Костная ткань на протяжении всей жизни подвергается ремоделированию. Это динамический баланс одновременного разрушения (резорбции) и образования кости. Ремоделирование позволяет сращивать кости и устранять осколки после переломов. Нарушение баланса в сторону резорбции костной ткани вызывает остеопению, которая приводит к остеопорозу.

Остеопороз – костное заболевание, при котором потеря костной массы превышает ее накопление. Заболевание чаще всего проявляется у пожилых людей, характеризуется хрупкостью костей и сопровождается переломами.

Содержание

Гипотеза о пользе щелочной диеты

Около 50 лет назад была выдвинута гипотеза, что диета с высоким содержанием животных белков увеличивает кислотную нагрузку на организм. Костная ткань, уменьшаясь в объеме, нейтрализует часть пищевой кислотной нагрузки. Десятилетия высококислотной диеты способствуют потере костной массы при остеопорозе. Предлагаемая идея заключалась в том, что процесс резорбции костной ткани может быть замедлен или остановлен за счет щелочной диеты.

Тогда же были проведены исследования in vitro, демонстрирующие растворение костей кислотой. Исследования in vivo на животных и людях показали, что кислотопродуцирующая диета приводила к отрицательному балансу кальция и уменьшению объема костной ткани.

Кислотный баланс организма

Живым системам для поддержания баланса нужно, чтобы количество вещества на входе равнялось количеству вещества на выходе.

Уровень кислотности (рН) крови отражает продукцию, буферизацию и выведение как кислот, так и щелочей. У здоровых людей с нормальной функцией почек рН крови находится в диапазоне от 7,35 до 7,45. Почки таких людей способны выводить избыток кислоты даже при высококислотной диете.

С возрастом снижается способность организма поддерживать здоровый уровень рН. К 80 годам он падает до нижней границы диапазона, также снижается уровень бикарбонатов в крови. Наиболее вероятной причиной является снижение функции почек. Именно почки, образуя бикарбонат, выводят основную массу неуглеродной кислоты (не H2CO3).

Пищевые кислоты и щелочи

Биохимический анализ продуктов питания выявил кислотную направленность большей их части. Однако фрукты и овощи кроме прекурсоров кислот содержат еще и прекурсоры щелочей.

В ряде исследований делались попытки оценить кислотное или щелочное воздействие различных продуктов питания на организм. Для этого были разработаны формулы, учитывающие катионы (натрий, калий, кальций, магний) и анионы  (хлорид, сульфат, фосфат). Некоторые формулы также учитывали продукцию анионов организмом и фактор всасывания ионов в кишечнике. Использование показателей кислотного или щелочного воздействия пищи позволяет исключить влияние почечного фактора на итоговое значение оцениваемого параметра. В результате было установлено, что средняя современная диета производит около 50 миллимоль кислоты в день.

Исследования эффективности щелочной диеты для профилактики остеопороза

Сторонники теории щелочной диеты опираются на исследования in vitro, в которых было установлено, что повышение уровня кислоты активирует остеокласты (многоядерные клетки, разрушающие костную ткань). Таким образом, систематическое употребление продуктов-прекурсоров кислоты приводит к высокому устойчивому уровню кислоты в крови и тканях организма. Этот процесс усугубляется возрастным снижением способности почек регулировать кислотно-щелочной баланс. Поэтому диета может быть клинически значимым фактором остеопороза.

Исследования in vitro показали, что при рН, близком к 7.0, снижается активность остеобластов (клетки, формирующие новую кость) и повышается активность остеокластов. В более щелочной среде при рН около 7.4 наблюдался обратный эффект: активность остеобластов была максимальной, а активность остеокластов существенно снижалась. Более того, было замечено, что при рН < 7.4 остеобласты не минерализуют коллагеновую матрицу кости. Также было установлено, что снижение системного рН приводит к увеличению высвобождения кальция из живой и мертвой кости.

Исследования на людях дополнительно подтверждают данную гипотезу.

