Bối cảnh và thắc mắc phổ biến về nguồn canxi tự nhiên

Nhiều người tìm đến các vị thuốc cổ truyền như thạch nhũ (canxi từ khoáng chất nhũ đá hang động) hoặc ô tặc cốt (mai mực) để bổ sung canxi trị bệnh dạ dày hoặc bồi bổ xương khớp. Không ít người tin rằng các nguồn canxi tự nhiên luôn lành tính và an toàn hơn hẳn các sản phẩm hóa dược thông thường. Liệu thành phần canxi từ đá tự nhiên và từ mai mực có giống nhau, và chất lượng tinh khiết của chúng được kiểm chứng ra sao?

Xét về mặt hóa học căn bản, thành phần chủ đạo của thạch nhũ là các tinh thể canxi cacbonat (CaCO3) [1]. Dù có nguồn gốc tự nhiên, canxi từ khoáng vật hang động hay sinh vật biển vẫn phải đối mặt với các nguy cơ tạp chất hóa học, kim loại nặng và cần có kiểm soát nghiêm ngặt trước khi dùng cho cơ thể [1, 3].

Hiện tại, chưa có nghiên cứu đối đầu trực tiếp so sánh dược lực học giữa thạch nhũ và mai mực trong các thử nghiệm lâm sàng người; dữ liệu hiện có tập trung vào đặc tính khoáng học, cấu trúc kết tinh của nhũ đá và hàm lượng tạp chất trong các chế phẩm canxi cacbonat khác nhau [1, 2, 3]. Nghiên cứu về mực Sepiella maindroni trong dữ liệu hiện tại chỉ tập trung vào polysaccharide chiết xuất từ mực ống/mực nang mà không trực tiếp đánh giá canxi trong mai mực [2].

Bản chất hóa lý của thạch nhũ: Tinh thể CaCO3 từ hang động

Về cấu trúc khoáng vật học, thạch nhũ là một dạng trầm tích hang động (speleothem) được hình thành chủ yếu từ các tinh thể canxi cacbonat [1]. Các nhà khoa học đã phân tích và xác nhận các tinh thể khoáng chất trong thạch nhũ có dạng tinh thể hình mặt thoi (rhombohedral) với kích thước tinh thể khoảng 166 Ångström, chứa các nguyên tố cơ bản là cacbon, oxy và canxi [1].

Quá trình hình thành này không chỉ đơn thuần là phản ứng kết tủa hóa lý từ nước nhỏ giọt. Một nghiên cứu năm 2020 trên mẫu nhũ đá thu thập từ hang Sahastradhara đã phân lập được 5 chủng vi khuẩn có khả năng làm kết tủa canxi cacbonat nhờ tiết enzym urease [1]. Chủng hoạt động mạnh nhất được giải trình tự gen 16S rDNA xác định là vi khuẩn Klebsiella pneumoniae [1]. Dưới điều kiện nuôi cấy tối ưu (nồng độ urê 1,5625%, tỷ lệ cấy giống 19,98%, pH 6,98 trong thời gian 38 giờ 24 phút), vi khuẩn này đã thúc đẩy kết tủa canxi cacbonat tạo ra dạng tinh thể rhombohedral nói trên [1].

Như vậy, canxi trong thạch nhũ về bản chất là một dạng calcite tự nhiên có sự tham gia của cả yếu tố địa chất lẫn vi sinh vật trong hang đá [1]. Do đó, đặc tính vật lý của thạch nhũ gắn liền với cấu trúc mạng tinh thể đá vôi tự nhiên.

Cơ chế giữ tạp chất và kim loại trong khoáng vật thạch nhũ

Nhiều người nghĩ đá vôi tự nhiên ở hang sâu là nguồn khoáng hoàn toàn sạch. Tuy nhiên, các nghiên cứu hóa học lượng tử đã chỉ ra rằng mạng tinh thể thạch nhũ có khả năng lưu giữ các tạp chất vi lượng từ môi trường [3].

Một nghiên cứu động lực học phân tử công bố năm 2021 cho thấy các tạp chất oxyanion dạng tứ diện như sulfat và molybdat có thể thay thế các ion cacbonat phẳng trong mạng canxi cacbonat của thạch nhũ [3]. Sự thay thế trực tiếp vào khối tinh thể bên trong là không thuận lợi về mặt nhiệt động lực học do kích thước và hình thái khác nhau của các gốc anion [3]. Thay vào đó, tạp chất tập trung tích tụ mạnh mẽ tại bề mặt tinh thể tiếp xúc với nước, đặc biệt là tại các vị trí khuyết tật bề mặt [3].

Gốc molybdat khó đi sâu vào lòng tinh thể hơn gốc sulfat do kích thước lớn hơn, nhưng lại gắn rất bền vững tại bề mặt ranh giới tinh thể và nước [3]. Sự tích tụ này giải thích vì sao thạch nhũ tự nhiên thường hấp thu và lưu giữ dấu vết các hóa chất hoặc kim loại từ nước ngầm và trầm tích môi trường xung quanh qua hàng ngàn năm [3].

