynniki zespołu metabolicznego Tabela I. Wpływ suplemementów wapnia na skład ciała i zmiany masy ciała w różnych badaniach Table I. Influence of calcium suplements on body composition and body mass changes in different researches l.p Autor, rok Grupa badana Opis badania Cel badań Johnston i in., 1992 [11] Lloyd i in., 1993 [14] Elders i in., 1994 [22] Lee i in., 1994 [23] Lee i in., 1995 [13] Prentice i in., 1995 [24] Bonjour i in., [9] Dawson Hughes i in., [25] 45 par bliźniąt jednojajowych 6 14 lat, USA 94 dziewczęta 12 lat, USA 214 kobiet przed okresem menopauzy, Niemcy 126 dzieci 7 lat, Chiny 84 dzieci 7 lat, Hong Kong 60 kobiet w trakcie laktacji, Gambia 149 dziewcząt 8 lat, Szwecja 176 mężczyzn i 213 kobiet 65 lat 3-letnie badania z suplementem (cytrynian Ca): 1000 mg Ca/d kontrolną (1 z bliźniaków był kontrolą dla drugiego) 18-miesięczne badania z 500 mg Ca/d (cytrynian) z placebo 3-letnie badania z suplementacją 1g/d wapnia, 2g/d wapnia i grupa bez 18-miesięczne badania z tabletką CaCO 3, zawierającą 300 mg Ca i grupa z placebo 18-miesięczne badania, w których uzupełniano dietę (śr. spożycie wapnia 576 mg/d) do 800 mg z zastosowaniem CaCO 3 12-miesięczne badania, w których śr. spożycie wapnia z dietą (283 mg/d) zwiększono do 700 mg Ca/d vs placebo 1-roczne badania, 2 grupy: spożywająca dwu produkty spożywcze wzbogacone w Ca dziennie (850 mg Ca/ dzień) i grupa z placebo 3 letnie badania: grupa z 500 mg/d wapnia i dodatkiem 700 j.m wit.d (cholekalcyferol)/d oraz grupa z placebo wapniem na wzrost gęstości kości wapniem na gęstość kości długookresowej wapniem na utratę masy kostnej wapniem na jego absorpcję diety wapniem na zwiększenie szczytowej masy kostnej wapniem na jego koncentrację w mleku kobiecym, gęstość kości i wydalanie Ca z moczem diety wzbogaconej w wapń na wzrost masy kostnej wapniem i witaminą D na gęstość kości, wskaźniki biochemiczne (miary metabolizmu kości) i częstość złama Rezultat dotyczący parametrów otyłości Wzrost masy i wysokości ciała był podobny w obu grupach Obie grupy podobne zmiany masy ciała (p = 0,53) i BMI (p = 0,80), % tłuszczu w ciele (p = 0,86) Zmiany masy i wysokości ciała oraz BMI były podobne wśród trzech grup. Przeciętne zmiany masy ciała to 1,8 kg, a wzrost BMI o 0,4 kg/m 2 Grupa z CaCO 3 i placebo podobne zmiany masy ciała (17,2 vs 17,4%) Grupa z CaCO 3 i placebo podobne zmiany masy ciała (24,4 vs 25,6%, p = 0,46) Grupa z wapniem i placebo zmiany masy ciała podobne podczas roku badań (-1,2 vs -0,9 kg). Nie zauważono wpływu na zmiany masy ciała (p = 0,85) Obie grupy podobne zmiany masy ciała (3,4 vs 3,7 kg) i BMI (0,6 vs 0,8 kg/m 2 ) Podobne zmiany w masie i składzie ciała w obu grupach 89

4 Praca poglądowa Endokrynol. Ped., 9/2010;1(30):87-92 l.p Autor, rok Grupa badana Opis badania Cel badań Nowson i in., [16] Kalkwarf i in., [26] Ricci i in., 1998 [17] Riggs i in., 1998 [18] Reckher i in., 1996 [19] Dibba i in., 2000 [10] Jensen i in., 2001 [27] Shapses i in., 2004 [28] 42 bliźniaczki lat, Australia 327 kobiet podczas laktacji i po odstawieniu od piersi, USA 31 otyłych kobiet po menopauzie z BMI kg/m 2, USA 236 kobiet po menopauzie, USA 197 kobiet po menopauzie > 60 lat 80 chłopców i 80 dziewcząt 8,3 11,9 lat, Gambia 52 otyłe kobiety (14 z nich po menopauzie), Dania 100 kobiet w dwu grupach (przed i po menopauzie) 18-miesięczne badania z 1000 mg Ca wapnia z placebo 