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怎么能有效果的补充维生素 D 和钙?

知乎精选 2020-09-04 04:00:53
维生素 D(VD)对人体的钙吸收起着关键作用。VD 缺乏的时候,吃下去的钙只能被吸收 10%,再怎么补钙也可能无济于事。对现代城市伏案工作学习的人群来说,怎样才能知道日照是否已经生成了足量的 VD?补钙要补 VD,该通过哪些形式补?有什么需要注意的?本文介绍了人体所需维生素 D 的来源、作用、 如何补充以及血检结果的解读,希望帮到各位新手父母和需要补钙、正在补钙的你。

撰文 | 史隽

什么是 VD?

20 世纪初期,研究营养缺乏症的医生们发现了 13 种维生素。由于人体自身不能合成维生素,所以,从那时起,科学家们就将维生素定义为必须从饮食中获取的有机化学物质,它们在人身体的新陈代谢中起着至关重要的作用,但仅需少量即可发挥作用。

维生素 D (VD) 是这 13 种维生素之一,是一种脂溶性维生素 (总共有 4 种脂溶性维生素:维生素 A、D、E、K)。虽然 VD 确实对健康至关重要,而且只需要少量即可,但是严格地从定义上讲,它不应该算是维生素,因为人体是可以自身合成 VD 的。相反,大多数天然的食物,除了鱼和蛋黄等以外,都不含 VD。此外,从食物中获取的 VD,人体也必须先对其进行转化加工,才能发挥作用。

和其他常见维生素不同,VD 不是一种化学物质,而是许多化学结构类似的化学物质的总称。常见的 VD 主要包括两种类型:维生素 D2 (ergocalciferol) 和维生素 D3(cholecalciferol)。

怎么能有效果的补充维生素 D 和钙?

图 1:维生素 D2 和维生素 D3 的化学结构

维生素 D2 主要来自真菌(例如在阳光下生长的蘑菇)和一些植物源食物。阳光中的紫外线 B(UVB)会促进蘑菇中的麦角固醇(ergosterol)形成维生素 D2[1]。人工合成维生素 D2 的过程也比较简单,将植物甾醇暴露于紫外线中就可以生成维生素 D2。由于维生素 D2 的生产成本较低,所以经常被添加在食品里。

维生素 D3 仅存在于动物源食物中,如多脂鱼(fatty fish,指各部肌肉混合后脂肪含量高于 5.0% 的鱼类)、鱼油、肝脏、蛋黄等。人体内天然的维生素 D3 是由皮肤中普遍存在的 7- 脱氢胆固醇作为前体合成产生的。阳光是合成反应的关键:阳光中的紫外线 B 将 7- 脱氢胆固醇转化为维生素 D3 的催化剂[2]没有阳光中的紫外线 B,体内就没有维生素 D3 的生成。人工合成维生素 D3 的方法于人和动物皮肤中天然产生的方法相似:从胆固醇产生 7- 脱氢胆固醇,然后紫外线辐射将 7- 脱氢胆固醇转化为 D3 形式。

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图 2:紫外线催化维生素 D2 和 D3 的化学合成

无论是从食物里摄取的,还是人体自身合成的,维生素 D2 和 D3 都要经过人体的进一步代谢才能起作用。

肝脏会将维生素 D2 代谢为 25- 羟基维生素 D2,将维生素 D3 代谢为 25- 羟基维生素 D3。这两种化合物统称为 25- 羟基维生素 D,也叫骨化二醇(calcifediol)。

25- 羟基维生素 D 是 VD 的主要循环形式,其血液水平反映了体内 VD 的储存量。因此,医生通常通过测量血液里的 25- 羟基维生素 D 水平来估算您体内 VD 的量是否足够[3]

尽管 25- 羟基维生素 D 被用作检测指标,但它还需要在肾脏里加上最后的一对氧和氢分子,成为最后的有活性的形式:1,25- 二羟基维生素 D,也被称做骨化三醇(Calcitriol)。

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图 3:人体内 VD 的代谢丨作者作图

VD 的益处

VD 最主要的作用是增加肠道对钙的吸收,从而调节骨骼生长、保持骨骼健康。当人体内有足够的 VD 时,人体对饮食摄入的钙能吸收 30-40%;如果 VD 缺乏,就只能吸收 10-15%。儿童缺乏 VD 会导致佝偻病(rickets);成年人缺乏 VD 会引起骨软化症(osteomalacia)和骨质疏松症(osteoporosis)。

