บทบาทของแคลเซียมและวิตามินดี

แคลเซียม

    แคลเซียม เป็นแร่ธาตุที่มีมากที่สุดในร่างกาย ประมาณ 1.2 กิโลกรัม (ราว 300 มิลลิโมล) อยู่ในร่างกายมนุษย์ โดย 99% ของแคลเซียมทั้งหมดอยู่ในกระดูกและฟัน อีกส่วนอยู่ในของเหลวของร่างกายและเนื้อเยื่ออ่อน แคลเซียมมีบทบาทสำคัญสองประการ: 

1. สนับสนุนความมั่นคงทางโครงสร้าง; 

2. ควบคุมการทำงานเชิงเมตาบอลิซึม โครงสร้างระดับเซลล์ การเผาผลาญทั้งระหว่างเซลล์และภายในเซลล์ การส่งสัญญาณ การหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจ การทำงานของเส้นประสาท กิจกรรมของเอนไซม์ และการแข็งตัวของเลือดตามปกติ ล้วนขึ้นอยู่กับแคลเซียม ไม่มีตัวชี้วัดการทำงาน (functional marker) ของสถานะแคลเซียม เพราะบทบาทในการทำให้เลือดแข็งตัวเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก จึงมีการคงระดับแคลเซียมในพลาสมาให้อยู่ในช่วงแคบมาก [1]

    บริเวณ เจจูนัม อิลีอัม และลำไส้ใหญ่ เป็นแหล่งดูดซึมแคลเซียมหลัก การดูดซึมเกิดได้ทั้งแบบการลำเลียงเชิงรุก (active transport) และการแพร่ผ่านแบบง่าย (passive diffusion) เมื่อรับแคลเซียมต่ำ การลำเลียงเชิงรุกจะเด่นกว่า แต่เมื่อปริมาณแคลเซียมเพิ่มขึ้น การดูดซึมผ่านเส้นทางที่ไม่จำเพาะจะมากขึ้น เมแทบอไลต์ของวิตามินดี 1,25-ไดไฮดรอกซีโคลีแคลซิเฟอรอล กระตุ้นการลำเลียงแคลเซียมผ่านเซลล์เยื่อบุลำไส้โดยเหนี่ยวนำให้เกิดการสร้างโปรตีนจับแคลเซียม กระบวนการนี้เกิดในเซลล์วิลลัสผ่านขั้นตอนปกติของการจับกับตัวรับ (receptor binding) การปฏิสัมพันธ์กับดีเอ็นเอ และการสร้างเอ็มอาร์เอ็นเอ ดังนั้นวิตามินดีจึงมีความสำคัญต่อการดูดซึมแคลเซียมอย่างมีประสิทธิภาพ [1]

วิตามินดี

    วิตามินดี หมายถึง วิตามิน D2 (เออร์โกแคลซิเฟอรอล) หรือ วิตามิน D3 (โคลีแคลซิเฟอรอล) เออร์โกแคลซิเฟอรอลผลิตจากเชื้อรา/ยีสต์ที่ผ่านการฉายรังสี ส่วนโคลีแคลซิเฟอรอลผลิตได้ในผิวหนัง หรือพบตามธรรมชาติในปลามัน เช่น แซลมอนหรือแมคเคอเรล 

    อาหารสามารถเสริมได้ด้วยวิตามินดีทั้งสองชนิด แต่มีเพียงโคลีแคลซิเฟอรอลเท่านั้นที่ร่างกายสร้างเองได้ในผิวหนัง สารตั้งต้น 7-ดีไฮโดรคอเลสเตอรอล ในผิวหนังจะถูกแปลงเป็นพรีวิตามิน D3 และไอโซเมอไรซ์เป็นวิตามิน D3 เมื่อสัมผัส รังสียูวีบี 290–315 นาโนเมตร ปริมาณวิตามิน D3 ที่สร้างได้ในผิวหนังได้รับอิทธิพลจากสีผิว อายุ การใช้ครีมกันแดด รวมถึงช่วงเวลาในวัน ฤดูกาล และละติจูด [2]

