文摘
医生都知道补充钙和维生素D的好处。然而,额外的营养成分也可能对骨骼健康非常重要。有越来越多的科学文献认为硅对骨骼的形成发挥了重要作用和维护。硅能提高骨基质质量和促进骨矿化。增加摄入生物硅与骨矿物质密度增加有关联。硅补充在动物和人类被证明能增加骨密度,改善骨强度。生物硅的饮食来源包括谷物、谷物、啤酒,和一些蔬菜,如绿豆。硅的硅、二氧化硅(SiO2),是一种常见的食品添加剂,但有限的肠道吸收。学术界更多地关注这一重要矿产的可能导致改善营养,膳食补充剂,更好地理解硅的作用在绝经后骨质疏松症的管理。
1。介绍
营养、运动、和生活方式被认为是重要的因素在骨质疏松症的管理(1,2]。膳食补充钙和维生素D降低骨折的风险,并提高药物的有效性管理(1,3- - - - - -5]。除了钙和维生素D,广泛的营养补充剂已经建议提高骨质密度低,但好处是有限的证据(6,7]。缺乏证据可能意味着更多的研究是必需的,或者它可能意味着补充是不必要的。
许多必需营养素的行为表现为协同作用,例如,维生素D和维生素K的骨钙素的生产和激活。维生素D刺激骨钙蛋白的生成,而维生素K羧化物骨钙素改善骨韧性(8,9]。因此,可能会有几个应该补充维生素除了钙和维生素D的骨质疏松症的管理。美国国立卫生研究院的记录,在美国超过一半的成年人的饮食摄入量不足镁,维生素K,维生素C和其他营养物质,对骨骼健康至关重要10- - - - - -12]。硅矿物认股权证的注意是由于越来越多的科学文献承认硅对骨骼健康的重要性(13,14]。
硅是骨形成的基本矿物(15,16]。1970年,伊迪丝·m·卡莱尔博士发表了一个简短的纸科学题为“硅:骨骼钙化的可能因素“(17]。她执行定量电子探针分析硅的含量在年轻小鼠和大鼠。卡莱尔认为硅作为引发剂是重要的矿化,因为硅是高度集中在不成熟的类骨质但下降在成熟骨钙含量上升。卡莱尔的另一个研究报告说,硅补充加速骨矿化率(18]。她继续她的研究有几个额外的研究包括1981年出版的题为“硅:要求在骨形成独立的维生素D1“(15]。在这项研究中,骨silicon-deficient小鸡包含胶原蛋白比的骨头silicon-supplemented小鸡不管维生素D水平。卡莱尔认为硅对胶原蛋白产生影响,骨基质calcifiable。骨骼发展的本质硅也证实了施瓦茨和米尔恩在1972年和1974年尼尔森和Sandstead [16,19]。没有其他研究人员报告硅的作用在骨骼健康,直到1993年,当Hott出版社。发表的一项研究的硅补充对骨密度的影响在切除卵巢的老鼠20.]。他们报告说,硅降低骨吸收和骨形成增加绝经后骨质疏松症的动物模型。
自2002年以来,已经有增加研究关于硅的作用在各种组织包括骨(13,14,21,22]。这份报告的目的是审查的角色硅作为骨形成和维护一个至关重要的元素。次要目的是唤起注意营养成分,更多的研究可能是针对硅管理骨质疏松症的研究。可能应该考虑补充硅除了与其他维生素和矿物质补充患者低骨密度的管理。
2。硅的化学
硅是一种化学元素的象征如果和一个原子的重量28。它与电特性归类为半导体,金属和非金属元素之间的中间。在micropressure晶体硅压阻特性,利用传感器和计算机电子产品。硅很少作为一个纯粹的自由元素出现在自然界中。它形成强大的债券与氧气和二氧化硅或硅酸盐化合物普遍存在的现象。硅是无机化合物的一般术语包含硅和氧。二氧化硅(SiO2砂)形式是一个重要的组成部分,花岗岩、石英、和其他类型的岩石、粘土、和宝石在地壳22]。因此,硅是第二个最丰富的元素在地壳中。二氧化硅是难溶于水和许多工业应用包括精密机械,电子,和建筑业。