נגישות

גיליון 18 – מערכת העיכול, מאי 06

ספיגת מינרלים – מנגנונים ויחסי גומלין

סיגל טפר, דיאטנית קלינית M.Sc
 
הגורמים העיקריים הקובעים את כמות המינרלים בגוף הם כמותם במזון ושיעור ספיגתם במעי. כמותם במזון היא תוצאה של ריכוזם בקרקע הגידול של מקור המזון, ואילו שיעור הספיגה במעי תלוי בגורמים שונים.
סוג המינרל, כמות המינרל בגוף, הכמויות היחסיות של המינרלים השונים במזון וכן רכיבי תזונה אחרים ותרופות שונות – כל אלה משפיעים ישירות ובעקיפין על ספיגת המינרלים מן המזון.
 
המינרלים הם יסודות כימים חיוניים לגוף. בניגוד לויטמינים אלו הם חומרים אנאורגניים, המצויים בקרקעות (בחולות, בסלעים ובקרקעית הים) ומשם הם מגיעים לצמחים ולאדם. בדומה לויטמינים, גופנו אינו מסוגל לייצר את המינרלים בעצמו, ולכן צריך לקבלם מהמזון, וחוסר או עודף באחד מהם עלול לשבש את פעילות הגוף.
להבדיל מהויטמינים, במינרלים אנו עשויים למצוא הבדלים עצומים בין בתי גידול שונים. ההבדלים בין קרקע אחת לשניה קשורים להרכב גיאולוגי, קרבה לים, שחיקה של גידול יתר, גשם חומצי יותר או פחות וכו'. עד לעידן המודרני הייתה זמינותם של המינרלים מותנית במיקום הגיאוגרפי של איזור המחיה. כך לדוגמא, במקומות מרוקחים מהים, כגון שווייץ או הרי ההימלאיה, סבלו התושבים במשך דורות רבים מליקויים בתפקוד בלוטת התריס בשל חסר ביוד, מינרל שמקורו בים. איכות התוצרת החקלאית והמינרלים שנקבל הם פונקציה של האדמה עליה הם גדלים. אם יחסר באדמה מינרל או יסוד כלשהו, זה ישתקף בתוצרת החקלאית. בתקופת החקלאות המודרנית גוברת סכנת המחסור במינרלים. החקלאים משקיעים יותר אנרגיה בהמרצת הצמיחה, חסכון במים, הגדלת הפריון לדונם מאשר בהעשרת הקרקע במינרלים. הקרקע היא המקור ליסודות הקורט ולמינרלים. זיהום אוויר, מים, וקרקעות וניצול אינטנסיבי של אדמות חקלאיות גורם למחסור במינרלים בקרקע ולמעבר כימיקלים וחומרים רעילים בשרשרת המזון.
 
שני גורמים עיקריים קובעים את כמות המינרלים בגוף: כמותם במזון ושיעור ספיגתם במעי. כמותם במזון היא כאמור, תוצאה של ריכוזם בקרקע הגידול של מקור המזון – אם מהחי ואם מהצומח, ואילו שיעור הספיגה במעי תלוי בגורמים שונים, כמו: סוג המינרל, כמות המינרל בגוף והכמויות היחסיות של המינרלים השונים במזון. הרכב התפריט קובע אף הוא את שיעור ספיגת המינרלים במעי. כמו כן יש רכיבי תזונה, כגון הסיבים התזונתיים והמרכיבים הנלווים הקושרים מינרלים וכך מעכבים ספיגתם.
 
בשנים האחרונות התקדם מאוד מחקר התזונה על מינרלים בעקבות גילויים חדשים על הקשר בין מינרלים מסויימים לבין התפתחות מחלות כרוניות. עובדה זו, בנוסף להצטברות ידע על חסרים נפוצים במינרלים מסוימים בעולם המודרני, גרמו להגברת המודעות של הציבור הרחב לחשיבותם של המינרלים. קשה להתייחס לכל המינרלים כאל קבוצה אחת, למרות שהם חולקים מאפיינים משותפים, הרי שכל אחד מהם עולם ומלואו.
 
