Кальций в движении: как минерал помогает мышцам работать

[СРЕДНЕЕ ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ: 7 МИНУТ]

Поднять чашку или открыть дверь — простые действия, пока не задумаешься, сколько процессов происходит внутри мышцы. Она должна получить сигнал, сократиться с нужной силой, а затем расслабиться, чтобы подготовиться к следующему движению. Разберемся, как кальций участвует в сокращении мышц  и что происходит, когда этот механизм нарушается.

Как кальций влияет на сокращение мышц

Чтобы встать со стула, мышцы ног и спины должны получить сигнал от нервной системы. Этот импульс заставляет кальций выйти из специального внутриклеточного хранилища — саркоплазматического ретикулума¹. Здесь хранятся запасы Ca²⁺, которому разрешено покидаь «склад» только при условии, что мышца будет задействована².

Вышедший на вольные поля кальция сразу связывается с тропонином — белком, который управляет сокращением мышечного волокна. Тропонин смещает своеобразный «блокатор», который в покое не дает другим мышечным белкам – актину и миозину – работать. Когда блокировка снимается, эти белки начинают скользить друг относительно друга, волокно укорачивается и мышца сокращается³.

Но на этом работа минерала не заканчивается. Чтобы сделать следующее движение, мышце нужно расслабиться. Ca²⁺ возвращается обратно, его концентрация внутри клетки снижается, взаимодействие актина и миозина прекращается — мышца возвращается в состояние покоя⁴.

Откуда мышцы берут кальций

В организм кальций поступает в основном с пищей⁵. Согласно методическим рекомендациям Роспотребнадзора, взрослым обычно требуется 1000 мг в сутки, а пожилым старше 65 лет — 1200 мг⁶. Эти цифры отражают общую потребность, ведь кальций нужен не только мышцам.

Получить необходимое количество можно из обычного рациона: молочных продуктов, рыбы с мягкими съедобными костями, некоторых овощей, бобовых, орехов и обогащенных продуктов⁵. Однако цифра на этикетке не равна тому, что действительно усвоится.

Что влияет на усвоение кальция

Влияние кальция на мышцы напрямую зависит от того, сколько минерала действительно усвоится. Его количество в продукте не равно тому, сколько в итоге получит организм.

Особенно это заметно на растительных продуктах. Фитаты и оксалаты — природные соединения растений — могут связывать кальций и снижать его доступность⁷. Первые содержатся преимущественно в злаках и бобовых, а вторые — в некоторых овощах, включая шпинат. По данным Национального института здоровья США (NIH), усвоение кальция из шпината составляет около 5% из-за высокого содержания щавелевой кислоты, тогда как из молока — около 27%⁸.

Но, пожалуй, самое важную роль в усвоении кальция играет  витамин D. Он помогает кишечнику усваивать Ca²⁺ и поддерживает его нормальную концентрацию в крови¹¹.

Ваши привычки влияют на мышцы и кальций не меньше. Курение и чрезмерное употребление алкоголя негативно влияют на кальциевый обмен^12,13. Кто-то старается исключить из жизни и такие напитки, как кофе и чай. Но их не стоит автоматически считать причиной нехватки кальция. Хотя кофеин действительно немного увеличивает выведение Ca²⁺ с мочой, при полноценном рационе этот эффект невелик¹⁴.

Что происходит, когда нарушается работа кальция в мышцах

То, как кальций влияет на мышцы, может меняться даже при полноценном питании. При длительной нагрузке снижается высвобождение минерала из саркоплазматического ретикулума, а мышечные волокна теряют чувствительность к Ca²⁺¹⁵. Это локальное утомление — оно не связано с общим дефицитом и проходит после отдыха.

Иначе выглядит ситуация, когда концентрация кальция в крови отклоняется от нормы. Если она падает, нервные и мышечные клетки становятся чрезмерно возбудимыми¹⁶. Тогда даже в покое могут возникать покалывание, онемение и непроизвольные спазмы¹⁶. Такое состояние (гипокальциемия) почти никогда не вызвано пропущенным приемом пищи — его корни в нарушении тонкой регуляции, которое может быть связано с дефицитом витамина D, особенностями обмена или приемом некоторых лекарств.

Противоположный сдвиг — гиперкальциемия или избыточная концентрация — дает другие сигналы: утомляемость, слабость, общее недомогание¹⁷. Она может развиться при тех же сбоях в регуляции, а также при бесконтрольном приеме препаратов с кальцием или витамином D.

