Физиологическая роль кальция и витамина d: возможности пищевой коррекции дефицита у детей дошкольного и младшего школьного возраста

В помощь врачу

О.В. Стенникова,Л.В. Левчук

Уральская государственная медицинская академия, Екатеринбург

Физиологическая роль кальция и витамина D: возможности пищевой коррекции дефицита у детей дошкольного и младшего школьного возраста

Контактная информация:

Стенникова Ольга Викторовна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры пропедевтики детских болезней Уральской государственной медицинской академии

Адрес: 620029, Екатеринбург, ул. Репина, д. 3, тел.: (343) 371-89-25 Статья поступила: 28.02.2010 г., принята к печати: 05.04.2010 г.

Одной из актуальных проблем профилактической педиатрии является обеспеченность детей школьного возраста витаминами и минералами. В статье обобщены данные о физиологической роли кальция и витамина D, причинах возникновения, распространенности и клинических проявлениях их дефицита в детском возрасте. Рассмотрены возможности диетической коррекции путем использования пищевых продуктов, обогащенных витаминами и микроэлементами, с учетом рекомендуемых среднесуточных норм потребления кальция и витамина D для детей дошкольного и младшего школьного возраста.

Ключевые слова: дети, кальций, витамин D, дефицит, пищевая коррекция.

Данные научных исследований последних лет свидетельствуют о том, что многие дети недостаточно обеспечены витаминами, микроэлементами и минералами [1-3]. Незаменимыми в обеспечении процессов роста являются кальций и витамин D. Адекватность ростовых процессов имеет большое значение для морфофункционального созревания внутренних органов, устойчивости метаболических процессов и накопления костной мас-

сы, особенно в дошкольном, младшем школьном и подростковом возрасте [4].

Можно выделить ряд анатомо-физиологических особенностей детей дошкольного и школьного возраста, которые обусловливают повышенные потребности в данной возрастной группе в витаминах и минералах [5, 6]:

• продолжаются рост и увеличение массы тела с резким ускорением роста в пубертатный период (абсо-

O.V. Stennikova, L.V. Levchuk

Ural State Medical Academy, Yekaterinburg

Physiological role of calcium and vitamin D: opportunities of nutritional correction of deficiency in pre-schoolchildren and younger schoolchildren

One of actual problems of prophylactic pediatrics is provision of schoolchildren with vitamins and minerals. The article summarizes the data on physiological role of calcium and vitamin D, the causes of origin, prevalence and clinical symptoms of its deficiency in children. The opportunities of its correction with food, fortified with vitamins and microelements are described. The norms of daily use of calcium and vitamin D for pre-schoolchildren and younger schoolchildren are given.

Key words: children, calcium, vitamin D, deficiency, nutritional correction.

141

В помощь врачу

142

лютная прибавка составляет 20% роста и около 50% массы тела взрослого);

• увеличивается мышечная масса, повышается плотность костной ткани (накопление 80-90% генетически детерминированной костной массы, отвечающей за прочность скелета, происходит в детском возрасте, влияя на время появления признаков остеопороза в старшем возрасте);

• продолжаются процессы дифференцировки органов и тканей; в пубертатном периоде происходит интенсивная функциональная перестройка организма, в основе которой лежит резкое изменение функционирования эндокринной системы, связанное с половым созреванием;

• происходит совершенствование функциональных взаимосвязей и процессов регуляции деятельности органов и систем с максимальным напряжением регулирующих систем организма в подростковом периоде;

• наблюдается становление высших мозговых функций, определяющих способность к обучаемости; изменяется психологический статус подростков с появлением неуравновешенности, повышенной эмоциональной возбудимости, совершенствуются когнитивные функции (абстрактное мышление, самоконтроль, критика), формируются эмоциональные и психологические аспекты межличностных взаимодействий;

• созревают детоксицирующие системы организма;

• закрепляются пищевые предпочтения и пищевые привычки.

На фоне постоянной низкой обеспеченности российских школьников эссенциальными веществами на 85% увеличилась распространенность функциональных отклонений в состоянии здоровья учащихся младших классов, на 84% — хронических заболеваний. Широкое распространение получили и функциональные нарушения со стороны костно-мышечной системы (встречаются у 23% детей), нервной системы и психической сферы (у 16%), эндокринной системы и обмена веществ (у 14%). Структура заболеваемости детей школьного возраста характеризуется доминированием патологии опорнодвигательного аппарата (24%); 2-е ранговое место занимают болезни органов пищеварения (23%), 3-е — болезни нервной системы и психической сферы (20%) [7]. Непременным условием роста скелета, нормального физического развития и поддержания здоровья ребенка служит постоянное и сбалансированное поступление кальция с пищей [8, 9].