В одном исследовании 18 женщин в постменопаузный период получали перорально бикарбонат калия (KHCO3) в течение 18 дней. Доза была достаточной для нейтрализации эндогенной кислоты (с 71 до 13 миллимоль в день). Результатом явилось улучшение баланса кальция и фосфора – этих элементов поступало в организм больше, чем выводилось с мочой и калом. Положительный баланс кальция составил 56 ± 76 мг в день на 60 кг. Положительный баланс фосфора был 47 ± 64 мг. Также повысилось значение остеокальцина, маркера формирования кости. В сыворотке крови этот показатель увеличился с  5,5 ± 2,8 до 6,1 ± 2,8 нг на миллилитр. Произошло снижение гидроксипролина, маркера резорбции костной ткани. Его значение в моче уменьшилось с 28,9 ± 12,3 до 26,7 ± 10,8 мг в сутки.

В другом 4-недельном рандомизированном контролируемом исследовании прияли участие 30 молодых здоровых женщин с нормальным потреблением кальция. Одна группа участников принимала щелочную минеральную воду, богатую бикарбонатом. Другая группа – кислотную минеральную воду, богатую кальцием. В результате оказалось, что щелочная вода приводит к значительному снижению в сыворотке крови паратиреоидного гормона и C-телопептида, маркера резорбции кости. В группе, принимавшей кислотную минеральную воду, богатую кальцием, изменений не наблюдалось.

Длительное 2-летнее рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование показало эффективность цитрата калия для увеличения минеральной плотности кости (МПК) в поясничной области. Участниками были невегетарианцы в возрасте 65-80 лет мужского и женского пола. Одна группа участников получала 60 миллимоль цитрата калия, а вторая группа – плацебо. В результате в тестовой группе произошло увеличение МПК на 1,7 ± 1,5%. Кроме того, у этих людей снижалась оценка риска перелома по сравнению с группой плацебо.

Исследования оппонентов теории щелочной терапии для профилактики остеопороза

Оппоненты теории щелочной диеты считают, что  кости не могут быть основными нейтрализаторами кислоты в организме. Такое мнение основано на количественном расчете времени исчерпания запаса щелочи в костях у людей с хроническим метаболическим ацидозом. При этом заболевании рН крови пациентов часто выходит за нижнюю границу нормы в 7,35. Ежедневно в их организмах дополнительно образуется 12 – 19 миллимоль кислоты, которую необходимо буферизовать таким же количеством щелочи. Кость состоит из гидроксиапатита кальция и содержит около 25 000 миллимоль щелочи. При расходе в 19 миллимоль в день этот запас будет израсходован менее чем за 4 года.

Аргументацию оппонентов теории щелочной диеты дополняют наблюдения, что при почечной недостаточности снижается производство серной кислоты и органических кислот.

Сомнениям также подвергаются результаты исследований, демонстрирующих положительный кислотный баланс от щелочной терапии. Авторы ряда статей указывают на ошибки в методах измерения выведения кислоты.

Противники щелочной терапии для лечения остеопороза ссылаются на результаты метаанализа когортных данных и эпидемиологические исследования.

В одном 2-летнем рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании принимали участие 276 женщин в возрасте 55 – 65 лет. Все участницы находились в постменопаузном периоде. Ученые разделили всех участников на 4 группы. Первая группа получала высокие дозы цитрата калия: 55,5 mEq в день. Вторая группа – низкую дозу цитрата калия: 18,5 mEq в день. Третья группа – плацебо. Четвертая группа получала натуральный эквивалент 18,5 mEq щелочи в виде 300 г дополнительных фруктов или овощей в день. Результаты не показали стойких изменений  в обновлении или минеральной плотности костной ткани ни в одной группе. Временные улучшения наблюдались только в группе, получавшей высокие дозы цитрата калия. Через 4 – 6 недель регистрировалось снижение уровня дезоксипиридинолина, маркера резорбции кости. Однако через 3 месяца значение вернулось к исходному уровню.

Ученые оценили влияние выведения кислоты на баланс кальция в моче при употреблении щелочных добавок. В этом метаанализе изучалось динамика баланса кальция из-за изменения количества и / или типа белка в пище. Наблюдалась линейная зависимость увеличения выведения с мочой как кислоты, так и кальция. Причем баланс кальция оставался неизменным. Не была выявлена связь между избыточной экскрецией кислот и изменением N-телопептидов, маркера резорбции кости. Исследователи сделали вывод, что баланс кальция не является прямым показателем здоровья костей.