    เมื่อวิตามินดีถูกสร้างในผิวหนัง (D3) หรือได้รับจากอาหาร (D2 หรือ D3) มันจะเข้าสู่กระแสเลือดโดยจับกับ วิตามินดี–ไบน์ดิงโปรตีน รูปแบบหลักของวิตามินดีที่หมุนเวียนในร่างกายคือ 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี (25(OH)D) ซึ่งเกิดในตับจากการไฮดรอกซิเลชันของ D2 และ D3 จึงเป็นตัวชี้วัดที่ดีที่สุดของระดับวิตามินดีเพราะสะท้อนทั้งแหล่งภายในและภายนอกร่างกาย เพื่อสร้างรูปแบบที่ออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยา 

    25(OH)D จะถูกไฮดรอกซิเลชันโดยเอนไซม์ 1α-ไฮดรอกซิเลส ในไตให้เป็น 1,25-ไดไฮดรอกซีวิตามินดี (1,25(OH)2D; แคลซิไตรออล) 1,25(OH)2D หมุนเวียนโดยจับกับโปรตีนจับวิตามินดี เข้าสู่เซลล์เป้าหมาย จับกับ วิตามินดีรีเซพเตอร์ (VDR) ในไซโทพลาสซึม จากนั้นเข้าสู่นิวเคลียสและสร้างเฮเทอโรไดเมอร์กับ เรติโนอิกแอซิดเอ็กซ์รีเซพเตอร์ (RXR) เพื่อเพิ่มการถอดรหัสยีนที่ขึ้นกับวิตามินดี ซึ่งสำคัญต่อเมแทบอลิซึมของกระดูก การดูดซึมแคลเซียม และหน้าที่อื่นที่ไม่ใช่คลาสสิก (เช่น การยับยั้งยีนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของมะเร็ง) [2, 3]

ประโยชน์ของแคลเซียมและวิตามินดี

โรคกระดูกพรุน

    โรคกระดูกพรุนเป็นโรคเมแทบอลิซึมของกระดูกที่มีลักษณะมวลกระดูกต่ำและโครงสร้างจุลภาคของกระดูกเสื่อม ทำให้กระดูกเปราะและเสี่ยงต่อกระดูกหักเพิ่มขึ้น โดยประมาณมีผู้ป่วย สามล้านคนทั่วโลก คิดเป็น ผู้หญิง 1 ใน 3 และ ผู้ชาย 1 ใน 12 ที่อายุ > 50 ปี จะมีโรคกระดูกพรุนในช่วงหนึ่งของชีวิต [1]

    กระดูกเป็นเนื้อเยื่อมีชีวิต มีการสร้างกระดูก (โดยออสทีโอไซต์และออสทีโอ บลาสต์) และการสลายกระดูก (เกี่ยวข้องกับออสทีโอคลาสต์) อย่างต่อเนื่อง ออสทีโอคลาสต์จะเคลื่อนมาที่ผิวกระดูกที่สงบและขุดเป็นโพรง จากนั้นเซลล์นิวเคลียสเดี่ยวจะเกลารอยโพรง ซึ่งจะเป็นบริเวณที่ดึงดูดออสทีโอบลาสต์มาสร้างเมทริกซ์กระดูกใหม่ ต่อด้วยการทำให้แร่ธาตุสะสมในกระดูกที่สร้างขึ้นใหม่ เมื่อเสร็จสิ้นเซลล์บุผิวจะกลับมาปกคลุมผิวทราเบคิวลาร์อีกครั้ง [1]

    เป็นที่ทราบกันดีว่าวิตามินดีช่วยส่งเสริมการดูดซึมแคลเซียมในลำไส้และไต และช่วยคงระดับแคลเซียมในซีรั่มให้พอเหมาะเพื่อการทำแร่ธาตุของกระดูกตามปกติ ออสทีโอบลาสต์และออสทีโอคลาสต์ต้องการวิตามินดีในการพัฒนากระดูกและซ่อมแซม [4] วิตามินดีกระตุ้นการสร้างเมทริกซ์กระดูกและการเจริญของกระดูก 