Важно запомнить

• Кальций участвует в сокращении и расслаблении мышц. Нервный сигнал вызывает высвобождение Ca²⁺ внутри мышечной клетки, а его возвращение в внутриклеточное хранилище позволяет мышце расслабиться.
• Кальций поступает в организм с пищей, а его усвоение зависит не только от количества минерала. На него влияют состав рациона, витамин D и состояние пищеварительной системы.
• Фитаты и оксалаты могут снижать доступность кальция из некоторых продуктов. Их содержание можно частично уменьшить с помощью определенных способов обработки пищи, например замачивания и варки.
• Обычная усталость после нагрузки не означает нехватку кальция. При физическом утомлении действительно могут меняться процессы высвобождения Ca²⁺ в мышечных клетках, но причин усталости гораздо больше.
• Регулярные судороги или выраженная мышечная слабость требуют выяснения причины. Такие симптомы могут возникать при нарушении концентрации кальция в крови и других состояниях.

Каталог продукции «Биокор»

Узнайте подробнее про Кальций + D3 с селеном «Биокор».

Источники:

1. Шишмарев Д. Возбуждение-сокращение в скелетных мышцах: последние достижения и нерешенные вопросы. Biophys Rev. 2020 фев;12(1):143-153. DOI: 10.1007/s12551-020-00610-x. Epub 2020 янв 16. PMID: 31950344; PMCID: PMC7040155.
2. Кальдерон Дж. К., Боланьос П., Капуто К. Механизм возбуждения-сокращения в скелетных мышцах. Biophys Rev. 2014 март;6(1):133-160. DOI: 10.1007/s12551-013-0135-x. Epub 2014 янв. 24. PMID: 28509964; PMCID: PMC5425715.
3. Берхтольд М.В., Бринкмайер Х., Мюнтенер М. Ион кальция в скелетных мышцах: его решающая роль для функции мышц, пластичности и заболеваний. Physiol Rev. 2000 июль;80(3):1215-65. DOI: 10.1152/physrev.2000.80.3.1215. PMID: 10893434.
4. Гаш М.К., Кэндл П.Ф., Мюррей И.В. и др. Физиология, сокращение мышц. StatPearls Publishing.
5. Кальций. Гарвардская медицинская школа.
6. Методические рекомендации МР 2.3.1.0253‑21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22 июля 2021 г.)
7. Бурасса М.В., Абрамс С.А., Белизан Дж.М., Бой Е., Кормик Г., Кихано К.Д., Гибсон С., Гомес Ф., Хофмейр Г.Дж., Хамфри Дж., Кремер К., Ливидини К., Нойфельд Л.М., Паласиос С., Шлиски Дж., Танкачан П., Вильяльпандо С., Уивер К.М. Мероприятия по улучшению потребления кальция через продукты питания среди групп населения с низким уровнем потребления. Энн, Нью-Йоркская академия наук. Май 2022 г.;1511(1):40-58. DOI: 10.1111/nyas.14743. Epub, 31 января 2022 г. PMID: 35103316; PMCID: PMC9306636.
8. Кальций. Информационный бюллетень для медицинских работников. Национальный институт здравоохранения США (NIH).
9. Чай В., Либман М. Влияние различных методов приготовления на содержание оксалатов в овощах. Журнал сельскохозяйственной пищевой химии. 2005, 20 апреля;53(8):3027-30. DOI: 10.1021/jf048128d. PMID: 15826055.
10. Нагесса, В.Б., Чамбал, Б., и Макуамуле, К. (2023). Влияние методов обработки на содержание фитата и танина в черной мелкой фасоли ( Phaseolus vulgaris L.), выращенной в Мозамбике. Cogent Food & Agriculture , 9 (2). DOI: 10.1080/23311932.2023.2289713
11. Витамин D и ваше здоровье: разрушение старых правил, вселяющее новые надежды. Гарвардская медицинская школа.
12. Курение и здоровье опорно-двигательного аппарата. Американская академия хирургов-ортопедов.
13. Пейте меньше — для крепких костей. WebMD.
14. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12204390/ Хини Р.П. Влияние кофеина на кости и кальциевый обмен. Food Chem Toxicol. 2002 сентябрь;40(9):1263-70. DOI: 10.1016/s0278-6915(02)00094-7. PMID: 12204390.
15. Аллен Д.Г., Каббара А.А., Вестерблад Хк. Мышечная усталость: роль внутриклеточных запасов кальция. Может ли J Appl Physiol. 2002 фев;27(1):83-96. DOI: 10.1139/h02-006. PMID: 11880693.
16. Гипокальциемия. Кливлендская клиника.
17. Гиперкальциемия. Кливлендская клиника.