Кальций — минерал, содержащийся в организме человека в большем, чем другие ионы, количестве. В среднем, в теле человека содержится около 1 кг кальция, причем 99% находится в скелете, 0,87 г — в мышцах и 0,41 г — в коже [10]. Между костной тканью и тканевой жидкостью постоянно происходит обмен кальция. В организме кальций существует в свободной форме (ионизированной), связанной с протеинами, комплексированной с анионами (лактат, бикарбонат, цитрат и др.), что принципиально важно для определения кальция и интерпретации изменений его уровня. Ионизированный кальций составляет около 50% от всего его количества в крови и является наиболее информативным показателем кальциевого обмена [9, 11].

Кальцию присущ ряд важнейших функций в организме [10]:

• формирование костей, дентина и эмали зубов;

• участие в процессах сократимости мышц с регуляцией трансмембранного потенциала клетки, нервной и нервно-мышечной проводимости;

• обеспечение оптимальных условий коагуляции крови с контролем каскада ее свертывания;

• регуляция проницаемости стенок сосудов;

• поддержание кислотно-щелочного баланса организма;

• активация ряда ферментов и функции некоторых эндокринных желез (например, усиление действия вазопрессина — гормона, регулирующего тонус сосудов);

• противовоспалительное, антистрессовое, десенсибилизирующее, противоаллергическое действие;

• участие в формировании кратковременной памяти и обучающих навыков;

• активация апоптоза и транскрипционного аппарата клеток.

Большинство функций с участием кальция реализуется на внутриклеточном уровне, поэтому его содержание в сыворотке крови и внеклеточных жидкостях связано с его количеством в мембранах и органеллах клетки. Столь широкие физиологические функции кальция предопределяют значительные нарушения роста, развития, адаптации организма к условиям внешней среды, возникающие как при недостаточном, так и при избыточном поступлении иона в организм [8].

В обычных физиологических условиях обмен кальция складывается из нескольких направлений [12]:

• всасывание в тонкой кишке и поступление в кровоток (при участии кальций-связывающего белка);

• перенос с кровью и отложение в скелете (минерализация);

• высвобождение, мобилизация из кости в кровоток;

• поступление в мягкие ткани (нервная, мышечная и др.) и выход из них в кровоток;

• секреция из крови в просвет кишечника и удаление с экскрементами (основной путь выведения кальция из организма);

• секреция с мочой и обратная реабсорбция в почечных канальцах (с мочой выделяется не более 20-30% кальция, выводимого из организма).

Фосфорно-кальциевый обмен в организме регулируется многокомпонентной гормональной системой, важнейшими составляющими которой являются: витамин D и его активная форма 1,25-диоксивитамин D (каль-цитриол), паратиреоидный гормон, тиреокальцитонин, а также гормон роста, половые гормоны, пролактин, инсулин и др. Благодаря взаимодействию этих регуляторов удается поддерживать постоянство соотношения Са:Р в крови, что необходимо для правильного формирования скелета [13].

За последние годы представления о роли витамина D как активного регулятора обмена кальция значительно дополнились сведениями о преобразовании этого витамина в организме, что привело к изменению взглядов на витамин D как на типичный витамин. Это единственный из витаминов, который может синтезироваться самим организмом в коже из 7-дегидрохолестерола под действием ультрафиолетовых лучей [14, 15]. Образующийся в коже витамин D3 (холекальциферол) депонируется в мышцах, печени, жировой ткани и является основным источником витамина D в организме. Около 10% витамина D поступает с пищей — это витамин D2 (эргокальциферол). Исходные формы витамина D становятся биологически активными после изменения их структуры в процессе метаболизма. В печени фермент 25-гидроксилаза превращает холекальциферол в 25(ОН)-витамин D3 (кальцидиол), который обладает достаточно выраженной активностью. Наиболее активным метаболитом витамина D3 является 1,25(ОН)^3

fycmiutty

• Увеличение плотности костей на 5% в детстве снижает риск переломов в будущем в 2 раза*

• Для здорового роста костей одного кальция недостаточно: значительная часть кальция не усваивается при недостатке витамина Д

• Растишка обогащен кальцием и витамином Д, который помогает кальцию усваиваться гораздо лучше

•Cameron el al„ The Journal оГClinical Endocrinology & Metabolism 89(10), 2004

5 1 is

В помощь врачу

144

(кальцитриол), синтезирующийся в почках в результате действия фермента а-гидроксилазы. Кальцитриол рассматривают как быстродействующее гормональноактивное соединение, играющее важную роль в усилении всасывания кальция в кишечнике и его доставке к органам и тканям. Кальцитриол оказывает влияние на дифференциацию остеобластов и через них стимулирует активность остеокластов. Т. е. в условиях гипокальциемии витамин D действует на кость аналогично паратиреоид-ному гормону — временно увеличивая резорбцию костной ткани и усиливая всасывание кальция из кишечника. После восстановления уровня кальция в крови до нормы витамин D способствует увеличению количества остеобластов, уменьшает кортикальную порозность и резорбцию кости, что, несомненно, улучшает «качество» костной ткани [16, 17].