骨质疏松症和骨折

随着年龄的增长,很多人(多数是女性,但也有男性)会有患骨质疏松症的风险。骨质疏松症的特征是骨骼易碎,如果摔倒可能会骨折。

VD 对维持骨骼健康有重要的作用,这几乎是众所周知的。但这个作用也是最有争议的——尽管医生们都同意缺乏 VD 会增加患骨质疏松症和骨折的风险,但他们对服用 VD 保健品的益处和最佳剂量意见有分歧。

血液中的钙对神经、肌肉和心脏的功能至关重要,其水平是不能下降的。此时,如果体内钙总量不足,为了应对血液对钙的需求,身体会分泌甲状旁腺激素,从骨骼中调动钙补充血液里的钙,维持血钙水平,以使心脏和神经能够正常工作。但这样一来,骨骼就被牺牲了,随着其中的钙浓度下降,骨骼就会变得脆弱且容易骨折。

没有足够的 VD,肠道就无法有效从食物中吸收钙。大多数研究显示,缺乏 VD 会增加骨质疏松症的风险以及骨折的可能性。那么,补充多少 VD 保健品能降低骨折风险?有些研究只包括女性,另一些包括男性和女性;有些只包括体弱、年长或住院的人,另一些则包括健康的人;有些研究只补充 VD,其他则同时使用 VD 和不同剂量的钙;有的研究每天服用 400IU 的 VD,其他的则每天多达 800 IU…… 研究设计五花八门,因此这个问题还没确定的答案。

VD 很重要,但不意味着如果您体内 VD 水平正常,也需要额外补充。2018 年 8 月发表的一项荟萃分析得出结论:增加普通人群的 VD 水平不能降低健康人群骨折的风险[4]。一项对 81 个研究的荟萃分析发现,补充 VD 并不能预防骨折或跌倒或改善骨骼矿物质密度[5]。对于一些确认体内 VD 不足的人,额外补充会有健康益处。

其他疾病

有越来越多的证据表明,VD 在许多其他方面对人体也很重要。人体的许多组织,例如前列腺、肠道、心脏、血管、肌肉和内分泌腺等,都会表达 VD 的受体(能与 VD 结合的蛋白质)。一些正在进行中的研究表明,当 VD 与这些受体结合时,可能产生有益的作用:肌肉需要它才能收缩,神经需要它在大脑和身体各部位之间传递信息,免疫系统需要它来抵抗入侵的细菌和病毒[6]

对任何疾病的任何一组患者进行采样,他们体内的 VD 含量几乎都会低于健康个体。很多人据此推测,VD 含量低会导致这种疾病——但其实并没有证据证明。生病时,人的外出活动少,食欲不振,这些都会降低体内 VD 的水平。因此,我们无法断定 VD 的水平低是导致疾病的原因,还是生病造成的后果。

一些相关性研究表明,VD 可能可以预防结肠癌[7],甚至可能预防前列腺癌和乳腺癌[8]。但是,血液中较高的 VD 水平也与胰腺癌的高发病率有关[9]。这些研究不能确切地证明缺乏 VD 会导致疾病,也没有证明服用 VD 保健品可以降低患这些疾病的风险。目前,要断定低 VD 状态是否会增加患癌症的风险,以及高水平 VD 是否会保护或者增加某些人的风险,还为时过早。

简单来说,是否需要补充 VD 的原则是:不缺不用补,缺了才需要补充到正常水平。

如何获得足够的 VD

如何获得 VD?

简单的答案:阳光、食物或保健品。

人体自然合成维生素 D3 需要多少阳光?

VD 也被称作“阳光维生素”,因为它的合成需要紫外线 / 阳光做催化剂。影响体内 VD 水平的最大的因素是光照。

如果您大部分时间都在室内活动,常年防晒或居住在日照缺乏的地区,就很有可能缺乏足够的光照促进自身合成所需的 VD。

小知识点

在室内透过窗户暴露在阳光下,皮肤不会产生 VD。这是因为,玻璃虽然对可见光是透明的,但几乎能够吸收所有的紫外线 B。紫外线 B 是可能导致晒伤的射线,因此,透过玻璃不会被晒伤。

但是,紫外线 A (UVA) 比紫外线 B 更接近可见光谱,约 75%的紫外线 A 能够透过普通玻璃。紫外线 A 会导致皮肤损伤和基因突变。后者可能导致皮肤癌。因此玻璃不能防护阳光引起的皮肤损伤。

那么每天需要照多少阳光才够呢?