6-miesięczne badania z 1g/d CaCO 3 vs placebo 6-miesięczny program odchudzający: grupa z randomizacją 1g/d cytrynianu wapnia vs placebo 4-letnie badania z 1600 mg cytrynianu wapnia z placebo Ok. 4,3-letnie próby z 1200 mg/d CaCO 3 i placebo 1-roczne badania z 1000 mg (5 dni w tygodniu) CaCO 3 w porównaniu z grupą z placebo 3-miesięczne badania z suplementacją 1g/ wapnia i dietą redukcyjną 1000 kcal (4,2 MJ) bez diety 25-tygodniowe badania z randomizacją: grupa badawcza 1000 mg Ca z suplementu; grupa kontrolna z placebo wapniem na gęstość kości w okresie dojrzewania wapniem na gęstość kości diety wapniem na zapobieganie utracie masy kostnej podczas redukcji masy ciała długotrwałej wapniem na poziom PTH w surowicy krwi, obrót i straty masy kostnej zwiększonej ilości wapnia w diecie na zapobieganie złamaniom kręgosłupa wapniem na wzrost gęstości kości wapniem na zmiany minerału kostnego u otyłych kobiet podczas redukcji masy ciała Wpływ wapnia na zmiany masy ciała i zawartość tkanki tłuszczowej podczas terapii odchudzającej Rezultat dotyczący parametrów otyłości Grupa otrzymująca preparat wapnia i grupa placebo podobne zmiany w masie ciała (ok. 8 vs ok 7,9 kg) Grupa z wapniem i placebo podobne różnice w zmianach masy ciała kobiet w trakcie laktacji (-2,34 vs -2,66 kg, p = 0,57) oraz po odstawieniu dziecka od piersi (-0,54 vs -0,46 kg; p = 0,84) Grupa z preparatem i grupa placebo podobne zmiany w masie ciała (-0,9 vs -8,8 kg), BMI (-3,3 vs -3,3 kg/m2), masa tłuszczu w ciele (-1,0 vs -0,7 kg) Obie grupy podobne zmiany w masie ciała (p = 0,47) i masie tłuszczu (p = 0,59), ale zmiany tkanki mięśniowej w grupie z preparatem wapnia (p = 0,0006) Grupa z preparatem wapnia większy ubytek masy ciała niż grupa z placebo (-0,67 vs -0,32 kg/rok; p = 0,025) Żadnych znaczących różnic w zmianach masy ciała i grubości fałdów nad mięśniem trójgłowym między grupami Podczas trzech miesięcy wapniem i diety redukcyjnej w grupie z suplementem i grupie kontrolnej utrata masy ciała podobna (5,7 i 6,6%) Nie odnaleziono statystycznie istotnych różnic w zmianach masy ciała i tkanki tłuszczowej między dwoma grupami 90

5 Czerwonogrodzka-Senczyna A. i inni: Wpływ wapniem na zmiany masy ciała oraz czynniki zespołu metabolicznego l.p Autor, rok Grupa badana Opis badania Cel badań Holecki i in., 2005 [29] Lorenzen i in., 2006 [15] 40 kobiet z otyłością bez chorób towarzyszących okołomenopauzalnym 110 dziewcząt 12 lat, Dania 3-miesięczne badania: grupa badawcza: dieta kcal/dobę, regularna aktywność fizyczna i modyfikacja zachowań + CaC 3 i witamina D 1-roczne badania z randomizacją i podwójną ślepą próbą z 500 mg CaCO 3 /dobę i placebo terapii odchudzającej i zastosowania CaCO 3 oraz witaminy D na wybrane parametry metabolizmu kości Wpływ diety wapniem na masę ciała i zawartość tkanki tłuszczowej Rezultat dotyczący parametrów otyłości Suplementacja wapnia i witaminy D nie wpłynęły znacząco na redukcję masy ciała i tkanki tłuszczowej Znaleziono odwrotną zależność między zwyczajowym spożyciem wapnia z dietą i zawartością tkanki tłuszczowej (p = 0,011). Suplementacja diety wapniem nie wpłynęła na masę ciała i zawartość tkanki tłuszczow kilku badaczy wzbogacało dietę cytrynianem Ca [11, 14, 17, 8]. W większości analiz nie wykazano różnic w zmianach masy i składu ciała między grupami placebo i ze zwiększoną ilością wapnia, natomiast osoby stosujące suplement miały