工业食品制备过程中使用硅粉来降低发泡,减少粉末、粘结或澄清液体。另一个复合形式的硅是有机硅。硅树脂是高分子化合物与silicon-oxygen-silicon Si-O-Si骨干。这些聚合物可以链接在一起,形成橡胶材料用于许多目的包括管道、牙科应用,医疗植入物,油管、润滑、绝缘。二氧化硅和硅酮橡胶化合物是有用的食物来源,因为他们有可怜的水溶性和生物可用性差(22,23]。相比之下,水溶性硅更可用的生物形式。硅在地质构造,尤其是在火山地区,可能会逐渐溶解产生可溶性形式的硅在承压水22,24,25]。Monomethylsilanetriol (MMST),或CH3(si) -哦3是商用液态硅的生物可用性和作为液体营养补充品(26]。
水溶性硅的形式在肠道被吸收,大量消除过剩的肾脏后4 - 8小时内摄入(14]。因此,它不太可能为硅积累在健康个体的过量。口服毒性元素或有机硅尚未确定的动物或人类即使老鼠和老鼠被喂食正常饮食摄入量的1000倍(26]。病人在透析可能累积硅因为肾衰竭防止硅的排泄。血清硅水平十倍正常肾功能衰竭患者的报告,但没有与这些水平相关不良反应(27,28]。有极少数情况下硅肾结石患者也消耗大量的镁三硅酸镁的抗酸药(22,29日]。因此,负面影响从口腔硅在健康个体没有被观察到。
3所示。硅在骨形成的作用
硅必将葡糖氨基葡聚糖和之间的交叉连接的形成有重要作用胶原和蛋白聚糖(15,30.,31日]。硅存在于人体所有组织,但组织浓度最高的硅是骨骼和其他结缔组织包括皮肤,头发,动脉,和指甲14]。体外研究表明硅刺激1型胶原合成和成骨细胞分化[32]。对老鼠的研究表明,硅在生理水平提高钙结合骨相比,老鼠缺乏硅(20.,33,34]。因此,硅是骨形成的必需元素15,16]。
矿化的确切顺序是未知的,但卡莱尔认为硅可能行为通过骨基质更calcifiable [15]。硅类骨质是25倍的浓度比周边地区和硅含量逐渐下降,发生钙化(17]。硅是一种已知的电荷的半导体。硅晶体中使用微型压力传感器,因为他们有一个压阻效应当接受压力35]。也知道胶原蛋白不成熟骨具有压电特性的矩阵产生电势时受到压力。骨矿化发生在压缩所产生的电负性的地区(36]。有可能是硅电化学矿化的过程中扮演一个角色,但精确的生物硅的作用仍然是未知的。
越来越多动物膳食补充硅的研究报告改善骨质量的直接测量骨强度和密度对鹌鹑,肉鸡,虹鳟鱼(37- - - - - -39]。随机盲研究赛车季马相比对照组三个不同水平的膳食补充硅(40]。补充马开始在6个月的年龄和他们的饮食持续了18个月,包括六个月的训练和比赛。比赛时间、残废、骨折、和血清硅水平记录期间的学习。在完成这项研究,这是确定的马中、高水平的硅补充以前明显更快的比赛时间和更大的训练距离第一个崩溃。马与硅补充的最高水平也增加了第三掌骨骨矿物质密度(40]。
直接测量的骨密度和强度在众多动物模型证明了硅的有益补充,增加骨密度,减少骨骼脆弱(20.,33,37- - - - - -43]。切除卵巢的老鼠是绝经后骨质疏松的标准模型(44]。五个报告已经出版用这个模型来研究饮食上硅骨代谢的影响(20.,41- - - - - -43,45]。Hott等人生理的水平相比,低水平的膳食硅在切除卵巢的老鼠20.]。矿物同位语和骨形成率为30%大组中的生理硅的摄入量。silicon-supplemented组骨吸收程度也较轻。Calomme等人的实验研究证明增加股骨骨密度当生理水平的硅被添加到标准饮食补充(45]。进一步的研究在绝经后的动物模型使用了高水平的补充膳食硅(20毫克/公斤/天)41- - - - - -43]。这些高水平的硅刺激骨形成,增加骨密度,减少尿钙排泄。这种效应的增加骨形成甚至被指出在calcium-deficient鼠模型虽然补充补充钙结合硅产生更大的骨矿物质密度(43]。