    นอกจากนี้ยังเพิ่มกิจกรรมของออสทีโอคลาสต์ และมีหลักฐานบางส่วนว่าอาจมีอิทธิพลต่อการแยกตัวของเซลล์ต้นกำเนิดของกระดูก [1] แม้ว่าวิตามินดีจะถูกใช้เพื่อส่งเสริมสุขภาพกระดูก แต่ปัจจุบันหลักฐานเกี่ยวกับผลของการเสริมวิตามินดีเพียงอย่างเดียวต่อการลดกระดูกหักยังมีจำกัดและขัดแย้งกัน ดังนั้น แคลเซียมและวิตามินดีจึงทำงานร่วมกันแบบเสริมฤทธิ์ ต่อกระดูก [4]

ประโยชน์ต่อโครงกระดูก

    การทดลองแบบสุ่มมีกลุ่มควบคุมด้วยยาหลอกในผู้สูงอายุทั้งที่อยู่ในสถานพยาบาลและที่อาศัยเอง แสดงให้เห็นว่า วิตามินดีเดี่ยวหรือร่วมกับแคลเซียม ลดอุบัติการณ์กระดูกสะโพกหักและ/หรือกระดูกนอกสันหลังหักลงได้ 20–30% 

    เมตาอะนาลิซิสระบุว่าการรับประทานวิตามินดีร่วมกับแคลเซียม ลดความเสี่ยงกระดูกสะโพกหัก 18% และกระดูกนอกสันหลังหัก 12% ส่วนใหญ่ของการศึกษานี้ใช้วิตามินดีอย่างน้อย 800 IU/วัน และพบว่าระดับ 25(OH)D ขั้นต่ำ 29.7 ng/mL (74 nmol/L) มีผลป้องกันกระดูกหัก บ่งชี้เกณฑ์ระดับวิตามินดีที่เหมาะสม [2]

บทบาทต่อมะเร็ง

มีเหตุผลทางชีววิทยาที่หนักแน่นต่อความสัมพันธ์ระหว่างภาวะขาดวิตามินดีกับความเสี่ยงมะเร็งที่เพิ่มขึ้น รวมถึงการใช้วิตามินดีหรืออนาล็อกที่ออกฤทธิ์ของมันในการป้องกันและรักษามะเร็ง พบการแสดงออกของ VDR ในเนื้องอกส่วนใหญ่ การทดลองในหลอดทดลองและสัตว์แสดงว่า 1,25(OH)2D ยับยั้งการแบ่งตัวของเซลล์ การสร้างหลอดเลือด การรุกราน และส่งเสริมการเปลี่ยนสภาพและการตายแบบอะพอพโทซิส ในเซลล์มะเร็ง สัญญาณ 1,25(OH)2D/VDR กระตุ้นกิจกรรม TGF-β กระตุ้นตัวยับยั้งไซคลินดีเพนเดนต์ไคเนส (เช่น p21, p27) และยับยั้งปัจจัยกระตุ้นการเจริญเติบโต เช่น IGF-1 และ EGF จึงยับยั้งการเพิ่มจำนวนและการเติบโตของมะเร็ง เส้นทางนี้ยังสามารถปรับลด COX-2, โปรสตาแกลนดิน และ NF-κB ซึ่งช่วยป้องกันการอักเสบที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอก และสามารถยับยั้งโปรตีนต้านอะพอพโทซิส (เช่น Bcl-2) พร้อมกระตุ้นโปรตีนก่ออะพอพโทซิส (เช่น Bax, RAK) โดยทำงานร่วมกันเพื่อยับยั้งการเติบโตของมะเร็ง [5]

