Vitaminen, mineralen en spoorelementen om het skelet in goede conditie te houden

Ons skelet stelt ons in staat om de zwaartekracht te ‘weerstaan’ en rechtop te staan en te bewegen. Tevens geeft het ons lichaam de stevigheid waaraan wordt gerefereerd in uitdrukkingen als ergens een hard hoofd in hebben, ruggengraat tonen of de poot stijf houden.
Het menselijk skelet telt 206 botten die met spieren, pezen en gewrichten met elkaar verbonden zijn en ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Naast ondersteuning van het lichaam en het mogelijk maken van beweging beschermt het skelet ook organen (o.a. hersenen, hart en longen), produceert rode en witte bloedcellen in het beenmerg en dient als opslag voor mineralen. Zo ligt 99% van de lichaamsvoorraad calcium en 50-60% van de lichaamsvoorraad magnesium opgeslagen in de botten.
De belangrijkste bestanddelen van botweefsel zijn collagene vezels (type I), kalkzouten en water. De zgn. botmatrix bestaat uit een aantal specifieke cellen, osteoclasten, osteoblasten en osteocyten, omringd door een gemineraliseerde honingraatachtige structuur. Osteoblasten zorgen voor de opbouw van botweefsel, terwijl osteoclasten juist verantwoordelijk zijn voor het afbreken van botweefsel. Osteocyten ontstaan uit osteoblasten die tijdens het vormen van de botmatrix ingekapseld raken door gemineraliseerd bot en collageenweefsels. Osteocyten zijn de meest voorkomende cellen in botweefsel.
Hydroxyapatiet-kristallen (Ca5(PO4)3OH), bestaande uit calcium en fosfaat, zorgen voor de stevigheid van de botmatrix. De collagene vezels in de botmatrix zorgen voor flexibiliteit: ze voorkomen dat de botten te hard en daardoor bros en breekbaar worden.
Botten bestaan uit verschillende lagen. De harde, compacte buitenlaag wordt corticaal bot genoemd. Het periost of beenvlies ligt daaronder. Het zorgt voor bescherming en maakt het mogelijk dat pezen zich aan het bot kunnen hechten. De binnenruimte bestaat uit sponsachtig bot, het trabeculair bot. Tussen het trabeculaire bot bevindt zich het beenmerg, omhuld door een dunne laag bindweefsel, het endost. De verhouding tussen corticaal en trabeculair bot kan per bot verschillen.
Vanaf de geboorte groeien de botten van kinderen: er is meer botaanmaak dan afbraak. Bij personen tussen de 20 en 30 jaar bereiken de botten hun maximale massa. Op latere leeftijd, tussen het 40e en 60e levensjaar, neemt de activiteit van de osteoblasten af en de activiteit van de osteoclasten toe. Bovendien neemt bij ouderen de botmineraaldichtheid (BMD) af, waardoor de kans op osteoporose en fracturen toeneemt. Andere risicogroepen voor een (te) lage BMD zijn mensen die worden behandeld met steroïden, lijden aan reumatoïde artritis of hyperparathyreoïdie, ondergewicht hebben of een eetstoornis hebben gehad.
Belangrijke factoren die indirect een effect op de botkwaliteit hebben zijn parathormoon (PTH), geproduceerd door de bijschildklier, en calcitriol (1,25(OH)2D), de biologisch actieve vorm van vitamine D. Beide stoffen reguleren de calciumhomeostase in het bloed.
Nederland telt jaarlijks zo’n 80.000 botbreuken, waarvan een groot deel optreedt bij jongeren als gevolg van een ongeval. Een ander belangrijk deel komt voor rekening van ouderen met osteoporose. Gezien de toenemende vergrijzing verwacht men de komende jaren een stijging van het aantal botbreuken tot circa 108.000 in 2025.

Invloed van nutriënten op het skelet
Diverse nutriënten, waaronder een aantal mineralen en spoorelementen, hebben een gunstig effect op de BMD en botopbouw (zie hieronder). Enkele spoorelementen hebben echter een zeer schadelijke uitwerking op de botten. Cadmium vermindert de BMD en vergroot de kans op heupfracturen, zelfs bij een relatief geringe inname of blootstelling. Vrouwen met ernstige osteoporose blijken significant hogere cadmiumwaarden in hun bloed te hebben dan gezonde vrouwen. In een onderzoek bij kinderen waren verhoogde cadmiumwaarden in de urine gerelateerd aan een verhoogde uitscheiding van calcium. Bovendien heeft cadmium een negatieve invloed op de gunstige effecten van andere mineralen en spoorelementen.
Verder zijn er aanwijzingen dat de zware metalen chroom (Cr6+) en lood de botkwaliteit kunnen schaden. Lood stapelt in botweefsel en heeft een nadelig effect op de opbouw en sterkte van botten. Chroom genereert oxidatieve stress en tast in-vitro de overleving van osteoblastachtige cellen aan.

Vitamine D en calcium
Vitamine D is belangrijk voor de opbouw en het onderhoud van het skelet en het gebit. Vitamine D speelt een rol bij de botmineralisatie, verbetert de opname van calcium uit de voeding en bevordert de beschikbaarheid van calcium en fosfor, zodat deze mineralen zich in het bot kunnen afzetten. Een (chronisch) tekort aan vitamine D kan leiden tot osteomalacie, een verweking van de botten als gevolg van een verminderde botmineralisatie met calcium.
Calcium is een belangrijk bestanddeel van botten en tanden. Zo’n 99% van de lichaamsvoorraad calcium bevindt zich in het skelet en het gebit in de vorm van hydroxyapatiet. Onvoldoende inname van calcium wordt in verband gebracht met een verminderde botmassa en osteoporose.
In meerdere studies is vastgesteld dat vooral bij ouderen de voorziening met vitamine D en calcium onvoldoende is. In een onderzoek naar het voedingspatroon van ouderen in tien Europese landen (SENECA-studie) bleek dat ongeveer een derde van de deelnemers een zeer lage inname van calcium had: 300-600 mg/dag bij vrouwen en 350-700 mg/dag bij mannen. Uit een Nederlandse studie onder 595 65-plussers bleek dat 36% een vitamine D-tekort had.

