Calcium: wat het is en hoe het werkt

Calcium associeert men gewoonlijk alleen met sterke botten. Maar elke spiercontractie, elke zenuwimpuls en zelfs de bloedstolling zijn onmogelijk zonder een nauwkeurig gereguleerde spiegel van calciumionen. De redactie legt uit hoe dit mineraal in het lichaam werkt, hoe het lichaam het evenwicht ervan handhaaft en waarom dit belangrijk is voor mensen die regelmatig trainen.

Hoeveel calcium er in het lichaam zit en waar het wordt opgeslagen

Calcium is het meest voorkomende mineraal in het menselijk lichaam. In het lichaam van een volwassene zit er ongeveer 1–1,2 kg van, en ongeveer 99% is geconcentreerd in de botten en de tanden in de vorm van hydroxyapatiet — een kristallijne verbinding van calcium en fosfaat. Juist die geeft het skelet zijn hardheid.

De rest, minder dan 1%, bevindt zich in het bloed, de intercellulaire vloeistof en binnen de cellen. Ondanks het geringe aandeel vervult juist dit «mobiele» calcium de meeste regulerende functies. De concentratie ervan in het bloed wordt binnen een zeer smalle marge gehandhaafd, want zelfs kleine afwijkingen beïnvloeden de werking van de zenuwen, de spieren en het hart.

In het plasma bestaat calcium in drie vormen: ongeveer de helft is geïoniseerd, biologisch actief calcium; een aanzienlijk deel is gebonden aan eiwitten, in de eerste plaats aan albumine; een klein deel vormt complexen met fosfaat, citraat en andere anionen. Laboratoriumonderzoek bepaalt gewoonlijk het totale calcium, en indien nodig het geïoniseerde.

Bot is geen inert opslagdepot, maar een levend reservoir. Het hele leven lang vindt remodellering plaats: osteoclasten breken oud botweefsel af, en osteoblasten bouwen nieuw op. Wanneer er onvoldoende calcium uit de voeding komt, «leent» het lichaam het uit de botten om de spiegel in het bloed op peil te houden. Kortdurend is dat veilig, maar bij een langdurig tekort daalt de minerale dichtheid van de botten.

Calcium en de spiercontractie

In de spiercel vervult calcium de rol van «start»-signaal. Wanneer de zenuwimpuls de spiervezel bereikt, verspreidt de membraanpotentiaal zich de diepte in via de T-tubuli en veroorzaakt de afgifte van calcium uit het sarcoplasmatisch reticulum — het intracellulaire depot.

Het vrijgekomen calcium bindt zich aan het eiwit troponine C. Dit verandert de stand van het tropomyosine en opent op het actine de bindingsplaatsen voor myosine. Er vormen zich dwarsbruggen, en de spier trekt samen. Zodra het calcium door de pomp SERCA, die ATP vereist, terug in het reticulum wordt gepompt, ontspant de spier.

Belangrijk om te begrijpen: het calcium voor de spiercontractie komt uit het intracellulaire depot, en niet rechtstreeks uit de voeding. Daarom heeft het idee dat een calciumtablet vóór de training «de contractie versterkt» geen fysiologische grondslag. Spierkrampen houden ook meestal verband met vermoeidheid en de neuromusculaire regulering, en niet met een tekort aan calcium in het dieet.

Calcium reguleert ook de contractie van de hartspier en de gladde spieren van de bloedvaten, de afgifte van neurotransmitters in de synapsen, de secretie van hormonen, waaronder insuline, en de cascade van de bloedstolling. Het overzicht van Berridge, Bootman en Roderick (2003) beschrijft calcium als een van de meest universele intracellulaire signalen.

Hormonale regulering: parathormoon, vitamine D, calcitonine

Het op peil houden van de calciumspiegel in het bloed wordt verzorgd door drie voornaamste regulatoren. De bijschildklieren hebben calciumgevoelige receptoren: wanneer de calciumspiegel daalt, scheiden zij parathormoon (PTH) uit.

Parathormoon werkt tegelijk op meerdere organen: het stimuleert de osteoclasten, die calcium uit de botten vrijgeven, versterkt de terugresorptie van calcium in de nieren en stimuleert de omzetting van vitamine D in de actieve vorm — calcitriol. Calcitriol verhoogt op zijn beurt de opname van calcium in de darm.

Dit systeem is zeer doeltreffend, maar heeft zijn prijs. Een chronisch verhoogd PTH, bijvoorbeeld bij een tekort aan calcium of vitamine D, betekent een voortdurend «lenen» van calcium uit de botten. Het overzicht van Peacock (2010) beschrijft uitvoerig hoe verstoringen van dit evenwicht leiden tot ziekten van de botten en de nieren.

Voor sporters is het interessant dat langdurige intensieve inspanning, vooral gericht op duurvermogen, een kortdurende daling van het calcium in het bloed kan veroorzaken met een daaropvolgende stijging van het PTH. Aan dit verschijnsel zijn aparte onderzoeken gewijd, die we bespreken in het artikel over de wetenschappelijke onderbouwing van calcium voor sporters.