ספיגת מינרלים
המינרלים, כאמור, חיוניים לתפקוד תקין אולם בכמויות גבוהות הם רעילים. ברוב המקרים ספיגת המינרל במעי מהווה את הרגולציה הראשית להומאוסטזיס המינרל בגוף. רוב ספיגת המינרלים מתרחשת במעי הדק. מכניזם הספיגה נחקר בהרחבה בסידן וברזל, המהווים את המחסורים הנפוצים בעולם המודרני. אתאר בקצרה את מאפייני הספיגה במינרלים העיקריים- סידן, ברזל ואבץ.
סידן
כמות הסידן הנספגת מבוקרת ע"י כמות הסידן בדיאטה לאורך תקופת זמן. קיימים שני מנגנוני ספיגה לסידן: ספיגה אקטיבית, טרנס-צלולרית, המופיעה רק בדואדנום כשצריכת הסידן נמוכה, וספיגה פאסיבית, פארה-צלולרית, המתרחשת בג'ג'ונום ובאילאום, ובמידה פחותה בהרבה גם בקולון, כאשר רמות הסידן מהמזון מתונות עד גבוהות. מעבר יוני הסידן לדם תלוי במפל ריכוזים – ריכוז גבוה יותר של סידן חופשי במעי לעומת הריכוז בדם.
ברזל
גם הומואוסטזיס הברזל מבוקר על ידי רמות הספיגה במעי. חשובה ביותר ספיגה תקינה אך לא עודפת, כיוון שליונקים אין מסלולים פיזיולוגיים לפינוי ברזל. הברזל נספג בחלק הפרוקסימלי של הדואדנום. ספיגה יעילה דורשת סביבה חומצית, ולכן תרופות סותרות חומצה, או מצבים בהם ישנה הפרעה בהפרשת חומצות הקיבה, מפריעים לספיגת הברזל. ברזל בצורה שלHeme  מאכילת המוגלובין או מיוגלובין נספג בקלות. במקרה זה, נראה שה- Heme נעכל בשלמותו באמצעות אנדוציטוזה.
אבץ
למרות שזוהו מספר טרנספורטרים וחלבונים נשאים לאבץ בתאי האפיתל, תמונה מדוייקת של המולקולות המעורבות בספיגה עדיין לא הושגה. הומאוסטזיס האבץ, כמו רוב המינרלים, מווסת ברובו דרך ספיגה ואובדן במעי הדק. הפרשת אבץ במעיים מופיעה דרך הפרשות לבלב ומלחי מרה.
 
גורמים במזון המשפיעים על ספיגת מינרלים
מספר פקטורים תזונתיים זוהו כמשפיעים על ספיגת מינרלים - חלבונים מהחי מגבירים את ספיגת הסידן. ברזל, כאמור, נספג טוב יותר עם מזון חומצי. פיטאט ממקורות תזונתיים (דגנים, קטניות) נקשרים לאבץ ומעכבים את ספיגתו. רכיבים של דיאטה עשירה בפיטאט נחשבים כאחראים לחלק גדול מהמחסורים ההומניים באבץ.
 