สุขภาพช่องปาก

มีข้อมูลบ่งชี้ว่า 1,25(OH)2D/VDR มีบทบาทในการรักษาสมดุลของเยื่อบุผิวช่องปากและภูมิคุ้มกันช่องปาก เคราติโนไซต์ของช่องปาก มี VDR ซึ่งมีบทบาทไม่ขึ้นกับลิแกนด์ในการจำกัดการเพิ่มจำนวนของเคราติโนไซต์ และสัญญาณ 1,25(OH)2D/VDR ยับยั้งการเพิ่มจำนวนได้แรงยิ่งขึ้น การศึกษาทั้งในหลอดทดลองและในสัตว์แสดงว่าภาวะขาดวิตามินดีทำให้การเพิ่มจำนวนของเคราติโนไซต์ในช่องปากสูงขึ้น แม้ไม่พบการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานหรือลักษณะทางจุลพยาธิวิทยา [5]

ฤทธิ์ต้านการอักเสบ ต้านจุลชีพ และการปรับภูมิคุ้มกันของสัญญาณ 1,25(OH)2D/VDR น่าจะมีบทบาทรักษาสมดุลของเนื้อเยื่อช่องปากโดยรวม จึงให้การป้องกันบางส่วนต่อโรคปริทันต์จากคราบแบคทีเรีย มีหลักฐานว่าภาวะขาดวิตามินดีหรือโพลีมอร์ฟิซึมของ VDR สัมพันธ์กับความเสี่ยงโรคปริทันต์เรื้อรังที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการให้วิตามินดีที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพอาจเป็นทางเลือกเสริมต่อการรักษามาตรฐานของปริทันต์อักเสบเรื้อรัง [5]

วัยหมดประจำเดือน

ในสตรีหลังวัยหมดประจำเดือน การสูญเสียเอสโตรเจนส่งผลต่อสมดุลแคลเซียมหลายประการ รวมถึงเพิ่มการสลายกระดูก ลดการดูดซึมแคลเซียม และเพิ่มการขับแคลเซียมทางปัสสาวะ การตัดรังไข่ในหนูไม่ลดระดับ 1,25(OH)2D ในซีรั่ม แม้ว่าระดับเอสโตรเจนที่ต่ำในสตรีวัยหมดประจำเดือนจะสัมพันธ์กับระดับ 1,25(OH)2D ที่ลดลงก็ตาม ขณะที่การตัดรังไข่ในสตรีอายุน้อยทำให้การดูดซึมแคลเซียมในลำไส้ที่เหนี่ยวนำโดย 1,25(OH)2D ลดลง และกลับคืนได้ด้วยการให้เอสโตรเจน แม้ว่าการลดระดับ VDR ในเนื้อเยื่อหลังการสูญเสียเอสโตรเจนจะไม่พบในทุกการศึกษา แต่ข้อค้นพบอื่นชี้ว่า ผลของการสูญเสียเอสโตรเจนต่อการตอบสนองของลำไส้ต่อ 1,25(OH)2D เกิดจากระดับ VDR ที่ลดลง [6]

การบริโภคแคลเซียมและวิตามินดีในปริมาณสูง สัมพันธ์เชิงผ่อนปรน กับความเสี่ยงวัยหมดประจำเดือนก่อนอายุที่ลดลง ในทางตรงกันข้าม การได้รับแคลเซียมแบบเสริม (อาหารเสริม) สัมพันธ์เชิงบวกกับวัยหมดประจำเดือนก่อนอายุ ขณะที่การเสริมวิตามินดีไม่สัมพันธ์ [7]

ผลข้างเคียง

แคลเซียม

    ผู้ใช้แคลเซียมเสริมทราบดีว่ามีแนวโน้มทำให้เกิดอาการทางทางเดินอาหาร โดยเฉพาะ ท้องผูก ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในผู้สูงอายุที่เปราะบาง มีหลักฐานว่าแคลเซียมเสริมเพิ่มความเสี่ยง กล้ามเนื้อหัวใจตาย และอาจรวมถึง หลอดเลือดสมอง งานวิจัยในผู้ป่วยโรคไตที่ได้รับแคลเซียมเพื่อจับฟอสเฟตก็พบการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้น ดังที่กล่าวไป การเสริมแคลเซียมทำให้ระดับแคลเซียมในเลือดสูงขึ้นเฉียบพลัน และระดับแคลเซียมในเลือดที่สูงขึ้นสัมพันธ์กับความเสี่ยงกล้ามเนื้อหัวใจตาย หลอดเลือดสมอง และการเสียชีวิตที่สูงขึ้นในงานวิจัยแบบกลุ่มตามประชากร [8]

