Остеопороза – предпазване и лечение със силиций

Акумулиращи доказателства през последните 30 години силно подсказват, че силицият от храната е полезен за здравето на костите и съединителната тъкан. В последно време се появяват доклади за силна положителна връзка между приема на силиций от храната и костната минерална плътност.

Накратко за остеопорозата

Ниската костна маса (остеопороза) е тиха епидемия на 21-ви век, водеща причина за заболяемост и смъртност сред възрастното население. Това заболяване представлява разширяващ се канал, който изсмуква ресурсите за здравеопазване, като понастоящем е причина за над 200,000 фрактури годишно във Великобритания на цена над 1 млрд. паунда. Числата са с тенденция за увеличение в световен мащаб. 

Остеопорозата е дисбаланс между резорбцията на костите и формирането на нова костна тъкан, при което костната маса намалява. Основен клиничен ефект е костната фрактура, особено на бедрената кост, но също на прешлените – това води до болка, инвалидност, загуба на самостоятелност и често, при определени събития, до смърт.

Разбирането на факторите, които влияят върху метаболизма на костите е от основна важност за установяването на превентативни мерки и лечения на това състояние. 

Етиологията на остеопорозата е мултифакторна и, въпреки че генетични и хормонални фактори силно въздействат върху скоростта на намаляване на костната маса с възрастта, все пак лошата храна, пушенето и употребяването на алкохол, както и липсата на физическа активност имат силно влияние. Въпреки че в идеалния случай тези негенетични фактори може да бъдат променени, на практика това е трудно и затова широко се използват лекарства за намаляване или обръщане на хода на остеопорозата. Към момента това са основно калций, витамин Д, бисфосфонати, естрогени и модулатори на естрогенните рецептори.

Има ли значение храната?

Храната е важен фактор за здравето на костите, но ефектите на отделните хранителни вещества и минерали, като изключим калция, са слабо разбрани от съвременната медицина.

Интерес представляват някои минерали (магнезий, калий) и следови елементи (цинк,бор, мед и манган) в диетата. Техният прием е положително свързан с костната маса, докато дефицитът е свързан с намалена костна маса и забавено зарастване на фрактури.

Друг важен следови елемент е силицият, но въпреки че в човешкото тяло се съдържат няколко грама от този елемент, неговата функция е учудващо неясна. Дълго време се смяташе, че силицият е универсален инертен замърсител, който няма биологични или токсични свойства. 

Силиций при остеопороза – какво знаят учените днес?

Акумулиращи доказателства през последните 30 години силно подсказват, че силицият от храната е полезен за здравето на костите и съединителната тъкан. В последно време се появяват доклади за силна положителна връзка между приема на силиций от храната и костната минерална плътност.

Още през 70-те години на 20-ти век, при изследвания с животни се показва, че недостигът на силиций предизвиква дефекти в съединителната и скелетната тъкан, а също, че силицият е концентриран на минерализационния фронт на растящата кост. 

Силицият е интегрално свързан със съединителните тъкани и техните компоненти и има важна структурна роля(1). При изследвания с лишаване от силиций са наблюдавани разрушителни ефекти върху тези тъкани (2,3). От друга страна, суплементирането със силиций носи положителни ефекти върху тези тъкани, особено костите (4-12)

Докладвана е връзка между силиция и костната минерализация и остеопорозата (13), синтеза на колаген и остаряването на кожата (14), състоянието на косата и ноктите (15), атеросклероза (16,17), болестта на Алцхаймер (18,19,20), както и други биологични ефекти и нарушения.

Администрацията на силиций в рамките на контролирано клинично изследване предизвикала значително увеличение в минералната плътност на бедрената кост при жени с остеопороза (13). Директна връзка между съдържанието на силиций и формирането на костите е наблюдавана от друг колектив (21). Те открили връзка между намалените концентрации на силиций при тотално парентерално хранени новородени и намаленото съдържание на костни минерали. Това било първото наблюдение на недостиг на силиций при хора.

В допълнение, силицият ускорява скоростта на минерализация на костите и калцификацията по начин, подобен на този на витамин Д (14,22). Добре известно е, че витамин Д увеличава скоростта на костна минерализация и формирането на костите (23) и, че неговата недостатъчност води до по-слабо костно развитие. Витамин Д е важен за метаболизма на калция, но при контролирано изследване с животни (пилета), които били лишавани от силиций, била отчетена по-ниска степен на калцификация и по-ниски нива на колаген, независимо от нивото на витамин Д. Това подсказва за независим от Витамн Д механизъм на действие на силиция (24).

Защо се появява недостиг на силиций?