尽管硅补充与骨矿物质密度的增加,这一行动的确切机制尚未确定。测量血清骨代谢的不一致,而骨基质形成的标志是持续增加。这可能表明,硅提高矿化而不影响骨形成和骨丢失。也可能影响胶原蛋白,提高骨强度的独立矿物密度(46]。研究报告提高骨骼强度相比,两个实验对老鼠的研究报道小减少骨骼强度过高时,长期饮食水平硅被添加到饮食(43,47]。这可能代表一个敌对的影响过度时,减少肠道吸收的钙和镁硅非常高的饮食提供了大量的硅(47]。
硅也有生物活性的骨形成时纳入磷酸钙生物陶瓷(48- - - - - -50]。这些bioceramic材料作为骨移植替代物增强或取代自体骨移植整形手术。硅磷酸钙陶瓷没有替换被认为是综合分析,因为他们吸收和更换提供支架通过监测骨吸收和新骨的成骨细胞的沉积(36]。替换的不到1%的磷酸基(PO4)与硅酸盐离子(SiO4)提高材料的生物活性48,50)并创建有属性。Coathup等人相比植入植入磷酸钙的silicate-substituted磷酸钙paraspinal肌肉的羊(48]。silicate-substituted磷酸钙证明有属性和显著增加的数量相比,骨形成磷酸钙植入物。的论述性质silicate-substituted磷酸钙陶瓷已经被其他研究人员报道(50]。这种增强骨形成的具体机制是不确定的49,51]。一种解释是,硅在陶瓷表面生成更多的电负性,促进骨形成。另一种解释是,硅元素在陶瓷材料的吸收和释放直接刺激成骨细胞的分化和增殖。不管行动的机制,越来越证实了硅在骨形成过程中发挥作用。
4所示。骨质疏松症和硅的摄入量
平均每日摄入量的硅是欧洲和北美的人口(20 - 50毫克14]。硅的日摄入量高在中国和印度(140 - 200毫克/天),谷物,蔬菜和水果,形成一个更大的饮食的一部分(52,53]。中国和印度也有最低的髋部骨折发生率比世界其他地区(54]。
硅的饮食含有超过40毫克/天一直积极与股骨骨密度增加有关饮食摄入量相比,不到14毫克/天(55]。苏格兰的研究绝经后女性确定硅的平均每日摄入量为18.6毫克/天低于标准的英国饮食包含大约30毫克/天(56,57]。硅的饮食摄入量随年龄下降了大约0.1毫克/年(58]。在北美的流行病学研究中,所有的绝经后妇女达到40毫克/天的膳食摄入量(硅55]。
两个流行病学研究报道硅膳食摄入量之间的关系和骨质疏松症(55,59]。硅摄入量增加与骨矿物质密度增加男性,绝经前妇女,绝经后妇女激素替代疗法(HRT)。硅吸收和骨矿物质密度没有关联的绝经后妇女不是荷尔蒙替代疗法(55]。麦克唐纳等人指出,雌激素状态可能是重要的新陈代谢和表明,硅和硅雌激素可能实现协同交互(21]。然而,这并不能解释骨矿物质密度的增加与硅的摄入量,增加男性和绝经后妇女膳食摄入硅被普遍低。没有绝经后组取得了超过40毫克/天的膳食摄入硅量增加男性和绝经前女性的骨矿物质密度。众所周知,雌激素增加肠道吸收的钙(60)所以,雌激素可能也会影响硅的肠道吸收。因此,可能会有一个角色硅补充增加硅吸收在绝经后的妇女不是荷尔蒙替代疗法,但还需要更多的研究来确定雌激素和硅之间的联系。
硅补充已经有限的研究方法来增加骨密度与绝经后妇女骨质疏松症(61年,62年]。肌内注射硅的单甲trisilanol 50毫克的剂量一周两次服用四个月与绝经后妇女骨质疏松症。这种治疗是etidronate相比,氟化物,镁,并控制(61年]。患者在所有组获得1000毫克的钙,每天500国际单位的维生素D。在股骨骨密度显著改善指出硅组相比其他组。椎体骨密度改善政府的镁和etidronate比硅。这是符合研究硅的补充在切除卵巢的老鼠表现出显著增加股骨骨密度,只有边际增加腰椎骨质密度(45]。
