Hầu hết mọi người đều hiểu đúng rằng calci có liên quan với xương, răng và có tác dụng chống thoái hoá loãng xương. Ngoài ra, calci còn liên quan đến nhiều chức năng khác của cơ thể, điều hoà nhiều quá trình sinh hoá.
Chức năng
- Tạo xương
Tạo xương được bắt đầu từ rất sớm ngay từ khi thụ thai và là một hình ống chắc dần, tạo nên một khuôn mẫu linh động để các xương khác tập hợp lại. Khuôn này chiếm 1/3 cấu trúc của xương và còn rất mềm cho đến khi sinh ra, tạo điều kiện dễ dàng cho trẻ và mẹ trong khi sinh. Khuôn xương này bao gồm chất xơ của một loại protein đựơc gọi là collgen, nó được bao phủ bởi phức hợp gelatin gồm protein và polysaccaride được gọi là chất nền. Sau khi sinh bộ xương trở lên dài và rộng ra, và nhanh chóng rắn chắc do sự lắng đọng của các chất khoáng vào trong xương. Quá trình này được gọi là calci hóa hoặc xương hoá do chất tạo cứng rắn và chất khoáng có mặt nhiều nhất trong phức hợp là calci. Vào thời điểm trẻ có thể bước đi được, bộ xương đã được calci hoá đủ để nâng đỡ trọng lượng cơ thể.
Những tinh thể khoáng được lắng đọng dần trong quá trình xương hoá là calci phosphate, Ca3 (PO4)2, được gọi là apatie, hoặc hỗn hợp calci phosphate và Ca(OH)2 – hydroxyapatite. Vì calci và phosphorus là những chất khoáng chủ yếu trong xương, nên việc cung cấp đầy đủ 2 chất khoáng này trong thời gian phát triển là rất cần thiết.
- Tạo răng
Phần ngoài và giữa của răng được gọi là men và xương răng có chứa một lượng rất lớn hydoxyappatite, chất này có mặt dọc theo chiều dài chất protein keratin (trong xương là collagen). Quá trình calci hoá các răng sữa được bắt đầu từ thời kỳ bào thai khoảng 20 tuần tuổi và chỉ hoàn thiện trước khi mọc răng (khi trẻ được 6 tháng tuổi). Răng vĩnh viễn bắt đầu được calci hoá khi trẻ từ 3 tháng tuổi đến 3 năm tuổi, ngay từ khi còn đang ở trong giai đoạn tạo răng sữa.
Có một sự trao đổi chậm chạp calci giữa máu và thân răng, có thể có trao đổi giữa calci nước bọt và calci của men răng. Thiếu hụt calci trong quá trình tạo răng có thể dẫn đến nguy cơ sâu răng. Mặc dù, calci là thành phần quan trọng nhất trong tạo răng, nhưng cũng cần phải chú ý rằng chất lượng của răng phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố khác.
- Phát triển
Calci còn cần cho những chức năng khác của tế bào. Một số nghiên cứu ở Nhật cho thấy, khẩu phần ăn nghèo calci thường kết hợp với chiều cao thấp. Một khẩu phần ăn nghèo calci thường kết hợp với thấp protein, một yếu tố quan trọng cho phát triển cơ thể và phát triển xương.
- Tham gia các phản ứng sinh hoá khác
Vai trò của calci trong quá trình đông máu là một chức năng được biết rõ, quá trình hình thành thromboplastin, thrombin, fibrin tại nơi tổn thương tạo cục máu đông cần sự có mặt của calci. Những vai trò khác là vai trò calci trong việc dẫn truyền xung động thần kinh và hấp thu vitamin B12, vào hoạt động của enzyme tuỵ trong tiêu hoá mỡ, vào quá trình co cơ. Calci có nhiều chức năng quan trọng khác nhau, tuy nhiên sự thay đổi calci trong chế độ ăn thường ít thấy hiệu quả sớm do việc duy trì cân bằng calci của xương.
Hấp thu và chuyển hoá
Hiệu quả của hấp thu calci trong cơ thể dao động từ 10 – 60%. Trẻ em đang phát triển có thể hấp thu calci đạt 75%. Quá trình hấp thu calci phức tạp và phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau: lượng calci trong khẩu phần, nhu cầu của cơ thể, tuổi, giới, một số thuốc cũng như một số chất dinh dưỡng khác trong khẩu phần như lactose, protein, vitamin D. Tỷ lệ hấp thu calci tỷ lệ nghịch với lượng calci trong khẩu phần. Phụ nữ thường hấp thu calci kém hơn nam giới, hấp thu calci giảm dần theo tuổi.
Calci được hấp thu bằng hai cơ chế khác nhau: khuếch tán thụ động và vận chuyển tích cực. Hấp thu tích cực cần sự có mặt của vitamin D. Hấp thu thụ động liên quan đến khuếch tán đơn thuần không bão hoà của calci khi có sự chênh lệch gradient, không cần năng lượng tham gia.
Sự đóng góp của 2 quá trình hấp thu phụ thuộc vào nồng độ calci trong ruột và nồng độ vitamin D hoạt tính trong huyết thanh. Người trưởng thành bình thường thì 95% lượng calci được hấp thu bằng con đường tích cực, và nó cũng phụ thuộc vào vitamin D.
- Những yếu tố làm tăng hấp thu
Vitamin D: Sự có mặt của dạng vitamin D hoạt tính làm tăng hấp thu từ 10 –30% lượng calci ở đường ruột.
