doi:10.16736/jki41-1434/ts.2020.24.007
人体的钙吸收与钙营养状况评价
Calcium Nutrition Supplement and Evaluation in Human
◎ 王默涵1,2，雷 蕾3，王 俊3，周志桥1,2，王 玺1,2，夏 凯1,2，郭京海4，刘恬笑4，梁爱民5
（1.中国食品发酵工业研究院有限公司，北京 100015；
2.功能主食创制与慢病营养干预北京市重点实验室，北京 100015；
ferry是什么意思3.宁波御坊堂生物科技有限公司，浙江 宁波 315153；
4.小儿方健康科技（北京）有限公司，北京 100007；
5.首都医科大学附属北京儿童医院儿童保健中心，北京 100045）
WANG Mohan1,2, LEI Lei3, WANG Jun3, ZHOU Zhiqiao1,2, WANG Xi1,2, XIA Kai1,2, GUO Jinghai4, LIU Tianxiao4, LIANG Aimin5
(1.China National Rearch Institute of Food and Fermentation Industries Co., Ltd., Beijing 100015, China;
2.Beijing Key Laboratory of the Innovative Development of Functional Staple and the Nutritional Intervention for Chronic
Dia, Beijing 100015, China;
3.Ningbo Yufangtang Biotechnology Co., Ltd., Ningbo 315153, China;
4.Xiaoerfang Health Technology (Beijing) Co., Ltd., Beijing 100007, China;
5.Child Health Center, Beijing Children’s Hospital, Capital Medical University, Beijing 100045, China)
吃苦耐劳英文摘 要：钙元素作为构成骨骼和牙齿的重要矿物成分，是人体内含量最多的矿物元素，与骨骼健康密不可分。迄今为止，人们对钙营养状况以及如何科学补充的认知仍存在不足。本文综述了人体钙补充与营养评价方面的研究进展，提出儿童和青少年时期是补钙干预的最佳时期，促进钙入骨和防止钙溶出比单一考虑钙摄入更重要，均衡的膳食摄入、适当的维生素水平和肠道健康都是有效促进钙吸收入骨的重要因素，对科学补钙具有参考意义。
关键词：钙；吸收机制；营养评价
Abstract： As the main mineral component of bones and teeth, calcium is the most abundant mineral element in the human body and cloly related to human bone health. People’s understanding of the calcium nutrition status of children in China and how to supplement scientifically has been insufficient so far. Bad on the previous rearch, this review summarized rearch advances in calcium nutrition supplement and evaluation of children, and pointed out that children and teens should be the best period of intervention for calcium supplementation measures. How to promote calcium into the bone and prevent calcium dissolution will be more important than considering calcium intake alone. Balanced dietary intake, appropriate vitamin levels and intestinal health are all important factors to effectively promote calcium absorption into bone, and have reference significance for scientific calcium supplementation.