有个研究发现,印度南部的蒂鲁伯蒂人(北纬 13.40° 东经 77.2°),每周晒两次半小时的正午太阳,所产生的 VD 的量就足够人体所需[10]。阳光催化的自身皮肤内合成的 VD 也不会过量:如果身体所需的量够了,自身合成就会减少。

但是,在距赤道较远的国家 / 地区,因为日照不够强,可能需要更多时间才能达到相同的结果。然而,也需要注意不要长时间在没有防晒霜的条件下接受日照。这点对肤色较浅的人尤其重要,因为过多紫外线引起的晒伤是引起皮肤癌的主要危险因素[11]

知识点:防晒霜的使用

晒太阳和涂防晒霜是一个需要权衡利弊的选择。阳光包含两种形式的射线:紫外线 A (UVA) 和紫外线 B (UVB)。UVB 是皮肤合成 VD 所需的能量。UVA 的波长更长,穿透皮肤较深,与皮肤老化有关 (例如皱纹的产生)。UVB 的波长较短,穿透皮肤较浅,与皮肤灼伤有关 (例如皮肤晒红)。尽管 UVA 和 UVB 射线对皮肤的影响方式不同,它们都会破坏皮肤细胞的 DNA,引起基因突变,从而可能导致皮肤癌以及过早衰老。这些射线还会损伤眼睛,导致白内障和眼睑癌等。适当的光照对身体有好处,过量的紫外线辐射对身体有害。为了保护自己,应该尽量避免夏季的日照,尤其是上午 10 点至下午 2 点之间。夏季大艳阳天出门的时候,要么尽可能戴大帽檐的帽子,穿深色的长袖衬衫和长裤;要么就应该涂抹防晒霜。防晒霜的 SPF 至少应该要有 15;皮肤白的人应该选择 SPF30 以上的。但是,有一点要注意, SPF 仅适用于 UVB,挑选防晒霜的时候应该选一种也可以防止 UVA 的“广谱”防晒霜。最重要的是,应该尽早涂防晒霜,并且经常补涂。

需要的光照时间还受很多其他因素的影响,例如季节、一天中的不同时间、所处地区的纬度 / 海拔、空气污染程度、皮肤色素沉着、防晒霜的使用、玻璃和塑料对紫外的穿透能力及其老化程度等等,都会影响人们所需的光照时间。(详见:紫外线的危害:知己知彼,方能立于不“黑”之地丨展卷)。举个例子,生活在北纬 37°以北或南纬 37°以南的人们,除了在夏季短短的几个月内,一年中其它季节都无法从太阳获得足够的 UVB 来产生人体所需的所有 VD。另外,皮肤色素沉着可以导致皮肤中 VD 的产量减少 90% 以上,因此肤色深的人群很容易缺乏 VD。

哪些食物含有 VD?

VD 也可以从饮食中摄入。VD 含量高的食物来源包括多脂鱼(例如三文鱼)、鱼油、蛋黄、黄油和肝脏。

然而,VD 含量高的食物资源不多,单纯从饮食中获取足够的量不太容易。一个蛋黄只含有大约 20 IU(International Units, 国际单位)的 VD。必须吃大约 10 克的鲑鱼、200 克的大比目鱼、850 克的鳕鱼或将近两个 230 克的金枪鱼罐头才能得到 400 IU 的 VD。

除此以外,一些加工食品,例如酸奶和橙汁等,会额外添加 VD(D2 或者 D3)。

VD 保健品,哪种好?

如果检测发现体内 VD 的水平确实比较低,而又无法通过生活方式的改变来改善,那么还可以服用 VD 保健品来补充。

市面上的 VD 保健品既有维生素 D2,也有维生素 D3,它们的区别是很大的。

虽然维生素 D2 和 D3 被统称为 VD,但是它们对提高人体内 VD 水平的能力不完全相同。在摄入量相等的情况下,维生素 D3 比维生素 D2 更能有效地升高血液中骨化二醇的水平中[12, 13]

一项针对 32 位老年女性的研究发现,同等单剂量(300,000 IU)的维生素 D3 提升骨化二醇水平的功效几乎是维生素 D2 的两倍[14]

还有研究发现,粉末形式的维生素 D2 对温度和湿度的波动更敏感[15],因此已发现不同品牌的维生素 D2 的含量与瓶子上标注的含量可能有很大的差别。但是,这个研究看的只是粉末形式的维生素 D2,目前还不清楚溶解在油里面的维生素 D2 是否也会不稳定。

所以,如果需要额外补充 VD,应该考虑选择维生素 D3。由于 VD 是脂溶性的,VD 的保健品最好与含有脂肪的食物一起服用。

VD 越多越好?