גורמים המשפרים ספיגה
אוליגוסכרידים שאינם נעכלים (דוגמת אינולין) משפרים ספיגה של מס' מינרלים ומשפרים מינרליזציה בעצמות. סיבים אלו מכונים גם "פרהביוטיקה" משום שהם משמשים כמצע תסיסה לחיידקים מועילים בלבד. ככאלו, נראה שיש להם תפקיד חשוב בקידום בריאות ובמניעת מחלות כרוניות. רוב העדויות מתמקדות בהעלאת הזמינות של סידן, מגנזיום, אבץ וברזל. ההשפעה על ספיגת מינרלים תלויה במינון, זמן הנטילה, כמות הסידן בדיאטה ובגיל הנבדקים (1).
המנגנונים המוצעים לתופעה מתחלקים לשלושה:
ברמה הגסטרואינטסטינלית: הסיבים הפרה-ביוטים מגיעים לקולון, שם עוברים תסיסה סלקטיבית ע"י ביפידובקטריות, כמות חומצות שומן קצרות שרשרת עולה, וכתוצאה מכך יש ירידה ב- PH. מסיסות המינרלים עולה ובעקבות כך הספיגה.
ברמת הVillis-: עומק הסיסים, מס' תאי האפיתל בכל סיס, זרימת הדם למעי ושטף הסידן (מסלול ספיגה פאסיבי) עולים בעקבות נוכחות האוליגוסכרידים.
ברמת התא: סטימולציה של התבטאות הנשא החלבוני Calbindin, האחראי לטרנספורט אקטיבי של סידן דרך הממברנה. 
בנוסף, קיימים גורמים נוספים המשפיעים על ספיגת המינרלים: תסיסה של המזון במהלך הייצור כמו בבירה, יין, יוגורט ומזונות מסורתיים משפרת את הזמינות של אבץ וברזל. הזמינות הביולוגית של ברזל בפורמולות חלב לתינוקות משתנה כתלות בזמן הוספת הברזל (לפני או אחרי תהליך החימום), וייתכן שגם לאפיה ולאופן אריזת המזון השפעה על הזמינות (2).
 
אינטראקציות בין מינרלים
בין המינרלים קיימים יחסי גומלין שונים המשפיעים על הספיגה והזמינות הביולוגית. כך לדוגמא, אבץ במינון גבוה יכול להפריע לספיגת נחושת וברזל, סידן מפריע לספיגת אבץ, מנגן ומגנזיום, ומגנזיום בכמויות גבוהות יפריע לספיגת סידן וזרחן (3). גלגל המינרלים (The Mineral wheel) הוא דרך מעניינת להציג את האינטראקציות בין המינרלים השונים. הדיאגרמה המקורית של הגלגל שורטטה ע"י ד"ר ויליאם אלברכט מאוניברסיטת מיזורי (4).
 
איור 1: גלגל המינרלים

חץ שמצביע על מינרל מסוים מעיד על כך שעודף של המינרל עלול לגרום למחסור במינרל ממנו מגיע החץ. שני חיצים אחד כלפי השני באותו קו מראים דיכוי הדדי בין האלמנטים. החשיבות היא בכך שאם יש יותר מדי או חסר ממינרל מסוים, הדבר ישפיע על אחרים ויגרום לחסר או לעודף במינרלים אחרים. אנטגוניזם בין מינרלים גורם לחוסר איזון בו. מחסור או עודף  במינרל גורם מחסור, עודף או בעיה בניצול של מינרל אחר.
את כל האמור לעיל יש לקחת בערבון מוגבל. הרבה מהאינטראקציות הללו הן תלויות מינון, ואנו ניצבים בפני בעיה אמיתית של חוסר איזון רק במינונים גבוהים של צריכת המינרל. כך לדוגמא, "מן המפורסמות" היא האינטראקציה בין ברזל לסידן: ידוע על מחקרים שהצביעו על כך שסידן מעכב ספיגת ברזל בבני אדם. מחקר שפורסם ב- Am J Clin Nutr (5) בדק השפעת סידן על ספיגת ברזל בזמן ארוחה במשך 4 ימים בקרב 14 נשים צעירות בגיל הפוריות. כל משתתפת צרכה אחד מארבעת הטיפולים: דיאטה בסיסית המכילה רק 224 מ"ג סידן ליום, דיאטה כנ"ל בתוספת 3 כוסות חלב ליום (826 מ"ג סידן ליום), דיאטה בסיסית בתוספת סידן לקטאט (802 מ"ג סידן ליום), ודיאטה בסיסית עם מיצוי מינרלים מחלב (801 מ"ג סידן ליום). כל הדיאטות סיפקו 13.2 מ"ג ברזל ליום, שספיגתו נקבעה על סמך סך הקליטה בגוף. במחקר לא נמצא הבדל משמעותי בספיגת הברזל בין שלושת סוגי הדיאטות שהועשרו בסידן לבין הדיאטה הבסיסית. מסקנת החוקרים הייתה שבמהלך 4 ימי הדיאטה, צריכת חלב במשך 3 ארוחות עוקבות ביום או כמות שווה מתוסף או ממזון מועשר לא השפיעה על ספיגת הברזל.
 