Acid trong hệ tiêu hoá: Calci hoà tan tốt hơn trong môi trường acid, do vậy nó hấp thu tốt trong môi trường acid hơn môi trường kiềm. Đa số các calci được hấp thu ở ruột non, tất cả các yếu tố làm tăng độ acid của đường tiêu hoá trước khi thức ăn tới đều làm tăng hiệu quả hấp thu calci. Giảm hấp thu calci theo tuổi liên quan đến giảm độ acid trong dạ dày và ruột của người cao tuổi.
Lactose: Lactose làm tăng hấp thu calci, trong khi đó những chất bột đường khác không có tác dụng. Lactose làm tăng hấp thu calci trên người từ 33 – 48%. Một tỷ lệ cao giữa lactose và calci là cần thiết để tăng cường hấp thu calci, cơ chế của vấn đề này còn chưa được biết rõ.
Protein và phosphorus: ảnh hưởng của protein đến hấp thu calci phụ thuộc vào lượng calci trong khẩu phần ăn. Với một lượng 500mg calci/ngày, một nghiên cứu trên nam giới trưởng thành cho thấy tăng protein khẩu phần từ 50 – 150 g/ngày không gây những ảnh hưởng rõ rệt đến việc hấp thu calci. Nghiên cứu này còn cho thấy protein không có hiệu quả khi calci khẩu phần giảm xuống còn 500 mg/ngày. Tăng lượng protein khẩu phần lên gấp đôi, có thể làm tăng 50% lượng calci ra nước tiểu.
- Những yếu tố làm giảm hấp thu hoặc tăng mất calci
Acid oxalic: Kết hợp với calci tạo phức hợp không hoà tan và không được hấp thu tại ruột. Do vậy mà độ hấp thu của calci khẩu phần phụ thuộc vào tỷ số calci/oxalic trong thực phẩm. Một số đồ uống có hàm lượng oxalic cao, không phù hợp cho trẻ em.
Acid phytic: cũng có thể gắn với calci tạo phức hợp khó hoà tan, acid phytic có nhiều trong các loại ngũ cốc, khi nồng độ phytic cao có thể gây giảm đáng kể khả năng hấp thu calci.
Tăng nhu động ruột: Bất kỳ nguyên nhân nào làm tăng nhu động ruột, giảm thời gian lưu của thức ăn trong ruột đều gây giảm hấp thu calci. Thuốc nhuận tràng và những chế độ ăn nhiều chất xơ cũng gây hiệu quả trên.
Ít vận động thể lực: Những người ít hoạt động thể lực, nằm nhiều, đặc biệt là ở người cao tuổi có thể bị mất 0,5% calci trong xương hằng tháng, đây cũng là yếu tố liên quan rất quan trọng trong chứng loãng xương ở người cao tuổi.
Cafeine: Nhiều cafein có ảnh hưởng đến giá trị sinh học của calci do làm tăng đào thải qua phân và nước tiểu.
Nhu cầu khuyến nghị
Trẻ bú mẹ: Trong những tháng đầu, lượng calci do sữa mẹ cung cấp là đủ nhu cầu, khoảng 50mg calci/kg/ngày và 2/3 được giữ lại trong cơ thể. Sữa nhân tạo có lượng calci cao hơn nhưng hấp thu và giữ lại cơ thể ít hơn sữa mẹ. Vitamin D rất cần cho hấp thu calci trong giai đoạn này.
Trẻ em: Từ 1 – 10 tuổi có thể hấp thu tới 75% calci của khẩu phần ăn. Nhu cầu ở giai đoạn này cao hơn so với các nhóm khác do cần cho phát triển. Trẻ vị thành niên do bộ xương phát triển nhanh và bộ xương cần lưu giữ khoảng 500 mg calci/ngày, do vậy khẩu phần cần 1200 – 1500 mg/ngày. Từ sau 30 tuổi, nhu cầu calci giảm dần.
Phụ nữ có thai: Trẻ sinh ra có lượng calci trong xương rất thấp, khoảng 30g, trong đó 1/3 được thu nhận trong 3 tháng cuối thai nghén. Khuyến nghị calci là 400 mg cao hơn so với người không có thai.
Phụ nữ cho con bú: Trẻ bú mẹ nhận calci nhiều và nhanh hơn thời kỳ thai nghén. Calci tới từ 2 nguồn chính là: thức ăn của mẹ và dự trữ calci của mẹ. Do vậy, khuyến nghị cũng 400 mg cao hơn so với không cho con bú nhằm đề phòng giảm dự trữ calci trong xương.
Người trưởng thành: Bắt đầu có hiện tượng mất calci và loãng xương. Nhu cầu khuyến nghị là 800 mg cho người sau 35 tuổi bởi những lý do sau: trước khi mãn kinh, hormone estrogen bảo vệ xương không bị mất calci, đến khi mãn kinh hormone này giảm và tốc độ mất xương tăng lên.
Nguồn thực phẩm
Chỉ có một số ít thực phẩm có nguồn calci cao. Sữa là thức ăn có lượng calci cao, hấp thu tốt, giá rẻ. Từ sữa có thể chế ra các sản phẩm như bơ, pho mát giúp tăng cường calci và vitamin D. Ngoài ra, một số ngũ cốc và hạt đậu cũng có calci cao nhưng hấp thu kém hơn sữa.
Nước ở nhiều khu vực có hàm lượng calci cao, có thể cung cấp 200mg/ngày. Ngoài ra, các thực phẩm có nguồn gốc động vật như thịt, cá… cũng cung cấp một lượng nhỏ calci.