Ook postmenopauzale vrouwen hebben vaak een tekort aan vitamine D. Een goede voorziening met deze vitamine is onder andere belangrijk voor een goede BMD. In een Chinees onderzoek werd van 119 postmenopauzale vrouwen (leeftijd 48-85 jaar) de BMD van het onderste (lumbale) deel van de wervelkolom en de hals van het dijbeen gemeten. Tevens werden de bloedspiegels 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D), PTH (onttrekt calcium aan botten) en ß-CTX (marker voor de mate van botafbraak) vastgesteld. Uit de resultaten bleek een omgekeerde relatie tussen serum 25(OH)D en PTH: naarmate de serumwaarden 25(OH)D toenamen, daalden de PTH-spiegels. Vrouwen met een lage vitamine D-spiegel (< 30 ng/ml) hadden een significant lagere BMD. In multiple regressie analyses bleek serum 25(OH)D een voorspellende factor voor de BMD van de dijbeenhals.
Bij vrouwen die de menopauze al meer dan vijf jaar achter zich hebben gelaten en die een geringe inname van calcium (< 400 mg/dag) hebben lijkt calciumsuppletie het botverlies te verminderen.
Uit een review van twaalf gerandomiseerde studies met controlegroep (RCT) komt een gunstig, preventief effect van vitamine D-suppletie ten aanzien van fracturen naar voren. De studies die in de analyse werden meegenomen telden in totaal ruim 19.000 mensen van 60 jaar en ouder. Dagelijks 700-800 IE vitamine D3 verminderde het risico op een heupfractuur met 26% en het risico op andere dan wervelfracturen met 23%. Voor een dosering van 400 IE/dag werd geen significant gunstig effect gevonden.
In meerdere onderzoeken is naar voren gekomen dat vitamine D in combinatie met calcium botverlies kan beperken, een positieve invloed heeft op de botdichtheid en effectiever dan zonder extra calcium het risico op botbreuken kan verkleinen.
De combinatie vitamine D (400-800 IE/dag) en calcium (500-1.200 mg/dag) resulteerde in een meta-analyse van de National Osteoporosis Foundation in een gemiddelde risicovermindering voor botbreuken van 15% en voor heupfracturen van 30%.

Een (te) geringe inname van calcium en vitamine D kan bij ouderen leiden tot een verhoogde activiteit van de bijschildklier (hyperparathyreoïdie) en daardoor brozere botten. In meerdere studies is deze al eerder beschreven omgekeerde relatie tussen de serumwaarden 25(OH)D en PTH vastgesteld, zowel bij zelfstandig wonende ouderen als bij ouderen in verzorgings- of verpleegtehuizen.

Aan de Franse Decalyos II-studie namen 583 ambulante, hoogbejaarde vrouwen in verzorgingstehuizen deel. Twee derde van de vrouwen kreeg een combinatie van vitamine D (800 IE/dag) en calcium (1.200 mg/dag), de overige een placebo. Na zes maanden waren de spiegels van vitamine D en PTH genormaliseerd in de behandelgroep. In een subgroep van 114 patiënten nam de BMD van de dijbeenhals af bij degenen die een placebo kregen maar bleef gelijk bij degenen die vitamine D en calcium kregen. Verder was de kans op een heupfractuur 70% groter in de placebogroep dan in de behandelgroep.
Ook eerdere studies vonden soortgelijke resultaten. Een review echter, waarbij studies met deelnemers met een vastgesteld vitamine D-tekort, osteoporose of een eerdere botbreuk nadrukkelijk waren uitgesloten, vond geen effect van vitamine D en calcium.

Vitamine C
Vitamine C fungeert als cofactor bij de hydroxylatie van proline en lysine en is zodoende van belang voor de collageenvorming. Daarnaast vervult vitamine C een rol bij de vorming en differentiatie van botcellen. Bij ratten met kunstmatig opgewekte osteoporose (door het verwijderen van de eierstokken) verhoogt vitamine C de antioxidant capaciteit, de activiteit van osteoblasten alsmede de botvorming en vermindert de activiteit van osteoclasten. Tevens werden de als gevolg van de ovariëctomie verminderde calcium- en magnesiumgehaltes en de kwaliteit van de botten hersteld door vitamine C.
In een Koreaanse studie met ratten is vastgesteld dat vitamine C de vorming van osteoblasten stimuleert en de aanmaak van osteoclasten remt door het activeren van bepaalde genen via specifieke signaleringsroutes. Bovendien zorgde de vitamine voor een toename van de concentratie calciumionen (Ca2+) in botten. Aanvankelijk was de Ca2+-concentratie na het verwijderen van de eierstokken met 12,1% gedaald. Suppletie met vitamine C in doseringen van 200 mg, 500 mg of 1.000 mg resulteerde in significant herstel van het Ca2+-gehalte met respectievelijk 6,29%, 8,16% of 9,83%. Tevens nam de stevigheid van de botten toe. Zodoende kan vitamine C de botregeneratie verbeteren en osteoporose helpen voorkomen, aldus de onderzoekers.
In een studie met 775 vrouwen (leeftijd 45-64 jaar) die postmenopauzale hormoontherapie kregen zorgde elke 100 mg meer inname van vitamine C voor een significante toename van de BMD (+ 0,017 g/cm2) in de dijbeenhals en heup. Bij vrouwen die daarnaast dagelijks meer dan 500 mg calcium binnenkregen verbeterde het resultaat nog iets (+ 0,019 g/cm2).
Ook uit een meta-analyse komt naar voren dat een hogere inname van vitamine C de BMD van het dijbeen en de lumbale ruggengraat doet toenemen, het risico op een heupfractuur iets kan verkleinen en de kans op osteoporose met 33% vermindert. Een recente review van 17 studies met in totaal 19.484 deelnemers komt met vergelijkbare bevindingen: een ruime inname van vitamine C-rijke voedingsmiddelen verkleint de kans op een heupfractuur, osteoporose en afname van de BMD.