אינטראקציות בין מינרלים לתרופות (6,7)
נתרן, אשלגן, מגנזיום, סידן, זרחן וכלור נמצאים בכמות גדולה יותר במזון, ולכן מעורבים יותר באינטראקציות עם תרופות. תרופות יכולות להפחית את ספיגת המינרלים בגוף, והמינרלים עצמם יכולים להפחית את ספיגת התרופות בגוף ואת יעילותן. מולקולה של המינרל נקשרת עם מולקולה של התרופה וביחד הם יוצרים קומפלקס קשה לספיגה. ישנם שלושה סוגים של אינטראקציות בין תרופות ומינרלים:
א.      ספיגה נמוכה של התרופה או המינרל כתוצאה מהקשירה ביניהם. לדוגמא, תרופות אנטיביוטיות מקבוצת הטטרהציקלינים נוטות להקשר לסידן, ברזל, אבץ, מגנזיום ונחושת וליצור קומפלקס קשה לספיגה לאורך מערכת העיכול. כתוצאה מכך התרופה אינה נספגת בגוף.
ב.      הידלדלות מאגרי המינרל או אצירתו בגוף. תרופות הגורמות להפחתה של מאגרי המינרל, או גורמות לאצירת שתן בגוף המובילה לכך שהמינרל אינו מתפנה מהגוף. תרופות משתנות על בסיס תיאזיד יכולות לגרום להידלדלות של זרחן, מגנזיום, אבץ ונתרן בגוף. לעומת זאת, סטרואידים אנבולים גורמים לאצירת שתן ולעליה של רמות נתרן בגוף.
ג.       אינטראקציה בין תרופה ומינרל כתוצאה מתרופות נוגדות חומצה – תרופות נוגדות חומצה מורידות את חומציות הקיבה, ובכך משפיעות על פירוקן של תרופות אחרות בקיבה, וגורמות לקשירתן עם מינרלים שונים. בנוסף, תרופות נוגדות חומצה (המכילות מלחי אלומיניום, מגנזיום וסידן) הבאות במגע עם מזון עשיר בנחושת, סידן, אבץ, מגנזיום וברזל לרוב נקשרות יחדיו ויוצרות אינטראקציה איתם. בצורה כזו קשה לתרופה או למינרל להיספג דרך מערכת העיכול אל מחזור הדם. במחקרים נמצא כי אנשים הנוטלים תרופות נוגדות חומצה באופן כרוני חשופים לתת-ספיגה של מינרלים שונים בגוף.
תרופות יכולות לגרום לתת-ספיגה של מינרלים בשתי דרכים:
א.      תת-ספיגה ראשונית: התרופה מונעת ישירות את ספיגת המינרל. יכולה להתבצע בשתי דרכים: קשירה ישירה של המינרל והתרופה (כלציה). דוגמא לכך הן תרופות אנטיביוטיות מקבוצת טטראציקלין אשר עלולות להיקשר עם סידן, ברזל, מגנזיום ואו אבץ. הקומפלקס אינו נספג ובכך נגרמת תת-ספיגה, או פגיעה ישירה של התרופה ברירית המעי הדק, אשר מונעת את ספיגת המינרל. לדוגמא, אספירין או תרופות על בסיס חומצי, אשר עלולות לפגוע ברירית המעי ולשנות את יכולתו לספוג מינרלים, במיוחד ברזל וסידן.
ב.      תת-ספיגה משנית: התערבות התרופה בתהליך הספיגה והמטבוליזם של מרכיב תזונתי מסוים החיוני לספיגת המינרל. לדוגמא, תרופות מקבוצת הקורטיקוסטרואידים האדרנלים מפריעות לפעילות של ויטמין D ולמטבוליזם שלו. ויטמין D נחוץ לספיגת הסידן ולכן אי ספיגתו או תפקוד לקוי שלו עלולים לגרום לתת ספיגה של סידן בגוף.
 
