カルシウムはどのように吸収されるのでしょうか？

牛乳を飲むのが好きでないとカルシウム不足になりますか？カルシウム錠剤を毎日摂取する必要がありますか?カルシウムを補給すると骨は健康になりますか？カルシウム補給の問題はそれほど単純ではありません。その背後には一連の科学的原理があります。

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「カルシウムを食べる」から「カルシウムを排泄する」へ

私たちが食事を通して摂取するカルシウムは、通常、化合物の形で存在します。これらはタンパク質、水、脂肪、乳糖などとともに食道を通過し、胃という「過酷な環境」に到達し、そこで人体からの最初の試練に直面するのです。

胃の細胞は塩酸を分泌して食べ物を柔らかくし、塩酸内の水素イオンが無機カルシウム化合物からカルシウムイオンを遊離させます。イオン状態になったカルシウムはそのまま移動を続け、素早く小腸に到達します（カゼインカルシウムなどの有機カルシウムはカルシウムイオンに変換されず、結合した状態で小腸に入ります）。ここでは、多数のひだや小さな絨毛により、小腸は最小のスペースで最大の表面積を持ち、糜粥と完全に接触することができます。腸粘膜細胞上では、「カルシウム結合タンパク質」が腸腔内のカルシウムイオンと容易に「パートナーを形成」し、カルシウムイオンの運搬体（カルシウムイオンチャネル）として働き、カルシウムイオンの吸収を促進します。カルシウムイオンが粘膜細胞の細胞質に入ると、ミトコンドリアの中に隠れます。カルシウム結合タンパク質はそれらを細胞の漿膜表面に輸送し、この「カルシウムイオン交換システム」を通じてカルシウムイオンは細胞から排出され、血液に入ります。

その後、血液はカルシウムイオンを体中のさまざまな組織や細胞に運び、カルシウムの交換を行います。この交換の後、血液中の残りのカルシウムは骨に運ばれて蓄えられ、一方では骨の強度を確保し、他方では「カルシウム欠乏」の必要性に備えます。このプロセスでは、骨芽細胞が骨塩（骨に含まれる無機塩で、主成分はカルシウム）と骨基質を誘導して骨を形成します。破骨細胞は骨の吸収を誘導し、老化した骨や損傷した骨を溶解して代謝します。その後、沈殿したカルシウムは血液とともに腎臓を循環し、継続的に濾過され選別されます。血液中のカルシウムのほとんどは腎臓でリサイクルされ再利用され、使われなくなった少量の「老廃カルシウム」は尿とともに体外に排出されます。 「カルシウムを摂取する」から「カルシウムを排出する」までが人体のカルシウム代謝のプロセスです。

カルシウムの吸収を指示するのは誰ですか?

私たちが食事から摂取するカルシウムのかなりの部分は吸収されず、直接体外に排出されます。カルシウムの吸収に影響を与える要因は何ですか?まず、カルシウムが小腸に到達した後、吸収される経路は一般的に2つあります。 1つは、小腸細胞の表面にあるチャネルを介した能動輸送です。イオンチャネルの運搬能力には限界があり、カルシウムを過剰に摂取すると吸収率が低下します。もう 1 つは受動輸送で、カルシウムイオンが濃度勾配に沿って細胞膜を拡散し、細胞膜の両側のバランスを確保します。このプロセスでは、細胞が追加のエネルギーを供給する必要はありません。つまり、カルシウムを多く摂取すると、ある程度は吸収が促進されるということです。第二に、カルシウム自体の活性化学特性も、体内でのカルシウムの吸収に多かれ少なかれ影響を与えます。中国住民の食事構成は主に植物性食品で、フィチン酸、シュウ酸、セルロースなど、カルシウム、鉄、亜鉛の吸収に影響を与える因子が大量に含まれています。シュウ酸は植物中のフィチン酸やカルシウムと結合し、吸収されにくくなります。さらに、体内のカルシウムの吸収はホルモンなどの要因によっても調節されており、その中でもビタミン D、カルシトニン、副甲状腺ホルモンは非常に重要です。

人間の皮膚の下の7-デヒドロコレステロールは紫外線の照射により直接ビタミンD3に変わります。ビタミンD3は肝臓に蓄えられ、25-ヒドロキシカルシフェロールおよび特殊な輸送グロブリンと結合し、血液とともに体全体に循環します。ビタミンD3のカルシウム吸収における主な機能は、能動吸収を調節し、能動吸収のための経路を確立することです。ビタミンD3が少ないと、活発に吸収される経路が少なくなります。ビタミン D は多すぎても効果がなく、少なすぎると副作用が出ることもあります。

カルシトニンは血漿中のカルシウムイオン濃度を低下させ、カルシウムイオンを骨に沈着させます。一方、カルシトニンは骨塩の溶解を阻害し、骨組織から血液中に放出されるカルシウムの量を減らし、血中カルシウム濃度の低下を引き起こすこともあります。副甲状腺は、骨からカルシウムを動員して細胞の外へ移動させるという主な機能を持つホルモンを分泌します。腎尿細管によるカルシウムの再吸収を促進し、リンの排泄を増加させます。副甲状腺ホルモンの分泌も血中カルシウム濃度によって調節されており、両者は反比例します。血中カルシウム濃度が高くなると、その分泌が抑制されます。血中カルシウム濃度が低い場合、その分泌が過剰になります。カルシトニンの作用は副甲状腺ホルモンの作用と拮抗します。人体では、これら 3 つのホルモンが連携して血中カルシウム濃度を維持します。