Vitamine K2
Vitamine K2 verbetert de aanmaak en kwaliteit van botten door carboxylering van het calciumbindend eiwithormoon osteocalcine en door het stimuleren van botopbouwende osteoblasten en het remmen van botafbrekende osteoclasten.
Blijkens een studie van het UMC Utrecht verhoogt suppletie met 45 µg vitamine K2 (MK-7) per dag bij prepuberale kinderen de carboxylering van osteocalcine en het gehalte aan circulerend MK-7. De kans op ten minste één botbreuk gedurende het leven kan met 25% worden verkleind door de toevoeging van vitamine K2 (45 µg/dag) aan een suppletieregime van dagelijks 800 IE vitamine D en 1.200 mg calcium, zo blijkt uit een Canadees onderzoek met postmenopauzale vrouwen.
In een Franse studie met 89 bejaarde vrouwen (gemiddelde leeftijd 81 jaar), van wie er 51 net een heupfractuur hadden opgelopen, is een verband gevonden tussen het optreden van heupfracturen en een verlaagd vitamine K-niveau in het serum. In vergelijking met de gezonde controlegroep hadden de vrouwen met een heupfractuur aanzienlijk lagere waarden van vitamine K1 en de vitamine K2-isomeren MK-7 en MK-8. Veel patiënten hadden zelfs onmeetbaar lage MK-8-waarden.
Uit de Framingham Osteoporosis Study komt naar voren dat ouderen met de hoogste vitamine K-consumptie (mediaan 254 µg/dag) 65% minder risico liepen op een heupfractuur dan degenen die de geringste vitamine K-inname hadden (mediaan 56 µg/dag).
In een groep van 72.327 vrouwen (Nurses’ Health Study) in de leeftijd van 38-63 jaar hadden degenen die 109 µg of meer vitamine K per dag binnenkregen 30% minder kans op een heupfractuur dan de vrouwen die minder dan 109 µg/dag innamen.
In meerdere onderzoeken is vastgesteld dat vooral vitamine K2 van belang is voor het behoud van sterke botten en vitamine K1 in veel mindere mate.
Uit een review en meta-analyse van zeven gerandomiseerde onderzoeken met controlegroepen met in totaal 800 patiënten blijkt dat vitamine K2 (MK-4) in een zeer hoge dosering van 45 mg/dag het risico op wervelbreuken met 60%, heupfracturen met 77% en andersoortige botbreuken met 81% kan verminderen.

De BMD is afhankelijk van de vitamine K-status. Uit een Koreaanse studie met 337 gezonde vrouwen in de leeftijd van 20 tot 70 jaar komt een significant omgekeerd verband tussen het serumgehalte ongecarboxyleerd osteocalcine en de BMD van de lumbale wervelkolom naar voren. De hoogste gehaltes ongecarboxyleerd osteocalcine werden gevonden bij vrouwen in de leeftijdscategorieën 20 en 50. Dit duidt erop dat er een grotere behoefte is aan vitamine K bij een hoge bot-turnover (twintigers) en het begin van de menopauze (vijftigers).
In meerdere reviews is een effect van vitamine K2 op de BMD bij postmenopauzale vrouwen met osteoporose vastgesteld. Vitamine K2 verlaagt het serumgehalte ongecarboxyleerd osteocalcine, verhoogt in bescheiden mate de BMD van de lumbale wervelkolom en verlaagt het aantal fracturen (vooral wervelfracturen).
Bij een groep van 1.662 Japanse mannen van 65 jaar en ouder zorgde een hogere consumptie van vitamine K2-rijke natto voor een significant hogere BMD en significant lagere serumgehaltes ongecarboxyleerd osteocalcine.

Het gebruik van glucocorticoïden, zoals prednison, is de belangrijkste oorzaak van secundaire osteoporose door medicijngebruik. Langdurig gebruik van deze medicijnen kan tot een afname van de BMD leiden. Bij een groep patiënten met chronische nierfilterontsteking (glomerulonefritis) die prednison kregen was na acht weken de BMD van de lumbale wervelkolom met gemiddeld 3,19% afgenomen. Bij degenen die tevens een hoge dosering vitamine K2 (45 mg/dag) kregen bleef deze daling uit.
In een kleinschalige studie kregen 20 kinderen (leeftijd van 4-14 jaar) die werden behandeld met prednison en vitamine D3 al dan niet extra vitamine K2 (ca. 2 mg/kg/dag). Na twaalf weken was de lumbale BMD en het gehalte gecarboxyleerd osteocalcine significant toegenomen bij de kinderen die extra vitamine K2 kregen.

