Il metabolismo del calcio nell’osteoporosi

L’osteoporosi è una malattia caratterizzata da una riduzione della massa ossea e da un’alterazione della microarchitettura scheletrica con conseguente diminuita resistenza ossea e aumentato rischio di frattura.

L’impatto dell’osteoporosi su mortalità, disabilità e costi sociali è enorme.

Si stima che in Italia si verifichino ogni anno oltre 80.000 fratture di femore nella popolazione di età superiore ai 65 anni, con una prevalenza dell’80% nel sesso femminile.

Le fratture vertebrali con un correlato clinico sono oltre 100.000 l’anno, dato certamente sottostimato rispetto al numero reale, considerata l’elevata percentuale di cedimenti somatici che decorre asintomatica o minimamente sintomatica.

I meccanismi molecolari e ormonali che regolano il metabolismo osseo sono complessi e l’omeostasi del calcio riveste un ruolo centrale.

Nella fisiopatogenesi dell’osteoporosi sono coinvolti numerose variabili: fattori genetici, abitudini alimentari, stile di vita e patologie quali diabete, ipertiroidismo, ipercorticosurrenalismo, malattie autoimmuni, malattie del connettivo, sindromi da malassorbimento, malattie epatiche e renali sono in grado di condizionare l’andamento della massa ossea fin dalla giovane età.

Il ruolo del calcio nel metabolismo cellulare

Il calcio è fondamentale per la vita sulla Terra costituendo il quinto elemento più comune sulla crosta terrestre e il quinto elemento più abbondante nel corpo umano.

Nell’organismo vivente il calcio è presente sia sotto forma di carbonato di calcio, principale componente dello scheletro e con funzione in preminenza strutturale, sia sotto forma di ione, con ruolo vitale nella biochimica dell’organismo e coinvolto nei meccanismi di regolazione genica, nel ciclo cellulare, nell’apoptosi e in numerosi altri processi cellulari.

Per questo motivo, l’omeostasi del calcio e, in particolare, la regolazione delle sue concentrazioni citosoliche, è strettamente controllata ad opera di specifici canali e pompe ioniche.

Dal punto di vista filogenetico, il calcio, sotto forma di fosfato di calcio, è comparso in epoca evolutiva relativamente recente.

Per milioni di anni, infatti, l’esoscheletro degli animali marini era composto da carbonato di calcio. Il passaggio dal carbonato di calcio al fosfato di calcio è probabilmente legato alla maggiore capacità di quest’ultimo di precipitazione e alla possibilità di storare anche il fosfato nell’organismo, data la crescente richiesta evolutiva di ATP ai fini del miglioramento del metabolismo energetico.

Le concentrazioni sieriche di calcio nell’uomo e negli altri vertebrali terrestri sono mantenute in uno stretto range, molto simile a quello dei pesci. Questi ultimi, tuttavia, vivendo in un ambiente ricco di calcio, regolano i livelli sierici dello stesso soprattutto a livello intestinale. I vertebrati terrestri, invece, ingeriscono calcio meno frequentemente rendendo necessaria la presenza di un sito di storaggio di tale elemento: l’osso.

Introduzione di calcio con l’alimentazione

La quantità di calcio necessaria per le attività metaboliche dell’organismo varia a seconda dell’età, con picchi di richiesta durante l’accrescimento, la gravidanza e l’allattamento.

L’introito giornaliero raccomandato di calcio secondo la Società Italiana dell’Osteoporosi, del Metabolismo Minerale e delle Malattie dello Scheletro (SIOMMMS) è di 1000 mg/die per le donne in post-menopausa in trattamento estrogenico o per gli uomini in fascia d’età compresa tra 50 e 65 anni e di 1200 mg/die per le donne in post-menopausa senza trattamento estrogenico o per gli uomini di età superiore ai 65 anni.

Nell’alimentazione media delle persone che vivono nei Paesi industrializzati, l’apporto giornaliero di calcio è insufficiente: si stima che circa il 25% della popolazione adulta e ben oltre il 50% degli adolescenti di entrambi i sessi introducano con la dieta una quantità di calcio insufficiente.

Un adeguato apporto di calcio con la dieta è importante per l’accrescimento dello scheletro in età evolutiva, nel raggiungimento del picco di massa ossea e nel mantenimento della massa ossea in età adulta.