วิตามินดี

    การศึกษาส่วนใหญ่ใช้ขนาด 400–1000 IU/วัน โดยไม่พบหลักฐานผลไม่พึงประสงค์ และโดยทั่วไปถือว่าขนาด สูงถึง 2000 IU/วัน ปลอดภัย อย่างไรก็ตาม มีการทดลองที่พบว่าการให้วิตามินดี 4000 IU/วัน, 60,000 IU/เดือน, หรือ 300,000–500,000 IU/ปี เพิ่มความเสี่ยง หกล้ม และ/หรือ กระดูกหัก และงานวิจัยระยะ 3 ปีล่าสุดพบว่า 4000 IU/วัน และ 10,000 IU/วัน เร่งการสูญเสียมวลกระดูก การใช้ขนาดสูงมากเหล่านี้จึงไม่สมเหตุสมผล เพราะเกณฑ์ประโยชน์ต่อกระดูกของวิตามินดีบรรลุได้ด้วย 400–1000 IU/วัน การเสริมเกิน 2000 IU/วัน ควรทำภายใต้การควบคุมอย่างเคร่งครัดและเฉพาะกรณีพิเศษ [8]

References

1. Lanham-New S. Importance of calcium, vitamin D and vitamin K for osteoporosis prevention and treatment. Proceedings of the Nutrition Society. 2008 [cited 2022 November 30]; 67: 163-76. Available form: https://www.cambridge.org/core/journals/proceedings-of-the-nutrition-society/article/importance-of-calcium-vitamin-d-and-vitamin-k-for-osteoporosis-prevention-and-treatment/C30A29EDA3064CC8313079BAF4C486C6

2. Khazai N, Judd S, Tangpricha V. Calcium and vitamin D: skeletal and extraskeletal health. Current Rheumatology Reports. 2008 [cited 2022 November 30]; 10: 1-13. Available form: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2669834/

3. Heravi A, Michos E. Vitamin D and Calcium Supplements: Helpful, Harmful, or Neutral for Cardiovascular Risk? Methodist Debakey Cardiovascular Journal. 2019 [cited 2022 November 30]; 15: 207-13. Available form: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6822648/

4. Weaver C, Alexander D, Boushey C, Dawson-Hughes B, Lappe J, LeBoff M, et al. Calcium plus vitamin D supplementation and risk of fractures: an updated meta-analysis from the National Osteoporosis Foundation. Osteoporosis International. 2016 [cited 2022 November 29]; 27: 367-76. Available form: https://link.springer.com/article/10.1007/s00198-015-3386-5

5. Khammissa R, Fourie J, Motswaledi M, Ballyram R, Lemmer J, Feller L. The Biological Activities of Vitamin D and Its Receptor in Relation to Calcium and Bone Homeostasis, Cancer, Immune and Cardiovascular Systems, Skin Biology, and Oral Health. BioMed Research International. 2018 [cited 2022 November 30]; 2018: 1-10. Available form: https://www.hindawi.com/journals/bmri/2018/9276380/

6. Fleet J. The role of vitamin D in the endocrinology controlling calcium homeostasis. Molecular and Cellular Endocrinology. 2017 [cited 2022 November 30]; 453: 1-24. Available form: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5529228/

7. Purdue-Smithe A, Whitcomb B, Szegda K, Boutot M, Manson J, Hankinson S, et al. Vitamin D and calcium intake and risk of early menopause. The American Journal of Clinical Nutrition. 2017 [cited 2022 November 30]; 105: 1493-1501. Available form: https://academic.oup.com/ajcn/article/105/6/1493/4633994?login=false

8. Reid I, Bolland M. Calcium and/or Vitamin D Supplementation for the Prevention of Fragility Fractures: Who Needs It? Nutrients. 2020 [cited 2022 November 30]; 12: 1-9. Available form: https://www.mdpi.com/2072-6643/12/4/1011