Keywords：calcium; absorption mechanism; nutrition evaluation
中图分类号：R151
基金项目：北京市儿童生长发育重点专科（编号：京卫老年妇幼【2017】30号）。
作者简介：王默涵（1995—），女，硕士；研究方向为食品科学与工程。
通信作者：梁爱民（1968—），女，博士，主任医师；研究方向为儿童营养与保健。
钙是人体中一种重要的矿物质元素，主要以沉积物的形式存在于骨骼和牙齿中，游离钙可参与各种生理活动的调节，钙流失将严重影响人们的日常生活。目前，全球范围内的钙缺乏问题仍有待解决，尤其是儿童、妇女、老人的钙缺乏问题更是引发了社会的广泛关注。选择有效的补钙制剂是预防和治疗钙缺乏的主要手段，但迄今为止，关于补钙对人体的影响仍需要不断探讨研究。因此，本文对钙吸收机制及钙营养状况的评价方法进行综述，为钙的合理补充提供理论依据。
1 钙对人体的生理作用
钙对于骨骼矿化、血液凝结、神经元传递、肌肉收缩和细胞内信号传导等多种基本生理功能的实现是必不可少的[1]。人体中约99%的钙以磷酸钙的形式沉积于骨骼和牙齿中，是其结构基质的重要组成部分，剩余的1%则存在于血管系统、细胞外液、肌肉、软组织和其他器官[2]。钙在骨骼中有着重要的作用，其在生长期间尤为重要。新生儿中的骨钙沉积速率最高，1岁时的骨钙沉积速率即骤减2/3，到10岁时，又下降50%，到成年早期，骨钙沉积速率仅为新生儿的1/10[1]。因此，婴儿期和儿童期对于维持钙的正平衡非常关键，有利于长期维持骨骼健康[3]。绝经后妇女和老年男性易发生骨钙流失而引起骨质疏松等症状，增加了骨痛、骨折的风险。除此之外，钙还参与神经及肌肉的活动和神经递质的释放，降低神经和肌肉的兴奋性；能调节激素分泌、血液凝固和酶的活动；并可调节心律和血压、降
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低血管的通透性、防治变态反应等[4]。由此可见，恰当的钙营养对骨骼健康非常重要，对维持机体各系统生理功能也具有重要意义。
2 人体对钙的吸收机制
钙的吸收分为肠道、肾脏和骨骼的吸收作用3个阶段，共同维持着钙离子在体内的平衡。钙离子稳态对骨骼完整性和代谢平衡起着重要作用，且可以降低上皮癌、乳腺癌、结肠癌和前列腺癌等癌症的发生风险[5-6]。
汽修学校小肠对钙离子的吸收量可占吸收总量的90%，是钙吸收最主要的部位，可通过跨细胞和旁细胞两种途径沿肠道进行。跨细胞途径是一种发生在十二指肠中的主动转运，包括通过钙离子通道流入细胞、钙结合蛋白D9k（CB D9k）介导的胞内扩散和肠上皮细胞外膜上钙泵（Ca-ATPa）和钠钙交换体的挤压3种方式[1]。被动的旁细胞途径可贯穿整个小肠，通过肠上皮细胞之间的紧密连接蛋白来实现，该蛋白可促进或阻断钙离子的运动[7]。食糜在十二指肠的停留时间为几分钟，而在小肠的停留时间则超过2 h，食糜在小肠中的停留时间决定了钙的吸收量。当钙摄入量正常或较高时（肠腔内钙离子含量＞2 mmol·L-1），其在肠道停留时间短和跨细胞途径中的分子下调机制使得大多数钙离子通过旁细胞途径被吸收[8]，特别是回肠具有最大相对吸收量，大肠和结肠的吸收量不超过总吸收量的10%且受病理条件的影响较大，十二指肠的吸收量相对很小。当钙摄入量低时，十二指肠中跨细胞途径吸收的钙比
例就高。在年轻人中，跨细胞的钙运动也相对较高，并且随着生物体的衰老而相对降低。钙离子的主动转运主要受到维生素D的活性形式1，25-（OH）2-D3（骨化三醇）和维生素D受体（VDR）的预活化的调节[9]。当特异性敲除小鼠肠道中的VDR时（VDR int-），其钙离子吸收减少，骨矿化受到抑制，骨折增加[10]。因此，不仅是肠道钙离子吸收，肠道VDR对于骨骼的形成也至关重要。
3 常见钙源的分类与评价
3.1 无机钙