Numerosi studi scientifici hanno dimostrato la presenza di un’associazione tra insufficiente apporto nutrizionale di calcio e incremento del rischio di frattura.

La principale fonte di calcio alimentare è rappresentata dal latte e dai suoi derivati che, da soli, forniscono dal 60% al 70% del fabbisogno giornaliero.

Altri alimenti ricchi di calcio sono costituiti dalle acque potabili, sia del rubinetto che minerali, dalle mandorle, dal salmone e da verdure quali ad esempio spinaci e cavolo.

Gli alimenti sono costituiti da una miscela di nutrienti differenti che hanno effetti diversi, talora opposti sull’osso e sul sistema cardiovascolare.

In generale il valore complessivo di una dieta con adeguato apporto calcico è superiore rispetto a una dieta povera di calcio.

Meglio il calcio alimentare o la supplementazione con integratori?

Non esiste una risposta univoca, che dipende da vari fattori, in presenza di benefici e rischi per entrambe le modalità.

Calcio con la dieta

Pro

• Associazione con altri importanti fattori nutritivi
• Biodisponibilità superiore rispetto alla supplementazione, soprattutto per i prodotti lattiero-caseari
• Basso costo
• Minimo rischio di nefrolitiasi
• Intolleranza gastrointestinale rara

Contro

• Scarso apporto in chi pratica diete a scarso contenuto calcico (es. dieta vegana)
• Scarso apporto in regimi dietetici per soggetti allergici o intolleranti al latte
• Malassorbimento in caso di malattie gastrointestinale

Supplementazione

Pro

• Facile raggiungimento dell’apporto giornaliero raccomandato
• Utilizzabile in diete particolari (soggetti allergici, vegani)

Contro

• Rischio di calcolosi renale
• Significativo rischio di intolleranza gastrointestinale
• Costo più elevato

Assorbimento del calcio

Il calcio viene assorbito dal tratto superiore dell’intestino mediante due vie distinte ma entrambe regolate da fattori ormonali, segnali cellulari e sostanze nutritizie.

Il primo meccanismo è la via transcellulare, un processo attivo, saturabile, che avviene a livello di duodeno e digiuno con l’utilizzo della vitamina D come principale modulatore.

Il secondo meccanismo è un trasporto di tipo paracellulare, si verifica a livello di tutto l’intestino, non è saturabile e la sua efficienza è proporzionale alla concentrazione di calcio nel lume intestinale.

L’organismo è dotato di una grande capacità di adattamento. Quando le richieste di calcio aumentano, l’efficienza dei sistemi di assorbimento del calcio aumentano grazie a una modulazione dell’espressione di una serie di geni, in particolare codificanti per proteine di trasporto sulla membrana intestinale.

L’assorbimento del calcio alimentare è migliorato dalla presenza di lattosio e altri zuccheri semplici, proteine del latte e dall’acidità creata dalla flora batterica in grado di solubilizzare i sali di calcio e favorire un giusto rapporto calcio-fosforo.

Costituiscono invece condizioni di ostacolo all’assorbimento calcico la presenza di carenza vitaminica D, sbilanciamento del rapporto calcio-fosforo (che si verifica ad esempio in caso di eccessiva assunzione di proteine animali), sindromi da malassorbimento, epatopatie, nefropatie e ipoparatiroidismo.

Gli effetti sull’osso del latte e derivati

I prodotti lattiero-caseari sono la fonte più importante di calcio alimentare.

Il latte intero o scremato ha un contenuto medio di calcio pari a 1.150 mg/L, potendo quindi facilmente soddisfare il fabbisogno giornaliero.

Studi osservazioni hanno dimostrato che la scarsa assunzione di latte durante l’infanzia e l’adolescenza è correlata con una minore massa ossea e un incremento del rischio di frattura da adulti.

L’assunzione di calcio inferiore ai 400mg/die è correlata a una bassa BMD lombare, a una bassa BMD femorale nella popolazione femminile e a un ridotto spessore corticale del femore in entrambi i sessi [1].

Di converso, un’adeguata assunzione di calcio nutrizionale è associata a una riduzione del 30% del rischio di frattura [2].