Таким образом, биологическое действие активных метаболитов витамина D3 заключается в регуляции роста и дифференцировки клеток кости и соединительной ткани, стимуляции кишечной абсорбции кальция и фосфора, усилении экскреции кальция с мочой. Кроме того, установлено, что кальцитриол реализует кальций-зави-симые механизмы мышечного сокращения, участвует в регуляции пролиферации и дифференцировке скелетных мышц, что подтверждает концепцию о единстве костно-мышечной единицы в формировании прочности кости [18].

Суточная потребность в кальции, по данным ВОЗ, составляет: для детей в возрасте до 3 лет — 600 мг, от 4 до 10 лет — 800 мг, от 10 до 13 лет — 1000 мг, от 13 до 16 лет — 1200 мг [10]. В Российской Федерации приняты следующие нормы потребления кальция: для детей в возрасте 1-3 лет — 800 мг/сут, 4-6 лет — 900-1000 мг/сут, 7-10 лет — 1100 мг/сут, 11-17 лет — 1200 мг/сут [5].

Лучшими пищевыми источниками кальция являются молоко и молочные продукты, которые удовлетворяют физиологическую потребность в этом нутриенте на 50-60%. Недостаток молочных продуктов в ежедневном рационе питания детей неизбежно ведет к дефициту кальция, способствует постепенному развитию обменных нарушений [14]. Проведенные в России и за рубежом научные исследования показали, что от употребления молока отказывается каждый 5-й ребенок, проживающий в сельской местности. В городах ситуация еще более неблагоприятная, так как большой выбор газированных напитков и соков порой совсем вытесняет молоко из ежедневного рациона детей, особенно дошкольного и школьного возраста [19-21].

Данные последних лет свидетельствуют о неадекватности и несбалансированности питания детского населения в дошкольных образовательных учреждениях, школах. Отклонения выражаются в недостаточном содержании в рационах питания основных пищевых веществ, витаминов, минеральных элементов. Проведенные исследования выявили наличие кальциевого дефицита в разных регионах России у 30-76% детей [22, 23]. Большинство авторов указывают на нарушение оптимального соотношения кальция и фосфора в рационах с преобладанием последнего, что ухудшает усвоение этих элементов в организме [24]. По данным американских исследователей, только 25% мальчиков и 10% девочек ежедневно получают достаточное количество кальция [22]. В России большинство детского населения недополучают с продуктами питания около 500 мг кальция. Такая неблагоприятная ситуация сопряжена с реальным риском осложнений со стороны костного скелета [19].

Установлено отрицательное влияние низкого содержания белка в пище на формирование кальциевого дефицита у детей. Известно стимулирующее влияние ионов кальция на всасывание кальция в кишечнике. Многие авторы при анализе фактических рационов питания детей дошкольного и школьного возраста отмечали наличие белкового дефицита, что связано с уменьшением употребления продуктов животного происхождения (рыбы, мяса, творога, молока). Преобладающими в питании являлись хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия. Обнаружена избыточность рационов по жировому и углеводному компонентам [25, 26].

Сказанное свидетельствует о важной роли фактора питания в развитии изменений кальциевого гомеостаза. По данным О. А. Масягиной, более чем у 50% здоровых школьников выявлены нарушения кальциевого метаболизма [27]. Недостаточность витамина D определена у 52% здоровых детей в возрасте 8-17 лет.

Клинические симптомы недостаточной обеспеченности кальцием и витамином D в дошкольном и младшем школьном возрасте проявляются изменением осанки, единичным или множественным кариесом зубов, замедленным появлением сменного прикуса, изменением формы грудной клетки, Х- и О-образными деформациями нижних конечностей, снижением мышечного тонуса. За рубежом, а в последние годы и в России, нарушения кальциевого обмена у детей в возрасте старше 3 лет предпочитают называть терминами «остеопения», «остеопороз», «остеомаляция». Эти понятия достаточно четко очерчены и разграничены и как варианты нарушений кальциевого метаболизма являются клиническим проявлением и витамин D-дефицитного рахита, и рахитоподобных заболеваний [28].