Magnesium
Hoewel de botmatrix voor slechts circa 1% uit magnesium bestaat, is een goede balans van dit mineraal uitermate belangrijk voor de gezondheid van de botten. Magnesium heeft invloed op de botopbouw en is een cofactor voor sleutelenzymen die het calciummetabolisme reguleren. Uit een studie met jonge sportzwemmers komt naar voren dat een goede voorziening met magnesium de BMD verhoogt.
Bij een tekort aan magnesium worden de hydroxyapatiet-kristallen in het bot langer, waardoor de botten brozer worden. Ook dalen de serumspiegels calcium en reageert het lichaam niet meer goed op PTH en effecten van vitamine D.
Echter, verhoogde magnesiumspiegels hebben ook een ongunstig effect op het botmetabolisme en de werking van de bijschildklier, waardoor de botmineralisatie wordt verstoord. Een hoog magnesiumgehalte in botweefsel remt de vorming van hydroxyapatiet doordat magnesium calcium in de weg zit en doordat het met pyrofosfaat bindt tot een onoplosbaar zout.

In een onderzoek bij ratten met parodontitis werd een ernstig magnesiumtekort in verband gebracht met een significante afname van de BMD van zowel de onderkaak als het gehele skelet en een toename van osteoclasten en de ontstekingsmediator iNOS (induceerbaar stikstof oxide synthase). Ook verergerde het ontstekingsgerelateerde botverlies als gevolg van de parodontitis.
Een Amerikaans dieronderzoek laat zien dat een magnesiuminname van 10%, 25% of 50% van de aanbevolen dagelijkse behoefte leidt tot botverlies, afname van osteoblasten en toename van osteoclasten. Bovendien zijn de PTH- en calcitriolwaarden in serum verlaagd, wat mogelijk bijdraagt aan de verminderde botvorming, en stijgen de waarden van de pro-inflammatoire cytokinen TNF-α en IL-1β, die de afbraak van botweefsel door osteoclasten kunnen verhogen. Dergelijke lage innames van magnesium komen ook onder de bevolking voor.

Tijdens en na de menopauze treden, mede als gevolg van veranderingen in de hormoonhuishouding, verstoringen op in de mineralenhuishouding die vaak tot tekorten leiden. In een Poolse studie met 171 gezonde postmenopauzale vrouwen is gekeken naar de serumwaarden van magnesium en zink. Alle vrouwen hadden minstens een jaar voor het begin van het onderzoek hun laatste menstruatie gehad en ze gebruikten geen hormoontherapie. Over het algemeen werden lage serumwaarden gemeten en de magnesiumwaarden namen aanzienlijk af naarmate er meer tijd was verstreken sinds de laatste menstruatie.
Als er bovendien sprake is van osteoporose of osteopenie (tekort aan botmassa, voorstadium van osteoporose) dan nemen de tekorten nog verder toe. Turkse onderzoekers hebben de serumwaarden magnesium en zink in kaart gebracht van 120 postmenopauzale vrouwen (leeftijd 43-80 jaar), van wie 40 met osteoporose, 40 met osteopenie en 40 met een normale BMD. Vrouwen met osteoporose of osteopenie hadden significant lagere magnesium- en zinkwaarden dan de vrouwen met een normale BMD. De vrouwen met osteoporose waren het slechtste af: hun serumwaarden waren nog lager dan van de vrouwen met osteopenie. De onderzoekers concluderen dat suppletie van magnesium en zink gunstig kan zijn voor de botdichtheid van postmenopauzale vrouwen.

In meerdere studies is een verband gevonden tussen de voorziening met magnesium en de kans op botbreuken. Britse en Finse onderzoekers analyseerden de bloedwaarden en inname via de voeding van magnesium van 2.245 mannen (leeftijd 42-61 jaar) die waren vastgelegd bij het begin van de Kuopio Ischaemic Heart Disease studie. Tevens keken ze naar het aantal botbreuken in de follow-up periode van gemiddeld ruim 25 jaar. In de groep met de laagste bloedwaarden van magnesium was de kans op een willekeurige botbreuk tweemaal zo groot als bij mannen met de hoogste waarden.
Een ander onderzoek met gegevens over de inname van magnesium uit voeding en supplementen van 3.765 mannen en vrouwen (gemiddelde leeftijd 60,6 jaar) komt met soortgelijke resultaten. Voor mannen met de hoogste magnesiuminname was het risico op een botbreuk 53% kleiner dan voor degenen met de laagste inname. Voor vrouwen was het risico zelfs 62% kleiner. Vrouwen met een magnesiuminname die voldeed aan de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid hadden 27% minder kans op toekomstige fracturen.
Uit een grootschalige studie met 156.575 mannen en vrouwen (leeftijd 39-72 jaar) die deel uitmaken van de UK Biobank cohort komt naar voren dat een goede voorziening met magnesium gunstig is voor de gezondheid van het bewegingsapparaat. Een hogere inname van magnesium wordt gelinkt aan meer grijpkracht, een grotere spiermassa en een betere BMD. Het mineraal lijkt te kunnen beschermen tegen veroudering van botten en skeletspieren. Daarom kan magnesium interessant zijn voor programma’s ter preventie van sarcopenie, osteoporose, kwetsbaarheid, vallen en botbreuken, aldus de onderzoekers.

