Silicon O revizuire a rolului său potențial în prevenirea și tratamentul postmenopauzei
Charles T. Price
Departamentul de Sănătate Orlando de Chirurgie Ortopedică, 1222 Orange Avenue, Orlando, FL 32806, SUA
Kenneth J. Koval
Departamentul de Sănătate Orlando de Chirurgie Ortopedică, 1222 Orange Avenue, Orlando, FL 32806, SUA
Joshua R. Langford
Departamentul de Sănătate Orlando de Chirurgie Ortopedică, 1222 Orange Avenue, Orlando, FL 32806, SUA
Abstract
Medicii sunt conștienți de beneficiile suplimentelor de calciu și vitamina D. Cu toate acestea, componentele nutriționale suplimentare pot fi, de asemenea, importante pentru sănătatea oaselor. Există un corp în creștere din literatura științifică care recunoaște că siliciul joacă un rol esențial în formarea și întreținerea oaselor. Siliciul îmbunătățește calitatea matricei osoase și facilitează mineralizarea osoasă. Aportul crescut de siliciu biodisponibil a fost asociat cu densitatea minerală osoasă crescută. S-a demonstrat că suplimentarea cu siliciu a animalelor și a oamenilor crește densitatea minerală osoasă și îmbunătățește rezistența osoasă. Sursele alimentare de siliciu biodisponibil includ cereale integrale, cereale, bere și unele legume, cum ar fi fasolea verde. Siliciul sub formă de silice sau dioxid de siliciu (SiO2) este un aditiv alimentar obișnuit, dar are o absorbție intestinală limitată. O mai mare atenție la acest mineral important de către comunitatea academică poate duce la îmbunătățirea nutriției, a suplimentelor alimentare și la o mai bună înțelegere a rolului siliciului în gestionarea osteoporozei postmenopauzale.
1. Introducere
Nutriția, exercițiile fizice și stilul de viață sunt recunoscute ca factori importanți în gestionarea osteoporozei [1, 2]. Suplimentarea dietetică cu calciu și vitamina D reduce riscul de fracturi și îmbunătățește eficacitatea managementului farmacologic [1, 3-5]. În plus față de calciu și vitamina D, o gamă largă de suplimente nutritive au fost recomandate pentru a îmbunătăți densitatea osoasă scăzută, dar dovezile beneficiilor sunt limitate [6, 7]. Absența dovezilor poate însemna că sunt necesare mai multe studii sau poate însemna că suplimentarea nu este necesară.
Mulți nutrienți esențiali se comportă sinergic, de exemplu, vitamina D și vitamina K în producția și activarea osteocalcinei. Vitamina D stimulează producerea de osteocalcină, în timp ce vitamina K carboxilează osteocalcina pentru îmbunătățirea durității osoase [8, 9]. Astfel, pot exista mai mulți micro-nutrienți care ar trebui suplimentați în plus față de calciu și vitamina D ca parte a gestionării osteoporozei. Institutele Naționale de Sănătate din SUA au documentat că mai mult de jumătate dintre adulții din SUA sunt insuficienți în aportul alimentar de magneziu, vitamina K, vitamina C și alți nutrienți esențiali pentru sănătatea oaselor [10-12]. Un mineral care merită atenția este siliciul din cauza corpului în creștere al literaturii științifice care recunoaște importanța siliciului pentru sănătatea oaselor [13, 14].
Începând cu 2002, au existat cercetări sporite cu privire la rolul siliciului într-o varietate de țesuturi, inclusiv osul [13, 14, 21, 22]. Scopul acestui raport este de a revizui rolul siliciului ca element esențial pentru formarea și întreținerea oaselor. Un scop secundar este de a atrage atenția asupra acestei componente nutriționale, astfel încât mai multe cercetări să poată fi direcționate către studiul siliciului pentru gestionarea osteoporozei. Este posibil ca suplimentarea cu siliciu să fie luată în considerare în plus față de suplimentarea cu alte vitamine și minerale pentru gestionarea pacienților cu densitate osoasă scăzută.