另一项研究硅的补充女性骨质疏松症评估骨小梁体积变化来衡量髂骨活检后一个疗程(62年]。三组由控制,注射用硅的16.5毫克/工作四个月,或口服补充27.5毫克/工作三个月了。参与者消耗他们的正常饮食,但补充钙和维生素D不是补充道。补充硅有显著增加的两组骨小梁体积相比对照组(62年]。
最近研究osteopenic妇女使用3、6或12毫克的硅相比,补充控制(46]。所有四组收到补充钙和维生素D,但没有其他形式的治疗。一年以后,对照组股骨骨密度下降,而组硅补充维持骨质密度。然而,差异无统计学意义。应该注意的是,平均每日摄入的硅范围从20 - 50 mg每日在美国;硅补充的水平在本研究低,甚至12毫克/天集团。
血清骨代谢的标志,而不是直接测量的骨密度也一直在研究硅后补充(46,63年]。这些研究都不确定。一个是12周的短期研究,没有任何可测量的变化(63年]。另一个研究报告重大积极变化的I型胶原蛋白形成的标记(PINP),但没有改变在骨代谢的其他标记(46]。
基于这些报告在绝经后妇女和绝经后骨质疏松症的实验模型,有证据表明,适量硅补充有益影响骨矿化和骨骼密度,即独立于其他因素。
5。食物来源的硅
原则的饮食来源硅全谷物,水果,蔬菜和饮料,依次(14,22,56,64年)(表1)。粗制谷物和谷物硅含量高,尤其是燕麦和燕麦麸。稻壳和外壳是硅的丰富来源。啤酒高硅含量由于大麦和啤酒花的处理。肉类、奶制品和精制面粉没有硅含量。饮用水可以根据源和硅源的处理方法(14,24]。硬质水硅水平通常高于软水。初步净化饮用水的自来水絮凝减少硅含量(22,64年]。
骨密度之间的关系和消费的啤酒,葡萄酒,白酒是评价塔克等。65年]。他们发现,适量的酒精与男性和绝经后女性骨密度增加,当酒精的来源是啤酒或葡萄酒而不是当源是酒。这表明,酒精以外的组件可能会影响骨质密度。另一项研究表明,不含酒精的啤酒敏锐地减少骨吸收标记(66年]。然而,同样的研究表明,适度摄入乙醇单独也减少了骨吸收的标志。尽管塔克和Sripanyakorn等人表明,硅在啤酒温和的影响骨形成独立于乙醇,硅的短期影响摄入对骨吸收标记不能证明(65年,66年]。
肠道吸收硅的生物利用度取决于硅化合物的溶解度22,58]。硅含量高香蕉但硅吸收不良(高度聚合,24]。吸收硅的最好从谷物和谷物产品(早餐麦片,面包,米饭,和意大利面)。绿豆和干果的硅吸收中间(58]。原硅酸是二氧化硅的可溶性和可吸收的形式,也就是说,在啤酒,一些饮料,和一些饮用水。原硅酸中发现高水平的天然来源的水从火山地区(58]。
硅也可以在一些营养补充剂有不同数量的生物利用度24]。可怜的吸收指出三硅酸镁等含硅抗酸药。补充单甲silanetriol (MMST)是一种可吸收硅的而choline-stabilized原硅酸是中间。一般来说,小分子,或单体的形式,更好的吸收比大,高度聚合,或低聚物的形式(24]。
在缺乏证据的口服毒性动物或人类,对人类安全的上层已经推荐的最大射程700 - 1750毫克/天(22,26]。因此,它不太可能,适度补充营养会导致负面影响人类正常的肾功能。
6。总结
最佳治疗绝经后骨质疏松症包括一个平衡的方法预防、锻炼、营养、早期诊断和适当的治疗。虽然有许多因素,有助于骨骼健康和治疗绝经后骨质疏松症,硅也是一种矿物质,越来越被认为是一个重要的营养骨形成和维护。更多地关注这一重要的养分,医学界可能导致改善膳食补充剂和更好地理解硅在管理绝经后骨质疏松症的作用。