Borium
Het spoorelement borium is op meerdere manieren van belang voor de gezondheid van de botten. Het beïnvloedt de productie en activiteit van steroïdhormonen en speelt zodoende een rol bij het voorkomen van calciumverlies en botdemineralisatie. Het spoorelement is belangrijk voor de botvorming, een tekort heeft een negatief effect op de ontwikkeling en het herstel van botten. Dit effect wordt nog sterker bij een geringe magnesiuminname. Verder bevordert borium de opname en afzetting in botweefsel van magnesium en de aanwending van vitamine D. Bij mensen met een vitamine D-tekort kan boriumsuppletie (3-6 mg/dag) de serumwaarden 25(OH)D verhogen. Tevens is in meerdere studies gevonden dat borium de uitscheiding van calcium en magnesium via de urine vermindert, de plasmawaarden oestradiol verhoogt en de calciumopname verbetert bij vrouwen tijdens en na de menopauze.
In een Iraans onderzoek kregen ratten naast hun gewone voeding dagelijks 2 mg borium, of 300 mg calcium of 2 mg borium plus 300 mg calcium in hun drinkwater. Na vier weken waren de mechanische eigenschappen (treksterkte, druksterkte, breuktaaiheid) van de scheenbenen, dijbenen en lendenwervels verbeterd in de groepen die borium hadden gekregen. De starheid van de lendenwervels nam in alle groepen toe, maar het meest in de calciumgroep. De maximale belasting voor alle botten was het grootst in de boriumgroepen. Deze ratten hadden sterkere botten dan de dieren in de calciumgroep. Voor wat betreft de lendenwervels werd de mindere score van calcium niet gezien als tevens borium werd gesuppleerd.
Bij ratten met osteoporose zorgde boriumsuppletie voor een toename van het corticale en trabeculaire botvolume. Bovendien nam in het sponsachtige bot het aantal actieve osteoclasten af en het aantal actieve osteoblasten toe. De botkwaliteit was vergelijkbaar met die van ratten die geen osteoporose hadden.
Ook in een studie met gezonde muizen en muizen met type II-diabetes (zonder overgewicht) verbeterde suppletie met borium de botsterkte en de microstructuur van het corticale en trabeculaire bot in beide groepen.
Het serumgehalte osteocalcine is een indicator voor de botvorming: hogere osteocalcine-waarden zijn gerelateerd aan een toename van de BMD. In een studie met 53 postmenopauzale vrouwen (leeftijd 55-60 jaar) resulteerde een toevoeging van borium aan het drinkwater (1 mg/l) in significant hogere serumwaarden osteocalcine. Volgens de onderzoekers wijst dit op een gunstig effect van borium op de botstofwisseling.

Zink
Het spoorelement zink is essentieel voor de ontwikkeling, de groei en het onderhoud van gezonde botten. Circa 30% van de lichaamsvoorraad zink bevindt zich in het botweefsel. Zink speelt een rol bij de botremodellering doordat het een regulerende werking heeft op een bepaald mechanisme, de zgn. RANKL/RANK/OPG-as. Dit mechanisme handhaaft de symbiose tussen botafbraak door osteoclasten en botformatie door osteoblasten. Zink bevordert de reproductie en differentiatie in osteoblasten en remt de activiteit van osteoclasten. Bovendien is zink gedurende het hele leven van belang voor het handhaven van de botmassa en de integriteit van de botten. Bij pasgeboren dieren zorgt een zinktekort voor een verminderde aanmaak van IGF-1 (somatomedine-C), een groeifactor die van belang is voor het starten van de groeispurt. De verminderde IGF-1-productie bij ouderen leidt tot aftakeling van het skelet en draagt bij aan het ontstaan van osteopenie. Zinksuppletie zou daarom van belang kunnen zijn bij de preventie van ouderdomsosteoporose.
Uit meerdere onderzoeken komt naar voren dat een goede voorziening met zink of zinksuppletie botverlies voorkomt en de algehele gezondheid van botten gunstig beïnvloedt. In dieronderzoek beschermt zinksuppletie het botweefsel tegen de schadelijke effecten van blootstelling aan cadmium. Extra zink beschermt tegen oxidatieve stress als gevolg van cadmium en voorkomt daarmee oxidatie van eiwitten, DNA en vetten in botweefsel. Bovendien herstelt zinksuppletie de door cadmium ontregelde RANKL/RANK/OPG-as en voorkomt daarmee botverlies.
Zinkdeficiëntie veroorzaakt een toename van malondialdehyde (MDA; biomarker voor oxidatieve stress) in botweefsel en bloed bij ratten waarvan de eierstokken zijn verwijderd (ratten met verwijderde eierstokken worden gebruikt als studiemodel voor postmenopauzaal botverlies). Extra zink verlaagt bij deze dieren de MDA-waarden en verhoogt de bot- en bloedwaarden van de antioxidant glutathion. In een Iraans onderzoek bleken vrouwen met postmenopauzale osteopenie of osteoporose een te geringe zinkinname en significant lagere serumwaarden zink te hebben dan normaal. Zinksuppletie zou dus gunstig kunnen zijn voor postmenopauzale vrouwen.
Osteoporose is ook een complicatie bij zowel type I- als type II-diabetes. In een Chinese studie is gekeken in hoeverre zink kan beschermen tegen diabetische osteoporose. 36 ratten werden verdeeld in drie groepen: een controlegroep, een groep met type I-diabetes en een groep met type I-diabetes plus zinksuppletie. Acht weken suppletie met 0,25 mg zink per kg lichaamsgewicht per dag zorgde naast een verlaging van de bloedsuikerspiegel onder andere voor een hogere BMD, een gunstig effect op de RANKL/RANK/OPG-as en herstel van diverse parameters van botsamenstelling naar normale waarden.
In eerder dieronderzoek was al vastgesteld dat een tekort aan zink diabetische osteoporose kan verergeren. Zelfs een matig zinktekort zorgde al voor een afname van de calcium- en fosforgehaltes in botweefsel en een sterke verhoging van de uitscheiding van deze mineralen die door de diabetes al hoger was.
Een ernstig zinktekort tijdens de adolescentie kan belangrijke gevolgen hebben voor de gezondheid van de botten later in het leven, zo blijkt uit Canadees dieronderzoek. Jonge ratten op een zinkarme voeding hadden niet alleen veel lagere zinkwaarden in serum en dijbenen maar ook een lagere BMD in de ruggengraat en 33% lagere osteocalcine-waarden.