По-ранни изследвания показват, че човешкият кръвен серум съдържа 50-60mcg/dL силиций (25,26), докато по-скорошните отчитат съдържание от 11-25 mcg/dL (27). Интересното е, че бременните жени имат много ниско ниво на серумна концентрация на силиций (3.3-4.3 mcg/dL) в сравнение с новородените, които имат високи нива (34-69 mcg/dL) (28,29). В допълнение, концентрацията на силиций в серума показва зависимост от възрастта и пола, при което се забелязва спад в концентрацията при възрастни хора, особено жени (27). Съответно е разумно да се предположи, че недостигът на силиций или неговата ниска бионаличност може да са свързани с проблеми с костната структура и синтеза на колаген. Още повече, известно е, че силиций е уникално локализиран в активните зони на растеж на костите на млади животни и има тясна връзка между концентрацията на силиция и степента на минерализация (30,31).

Нивата на силиций в растителните храни са много по-високи, отколкото в тези с животински произход. Растенията акумулират силиция от почвата и го използват като структурен компонент, осигуряващ якост и твърдост на стъблата. До 50% от силицият се намира в обвивките и люспите на някои растителни храни. Люспите на ориза, например, съдържат 110 мг силиций на грам, но по време на индустриалната преработка те биват премахвани.

Въпреки че растителната храна съдържа високи нива на силиций, бионаличността от тези източници е под въпрос, поради слабата разтворимост на формите на силиций в тези храни. Намаленото количество стомашна киселина, което се наблюдава с напредване на възрастта, е свързано с намалената възможност да се метаболизира силиция. (32)

Животинските продукти са беден източник на силиций, като по-високи нива се наблюдават в карантията, мозъка, сърцето, черния дроб, белия дроб, бъбреците и артериите (където поддържа целостта на туника интима). Тези храни, обаче, рядко биват консумирани в днешно време.

Как да изберем силициев суплемент?

Най-важният критерий при избора на силициева добавка е безопасността за здравето на източника и биодостъпността на силиция в добавката. Биодостъпността определя скоростта и степента на абсорбиране на лековитата субстанция в препарата. 

Синтезираните по химически път съединения на силиция съдържат силициево-карбонови връзки, които не съществуват в природата и могат да бъдат много токсични. Затова е по-добре да се прилагат силициеви добавки, произхождащи от натурални източници. 

Извлеци от някои билки имат високо съдържание на силикати, но съдържанието на силиций в тях може значително да се различава, понеже те не са стандартизирани. 

Увеличаването на количеството силиций в организма може да се постигне чрез консумиране на:

• растения, съдържащи силиций 
• извлеци от растения, съдържащи силиций 
• диатомична пръст
• добавки, като стабилизирана ортосилицева киселина

Може да се консумира единствено аморфен диатомит, обозначен с етикет “хранително качество”. Аморфният диатомит с хранително качество е безопасен – единствено трябва да се избягва дълготрайното му вдишване.