istotnie większe przyrosty masy mięśniowej niż grupa kontrolna. Część autorów sugeruje istnienie odwrotnej zależności między zwiększeniem ilości wapnia z dietą a masą ciała i zawartością tkanki tłuszczowej, jednak żaden z nich nie zaobserwował różnic statystycznie istotnych [15, 19]. Wykazano jednak, że suplementacja diety wapniem może wpływać na profil lipidowy osocza krwi. W badaniach prowadzonych u otyłych kobiet z hipercholesterolemią dowiedziono, że stosowane przez rok wzbogacanie diety w 1000 mg cytrynianu wapnia istotnie zmniejszyło u badanych stężenie cholesterolu lipoproteiny LDL przy jednoczesnym zwiększeniu wartości lipoproteiny HDL [20]. Przedstawione badania z zastosowaniem suplementów wapnia nie pokazały ich istotnego wpływu na masę i skład ciała. Korzystniejsze efekty zdrowotne uzyskano w przypadku odpowiedniego spożycia tego pierwiastka z mleka i jego przetworów. Różnice te mogą wynikać z innej postaci chemicznej wapnia. W produktach mlecznych występuje fosforan Ca, a suplementy zawierają zwykle węglan lub cytrynian. Przyczyn upatruje się również w innych biologicznie aktywnych składnikach znajdujących się w produktach mlecznych, np.: aminokwasach rozgałęzionych (leucyna, izoleucyna i walina), odgrywających rolę w syntezie białek mięśni oraz inhibitorach enzymów konwertujących angiotensynę, które regulują lipogenezę w adipocytach [21]. Ponadto większość badań, w których stosowano suplementy Ca, nie zakładała analizy ich wpływu na redukcję masy ciała i zawartość tkanki tłuszczowej. Być może zależności takie mogłyby być odnalezione w badaniach uważnie zaplanowanych i przeprowadzonych w tym celu. Niemniej wszystkie powyższe odkrycia są bardzo ważne z punktu widzenia zapobiegania i leczenia otyłości oraz zespołu metabolicznego zarówno wśród dorosłych, jak i u dzieci. Brakuje jednak jasnych wytycznych dotyczących zarówno jakości, jak i ilości porcji produktów mlecznych, które powinny być spożywane, by profilaktyczne czy lecznicze działanie wapnia w zakresie otyłości było widoczne [22]. Na podstawie przeprowadzonych analiz sugeruje się zwiększenie ilości tego pierwiastka do poziomu co najmniej 30 mg/kg n.m.c/dobę. Taka zawartość wapnia w diecie może mieć znaczący wpływ na zapobieganie, a także wspomaganie leczenia otyłości i zespołu metabolicznego [7]. Na występowanie zespołu metabolicznego składa się wiele przyczyn zarówno endo- jak i egzogennych, związanych przede wszystkim ze stylem życia. Jednak spożycie wapnia w połączeniu z innymi czynnikami, tj. ograniczeniem tłuszczu w diecie, odpowiednią podażą energii i proporcjami makroskładników, a także zwiększoną aktywnością fizyczną może dać zamierzone i pożądane efekty w postaci redukcji masy ciała i polepszenia stanu zdrowia w dorosłym życiu. 91

6 Praca poglądowa Endokrynol. Ped., 9/2010;1(30):87-92 PIŚMIENNICTWO/REFERENCES [1] Zemel M.B.: Role of dietary calcium and dairy products in modulating adiposiity. Lipids, 2003:38, 2, [2] Czerwonogrodzka A., Pyrżak B., Majcher A., Rogozińska I., Dudek J.: Wpływ spożycia wapnia na wskaźniki antropometryczne i zawartość tkanki tłuszczowej u dzieci i młodzieży 7 18 lat z otyłością prostą. Standardy Medyczne, 2007:3, [3] Pereira M., Jacobs D., Van Horn L., Slattery M.: Dairy consumption, obesity and the insulin resistance syndrome in young adults. The CARDIA Study. Am. J. Med. Assoc., 2002:287, [4] Azadbakht L., Mirmiairan