Koper
Het spoorelement koper vervult een regulerende rol bij de groei en ontwikkeling van het skelet en verbetert de sterkte en kwaliteit van botweefsel. Het activeert het enzym lysyl oxidase en bevordert daarmee de vorming van dwarsverbindingen (crosslinks) in collageen en elastine die stabiliteit en stevigheid geven aan de extracellulaire matrix. Als cofactor van antioxidant enzymen speelt koper indirect een rol bij het onschadelijk maken van vrije radicalen in botweefsel die osteoclasten kunnen activeren. Daarnaast heeft koper in-vitro een rechtstreeks remmend effect op afbraak door osteoclasten in tandweefsel.
Het belang van een goede voorziening met koper blijkt onder andere uit een studie met 50 patiënten met vergevorderde gebitsslijtage. In vergelijking met een controlegroep bestaande uit personen zonder gebitsslijtage was het kopergehalte in hun tandglazuur significant lager. Daarnaast hadden ze een lagere BMD van de lumbale ruggengraat.
In een Iraans onderzoek bleken vrouwen met postmenopauzale osteopenie of osteoporose significant lagere serumwaarden koper te hebben dan normaal. Ook bij te vroeg geboren kinderen gaat een kopertekort gepaard met botaandoeningen, waaronder osteoporose.
Uit een review van acht studies met in totaal 2.188 patiënten komt onder meer naar voren dat lage serumwaarden van koper en zink belangrijke risicofactoren voor osteoporose zijn.

Zeemineralen
Zeemineralen (Aquamin®) bestaan uit complexen van meer dan 70 mineralen en spoorelementen, waaronder calcium, magnesium, zink, koper, mangaan en selenium. Een complex wordt gewonnen uit gecalcificeerd rood zeewier (Lithothamnion calcareum) en bevat als hoofdbestanddelen calcium carbonaat (85%, minimaal 32% calcium) en magnesium carbonaat (8,5%, ruim 2% magnesium). Een ander complex, afkomstig uit zeewater, bevat hoofdzakelijk magnesium hydroxide (minimaal 35% magnesium) en 2% calcium. De eigenschappen van deze zeemineralen zijn in diverse studies onderzocht:
– Zeemineralen stimuleren in-vitro de mineralisatie van osteoblasten en kunnen zo de botvorming bevorderen. Dit effect wordt verder versterkt als de deze mineralen worden gecombineerd met vitamine D.
– Uit een onderzoek met ratten komt naar voren dat een calciumrijk complex van zeemineralen effectiever is dan regulier calcium carbonaat in het afremmen van botverlies bij osteoporose.
– In een Koreaans dieronderzoek bleek suppletie met calcium en magnesium uit rood zeewier de BMD van het dijbeen meer te verhogen dan een combinatie van regulier calcium carbonaat en magnesium oxide. Ook nam de stevigheid van het bot meer toe bij gebruik van zeemineralen.
– Vrouwtjesmuizen op een vetrijk westers dieet hadden na 15 maanden een geringere botmineralisatie en stevigheid van scheen- en dijbeen dan soortgenoten op een vetarm standaarddieet. Combinatie van het vetrijke dieet met een complex van zeemineralen voorkwam de achteruitgang in botkwaliteit. Sterker nog, de vrouwtjesmuizen die de zeemineralen kregen hadden een betere botstructuur en -functie dan de muizen op het vetarme standaarddieet.
– Het calciummetabolisme kan worden verstoord door inspanning, zoals sportbeoefening, met afbraak van botweefsel als gevolg. In een studie met postmenopauzale vrouwen bleek suppletie met zeemineralencomplex voorafgaand en tijdens krachtig wandelen dit proces te kunnen temperen. Als gevolg van de suppletie werd de toename van PTH in serum (treedt op bij inspanning) beperkt.
– Magnesium hydroxide heeft een biobeschikbaarheid van ca. 15%. Uit in-vitro onderzoek blijkt echter dat magnesium hydroxide in een zeemineralencomplex gewonnen uit zeewater een hogere biobeschikbaarheid heeft, in de orde van grootte van die van magnesium chloride, vergelijkbaar met de biobeschikbaarheid van organische magnesiumverbindingen.

(WD)