1997 年以前,美国建议所有成年人每天 VD 的摄入量是 200 IU。随着越来越多的美国人被发现缺乏 VD,现在建议 51 至 70 岁的人每天摄入量增加到 400 IU,70 岁以上的人增加到 600 IU。这是因为随着年龄的增长(尤其是绝经后的女性),人们合成 VD 和吸收钙的效率降低。现在有许多权威机构建议每天摄入 800-1000 IUVD。

母乳喂养的婴儿尤其需要注意补充 VD,因为母乳里面含有的 VD 的量比较低。婴儿出生后每天需要 400 IU 的 VD,直到他们喝添加了 VD 的配方奶或牛奶。

2010 年 11 月,美国医学会的专家委员会设定了新的 VD “饮食参考摄入量”。

这个摄入量基于一个假设条件:这个人完全没有通过日照自身合成 VD,并且摄入了足够的钙。美国医学会建议从饮食或保健品中获取的 VD 见表格 1(注意,上限摄入量是美国医学会的专家们认为最高安全量;1 mcg = 1 µg = 1 微克) :

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表 1:美国医学会推荐的 VD 参考摄入量丨作者作图

那么 VD 是不是越多越好呢?

绝对不是,任何好东西都有过量的风险。

过多的 VD 会引起异常高的血钙水平,导致恶心、便秘、食欲不振、精神错乱、心律不齐甚至肾结石。

像其他脂溶性维生素一样,VD 存储在人体的脂肪中。每日摄入量总会有波动,当某些天摄入过量的时候,多余的量可以被存储起来;当某几天摄入量不足时,身体就可以动用自己的储备。但这也意味着,持续摄入过量的 VD,身体的存储可能会积累到毒性水平。在这些极端情况下,过量的 VD 会升高血液中的钙水平,从而引起嗜血、便秘甚至死亡。但是这种极端情况在超大量摄入的情况下才会发生。目前每天剂量 ≤ 2,000 IU 被认为是安全的。

另外一种情况是,身材瘦小的人(例如婴儿和儿童)体内的脂肪量较少,那么 VD 的存储空间也较少。如果服用了大剂量的 VD,过量的就会进入血液,导致钙吸收过多,以致中毒。目前尚不清楚超过 VD 摄入量的上限多久后会有危险。

VD 的毒性几乎总是由保健品的过量使用而造成的。过度的阳光照射不会造成 VD 过量,因为人体自身合成会有精密的调控,量足够了就不再继续了。

国内很多 VD 是以鱼肝油的形式补充的,主要成分是维生素 A(VA)+VD。补充 VA 对 VA 缺乏的孩子有帮助。但是,大多数健康,营养丰富的孩子不需要额外补充,还很容易摄入过量。例如,在美国,一项对全国 3,000 多个儿童进行的随机抽样调查发现,服用复合维生素的 2 岁以内的儿童,有 97% 摄入的 VA 过量。即使在不服用保健品的幼儿中,也有 15% 的人摄入了过多的 VA[16]

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图 4:常见的“鱼肝油”

VA 过量会有很严重的后果:虚弱,头痛,恶心,皮肤干燥和其他症状。长期服用过量的维生素 A 会引起关节疼痛和骨骼脱钙,导致骨质疏松[17]

因此,如果不是 VA 缺乏,要补充 VD 应该选择单一成分的保健品,而不是选择这种复合形式的。

血液里 VD 水平的检测

怎么知道自己到底缺不缺 VD 呢?上面讲到可以通过检测血液里的 25- 羟基 VD 来衡量看体内 VD 的水平。

测试本身不是问题,问题在于如何解释结果。很多专家认为,还缺乏高质量研究的数据来系统地确认到底哪个临界值显示 VD 缺乏。

1) 尽管标准不尽相同,但大多数专家都认为,血液里的 25- 羟基 VD 的水平低于 12 ng/mL(毫微克 / 毫升)或是 30 nmol / L 反映了 VD 明显不足。(1 nmol/L = 0.4 ng/mL)

2) 美国医学会认为如果在 12-20 ng/mL(30-50 nmol/L)之间,有些人可能有 VD 缺乏的倾向。没有证据表明血液里的浓度高于 30 ng/mL(75 nmol/L)会有更多的益处,而浓度高于 50 ng/mL(125 nmol/L)可能反而会引起不好的问题。