无机钙是最为传统的第一代钙源，主要包括碳酸钙、氯化钙、磷酸钙、氧化钙、碳酸氢钙、磷酸氢钙和氢氧化钙等，含钙量高，碳酸钙的含钙量为40%，为所有钙源中含钙量最高的形式，且成本较低，因此最为常用。但无机钙的吸收依赖于胃酸来维持酸性环境提高钙离子的溶解度，所以应随餐服用以确保最佳吸收。当胃酸缺乏时，摄入的无机钙不能分解成Ca2+，生物利用度低，且较易引起胃肠道刺激症状[11]。
3.2 有机钙[12]
有机酸钙是在无机钙的基础上发展起来的第二代钙源，溶解度较无机钙更高，最常见的形式是柠檬酸钙，其吸收不依赖于胃酸的参与，可以不随食物服用，适合于胃酸缺乏症（常见于老年人）、肠炎或
吸收障碍的患者，以及使用H2受体阻滞剂或蛋白泵抑制剂治疗（会降低胃酸度）的个体，或长期膳食摄入钙不足的个体。一项始于1985年的研究发现，在空腹情况下，胃酸缺乏症患者中碳酸钙的吸收较差，而柠檬酸钙的吸收明显更高，但随餐服用时，二者的吸收率大致相同。然而，柠檬酸钙较碳酸钙的含钙量低，仅为21%，若要摄入相同量的钙元素需要更大剂量。其他形式有机酸钙的含钙量更低，如乳酸钙和葡萄糖酸钙分别为13%和9%，对于临床实践并不实用。但葡萄糖酸钙其生物兼容性高、对血管刺激小，较适用于静脉注射。
3.3 氨基酸螯合钙
六级报名时间氨基酸螯合钙是一类具有生物活性结构的有机钙，由2个氨基酸与1个钙离子结合的螯合结构，近似于天然的二肽蛋白钙，可通过特异性载体蛋白钙通道在小肠绒毛膜上皮进行主动转运，以螯合物的形式持续解离出钙离子供机体利用，避免血清中钙离子浓度过高所致的肾排钙离子量增加或高钙血症，最常见的形式为L-天门冬氨酸螯合钙[13]。L-天门冬氨酸螯合钙胃肠道耐受性好，有研究表明，氨基酸螯合钙的吸收大于一般钙离子吸收，吸收率可达90%以上，能够克服传统钙源存在的溶解难、吸收难、利用率低和副作用大四大难题，是一种优质、高效、安全的新型钙源[14]。
3.4 钙-肽复合物
近年来，钙-肽螯合物已成为新型钙源的研究热点。肽链的末端氨基及邻近的肽段与钙离子可形成单环brush的复数形式
螯合结构，羧基因空间位阻一般不参与螯合，故此种螯合结构保留了可通过肽系统吸收的自由羧基，比氨基酸螯合钙更易于吸收、稳定性更强。关于钙-肽对骨质疏松的预防作用已有一定研究。张根生等通过动物实验建立Wistar大鼠骨质疏松模型，研究了胶原多肽钙对骨质疏松的预防作用，结果表明，适当摄入胶原多肽钙能够增加骨钙含量，使胫骨结构均匀，对骨质疏松有一定的预防作用[14-15]。
4 促进钙吸收的功能因子
4.1 膳食中的磷水平
食物中钙磷比例不平衡，钙或磷的含量过多或过少，都可能相互影响吸收率，最终影响骨骼生长发育，所以食物中的钙磷比例应适当。骨骼中钙磷含量的比例为2∶1。一般来说，成人膳食摄入的钙磷比为1∶1～2∶1、婴儿（1岁以下）为1.5∶1时，最有利于钙的吸收[16]。食物中钙磷比值超过1∶3为高磷膳食，摄入高磷膳食时肠钙吸收降低。
4.2 钙螯合肽[17-18]
细胞实验和动物实验表明，部分水解的蛋白质和肽可以增加钙的吸附能力，这是由于这些食物来源的多肽具有许多官能团，可与二价金属进行螯合，称为钙螯合肽，可分为动物来源、水生来源和植物来源3种。酪蛋白磷酸肽（CPPs）和磷酸肌醇磷酸肽（PPPs）可通过丝氨酸的磷酸残基形成可溶性复
合物，与钙离子螯合后即可促进钙的吸收。部分没有磷酸化残基的肽也可促进钙的吸收，如谷氨酸和天冬氨酸可通过羧基残基与钙进行螯合。钙螯合肽生理作用的原理可能是其与质膜中的钙通道发生相互作用而增强钙吸收，或者可以充当钙内化进入细胞的“载体”。钙在体内生物利用度的改善需要有效的肠钙吸收。据报道，源自大豆、脱盐鸭蛋清、罗非鱼鳞和鱼骨的CPPs和PPPs 可改善钙的生物利用度，从而提高钙在骨骼中的沉积。同时，螯合钙或共存肽对钙的吸收和生物利用度的影响可能优于无钙肽。因此，为使肽-钙螯合模式在功能成分和钙补充剂中发挥其特殊价值，需要更多的临床数据来充分阐明其机制。
4.3 维生素D
维生素D的作用与肠道钙吸收密不可分。复配维生素D的钙制剂对儿童的骨密度具有积极影响，且可降低骨折风险[19]。维生素D可促进钙在肠道内的吸收和生物利用度以及成骨细胞中骨钙素的合成。维生素D2和D3在生物学上是无活性的，需要在体内经过两次羟基化（分别在肾脏和肝脏中），形成有活性的1，25-（OH）2-D3（骨化三醇），对体内细胞的增殖和分化都具有调节作用[20]。骨化三醇通过与肠道、骨骼、肾脏和甲状旁腺细胞中的维生素D受体（VDR）结合来介导其生物学作用，在甲状旁腺激素的辅助下维持血液中的钙磷水平（增加钙含量）和降钙素（降低钙含量）含量[20]。骨化三醇与VDR的结合会上调转运蛋白（例如钙结合蛋白）的基因表达，从而上调肠道内的钙吸收[20]。