Bronnen

  • Dermience M et al.: Effects of thirty elements on bone metabolism; Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 32:86-106, 2015.
  • Botbreuken; website Nederlandse Vereniging voor Traumachirurgie, geraadpleegd 04-2020.
  • Wikipedia (nl): Botweefsel; geraadpleegd 03-2020.
  • Engström A et al.: Associations between dietary cadmium exposure and bone mineral density and risk of osteoporosis and fractures among women; Bone 50(6):1372-1378, 2012.
  • Sughis M et al.: Bone resorption and environmental exposure to cadmium in children: a cross-sectional study; Environmental Health 10:104, 2011.
  • Zofkova I, Davis M, Blahos J: Trace elements have beneficial, as well as detrimental effects on bone homeostasis; Physiological Research 66(3):391-402, 2017.
  • Monograph: Vitamin D; Alternative Medicine Review 13(2):153-164, 2008.
  • Gennari C: Calcium and vitamin D nutrition and bone disease of the elderly; Public Health Nutrition 4(2B):547-559, 2001.
  • Vaes AMM et al.: Food sources of vitamin D and their association with 25-hydroxyvitamin D status in Dutch older adults; Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 173:228-234,2017.
  • Deng WM et al.: Relation of serum 25 hydroxyvitamin D levels to bone mineral density in southern Chinese postmenopausal women: A preliminary study; Indian Journal of Medical Research 142(4):430-437, 2015.
  • Lanham-New SA: Importance of calcium, vitamin D and vitamin K for osteoporosis prevention and treatment; Proceedings of the Nutrition Society 67(2):163-176, 2008.
  • Bischoff-Ferrari HA et al.: Fracture prevention with vitamin D supplementation: a meta-analysis of randomized controlled trials; JAMA 293(18):2257-2264, 2005.
  • Boonen S et al.: Need for additional calcium to reduce the risk of hip fracture with vitamin d supplementation: evidence from a comparative metaanalysis of randomized controlled trials; Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 92(4):1415-1423, 2007.
  • Weaver CM et al.: Calcium plus vitamin D supplementation and risk of fractures: an updated meta-analysis from the National Osteoporosis Foundation; Osteoporosis International 27(1):367-376, 2016.
  • Chapuy MC et al.: Combined calcium and vitamin D3 supplementation in elderly women: confirmation of reversal of secondary hyperparathyroidism and hip fracture risk: the Decalyos II study; Osteoporosis International 13(3):257-264, 2002.
  • Meunier P: Prevention of hip fractures by correcting calcium and vitamin D insufficiencies in elderly people; Scandavian Journal of Rheumatology Supplement 103:75-78; disc. 79-80, 1996.
  • Kahwati LC et al.: Vitamin D, Calcium, or Combined Supplementation for the Primary Prevention of Fractures in Community-Dwelling Adults: Evidence Report and Systematic Review for the US Preventive Services Task Force; JAMA 319(15):1600-1612, 2018.
  • Deyhim F et al.: Vitamin C reverses bone loss in an osteopenic rat model of osteoporosis; International Journal for Vitamin and Nutrition Research 88(1-2):58-64, 2018.
  • Choi HK et al.: Vitamin C Activates Osteoblastogenesis and Inhibits Osteoclastogenesis via Wnt/β-Catenin/ATF4 Signaling Pathways; Nutrients 11(3):506, 2019.
  • Hall SL, Greendale GA: The relation of dietary vitamin C intake to bone mineral density: results from the PEPI study; Calcified Tissue International 63(3):183-189, 1998.
  • Malmir H, Shab-Bidar S, Djafarian K: Vitamin C intake in relation to bone mineral density and risk of hip fracture and osteoporosis: a systematic review and meta-analysis of observational studies; British Journal of Nutrition 119(8):847-858, 2018.
  • Zeng LF et al.: Can Dietary Intake of Vitamin C-Oriented Foods Reduce the Risk of Osteoporosis, Fracture, and BMD Loss? Systematic Review With Meta-Analyses of Recent Studies; Frontiers in Endocrinology 10:844, 2020.
  • van Summeren MJ et al.: The effect of menaquinone-7 (vitamin K2) supplementation on osteocalcin carboxylation in healthy prepubertal children; British Journal of Nutrition 102(8):1171-1178, 2009.
  • Gajic-Veljanoski O et al.: Vitamin K supplementation for the primary prevention of osteoporotic fractures: is it cost-effective and is future research warranted?; Osteoporosis International 23(11):2681-2692, 2012.
  • Hodges SJ et al.: Circulating levels of vitamins K1 and K2 decreased in elderly women with hip fracture; Journal of Bone and Mineral Research 8(10):1241-1245, 1993.
  • Iwamoto J: Vitamin K2 therapy for postmenopausal osteoporosis; Nutrients 6(5):1971-1980, 2014.
  • Huang ZB et al.: Does vitamin K2 play a role in the prevention and treatment of osteoporosis for postmenopausal women: a meta-analysis of randomized controlled trials; Osteoporosis International 26(3):1175-1186, 2015.
  • Booth SL et al.: Dietary vitamin K intakes are associated with hip fracture but not with bone mineral density in elderly men and women; American Journal of Clinical Nutrition 71(5):1201-1208, 2000.
  • Feskanich D et al.: Vitamin K intake and hip fractures in women: a prospective study; American Journal of Clinical Nutrition 69(1):74-79, 1999.
  • Cockayne S et al.: Vitamin K and the prevention of fractures: systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials; Archives of Internal Medicine 166(12):1256-1261, 2006.
  • Kim SM et al.: Correlation of undercarboxylated osteocalcin (ucOC) concentration and bone density with age in healthy Korean women; Journal of Korean Medical Science 25(8):1171-1175, 2010.
  • Castiglioni S et al: Magnesium and osteoporosis: current state of knowledge and future research directions; Nutrients 5(8):3022-3033, 2013.
  • Wijnhoven M: Tekorten bij oudere mannen en postmenopauzale vrouwen; Voedingswaarde 9:26-27, 2014.
  • Matias CN et al.: Magnesium intake mediates the association between bone mineral density and lean soft tissue in elite swimmers; Magnesium Research 25(3):120-125, 2012.