 
צפיפות העצם BMD (Bone Mineral Density)
לאחרונה, מקובלת הגישה שלכל המינרלים חשיבות בבריאות העצם, זאת בשל אינטראקציות הקשורות לספיגה ולפעילות בגוף. צפיפות העצם אינה תלויה רק בסידן אלא גם במינרלים נוספים דוגמת מגנזיום, אבץ ואשלגן (8). נמצא קשר בין צריכה גבוהה יותר של אבץ, מגנזיום, אשלגן וסיבים לבין צפיפות העצם בעמוד השדרה המתני Lumbar spine (LS) וה- Femoral trochanter (FT). נמצא קשר בין צריכת מוצרי חלב, ירקות ופירות, המספקים מינרלים אלה לבין צפיפות העצם, כנראה עקב השפעתם על יחסי חומצה- בסיס (9). כמו כן, מחקרים שבדקו השפעת  14 רכיבי תזונה על מסת העצם בקרב נשים מצאו קשר חיובי בין ברזל, אבץ, מגנזיום ופולאט ל-  BMD (10,11). מחקרים מראים כי עודף סידן בדיאטה מוריד את ספיגת האבץ בגלל אינטראקציות במעי, מצד שני, כמויות גבוהות של אבץ גורמות להפרשת מגנזיום גבוהה יותר בשתן ובצואה, מה שפוגע בייצור מסת העצם. זו הסיבה שחשוב כל כך להשתמש ביחס מתאים של סידן ואבץ (12).
במחקר מבוקר בו נתנו ל- 59 נשים תוסף סידן בלבד לעומת סידן בתוספת אבץ, נחושת ומגנזיום נמצאה ירידה במסת העצם רק בקבוצת הפלסבו ולא בשתי קבוצות התוספים. אולם מובהקות בשימור מסת העצם נמצא רק בקבוצה שקיבלה סידן בתוספת מינרלים (13).
אם כך,  מסת העצם תלויה במינרלים רבים ולא רק בסידן וויטמין D. מניעת אוסטאופורזיס ובניית מסת עצם מחייבת התייחסות גם לרכיבי תזונה נוספים. סידן הוא המינרל העיקרי בעצם, ויטמין D דרוש לספיגתו, ורכיבי תזונה נוספים חשובים הם המגנזיום, אשלגן, נחושת, אבץ, סיליקה ונתרן, כמו גם הויטמינים 12B, K, C ו- A. בנוסף יש לדאוג לספק אבות מזון כמו חלבונים וחומצות שומן חיוניות. העדויות המצטברות באשר למניעת אובדן עצם מתייחסות לרכיבי מזון רבים ולאינטראקציה בינהם (14).
 
לסיכום
חוסר במינרלים יכול להתפתח מסיבות שונות: צריכה לא מספקת, תכולה נמוכה במזון כתוצאה מקרקע הגידול או תנאים סביבתיים, או כתוצאה מליקוי בספיגה – אם בעקבות טיפול תרופתי, ואם בעקבות אינטראקציות עם רכיבים שונים במזון. המורכבות בספיגת המינרלים מערבת גורמים כמו פלורת המעי, הרכב המזון וחומציות מערכת העיכול. בנוסף, בין המינרלים השונים מתקיימות אינטראקציות רבות המשפיעות על שיעורי הספיגה במידה משמעותית. מסיבה זו כיום ההמלצות למניעת אובדן מסת עצם, למשל, מתייחסות למינרלים רבים ולאינטראקציות ביניהם ולא רק לסידן, למרות היותו המינרל העיקרי בעצם.  ספיגת המינרלים היא הווסת העיקרי לכמותם בגוף, ומידת הספיגה משתנה בראש וראשונה כפונקציה של כמות המינרל בגוף. העתיד במחקר המינרלים מתמקד בתפקידם במניעת מחלות כרוניות.
 
