Введение
Нарушение баланса витаминов и минералов в организме приводит к ухудшению здоровья детей. Важной составляющей гармоничного физического развития ребенка является состояние его костной ткани. Накопленная в детском возрасте пиковая костная масса служит основой прочности и устойчивости костей скелета в последующие годы жизни [1]. Недостаточное обеспечение кальцием в детском возрасте нарушает нормальное развитие скелета, существенно увеличивая риск и тяжесть последующего развития остеопороза. В исследованиях как отечественных [2, 3], так и зарубежных [4, 5] авторов в последние годы отмечено снижение потребления кальция во всех возрастных группах. Существуют данные о снижении минеральной плотности костной ткани (МПКТ) у новорожденных, особенно у недоношенных и детей со сниженной массой тела [6].
Ряд анатомо-физиологических особенностей у детей дошкольного и школьного возраста обусловливают повышенные потребности в витаминах и минералах. В эти возрастные периоды продолжаются рост и увеличение массы тела, увеличивается мышечная масса, повышается плотность костной ткани и закрепляются пищевые предпочтения и пищевые привычки [7, 8].
Роль кальция
Кальций является одним из наиболее распространенных микроэлементов в организме человека: примерно 99% его находится в костях и зубах, а 1% – в крови и мягких тканях. Роль кальция в организме многогранна: формирование костей, дентина и эмали зубов, участие в процессах сужения и расслабления стенок кровеносных сосудов и регуляция проницаемости стенок сосудов, обеспечение оптимальных условий коагуляции крови, передача нервных импульсов, сокращение мышц и секреции гормонов (например, инсулина), поддержание конформации молекул многих белков, в особенности ферментов, а также противовоспалительное, антистрессовое, десенсибилизирующее, противоаллергическое действия [8, 9].
Уровень кальция в сыворотке крови довольно постоянен, и в поддержании его постоянной концентрации принимают участие витамин D и его активная форма 1,25-диоксивитамин D (кальцитриол), тиреокальцитонин, паратиреоидный гормон, соматотропный гормон, половые гормоны, пролактин, инсулин и др. При недостаточном поступлении в организм ребенка кальция происходит снижение его концентрации в крови, в дальнейшем усиливается его резорбция из костной ткани под влиянием паратиреоидного гормона (деминерализация) для поддержания физиологической концентрации кальция в крови. Дефицит кальция является одним из наиболее распространенных факторов риска снижения МПКТ и длительно может оставаться бессимптомным у ребенка [11].
Потребность в кальции для развития и поддержания плотности костной ткани в отдельные возрастные периоды различна и повышается на этапах быстрого и интенсивного роста костей, соответствующих периодам ростовых скачков (в период от рождения до 1 года, с 5 до 7 лет и в пубертатном возрасте).
Роль витамина D
В последние годы интенсивно изучается роль витамина D в процессах гомеостаза у человека. Витамин D является собирательным понятием для группы секостероидов, близких по структуре. Витамин D – единственный из витаминов, который может синтезироваться самим организмом в коже под действием ультрафиолетовых лучей, около 10% витамина D поступают с пищей. Вначале нативный витамин D в печени под влиянием 25-гидроксилазы превращается в 25-гидроксивитамин D [25(OH)D], или кальцидиол. Затем в различных тканях, но преимущественно в почках, кальцидиол под действием фермента 1α-гидроксилазы дополнительно гидроксилируется с образованием физиологически активного 1,25-дигидроксивитамина D [1,25(OH)2 D], известного как кальцитриол [12]. При стимуляции фермента 24-гидроксилазы в почках происходит превращение кальцитриола в неактивную, водорастворимую форму кальцитроевой кислоты, которая выводится из организма с желчью. Под воздействием фактора роста фибробластов 23, который секретируется преимущественно остеоцитами, также активируется 24-гидроксилаза в ответ на высокие концентрации D-гормона и повышение концентрации фосфора в крови [13].
25(ОН)D – основной циркулирующий метаболит витамина D, поэтому его содержание является специфичным показателем обеспеченности организма витамином D [17]. У здоровых детей концентрация этого метаболита находится в пределах 25–40 нг/мл.
Снижение содержания метаболита ниже 20 нг/мл является признаком недостаточности, при дефиците витамина D этот показатель снижается до 10 нг/мл [1].
В отсутствие витамина D лишь 10–15% кальция поглощается из пищи. При взаимодействии с VDR-рецептором (рецептор витамина D) 1,25-дигидроксивитамин D повышает всасывание в кишечнике кальция до 40%, фосфора – до 80%. Также витамин D контролирует мобилизацию кальция из костной ткани. В последних исследованиях приведены данные, согласно которым витамин D обладает иммуномодулирующими свойствами, реализует кальций-зависимые механизмы мышечного сокращения, участвует в регуляции пролиферации и дифференцировке скелетных мышц, оказывает влияние на кардиометаболические факторы риска [14, 15].
В группе повышенного риска дефицита витамина D находятся дети и подростки, страдающие ожирением, возможно, из-за его секвестрации в жировой ткани [16]. Дефицит витамина D распространен среди людей, живущих в крайнем северном климате с недостаточным воздействием солнечного света, и среди людей с темным цветом кожи. Последние исследования показали, что дефицит витамина D наблюдается и у населения территорий с солнечным климатом [12].