2. Chimia siliciului
Formele de siliciu solubile în apă sunt absorbite în tractul intestinal, cantitățile în exces fiind eliminate de rinichi în 4-8 ore de la ingestie [14]. Astfel, este puțin probabil ca siliciu să se acumuleze în cantități excesive la persoanele sănătoase. Toxicitatea orală din siliciu elementar sau organic nu a fost identificată la animale sau la oameni chiar și atunci când șobolanii și șoarecii au fost hrăniți de până la 1000 de ori aportul alimentar normal [26]. Pacienții dializați pot acumula siliciu, deoarece insuficiența renală împiedică excreția de siliciu. Nivelurile serice de siliciu de până la zece ori normale au fost raportate la pacienții cu insuficiență renală, dar nu au fost asociate efecte adverse cu aceste niveluri [27, 28]. Au existat cazuri rare de calculi renali de siliciu la pacienții care consumau și cantități mari de magneziu sub formă de antiacide trisilicate de magneziu [22, 29]. Astfel, efectele adverse din siliciu oral nu au fost observate la persoanele sănătoase.
3. Rolul siliconului în formarea oaselor
Siliciul este legat de glicozaminoglicanii și are un rol important în formarea legăturilor încrucișate între colagen și proteoglicani [15, 30, 31]. Siliciul este prezent în toate țesuturile corpului, dar țesuturile cu cele mai mari concentrații de siliciu sunt oasele și alte țesuturi conjunctive, inclusiv pielea, părul, arterele și unghiile [14]. Studiile in vitro au demonstrat că siliciul stimulează sinteza colagenului de tip 1 și diferențierea osteoblastelor [32]. Studiile la șobolani au demonstrat că siliciul la niveluri fiziologice îmbunătățește încorporarea calciului în os în comparație cu șobolanii cu deficit de siliciu [20, 33, 34]. Astfel, siliciul este un element esențial pentru formarea oaselor [15, 16].
Secvența exactă a mineralizării este necunoscută, dar Carlisle a concluzionat că siliciul acționează probabil făcând matricea osoasă mai calcificabilă [15]. Concentrațiile de siliciu în osteoid sunt de 25 de ori mai mari decât în zonele înconjurătoare, iar conținutul de siliciu scade treptat pe măsură ce apare calcificarea [17]. Siliciul este un semiconductor cunoscut al sarcinilor electrice. Cristalele de siliciu sunt utilizate în traductoarele de presiune microscopice, deoarece au un efect piezorezistiv atunci când sunt supuse stresului [35]. Se știe, de asemenea, că matricea de colagen a osului imatur are proprietăți piezoelectrice care generează potențiale electrice atunci când sunt supuse la tulpină. Mineralizarea osoasă are loc în zonele electronegative care sunt generate prin compresie [36]. Este posibil ca siliciul să joace un rol în procesul electrochimic de mineralizare, dar rolul biologic precis al siliciului rămâne necunoscut.
Studiile privind suplimentarea dietetică cu siliciu la animale în creștere au raportat o îmbunătățire a calității oaselor prin măsurători directe ale rezistenței și densității osoase pentru prepelițe, pui de găină și păstrăv curcubeu [37-39]. Un studiu aleatoriu orb al cailor de cai de cursă a comparat un grup de control cu trei niveluri diferite de suplimentare dietetică cu siliciu [40]. Caii suplimentați și-au început dietele la vârsta de șase luni și au continuat timp de 18 luni, inclusiv o perioadă de șase luni de antrenament și cursă. Duratele cursei, șchiopătarea, fracturile și nivelurile serice de siliciu au fost înregistrate în timpul perioadei de studiu. La finalizarea studiului, s-a stabilit că caii cu niveluri medii și ridicate de supliment de siliciu au avut timpi de cursă semnificativ mai rapizi și distanțe mai mari de antrenament înainte de prima avarie. Caii cu cel mai înalt nivel de suplimente de siliciu au avut, de asemenea, densitate minerală osoasă crescută în cel de-al treilea metacarpal [40].