Un metanalisi che ha coinvolto oltre 270.000 casi ha mostrato come l’assunzione di latticini sia un fattore protettivo per frattura del collo del femore [3]

Lo studio Framingham [4] ha preso in considerazione soggetti di età maggiore ai 68 anni che assumevano più di un bicchiere di latte al giorno con riduzione di circa il 40% del rischio di frattura rispetto a chi non assumeva latte. Tale dato non è stato però confermato con l’introduzione di prodotti caseari.

L’assunzione cronica di prodotti lattiero-caseari comporta qualche rischio?

Spesso i prodotti lattiero-caseari sono evitati a causa del loro contenuto di acidi grassi saturi e per il timore di aumentare i livelli ematici di colesterolo. Tuttavia l’introduzione di un quantitativo di latte e derivati tale da fornire 1000 mg/die di calcio è in grado di fornire circa 90 mg di colesterolo, molto inferiore rispetto ai limiti raccomandati.

Recentemente sono stati, inoltre, sollevati dei dubbi circa la correlazione tra l’assunzione di latte vaccino e lo sviluppo di malattie cardiovascolari, diabete, sclerosi multipla ed alcuni tipi di tumore, quali il cancro della prostata e dell’ovaio.

La letteratura scientifica appare ad oggi ancora controversa, con risultati più coerenti unicamente per il cancro alla prostata e il diabete di tipo 1.

Uno studio pubblicato nel 2014 sul British Medical Journal [5] e che ha coinvolto 106.000 adulti che per 20 anni hanno bevuto 3 o più bicchieri di latte al giorno, ha mostrato un aumento del rischio di frattura rispetto a chi ne beveva solo uno. Sono state formulate diverse ipotesi per spiegare questi risultati: i soggetti che assumono elevate quantità di latte hanno elevati livelli urinari di 8-iso-PGF2 (marker di stress ossidativo), elevati livelli sierici di IL-6 (marker di flogosi) e di galattosemia, potenzialmente deleteri per la salute dell’osso.

Supplementazione di calcio

Secondo le linee guida ministeriali, gli integratori alimentari sono prodotti destinati a integrare la comune dieta costituendo una fonte concentrata di sostanze nutritive, vitamine e minerali, con effetto nutritivo o fisiologico.

In letteratura scientifica sono presenti molti studi sull’efficacia degli integratori di calcio, con risultati contrastanti. Una meta-analisi che ha coinvolto circa 170.000 donne e 68.000 uomini ha mostrato che l’assunzione isolata di calcio non si associa a una riduzione del rischio di frattura [6].  Una successiva metanalisi [7] ha mostrato evidenze sugli effetti positivi degli integratori di calcio sulla salute dell’osso deboli, mostrando una riduzione del rischio complessivo di frattura di circa il 15%.

Tali dati sono probabilmente dovuti alle modifiche dell’assorbimento intestinale dell’integratore causato da vari fattori , tra cui l’utilizzo di inibitori di pompa protonica che, riducendo l’acidità gastrica, riducono l’assorbimento del calcio incrementando il rischio di frattura.

Va inoltre considerato che le monosupplementazioni calcio più utilizzate, come il calcio carbonato e il calcio citrato, potrebbero diminuire l’assorbimento intestinale del fosforo alterando il rapporto calcio/fosforo e dunque contribuendo alla demineralizzazione dell’osso.

Ma il dato più rilevante da considerare è che l‘assorbimento intestinale del calcio è fortemente influenzato dai livelli di vitamina D.

Infatti, gli studi clinici che hanno analizzato gli effetti della supplementazione combinata di calcio e vitamina D hanno evidenziato che tale associazione preserva la BMD, riduce il paratormone sierico e riduce il rischio di frattura, in particolare dell’estremo prossimale di femore [8, 9, 10].

Per quanto riguarda gli effetti avversi, la supplementazione di calcio con o senza vitamina D è associata a un aumento del rischio (+17%) di nefrolitiasi (77) e sintomi gastrointestinali (+43%) quali stitichezza, crampi addominali, senso di gonfiore.

L’aspetto inerente l’aumento del rischio cardiovascolare è invece ancora controverso.