Роль витамина К
Минерализация костной ткани также взаимосвязана с действием белка остеокальцина, активность которого зависит от присутствия витамина К. Витамин К относится к жирорастворимым витаминам и встречается в двух формах: в виде витамина К1 (филохинон), который содержится в пище (в основном в овощах), и в виде витамина К2 (менахинон, физиологически активная форма), синтезируемого в организме кишечной микрофлорой [18]. Роль витамина К также активно изучается. Первые исследования выявили антигеморрагическое действие витамина К за счет влияния на активность факторов свертывания крови в печени [19]. Затем появились данные о наличии противоопухолевых свойств витамина К при таких заболеваниях, как гепатоцеллюлярная карцинома, рак груди и миелодиспластический синдром [20, 21]. Последние исследования показали роль витамина К в метаболизме кальция на примере его способности снижать риск переломов [22].
Одним из механизмов действия витамина К в клетках является его роль как ко-фактора для фермента γ-глутамил карбоксилазы (GGCX), которая отвечает за карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в ряде белков. Помимо факторов свертывания крови субстратами GGCX являются белки остеокальцин, нефрокальцин и некоторые другие. Остеокальцин экспрессируется в остеобластах и играет важную роль в механизмах депонирования кальция в костной ткани. Нефрокальцин является матричным Gla-белком (MGP) и ингибирует кальциноз в почках и хрящевой ткани.
В минерализации костной ткани участвует только активная карбоксилированная форма остеокальцина, которая образуется с участием витамина К. Связанный с ионами кальция активный остеокальцин взаимодействует с гидроксиапатитом (главным компонентом костного матрикса), встраиваясь в костную ткань [19]. При дефиците витамина К карбоксилирование глутаминовых остатков остеокальцина снижается, что приводит к невозможности связывания ионов кальция и переносу их в костный матрикс. Кроме вышесказанного витамин К оказывает влияние на экскрецию кальция с мочой [23], на продукцию простагландина Е2 и интерлейкина-6 [24]. При дефиците витамина К могут отмечаться проявления геморрагического синдрома, нарушения формирования костной ткани, особенно в период интенсивного роста, происходит снижение минеральной плотности костей и зубов.
Роль питания в обеспечении организма кальцием
Важным условием для роста скелета, нормального физического развития и поддержания здоровья ребенка служит постоянное и сбалансированное поступление кальция с пищей [8]. По данным Всемирной организации здравоохранения, суточная потребность в кальции составляет 600 мг в возрасте до 3 лет, от 4 до 10 лет – 800 мг, от 10 до 13 мг – 1000 мг, от 13 до 16 лет – 1200 мг.
В Российской Федерации суточная потребность ребенка в кальции составляет 800 мг/сут в возрасте 1–3 лет, 4–6 лет – 900–1000 мг/сут, 7–10 лет – 1100 мг/сут, 11–17 лет – 1200 мг/сут [25]. Основным источником кальция у здоровых новорожденных в первый год жизни являются грудное молоко или детские смеси в отсутствие грудного молока. В грудном молоке биодоступность и соотношение кальция и фосфора оптимальные. Со второго года жизни основным источником кальция служат молоко и кисломолочные продукты (сыры, кефир, творог), доля которых в рационе составляет 70–80% [26]. Творог является пастообразным кисломолочным продуктом и характеризуется высокой пищевой ценностью, являясь важным источником белка с высокой биологической ценностью и кальция. Для питания детей раннего возраста должны использоваться только специальные виды творога и творожных продуктов, отвечающих гигиеническим требованиям к их качеству и безопасности и предназначенных для употребления в этом возрасте. К числу таких продуктов относится биотворог ФрутоНяня, изготовленный на основе нормализованного молока и закваски молочнокислых культур, содержащий в своем составе пробиотическую культуру Bifidobacterium animalis subsp. lactis (ВВ-12).
Кроме молока и кисломолочных продуктов существуют источники кальция и растительного происхождения – бобовые, орехи и зеленые листовые овощи. Биодоступность кальция из овощей высокая, но может снижаться из-за связывания с оксалатами, которыми богаты шпинат, зеленая капуста, ревень и бобы [12]. В некоторых злаках (например, в цельных отрубях) содержатся фитаты, которые также уменьшают биодоступность кальция [12, 26].
Недостаток или отсутствие молочных продуктов в ежедневном рационе питания детей неизбежно ведет к дефициту кальция и способствует развитию обменных нарушений [8]. Научные исследования, проведенные как в России, так и в развитых зарубежных странах, показали, что каждый 5-й ребенок, проживающий в сельской местности и городах, не употребляет молоко. Возможно, это связано с изобилием газированных напитков и соков, которые вытесняют молоко из ежедневного рациона детей, особенно дошкольного и школьного возраста [27, 28]. Данные последних лет показывают неадекватность и несбалансированность питания детей в дошкольных образовательных учреждениях и школах, наличие кальциевого дефицита в разных регионах России достигает 30–76% [29,30].
Особую категорию с точки зрения возможности обеспечения кальцием путем потребления пищевых продуктов представляют дети с непереносимостью лактозы, аллергическими реакциями на белок коровьего молока, воспалительными заболеваниями кишечника и т.д. [31, 32].
Многочисленные исследования показали связь между пищевым дефицитом поступления кальция в детском возрасте и риском развития остеопении и остеопороза в последующих периодах жизни. В некоторых зарубежных исследованиях показано, что при недостаточном потреблении кальция в детском возрасте повышался риск перелома шейки бедренной кости на 50% у женщин в период менопаузы [33]. Женщины в возрасте 20–49 лет, употреблявшие в детстве меньше 1 порции молока в неделю, имели более низкое содержание неорганических соединений в костной ткани [34].
Заключение
Таким образом, крайне важна обеспеченность молочными и кисломолочными продуктами в детском возрасте. Немаловажно также достаточное поступление витамина D с пищей (сливочное масло, куриные яйца и печень) и соблюдение режима прогулок для образования его в коже под влиянием солнечного света.