但在一些条件下，骨钙溶出导致骨钙含量降低、血钙含量增加，这种矛盾的现象被称为“钙反常”现象[21]。骨钙丢失的同时血管钙化阳性的“钙反常”现象在骨质疏松的妇女和患有慢性肾病的患者中很常见。钙补充剂和维生素D治疗效果的系统回顾和荟萃分析显示，这种方法与降低成年人的骨折风险无关[22]。因此，维生素D在不同年龄阶段、不同身体状况下的作用需要更深入的研究和更谨慎的对待。
4.4 维生素K
迂回是什么意思2
越来越多的临床研究表明，维生素K2在支持骨骼健康和保护血管钙化方面具有突出作用，有望成为新一代营养补充剂。维生素K2有MK-4和MK-7两种类型，其中MK-7为主要类型。MK-7最丰富的来源是日本传统食品纳豆（Natto），其由枯草芽孢杆菌发酵大豆制成。除通过膳食摄入以外，肠道菌群中的乳球菌和大肠埃希氏菌也可能合成MK-7[23]。
骨钙素（OC）和基质Gla蛋白（MGP）是两种典型的维生素K依赖性蛋白（VKDP），维生素K缺乏会导致体内合成的OC和MGP无法被充分激活，
进而有可能增加骨质流失和动脉僵硬的风险[24]。尽管维生素K1和K2均可激活VKDP的活性，但维生素K2半衰期长，其中的MK-7在成骨细胞产生的骨钙素的内源性活化方面比维生素K1更有效，在肝脏和肝外组织中均能更完全的激活骨钙素[25]。
维生素K2在预防和治疗骨质疏松症中具有潜在作用，对维生素K2补充剂的研究主要针对成年、老年和钙吸收异常人群。然而，有流行病学研究表明，与成人相比，大多数健康的青春期前和青春期儿童的无活性未羧化骨钙素（ucOC）的水平较高，表明存在维生素K2不足的现象[26]。儿童维生素K干预研究专家Van Summeren等的研究也证明足量的维生素K2对儿童骨骼发育具有很大影响，且比维生素K1的影响更为显著[27]。虽然儿童时期的维生素K缺乏多见于西方的饮食习惯，但也需要足够关注。
4.5 肠道微生物组[28]
肠道微生物组是指肠道微生物群中存在的基因组和基因的集合，可根据年龄、性别、遗传背景、免疫状况、地理、饮食、药物治疗、益生元以及益生菌的改变而有所不同。研究表明，肠道微生物组可参与骨骼健康的调节，骨稳态可受到肠道菌群中成分和/或产物的影响。益生菌的摄入可能会增强骨质累积、骨稳态和预防性激素缺乏引起的骨质流失，从而改善肠道菌群的成分和新陈代谢，其功效和耐受性受到剂量、时间和持续时间的影响。但改变肠道微生物组成分和/或功能的干预措施是否能有效降低骨折风险仍需更多长期随机对照试验的证明。
4.6 益生元
益生元是一种人体不可消化的纤维状化合物，它们未经消化通过胃肠道，刺激定殖在大肠中的细菌的生长或活性[29]。益生元包括乳糖、低聚半乳糖、菊粉、抗性淀粉、低聚葡萄糖、低聚果糖、低聚木
糖和水苏糖等，大量的动物实验和临床试验都表明其对肠道的钙离子吸收及骨质量、骨密度有重要作用，且可减轻卵巢切除引起的骨质流失。益生元在大肠内可被微生物发酵，产生短链脂肪酸，如乙酸盐、丙酸盐、戊酸盐、异戊酸盐和丁酸盐、异丁酸盐等，通过降低肠内pH值、增加盲肠的重量和微绒毛的比表面积以及表观遗传调控的组蛋白乙酰化来提高钙的生物利用度[30]。男人美白的方法
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5 人体的钙需要量及评价方法
5.1 人体对钙的需要量
我国2013年制定的中国居民膳食矿物质推荐摄入量建议了每日钙的摄入量：6个月以下为200 mg，0.5～1岁为250 mg，1～3岁为600 mg，4～6岁为800 mg，7～10岁为1000 mg，11～13岁1200 mg，14～17岁为1000 mg，18～49岁为800 mg，50～80岁为1000 mg，中晚期孕妇及乳母每日应再增加200 mg的摄入。若以平均钙需要量计，1岁以上儿童和成人应为500～800 mg·d-1。婴幼儿可耐受的最高钙摄入量可达1000～1500 mg·d-1，4岁以上可达到2000 mg·d-1[31]。美国2011年也制定了关于钙摄取量的标准，1～18岁的儿童和青少年需要700～1300 mg·d-1的钙摄入[32]。韩国对65岁以上老年人推荐的钙摄入量为800～1000 mg·d-1[33]。