Lo studio di Bostick [11] che ha coinvolto 30.000 donne in post-menopausa, ha mostrato che l’assunzione di elevate quantità di calcio alimentare sarebbe associata a una riduzione della mortalità cardiovascolare con miglioramento del profilo glicemico e lipidico e riduzione della pressione sanguigna.

Di contro, nello studio di Bolland [12],  la supplementazione di calcio è stata associata a una maggiore incidenza di eventi cardiovascolari.

Ad oggi, sono necessari ulteriori studi per chiarire tali aspetti.

Conclusioni

I dati presenti in letteratura ci dicono che il calcio e la vitamina D, da soli o in associazione, sono efficaci nel mantenimento della massa ossea e la riduzione del rischio di fratture da fragilità.

L’assunzione di alimenti ricchi di calcio deve essere privilegiata rispetto all’assunzione mediante integratori in virtù del migliore assorbimento e biodisponibilità e riduzione degli effetti negativi sull’apparato gastrointestinale e sul rischio di nefrolitiasi.

La supplementazione mediante integratori di calcio va riservata a persone che non sono in grado di raggiungere l’introito di calcio giornaliero raccomandato con l’alimentazione e a rischio di frattura.

Bibliografia

1. Kim KM, Choi SH, Lim S, Moon JH, Kim JH, Kim SW, et al. Interactions between dietary calcium intake and bone mineral density or bone geometry in a low calcium intake population (KNHANES IV 2008-2010). J Clin Endocrinol Metab. 2014; 99: 2409-17

2. . Khan B, Nowson CA, Daly RM, English DR, Hodge AM, Giles GG, et al. Higher dietary calcium intakes are associated with reduced risks of fractures, cardiovascular events, and mortality: a prospective cohort study of older men and women. J Bone Miner Res. 2015; 30: 1758-66.

3. Bischoff-Ferrari HA, Dawson-Hughes B, Baron JA, et al. Milk intake and risk of hip fracture in men and women: a meta-analysis of prospective cohort studies. J Bone Miner Res. 2011; 26: 833-9.

4. Sahni S, Mangano KM, Tucker KT, Kiel DP, Casey VA, Hannan MT. Protective association of milk intake on the risk of hip fracture: results from the Framingham Original Cohort. J Bone Miner Res. 2014; 29: 1756-62

5. . Michaëlsson K, Wolk A, Langenskiöld S, Basu S, Warensjö Lemming E, Melhus H, Byberg L. Milk intake and risk of mortality and fractures in women and men: cohort studies. BMJ. 2014; 349: g6015

6. Bischoff-Ferrari HA, Dawson-Hughes B, Baron JA, Burckhardt P, Li R, Spiegelman D, et al. Calcium intake and hip fracture risk in men and women: a meta-analysis of prospective cohort studies and randomized controlled trials. Am J Clin Nutr. 2007; 86: 1780-9

7. Bolland MJ, Leung W, Tai V, et al. Calcium intake and risk of fracture: systematic review. BMJ. 2015; 351: h4580.

8. Zhu K, Devine A, Dick IM, Wilson SG, Prince RL. Effects of calcium and vitamin D supplementation on hip bone mineral density and calcium-related analytes in elderly ambulatory Australian women: a five-year randomized controlled trial. J Clin Endocrinol Metab. 2008; 93: 743-9

9. Tang BMP, Eslick GD, Nowson C, Smith C, Bensoussan A. Use of calcium or calcium in combination with vitamin D supplementation to prevent fractures and bone loss in people aged 50 years and older: a meta-analysis. Lancet. 2007; 370: 657-66

10. Chung M, Lee J, Terasawa T, Lau J, Trikalinos TA. Vitamin D with or without calcium supplementation for prevention of cancer and fractures: an updated meta-analysis for the U.S. Preventive Services Task Force. Ann Inter Med. 2011; 155: 827-38.

11. Bostick RM, Kushi LH, Wu Y, Meyer KA, Sellers TA, Folsom AR. Relation of calcium, vitamin D, and dairy food intake to ischemic heart disease mortality among postmenopausal women. Am J Epidemiol. 1999; 149: 151-61.

12. Bolland MJ, Avenell A, Baron JA, Grey A, MacLennan GS, Gamble GD, Reid IR. Effect of calcium supplements on risk of myocardial infarction and cardiovascular events: metaanalysis. BMJ. 2010; 341: c3691