 
לידים:
לא נמצא הבדל משמעותי בספיגת הברזל בין שלושת סוגי הדיאטות שהועשרו בסידן לבין הדיאטה הבסיסית. מסקנת החוקרים הייתה שבמהלך ארבעת ימי הדיאטה, צריכת חלב במשך 3 ארוחות עוקבות ביום, או כמות שווה מתוסף, או ממזון מועשר, לא השפיעה על ספיגת הברזל.
עודף סידן בדיאטה מוריד את ספיגת האבץ בגלל אינטראקציות במעי, מצד שני, כמויות גבוהות של אבץ גורמות להפרשת מגנזיום גבוהה יותר בשתן ובצואה, מה שפוגע בייצור מסת העצם. זו הסיבה שחשוב כל כך להשתמש ביחס מתאים של סידן ואבץ. 
 
References:
 
1.    Scholz-Ahrens KE, Schaafsma G, et al. Effects of prebiotics on mineral metabolism. Am J Clin Nutr. 2001;73(2 Suppl):459S-64S.
2.    Johnson PE. Effect of food processing and preparation on mineral utilization. Adv Exp Med Biol 1991;289:483-98.
3.    Lonnerdal B. Dietary factors influencing zinc absorption. J Nutr 2000;130(5S Suppl):1378S-83S.
4.    Walters C, ed, The Albrecht Papers, Acres, USA, Raytown, Kansas City, MO, 1975.
5.    Grinder-Pedersen L, Bukhave K, et al. Calcium from milk or calcium-fortified foods does not inhibit nonheme-iron absorption from a whole diet consumed over a 4-d period. Am J Clin Nutr. 2004;80:404-9.
6.    Maurrray.JJ,Daniel MD. Drug-mineral interactions: a new responsibility for the hospital dietitian. J AM Diet Assoc.1991;91:66-70,73.
7.     Wallace.WA, Amsden.WG. Is it really ok to take this with food? Old interactions with anew twist. J Clin Pharmacol. 2002;42:437-43
8.    New SA, et al. Nutritional influences on bone mineral density: a cross-sectional study in menopausal women. Am J Clin Nutr I997; 65:1831-9.
9.     New SA, Robins SP, et al. Dietary influences on bone mass and bone metabolism: further evidence of a positive link between fruit and vegetable consumption and bone health? Am J Clin Nutr. 2000;71:142-51.
10.  Angus RM, Sambrook PN, et al. Dietary intake and bone mineral density. Bone Miner. 1988;4:265-77.
11.  Freudenheim JL, Johnson NE, Smith EL. Relationships between usual nutrient intake and bone-mineral content of women 35-65 years of age: longitudinal and cross-sectional analysis. Am J Clin Nutr. 1986;44:863-76.
12.  Nielsen FH, Milne DB. A moderately high intake compared to a low intake of zinc depresses magnesium balance and alters indices of bone turnover in postmenopausal women. Eur J Clin Nutr. 2004;58:703-10.
13.  Strause L, Saltman P, et al. Spinal bone loss in postmenopausal women supplemented with calcium and trace minerals. J Nutr 1994;124:1060-4.
14. Tucker KL. Dietary intake and bone status with aging. Curr Pharm Des. 2003;9:2687-704.
 
מקורות נוספים:
1.                                                      www.lpi.oregonstate.edu
2.                                                      www.colostate.edu/hbooks
3.    Sheldon SH, Davis R, ed. PDR for nutritional supplements. Medical economics company, NJ. 2001.
4.      זילבר- רוזנברג אילנה. תזונה- פרי מחשבה. הוצאת האוניברסיטה הפתוחה, 1996.