Эпидемиологические исследования Л. А. Щеплягиной и соавт. продемонстрировали наличие остеопении (снижение показателей костной массы) у 7-42% детей в возрасте 5-16 лет [9]. При этом следует напомнить о том, что недостаток поступления кальция в организм может длительно не проявляться клинически. В дальнейшем не диагностированный, скрытый дефицит кальция нередко становится причиной остеопении, а в критические периоды жизни ведет к остеопорозу [9].

Существует множество стратегических подходов, направленных на достижение оптимального потребления кальция и витамина D в детском возрасте. В реальной жизни для профилактики и лечения дефицита кальция, витамина D предпочтительны рациональное питание с использованием обогащенных продуктов или прием витаминноминеральных комплексов [29-31].

Научные исследования, проведенные в последние годы, по применению обогащенных продуктов питания у детей в возрасте старше 3 лет доказали их эффективность для коррекции сезонного снижения концентрации 25 (ОН)-03 и минеральной плотности костной ткани, а также для более быстрой реабилитации при переломах [32-34]. Имеющийся опыт применения обогащенных кальцием и витамином D молочных продуктов «Растишка» (творожок, питьевой йогурт и др.) свидетельствует о его положительном влиянии на физиологические и биологические процессы в организме дошкольников. Исследования показали, что использование таких продуктов улучшает обеспеченность кальцием и минерализацию костей у здоровых детей дошкольного возраста, уменьшает возможность остеопороза у детей с переломами, наследственными нарушениями остеогенеза, рахитоподобными заболеваниями, острой и хронической патологией желудочно-кишечного тракта, лекарственный остеопо-

роз [18]. Новые продукты «Растишка» на основе специальной «Формулы здорового роста», включающие сбалансированный комплекс йода, кальция и витамина D (180 мг кальция; не менее 10,5 мкг йода; 15 МЕ витамина D3 на 100 г продукта) обеспечивают до 15-20% суточной потребности в этих нутриентах ребенка дошкольного возраста [35].

Таким образом, молочные продукты нового поколения, обогащенные эссенциальными нутриентами, позволяют проводить эффективную пищевую профилактику и коррекцию дефицитных состояний у здоровых детей дошкольного и школьного возраста, а также могут использоваться в лечебном питании при различных заболеваниях детского возраста.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воронцов И. М. Здоровье и нездоровье ребенка как основа профессионального мировоззрения повседневной практики детского врача // Российский педиатрический журнал. 1999. 3. С. 6-13.

2. Щеплягина Л. А., Моисеева Т. Ю., Богатырева А. О. и др. Витаминно-минеральная коррекция костного метаболизма детей // Российский педиатрический журнал. 2001. 4. С. 43-46.

3. Curhan G., Willet W., Rimm E. et al. A prospective study of dietary calcium and the risk symptomatic kidney stones // N. Engl. J. Med.

1998. 328. P 833-888.

4. Щеплягина Л. А. Закономерности формирования роста и развития здорового ребенка // Российский педиатрический журнал.

2003. 6. С. 4-9.

5. Руководство по детскому питанию / Под ред. В. А. Тутельяна, И. Я. Коня. М.: Медицинское информационное агентство, 2004. С. 662.

6. Горелова Ж. Ю., Кизенко О. А., Мосов А. В. и др. Совершенствование организации питания детей и подростков в образовательных учреждениях // Вопросы детской диетологии. 2003. 1 (2). С. 81-87.

7. Баранов А. А., Щеплягина Л. А., Ильин А. Г. и др. Состояние здоровья детей как фактор национальной безопасности // Российский педиатрический журнал. 2005. 2. С. 4-8.

8. Шилина Н. М., Конь И. Я. Современные представления о физиологической роли Ca и его значение в питании детей // Вопросы детской диетологии. 2004. 2 (2). С. 7-10.

9. Щеплягина Л. А., Моисеева Т. Ю. Кальций и развитие кости // Российский педиатрический журнал. 2002. 1. С. 34-36.

10. Ребров В. Г., Громова О. А. Витамины и микроэлементы. М.: АЛЕВ-В, 2003. С. 670.

11. Базарный В. В. Лабораторная диагностика нарушений обмена кальция // Вестник ОКБ № 1 г. Екатеринбурга. 2001. 3 (3). С. 36-38.