カルシウムは骨や歯だけではない

小腸で吸収されたカルシウムは血液に入り、血液中のカルシウム濃度を比較的バランスよく維持して、心臓の鼓動と神経信号の伝達を維持します。人体は細胞間の液体カルシウムをはじめ、血液中のカルシウムを細かくコントロールしています。わずか 10% の変化でも、わずかに高かったり低かったりすると問題が発生する可能性があります。

食事に含まれるカルシウムの量は日々変化しますが、血中カルシウム濃度は一定に保たれます。これはなぜでしょうか?人間の体は私たちが思っているよりもずっと賢いのです。消化管が多量のカルシウムを吸収すると、一時的に血中カルシウム濃度が上昇することがあります。このとき、腎臓のカルシウム排泄能力が増加し、カルシウムの吸収が弱まり、尿中のカルシウムが大幅に増加し、血中カルシウム濃度が低下します。一方、血中カルシウムが低下すると、胃腸からのカルシウムの吸収が増加し、血中カルシウムが上昇すると、胃腸からのカルシウムの吸収が弱まります。

カルシウムを補給すると骨が強くなりますか？

血液中のカルシウム含有量を確保するだけでなく、人体に吸収されたカルシウムの大部分は骨や歯に蓄えられます。ここはカルシウムの「貯蔵庫」です。この「貯蔵庫」は静的ではなく、常に新陳代謝しています。骨は長期間にわたってストレスを受けるため、金属が疲労するのと同じように老化します。骨の強度を維持するためには、アスファルト道路と同じように骨も新陳代謝する必要があります。損傷した場合は、市の担当者がアスファルトで埋めて修復する責任を負います。骨のリモデリングの機能は、骨の「くぼみ」を滑らかにすることです。通常、体内のすべての骨が代謝されるまでには約 20 年かかります。

私たちの体自体も経済的な考慮があり、必要に応じて構築します。現代の都市住民は一日中静かに座り、屋外で過ごす時間はほとんどありません。その結果、骨が強くなるために必要な外力と日光が不足し、骨の健康状態が心配になります。さらに恐ろしいのは、栄養失調を心配してカルシウムのサプリメントを過剰に摂取することで、筋肉や靭帯など、骨化すべきでない場所で骨化を引き起こす可能性があることです。特に子供の場合、カルシウムを食事だけで補給し、運動をしないと、骨は比較的弱くなり、期待したほど強くなりません。また、多くの考古学的証拠は、1,200年前に生きていたアジアの女性は、カルシウム錠剤を摂取しておらず、定期的に牛乳を補給することもできなかったにもかかわらず、現代の女性よりも骨量が20％高かったことを示しています。

カルシウムはどれくらい補給すればいいのでしょうか？

生活水準の向上に伴い、2022年版の「中国住民の食生活ガイドライン」では牛乳の摂取に特に重点が置かれ、牛乳と乳製品の推奨摂取量は、2016年版の1日300グラムから、新版では1日300～500グラムに増加した。現在の栄養食事ガイドラインによれば、成人の推奨カルシウム摂取量（RNI）は 1 日あたり 800 mg です。この基準は西洋の研究に基づいています。現時点では、中国人にとってそれはまだ遠い目標のように思えます。 「中国住民の栄養と慢性疾患の状況に関する報告書（2020年）」によると、中国住民の1日あたりの平均カルシウム摂取量は356.2mgです。我が国だけでなく、東アジアや東南アジアの多くの国でも、住民のカルシウム摂取量は比較的低く、これは私たちの食習慣に関係しています。

成人のカルシウムのRDAは世界中で異なります。世界保健機関（WHO）は、発展途上国の成人に対するカルシウムの推奨摂取量を400～500 mgと定めています。先進国よりも低い理由は、これらの国の食事に含まれるタンパク質含有量が低いためだと考えられます。タンパク質は尿中カルシウム排泄に重要な影響を及ぼします。高タンパク質食品を摂取すると、尿中へのカルシウム排泄量が増える可能性があります。

カルシウム補給は単純な問題ではありません。骨の健康を維持したい場合、カルシウムの補給だけでは不十分です。運動やその他の要素も非常に重要です。カルシウムを補給すればするほど良いというわけではありません。たとえば、毎日の食事からのカルシウム摂取量が 1200 mg を超えると、心血管疾患による死亡率が上昇し始めます。

カルシウム補給に関しては、数字だけではなく、数字の背後にある一連の科学的原理に注目する必要があります。

この記事は、中国科学普及-星空プロジェクト（創造と栽培）によって作成されました。転載の際は出典を明記してください。

著者: 朱新娜、科学人気作家、独立書籍プランナー、北京の優れた読書推進者

査読者: 陳然、副研究司書（科学コミュニケーション担当）/ COFCO 栄養健康研究所 シニアエンジニア