5.2 人体钙营养状况的评价方法
5.2.1 膳食调查
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采用膳食调查的方法可获得人体日均钙摄入量（或暴露剂量），然后与推荐摄入量进行对比评价。除此之外，钙摄入量的调查结果还可与钙健康效应指标相结合，确定钙摄入量与健康效应之间的量效关系（或剂量-反应）曲线，用于评估膳食钙需要量[34]。
5.2.2 生物标志物
（1）血钙。血钙主要指血浆钙。血钙受到严格的调控，变化幅度较小，一般在钙摄入严重不足导致营养不良的情况下才会偏离正常，正常值为2.25～2.75 mmol·L-1（9～11 mg·dL-1）。且人体的骨骼中具有庞大的钙储备，钙平衡的负反馈调节机制通过骨钙溶出来保证骨骼外软组织和血液中的钙浓度，血钙过高反而易引起血管钙化和骨质疏松等不良症状[35]。故血钙一般不能全面反映体内的钙营养状况。
（2）尿钙。尿钙指24 h的尿液中钙的含量，正常值为2.7～7.5 mmol/24 h。尿液是人体已吸收钙排除的主要途径，可有效反映体内钙平衡的情况。缺点是尿钙易受膳食因素影响，同一个体的日间差异较大。
（3）骨代谢标志物。骨代谢标志物是指骨吸收和骨形成过程中胶原合成或分解并向血液释放的中间产物，与钙在骨骼中沉积与溶出的速率是平行的，可间接反映钙在骨骼中的平衡状况。其中，可反映骨形成的标志物有骨特异性碱性磷酸酶（BALP）、骨钙素、总I型胶原氨基端延长肽（PINP）等；可
反映骨吸收的标志物有尿脱氧吡啶（DPD）、I型胶原C端肽（CTX）和N端肽（NTX）等[34]。
5.2.3 钙平衡试验[36-37]
钙平衡试验主要用于测量总钙摄入量与排出量之间的平衡量，一般在代谢实验室内完成，试验期间需
要摄入控制的膳食来保证每日钙摄入量一致。试验包括膳食适应期和钙代谢期。适应期用于机体适应新的膳食钙水平以达到吸收和排出的稳定，一般不少于2周；钙代谢期通常为2～3周，需要准确收集试验期间所有摄入的含钙食物、饮料和饮水、尿液和粪便，测量摄入和排出的总钙量。其中，粪便的收集需要在代谢开始和结束时采用不被吸收的色素或细小可辨的颗粒状物质（芝麻等）来标记，收集标记物出现和结束之间的所有粪便。除以上传统方法外，也可采用同位素标记的方法，试验时间短，可大大降低误差，实验结果更准确可靠。
5.2.4 骨盐含量和骨密度[38]
骨盐含量是指全身或特定部位的骨矿物质含量（g），骨密度是指单位面积或体积的骨盐含量（g·cm-2或g·cm-3），可用来有效评价骨质疏松。骨密度和骨盐含量可依据放射性射线穿透时的衰减程度和超声的传递速度来测定。放射性方法单光子吸收法（SPA）、双光子吸收法（DPA）、单能X射线吸收法（SXA）、双能X射线吸收法（DXA）和定量计算机层面扫描法（QCT），其中DXA放射剂量低
的同时测量精确度高，应用最为广泛。成人因骨骼不再生长，骨密度比骨盐含量更能反映骨骼的钙营养状态，而处于骨骼生长期的儿童和青少年，骨盐含量更能反映钙在体内的利用情况。由于骨密度与骨折风险密切相关，因此世界卫生组织（WHO）的一项研究提出骨密度低于白人成年女性骨密度峰值2.5倍标准差时即可诊断为骨质疏松[39]。
6 结语
我国人口众多，钙缺失问题普遍，补钙市场错综复杂。儿童和青少年对于钙的吸收和利用度高，是补钙干预的最佳时期。随着年龄的增长，钙的吸收量降低，体内钙代谢调节均有所下调，钙的吸收和利用受到诸多因素影响。对于绝经后妇女、老人或病理状态下增加钙的膳食摄入已经被证明不是最有效的补钙措施，反而容易对机体带来更多的不利影响。钙在体内的利用受多种物质的共同调节，如何促进钙在骨骼中的沉积和防止钙溶出比单一考虑钙摄入更为重要。钙营养状况的临床评价方法尚有许多局限性，因此不是体内钙营养状况的唯一参考，需要更多的理性对待。补钙过程需要科学合理的方法，而不是单一追求增加摄入量，均衡的膳食摄入、适当的维生素水平和肠道健康都是有效促进钙吸收和骨骼沉积的重要因素。如何检测和补充钙营养以及利弊得失仍需要更深入的探究和临床实验证明。
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