12. Sahota O., Hosking D. Update on calcium and vitamin D metabolism // Curr. Orthop. 1999. 13 (1). P. 53-63.

13. Vieth R. Vitamin D supplementation, 25-hydroxyvitamin D concentrations, and safety // Am J. Clin. Nutr. 1999. 69. P 842-856.

14. Спиричев В. Б. Роль витаминов и минеральных веществ в остеогенезе и профилактике остеопатий у детей // Вопросы детской диетологии. 2003. 1 (1). С. 40-49.

15. Raiten D. J., Picciano M. F. Vitamin D and health in the 21st century: bone and beyond. Executive summary // Am J. Clin. Nutr.

2004. 80 (Suppl. 6). P 1673-1677.

16. Коровина Н. А., Захарова И. Н. Современные подходы к профилактике и лечению нарушений фосфорно-кальциевого обмена у детей: пособие для врачей. М., 2000. 28 с.

17. De-Luca H. Osteoporosis and the metabolites of vitamin D // Metab Clin. Exper. 1990. 39 (1). P 3-9.

18. Щеплягина Л. А., Самохина Е. О., Сотникова Е. Н. и др. Эффективность пищевой профилактики нарушений роста в дошкольном возрасте // Педиатрия. 2008. 87 (3). С. 68-72.

19. Шилин Д. Е. Молоко как источник кальция в питании современных детей и подростков // Педиатрия. 2006. 2. С. 68-74.

20. Looker A., Pfeiffer C., Lacher D. et al. Serum 25-hydroxyvitamin D status of the US population: 1988-1994 compared with 2000-2004 // Am J. Clin. Nutr. 2008. 88 (6). P 1519-1527.

21. Heaney R. Dairy and bone health // Pediatrics. 2009. 124 (5). P. 1404-1410.

22. Коровина Н. А., Творогова Т. М., Гаврюшова Л. П. и др. Критерии безопасности применения препаратов кальция для профилактики остеопении у подростков // Педиатрия. 2006. 5. С. 81-86.

23. Suitor C., Gleason P. Using Dietary Reference Intake-based methods to estimate the prevalence of inadequate nutrient intake among school-aged children // J. Am Diet. Assoc. 2002. 102 (4). P. 530-536.

24. Лобанова Ю. Н. Оценка обеспеченности макро- и микроэлементами детей дошкольного возраста с помощью многоэлементного анализа волос // Вопросы детской диетологии. 2003. 1 (6). С. 76-77.

25. Martin T., Dempster D. Bone structure and cellular activity // Chapman Hall Medical London. 1998. Р 1-28.

26. Колпакова Н. И., Шигапов Р М. Организация питания детей в дошкольных образовательных учреждениях Зеленодольска // Материалы Поволжско-Уральской научно-практической конференции «Здоровье населения и оптимизация развития системы регионального здравоохранения». Казань, 11 июня 1999. Ч. 2.

1999. С. 68-70.

27. Масягина О. А. Нарушение обмена кальция у детей с патологией щитовидной железы: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. СПб, 2006. 21 с.

28. Новиков П. В. Рахит и рахитоподобные заболевания у детей: профилактика, превентивная терапия: лекция для врачей. М., 1998. 58 с.

29. Greer F. R. Issues in establishing vitamin D recommendations for infants and children // Am J. Clin. Nutr. 2004. 80 (Suppl. 6). P. 1759-1762.

30. Rabbani A., Alavian S., Motlagh M. et al. Vitamin D insufficiency among children and adolescents living in Tehran, Iran // J. Trop. Pediatr. 2009. 55 (3). P 189-191.

31. Pearce S., Cheetham T. Diagnosis and management of vitamin D deficiency // BMJ. 2010. 40. P 5664.

32. Bischoff-Ferrari H., Willett W., Wong J. et al. Prevention of nonvertebral fractures with oral vitamin D and dose dependency: a meta-analysis of randomized controlled trials // Arch. Intern. Med. 2009.169 (6). P 551-561.

33. Viljakainen H., Natri A., Karkkainen M. et al. A positive dose-response effect of vitamin D supplementation on site-specific bone mineral augmentation in adolescent girls: a double-blinded randomized placebo-controlled 1-year intervention // J. Bone Miner. Res. 2006. 21 (6). P 836-844.

34. Yetley E., Brule D., Cheney M. et al. Dietary reference intakes for vitamin D:justification for a review of the 1997 values // Am. J. Clin. Nutr. 2009. 89 (3). P 719-727.

35. Коденцова В. М. Проблемы остепороза и остеопении в детском возрасте // Вопросы детской диетологии. 2008. 1. С. 21-27.

145

ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ ПЕДИАТРИИ /2010/ ТОМ 9/ № 2