3) 美国国立卫生研究院认为血液里 25- 羟基 VD 的水平持续超过 200 ng/mL(500 nmol/L)就会有“潜在毒性”。

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表 2:各路专家对 VD 含量危害性的看法丨作者作图

根据这个指标,有些人缺乏 VD,几乎没有人的 VD 量过高。一般而言,年轻人的血液中 25- 羟基 VD 的水平高于老年人,男性的水平高于女性。

可能缺乏 VD 的人群包括:

1) 母乳喂养的婴儿。

2) 老年人,因为他们的皮肤在阳光照射下不能像年轻时一样有效地产生 VD,而且肾脏也不能很好地将 VD 转化为活性形式。

3) 肤色较黑的人,因为他们的皮肤从阳光中产生 VD 的能力较低。

4) 患有克罗恩氏病或乳糜泻等疾病的患者无法正常代谢脂肪,而 VD 需要通过脂肪被吸收。

5) 肥胖的人,因为他们的体内脂肪会与 VD 结合,阻止其进入血液循环。

VD 和其它药物的相互作用

类固醇药物如泼尼松(prednisone)会干扰 VD 的代谢。如果定期服用类固醇药物,需要与医生讨论 VD。

减肥药 orlistat(商标名称包括 Xenical 和 Alli)可能会影响 VD 的吸收。降胆固醇药 cholestyramine(商标名称包括 Questran、LoCholest 和 Prevalite)也是如此。服用这些药物的人应与医生讨论 VD 的摄入量。

治癫痫药物苯巴比妥(Phenobarbital)和地兰汀(Dilantin,phenytoin)会影响 VD 的代谢并影响钙的吸收。结核药也是如此。

另一方面,降胆固醇的他汀类药物和噻嗪类利尿剂会增加 VD 的水平。

总 结

以前,只要晒成“健康”的棕褐色,身体就会自然生产人体所需的所有 VD。然而,现代人常在室内办公,为防皮肤癌使用防晒霜,这个传统经验已经不再对所有人适用了。如今保证摄入足量 VD 的方案是:吃鱼、鸡蛋,喝添加了 VD 的牛奶和果汁,服用适当剂量的 VD 保健品。

关于到底什么人需要补充 VD 和应该补充多少的辩论仍在继续,但波士顿哈佛医学院附属的 Brigham and Women’s Hospital 的研究人员正在进行一项期待已久的随机试验(名为 VIital),他们使用了 25,000 名成年人作为试验对象,旨在研究补充 VD 和欧米茄 -3 脂肪酸对癌症、中风和心脏病的影响。结果可能会在今年年底公布。

参考文献

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2. M. Wacker, M. F. Holick, Sunlight and Vitamin D: A global perspective for health. Dermatoendocrinol 5, 51-108 (2013).

3. M. F. Holick, Vitamin D Status: Measurement, Interpretation, and Clinical Application. Annals of Epidemiology 19, 73-78 (2009).

4. K. Trajanoska et al., Assessment of the genetic and clinical determinants of fracture risk: genome wide association and mendelian randomisation study. BMJ 362, k3225 (2018).

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11. #039, J. Orazio, S. Jarrett, A. Amaro-Ortiz, T. Scott, UV Radiation and the Skin. International Journal of Molecular Sciences 14, 12222-12248 (2013).

12. L. Tripkovic et al., Comparison of vitamin D2 and vitamin D3 supplementation in raising serum 25-hydroxyvitamin D status: a systematic review and meta-analysis. The American journal of clinical nutrition 95, 1357-1364 (2012).

13. P. Glendenning, G. T. Chew, C. A. Inderjeeth, M. Taranto, W. D. Fraser, Calculated free and bioavailable vitamin D metabolite concentrations in vitamin D-deficient hip fracture patients after supplementation with cholecalciferol and ergocalciferol. Bone 56, 271-275 (2013).

14. E. Romagnoli et al., Short and Long-Term Variations in Serum Calciotropic Hormones after a Single Very Large Dose of Ergocalciferol (Vitamin D2) or Cholecalciferol (Vitamin D3) in the Elderly. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 93, 3015-3020 (2008).

15. L. A. Houghton, R. Vieth, The case against ergocalciferol (vitamin D2) as a vitamin supplement. The American Journal of Clinical Nutrition 84, 694-697 (2006).

16. R. Briefel, C. Hanson, M. K. Fox, T. Novak, P. Ziegler, Feeding Infants and Toddlers Study: Do Vitamin and Mineral Supplements Contribute to Nutrient Adequacy or Excess among US Infants and Toddlers? Journal of the American Dietetic Association 106, 52.e51-52.e15 (2006).

17. M. Rutkowski, K. Grzegorczyk, Adverse effects of antioxidative vitamins. International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health 25, 105-121 (2012).

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