P., Esmaillzadeh A.: Dairy consumption in inversely assiociated with the prevalence of the metabolic syndrome in Teheranian adults. Am. J. Clin. Nutr., 2005:82, [5] Liu S., Song Y., Ford E., Manson J.: Dietary calcium, vitamin D and the prevalence of metabolic syndrome in middle-aged and older U.S. women. Diabetes Care, 2005:28, [6] Lecomte P., Vol S., Caces E.: Impaired fasting glycaemia and undiagnosed diabetes: prevalence, cardiovascular and behavioural risk factors. Diabetes Metab., 2002:28, [7] Jacqmain M., Doucet E., Despres J.: Calcium intake, body composition, and lipoprotein lipid concentration in adults. Am. J. Clin. Nutr., 2003:77, [8] Czerwonogrodzka A., Rymkiewicz-Kluczyńska B.: Wpływ wapnia pokarmowego na wskaźniki antropometryczne, wskaźniki gospodarki lipidowej i węglowodanowej u dzieci i młodzieży z otyłością prostą. Praca doktorska. I Wydział Lekarski, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Warszawa 2008, [9] Bonjour J. P., Carrie A. L., Ferrari S. et al.: Calcium-enriched foods and bone mass in prepubertal girls:a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J. Clin. Invest., :99, [10] Dibba B., Prentice A., Ceesay M. et al.: Effect of calcium supplementation on bone mineral accretion in Gambian children accustomed to a low-calcium diet. Am. J. Clin. Nutr., 2000:71, [11] Johnston C.C., Miller J.Z., Slemenda C.S. et al.: Calcium supplementation and increases in bone mineral density in children. N. Engl. J. Med., 1992:327, [12] Lee W.T.K., Leung S.S.F., Leung D.M.Y. et al.: A randomized, double-blind controlled calcium supplementation trial, and bone and height acquisition in children. Br. J. Nutr., 1995:74, [13] Lee Y., Mitchel D.C., Smiciklas-Wright H., Brich L.L.: Diet Quality, Nutrient Intake, weight Status and Feeding Environments of Girls Meeting of Exceeding Rekomendations for Total Dietary FAT of the American Academy of Pediatrics. Pediatrics, 2001:107, [14] Lloyd T., Andon M.B., Rollings N. et al.: Calcium supplementation and bone mineral density in adolescent girls. J. Am. Med. Assoc., 1993:270, [15] Lorenzen J., Malgard C., Michelsen K.: Calcium supplementation for 1 y does weight or fat mass in young girls. Am. J. Clin. Nutr., 2006:83, [16] Nowson C.A., Green R.M., Hopper J.L. et al.: A co twin study of the effect of calcium supplementation on bone density during adolescence. Osteoporos. Int., :7, [17] Ricci T.A., Chowdhury H.A., Heymsfield S.B. et al.: Calcium supplementation suppresses bone turnover during weight reduction in postmenopausal women. J. Bone Miner. Res., 1998:13, [18] Riggs B.L., O Fallon W.M., Muhs J. et al.: Long-term effects of calcium supplementation on serum parathyroid level, bone turnover, and bone loss in elderly women. J. Bone Miner. Res., 1998:13, [19] Recker R.R., Hinders S., Davies K.M. et al.: Correcting calcium nutritional deficiency prevents spine fractures in elderly women. J. Bone Miner. Res., 1996:11, [20] Nowak A., Pachocka L., Targosz U.: Rola wapnia w leczeniu wybranych chorób cywilizacyjnych. Rocz. WSZ, Warszawa 2006:6, [21] Zemel M.B., Thompson W., Milstead A. et al.: Calcium and dairy acceleration of weight and fat loss during energy restriction in obese adults. Obes. Res., 2004:12, [22] Huang T.T., McCrory M.A.: Dairy intake, obesity and metabolic health in children and adolescents: knowledge and gaps. Nutr. Rev., 2005:63,