  • Belluci MM et al.: Severe magnesium deficiency compromises systemic bone mineral density and aggravates inflammatory bone resorption; Journal of Nutritional Biochemistry 77:108301, 2020.
  • Rude RK, Singer FR, Gruber HE: Skeletal and hormonal effects of magnesium deficiency; Journal of the American College of Nutrition 28(2):131-141,2009.
  • Grochans E et al.: Serum Mg and Zn levels in postmenopausal women; Magnesium Research 24(4):209-214, 2011.
  • Mutlu M et al.: Magnesium, zinc and copper status in osteoporotic, osteopenic and normal post-menopausal women; Journal of International Medical Research 35(5):692-695, 2007.
  • Veronese N et al.: Dietary magnesium intake and fracture risk: data from a large prospective study; British Journal of Nutrition 117(11):1570-1576, 2017.
  • Kunutsor SK et al.: Low serum magnesium levels are associated with increased risk of fractures: a long-term prospective cohort study; European Journal of Epidemiology 32(7):593-603, 2017
  • Welch AA, Skinner J, Hickson M: Dietary Magnesium May Be Protective for Aging of Bone and Skeletal Muscle in Middle and Younger Older Age Men and Women: Cross-Sectional Findings from the UK Biobank Cohort; Nutrients 9(11):1189, 2017.
  • Pizzorno L: Nothing Boring About Boron; Integrative Medicine 14(4):35-48, 2015.
  • Nielsen FH: Studies on the relationship between boron and magnesium which possibly affects the formation and maintenance of bones; Magnesium and Trace Elements 9(2):61-69, 1990.
  • Naghii MR, Torkaman G, Mofid M: Effects of boron and calcium supplementation on mechanical properties of bone in rats; Biofactors 28(3-4):195-201, 2006.
  • Xu P et al.: Therapeutic effect of dietary boron supplement on retinoic acid-induced osteoporosis in rats; Journal of Southern Medical University 26(12):1785-1788, 2006.
  • Dessordi R et al.: Boron supplementation improves bone health of non-obese diabetic mice; Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 39:169-175, 2017.
  • Boyacioglu O et al.: Boron intake, osteocalcin polymorphism and serum level in postmenopausal osteoporosis; Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 48:52-56, 2018.
  • Human Vitamin and Mineral Requirements, Report of a joint FAO/WHO expert consultation Bangkok, Thailand; FAO, Rome, 2001.
  • Boyce BF, Xing L: The RANKL/RANK/OPG pathway; Current Osteoporosis Reports 5(3):98-104, 2007.
  • Amin N et al.: Zinc supplements and bone health: The role of the RANKL-RANK axis as a therapeutic target; Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 57:126417, 2020.
  • Brzóska MM, Rogalska J: Protective effect of zinc supplementation against cadmium-induced oxidative stress and the RANK/RANKL/OPG system imbalance in the bone tissue of rats; Toxicology and Applied Pharmacology 272(1):208-220, 2013.
  • Baltaci AK et al.: The effects of zinc deficiency and supplementation on lipid peroxidation in bone tissue of ovariectomized rats; Toxicology 203(1-3):77-82, 2004.
  • Mahdavi-Roshan M, Ebrahimi M, Ebrahimi A: Copper, magnesium, zinc and calcium status in osteopenic and osteoporotic post-menopausal women; Clinical Cases in Mineral and Bone Metabolism 12(1):18-21, 2015.
  • Qi S et al.: Zinc Supplementation Increased Bone Mineral Density, Improves Bone Histomorphology, and Prevents Bone Loss in Diabetic Rat; Biological Trace Element Research 194(2):493-501, 2020.
  • Fushimi H et al.: Zinc deficiency exaggerates diabetic osteoporosis; Diabetes Research and Clinical Practice 20(3):191-196, 1993.
  • Ryz NR et al.: Zinc deficiency reduces bone mineral density in the spine of young adult rats: a pilot study; Annals of Nutrition and Metabolism 54(3):218-226, 2009.
  • Li BB, Yu SF: In vitro study of the effects of copper ion on osteoclastic resorption in various dental mineralized tissues; Zhonghua Kou Qiang Yi Xue Za Zhi 42(2):110-113, 2007.
  • Sierpinska T et al.: Copper deficit as a potential pathogenic factor of reduced bone mineral density and severe tooth wear; Osteoporosis International 25(2):447-454, 2014.
  • Zheng J et al.: Low serum levels of zinc, copper, and iron as risk factors for osteoporosis: a meta-analysis; Biological Trace Element Research 160(1):15-23, 2014.
  • O’Gorman DM et al.: The marine-derived, multi-mineral formula, Aquamin, enhances mineralisation of osteoblast cells in vitro; Phytotherapy Research 26(3):375-380, 2012.
  • Widaa A et al.: The osteogenic potential of the marine-derived multi-mineral formula aquamin is enhanced by the presence of vitamin D; Phytotherapy Research 28(5):678-684, 2014.
  • Brennan O et al.: A Natural, Calcium-Rich Marine Multi-mineral Complex Preserves Bone Structure, Composition and Strength in an Ovariectomised Rat Model of Osteoporosis; Calcified Tissue International 101(4):445-455, 2017.
  • Bae YJ et al.: Magnesium supplementation through seaweed calcium extract rather than synthetic magnesium oxide improves femur bone mineral density and strength in ovariectomized rats; Biological Trace Element Research 144(1-3):992-1002, 2011.
  • Aslam MN et al.: A mineral-rich extract from the red marine algae Lithothamnion calcareum preserves bone structure and function in female mice on a Western-style diet; Calcified Tissue International 86(4):313-324, 2010.
  • Shea KL et al.: Calcium supplementation and parathyroid hormone response to vigorous walking in postmenopausal women; Medicine and Science in Sports and Exercise 46(10):2007-2013, 2014.
  • Dolberg MK, Nielsen LP, Dahl R: Pharmacokinetic Profile of Oral Magnesium Hydroxide; Basic and Clinical Pharmacology and Toxicology 120(3):264-269, 2017.
  • Felice VD et al.: Bioaccessibility and Bioavailability of a Marine-Derived Multimineral, Aquamin-Magnesium; Nutrients 10(7):912, 2018.

< Terug