Референции

1. Schwarz K. A bound form of silicon in glycosaminoglycans and polyuronides. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1973;70:1608–1612.
2. Schwarz K, Milne DB. Growth promoting effects of silicon in rats. Nature. 1972;239:333–334.
3. Carlisle EM. Silicon: an essential element for the chick. Science. 1972;178:619.
4. Jugdaohsingh R, Tucker KL, Qiao N, Cupples LA, Kiel DP, Powell JJ. Silicon intake is a major dietary determinant of bone mineral density in men and pre-menopausal women of the Framingham Offspring Cohort. Journal Bone and Mineral Research. 2004;19:297–307.
5. Loeper J, Goy-Loeper J, Rozensztajn L, Fragny M. The antiatheromatous action of silicon. Atherosclerosis. 1979;33:397–408.
6. Calomme M, Geusens P, Demeester N, Behets GJ, D’Haese P, Sindambiwe JB, Van Hoof V, Vanden Berghe D. Partial prevention of long-term femoral bone loss in aged ovariectomized rats supplemented with choline-stabilized orthosilicic acid. Calcif Tissue Int. 2006;78(4):227–32.
7. Barel A, Calomme M, Timchenko A, De Paepe K, Demeester N, Rogiers V, Clarys P, Vanden Berghe D. Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on skin, nails and hair in women with photodamaged skin. Arch Dermatol Res. 2005;297(4):147–53. 
8. Spector TD, Calomme MR, Anderson S, Swaminathan R, Jugdaohsingh R, Vanden-Berge DA, Powell JJ. Effect of bone turnover and BMD of low dose oral silicon as an adjunct to calcium/vitamin D3 in a randomized placebo-controlled trial. Journal of Bone Mineral Research. 2005;20:S172.
9. Schiano A, Eisinger F, Detolle P, Laponche AM, Brisou B, Eisinger J. Silicium, tissu osseux et immunité Revue du Rhumatisme. 1979;46:483–486. 
10. Eisinger J, Clairet D. Effects of silicon, fluoride, etidronate and magnesium on bone mineral density: a retrospective study. Magnesium Research. 1993;6:247–249. 
11. Lassus A. Colloidal silicic acid for oral and topical treatment of aged skin, fragile hair and brittle nails in females. Journal of International Medical Research. 1993;21(4):209–215. 
12. Lassus A. Colloidal silicic acid for the treatment of psoriatic skin lesions, arthropathy and onychopathy. A pilot study. Journal of International Medical Research. 1997;25(4):206–209.
13. Eisinger J, Clairet D: Effects of silicon, fluoride, etidronate and magnesium on bone mineral density: a retrospective study. Magnes Res 1993, 6(3):247-249.
14. Carlisle EM: Silicon: an essential element for the chick. Science 1972, 178:619-621.
15. Lassus A: Colloidal silicic acid for oral and topical treatment of aged skin, fragile hair and brittle nails in females. J Int Med Res 1993, 21(4):209-215.
16. Schwarz K: Silicon, fibre, and atherosclerosis. Lancet 1977, 1(8009):454-457.
17. Schwarz K, Ricci BA, Punsar S, Karvonen MJ: Inverse relation of silicon in drinking water and atherosclerosis in Finland. Lancet 1977, 1(8010):538-539.
18. Smith BL: Analysis of hair element levels by age, sex, race, and hair color. In Trace elements in man and animals, TEMA 8. Edited by Anke M, Meissner D, Mills CF. New York: Kluwer; 1993:1091-1093. 
19. Candy JM, Edwardson JA, Klinowski J, Oakley AE, Perry EK, Perry RH: Co-localisation of aluminum and silicon in senile plaques: implications for the neurochemical pathology of Alzheimer’s disease. In Senile dementia of the Alzheimer type. Edited by Traber J, Gispen WH. Heidelberg: Springer; 1985:183-197.
20. Gonzalez-Munoz MJ, Meseguer I, Sanchez-Reus MI, Schultz A: Beer consumption reduces cerebral oxidation caused by aluminum toxicity by normalizing gene expression of tumor necrotic factor alpha and several antioxidant enzymes. Food Chem Toxicol 2008, 46(3):1111-1118.
21. Moukarzel AA, Song M, Buchman AL, Ament ME: Silicon deficiency may be involved in bone disease of parenteral nutrition. J Am Coll Nutr 1992, 11:584
22. Carlisle EM: A relationship between silicon and calcium in bone formation. Fed Proc 1970, 29:565.
23. Muller SA, Posner AS, Firschein HE: Effect of vitamin D deficiency on the crystal chemistry of bone mineral. Proc Soc Exp Biol Med 1966, 121(3):844-846.
24. Carlisle EM: Silicon: a requirement in bone formation independent of vitamin D. Calcif Tissue Int 1981, 33:27-34.
25. Dobbie JW, Smith MJB: The silicon content of body fluids. Scott Med J 1982, 27:17-19.
26. Carlisle EM: Silicon. In Biochemistry of the essential ultratrace elements. Edited by Frieden E. New York: Plenum Press; 1984:257-291.
27. Bissé E, Epting T, Beil A, Lindinger G, Lang H, Wieland H: Reference values for serum silicon in adults. Anal Biochem 2005, 337(1):130-135.
28. Calomme R, Cos P, D’Haese PC, Vingerhoets R, Lamberts LV, De Broe ME, et al.: Absorption of silicon in healthy subjects. In Metal ions in biology and medicine. Volume 5. Edited by Collery P, Brätter P, Negretti De Brätter V, Khassanova L, Etienne JC. Paris: John Libbey Eurotext; 1998:228-232.
29. Van Dyck K, Robberecht H, Van Cauwenbergh R, Van Vlaslaer V, Deelstra H: Indication of silicon essentiality in humans. Serum concentrations in Belgian children and adults, including pregnant women. Biol Trace Elem Res 2000, 77(1):25-32.
30. Carlisle EM: Silicon: a possible factor in bone calcification. Science 1970, 167:279-280.
31. Carlisle EM: Silicon localization and calcification in developing bone. Fed Proc 1969, 28:374.
32. Toxicological evaluation of some food additives including anticaking agents, antimicrobials, antioxidants, emulsifiers and thickening agents. World Health Organisation; Geneva: 1974. Anonymous. Anticaking agents. Silicon dioxide and certain silicates; pp. 21–30