Таким образом, в ряде крупномасштабных исследований ученые не обнаружили доказательств влияния кислотной диеты на плотность костей и частоту переломов.

Изучение регуляции кислотно-щелочного баланса

Аргументы сторонников и противников теории о пользе щелочной диеты диаметрально противоположны.

Ученые Калифорнийского университета предположили, что такая разница во мнениях вызвана недостатком информации о механизмах регуляции кислотно-щелочного баланса. По их мнению, остаются неясными следующие вопросы:

  • Какова величина воздействия кислоты на кости у здоровых людей?
  • Действительно ли кислотная диета увеличивает кислотный баланс в организмах здоровых людей?
  • Какие еще системы кроме костей способны буферизовать излишнюю кислотную нагрузку? Например, мышцы?
  • Кроме серной кислоты, какие еще кислоты продуцируются организмом на системном уровне и способны влиять на плотность костной ткани?

Ученые указывают, что кислотная диета может оказывать негативное влияние на кости, но в количественном выражении она будет значительно уступать более серьезным факторам. Например, гиподинамия, вес, пол, возраст увеличивают риск переломов сильнее, чем кофе, табак и недостаток микроэлементов.

У здоровых людей повышение кислотности диеты увеличивает pH крови. Вырастает концентрация ионов водорода в крови, и падает концентрация бикарбоната в плазме крови. Исследование показало, что при кислотной нагрузке более 1 миллимоля на килограмм веса в день  гомеостатические механизмы не могут поддерживать предыдущие уровни ионов водорода и бикарбоната.

Уровень кислоты также повышается с возрастом. Как показано в метаанализе 971 здорового человека, по мере увеличения возраста с 20 до 80 лет уровень кислотности крови снижается примерно на 7%. За это время уровень бикарбоната в плазме уменьшается примерно на 12%.

Здоровые люди также подвержены тенденции к ухудшению функционирования почек по мере старения. Для изучения этого механизма ученые наблюдали пациентов с хронической болезнью почек 2 стадии (ХБП 2). Степень почечной недостаточности этих людей была аналогична сниженной функции почек у пожилых людей.  Почки пациентов с ХБП 2 обладали сниженной способностью выводить кислоту. В результате ткани их организмов накапливали большее количество ионов водорода, чем у пациентов с ХБП 1. Эти данные демонстрируют, что высокие уровни кислоты способствуют развитию почечной недостаточности. Лечение пациентов с ХБП 1, 2 бикарбонатом замедляло деградацию функционирования почек и отдаляло начало диализа.

В процессе изучения механизмов регуляции кислотно-щелочного баланса была сформулирована гипотеза, что системный рН крови регулируется продукцией органических кислот. Изучение людей с избыточным весом, которые голодали или придерживались кетоновой диеты, выявило этот механизм регуляции. В первой группе испытуемые получали хлорид аммония (кислота). У них наблюдалась как пониженная продукция кетокислоты, так и пониженное выделение кислоты с мочой. Во второй группе люди получали бикарбонат натрия (щелочь). В их случае ситуация была противоположной: повышенные продукция кислоты, выделение кислоты с мочой  и уровень кислоты в крови.

Таким образом, количественные изменения в продукции органических кислот могут быть важным механизмом регуляции системных уровней кислоты.

Выводы

Ученые Калифорнийского университета предлагают считать верными все накопленные результаты исследований, но объединить их в единую систему.

Накопленные факты таковы:

  • Положительный кислотный баланс регулируется не только костной тканью.
  • Продукция эндогенной кислоты увеличивается и уменьшается для поддержания системного pH крови.
  • Более молодые люди могут поддерживать рН в более высоком диапазоне нормы. Пожилые люди – только на низких уровнях нормы.
  • По мере снижения функции почек экскреция кислоты снижается.
  • Высокие уровни кислоты приводят к более быстрому повреждению почек.
  • Диета с высоким содержанием прекурсоров кислоты увеличивает кислотную нагрузку на организм.
  • Факторы возраста, пола, гиподинамии, расы являются в количественном отношении более важными для определения здоровья кости, чем диета.

Таким образом, ученые предполагают, что наибольшую пользу от щелочной диеты могут получить пожилые люди с нарушенной функцией почек.

Первоисточники