De opname van calcium en de bronnen in het dieet

Calcium wordt in de dunne darm op twee manieren opgenomen: door actief transport, dat afhankelijk is van vitamine D en overheerst bij een lage inname, en door passieve diffusie tussen de cellen, die overheerst bij een hoge inname. Gemiddeld nemen volwassenen ongeveer een kwart tot een derde van het calcium uit de voeding op, en met de leeftijd daalt de efficiëntie.

• Zuivelproducten:melk, yoghurt, kaas — de voornaamste bron in het Europese dieet.
• Vis met graten:sardines en zalm uit blik.
• Groene groenten met een laag oxalaatgehalte:broccoli, boerenkool, paksoi.
• Verrijkte producten:plantaardige dranken, sappen, tofu met calciumsulfaat.
• Noten en zaden:amandelen, sesam — een matige bron.

De opname hangt ook af van het product zelf. Spinazie bevat veel calcium, maar oxalaten binden het, en er wordt slechts een klein deel opgenomen. De fytaten van peulvruchten en volkorenproducten verlagen de opname eveneens enigszins, terwijl lactose en een voldoende spiegel van vitamine D die ondersteunen.

Een overschot aan natrium en een zeer hoge eiwitinname verhogen de uitscheiding van calcium via de urine, hoewel de moderne gegevens over eiwit erop wijzen dat het in combinatie met voldoende calcium eerder gunstig is voor de botten. Cafeïne geeft een klein effect, dat alleen merkbaar is bij een lage calciuminname.

Inname-normen en tekort

Volgens het Institute of Medicine (2011) bedraagt de aanbevolen calciuminname voor volwassenen van 19–50 jaar 1000 mg per dag, voor vrouwen boven de 50 en mannen boven de 70 — 1200 mg, voor adolescenten — 1300 mg. De aanvaardbare bovengrens voor volwassenen van 19–50 jaar is 2500 mg, en na de 50 — 2000 mg per dag. Het Europese agentschap EFSA (2015) stelde voor volwassenen vanaf 25 jaar een referentiewaarde vast van 950 mg per dag.

Een acuut calciumtekort in het bloed — hypocalciëmie — is vrijwel nooit een gevolg van alleen onvoldoende voeding: het lichaam compenseert het tekort ten koste van de botten. Hypocalciëmie treedt op bij verstoringen van de werking van de bijschildklieren, een ernstig vitamine D-tekort, nierziekten en andere medische toestanden en vereist medische hulp.

Een chronisch onvoldoende calciuminname uit zich daarentegen «stil»: door een daling van de minerale dichtheid van de botten en na verloop van tijd een verhoogd risico op fracturen. Voor jonge sporters is dit bijzonder belangrijk, want de piekbotmassa wordt gevormd tegen het einde van het derde levensdecennium, zoals het standpunt van de National Osteoporosis Foundation (Weaver et al., 2016) benadrukt.

Risicogroepen voor een onvoldoende inname zijn mensen die zuivelproducten uitsluiten zonder vervanging, sporters met een beperkte calorie-inname en vrouwen met menstruatiestoornissen in het kader van RED-S. Voor hen is een beoordeling van het dieet samen met een diëtist de eerste stap vóór supplementen.

Conclusies van de redactie

Calcium is niet alleen «bouwmateriaal» voor de botten, maar ook een universeel signaal voor de spiercontractie, de zenuwgeleiding, het hartritme en de bloedstolling.

De calciumspiegel in het bloed wordt strak gereguleerd door parathormoon en vitamine D; bij een tekort in het dieet haalt het lichaam calcium uit de botten, en daarom uit een tekort zich langzaam — door het verlies van botdichtheid.

De meeste mensen kunnen hun behoefte dekken via de voeding, en supplementen hebben zin wanneer het dieet de norm niet haalt.

Verder raden we aan om te lezen «Het nut van Calcium voor sporters: de wetenschappelijke onderbouwing», en ook de artikelen «IJzer: wat het is en hoe het werkt» en «Waarmee IJzer te combineren», waar de wisselwerking tussen calcium en ijzer wordt uitgelegd.

Bronnen

1. Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D. Washington, DC: National Academies Press; 2011.
2. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. Scientific opinion on dietary reference values for calcium. EFSA J. 2015;13(5):4101.
3. Berridge MJ, Bootman MD, Roderick HL. Calcium signalling: dynamics, homeostasis and remodelling. Nat Rev Mol Cell Biol. 2003;4(7):517–529.
4. Peacock M. Calcium metabolism in health and disease. Clin J Am Soc Nephrol. 2010;5(Suppl 1):S23–S30.
5. Weaver CM, Gordon CM, Janz KF, et al. The National Osteoporosis Foundation's position statement on peak bone mass development and lifestyle factors: a systematic review and implementation recommendations. Osteoporos Int. 2016;27(4):1281–1386.
6. Mountjoy M, Sundgot-Borgen JK, Burke LM, et al. IOC consensus statement on relative energy deficiency in sport (RED-S): 2018 update. Br J Sports Med. 2018;52(11):687–697.