Độ tinh khiết: So sánh canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nghiền

Khi canxi cacbonat được khai thác để bào chế dùng trong y học và dược phẩm, độ tinh khiết và hàm lượng tạp chất là yếu tố sống còn. Một nghiên cứu năm 2021 đã đánh giá kỹ lưỡng tạp chất nguyên tố trong các chế phẩm canxi cacbonat dùng cho trẻ em, so sánh giữa canxi cacbonat nhẹ (kết tủa) và canxi cacbonat nghiền mịn (nguồn khoáng tự nhiên) [4].

Kết quả định lượng cho thấy có sự khác biệt rõ rệt về thành phần nguyên tố [4]:

  • Có 15 tạp chất nguyên tố không phát hiện thấy trong canxi cacbonat nhẹ, 23 tạp chất không phát hiện trong canxi cacbonat nghiền, và 13 tạp chất không xuất hiện ở cả hai loại [4].
  • Khi so sánh các nguyên tố có mặt, canxi cacbonat nhẹ chứa hàm lượng cao hơn ở 22 tạp chất nguyên tố, trong đó các kim loại nặng độc hại như Cadmi (Cd), Chì (Pb), Asen (As), Vanadi (V), Niken (Ni), Crom (Cr) và Đồng (Cu) đều có hàm lượng và độ lệch chuẩn cao hơn so với canxi cacbonat nghiền [4].
  • Ngược lại, canxi cacbonat nghiền chỉ có 9 tạp chất nguyên tố cao hơn, chủ yếu là các nguyên tố đất hiếm và kim loại như Germani (Ge), Xeri (Ce), Neodym (Nd), Samari (Sm), Gali (Ga) [4]. Trong đó, hàm lượng Xeri ở canxi cacbonat nghiền cao hơn khoảng 10 lần [4]. Hàm lượng Mangan (Mn) trong canxi cacbonat nghiền đạt mức 114 ± 23 ppm, cao hơn mức 28 ± 6 ppm của canxi cacbonat nhẹ [4].

Nghiên cứu kết luận rằng canxi cacbonat nghiền tự nhiên có phần vượt trội hơn đôi chút so với canxi kết tủa nhẹ về mặt hạn chế các kim loại nặng độc hại như chì và asen [4]. Tuy nhiên, cả hai nguồn đều chứa các tạp chất nguyên tố cần được kiểm định gắt gao trước khi sử dụng cho con người [4].

Tác động của canxi cacbonat trên người: Bằng chứng lâm sàng

Khi đưa canxi cacbonat (thành phần chính trong các nguồn canxi vô cơ và mai mực) vào cơ thể, khả năng hấp thu và tác động lên xương phụ thuộc lớn vào liều lượng và dạng muối canxi [5].

Trong một thử nghiệm lâm sàng chéo, mù đôi thực hiện năm 2008 trên 25 phụ nữ sau mãn kinh khỏe mạnh, các nhà nghiên cứu đã so sánh 1.000 mg canxi nguyên tố dạng canxi cacbonat với 500 mg canxi nguyên tố dạng canxi citrat [5]. Các đối tượng được đo nồng độ canxi toàn phần, canxi ion hóa, phospho, hormon cận giáp (PTH) và chỉ số hủy xương C-terminal telopeptide (CrossLaps) sau 12 giờ uống thuốc [5].

Kết quả phân tích cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai nhóm về các chỉ số sinh hóa, nhưng canxi citrat ở liều 500 mg cho thấy khả năng vượt trội hơn 1.000 mg canxi cacbonat trong việc nâng nồng độ canxi toàn phần và canxi ion hóa trong huyết thanh (lần lượt p = 0,04 và p = 0,05) [5]. Nghiên cứu chỉ ra canxi citrat ức chế hormon PTH và sự tiêu xương tương đương canxi cacbonat dù chỉ dùng một nửa liều lượng, do canxi citrat được hấp thu tốt hơn và dung nạp tốt hơn [5]. Điều này phản ánh giới hạn hấp thu thường gặp của dạng canxi cacbonat thông thường.

Tác dụng phụ và nguy cơ vôi hóa mạch máu khi dùng kéo dài

Việc lạm dụng các chế phẩm canxi cacbonat không đúng liều lượng có thể dẫn đến những biến cố tim mạch nguy hiểm, đặc biệt ở những người có tổn thương chức năng lọc của thận [6].

Một nghiên cứu lâm sàng ngẫu nhiên kéo dài 2 năm tiến hành trên 72 bệnh nhân lọc máu trưởng thành nhằm so sánh canxi cacbonat với chất gắn phosphat không canxi (sevelamer) [6]. Bệnh nhân được chụp cắt lớp vi tính chùm tia điện tử (EBCT) ở thời điểm ban đầu, 6 tháng, 12 tháng và 24 tháng để theo dõi vôi hóa động mạch và mật độ xương [6].

Kết quả sau 2 năm cho thấy:

  • Bệnh nhân dùng canxi cacbonat có nồng độ hormon iPTH thấp hơn đáng kể (p < 0,01) và dễ gặp các đợt tăng canxi huyết hơn (p = 0,03) [6].
  • Điểm vôi hóa động mạch vành tăng vọt ở nhóm dùng canxi cacbonat (trung vị tăng 484, p < 0,0001) so với nhóm sevelamer (trung vị tăng 37, p = 0,3118; khác biệt giữa hai nhóm p = 0,0178) [6].
  • Điểm vôi hóa động mạch chủ cũng tăng rất cao ở nhóm canxi cacbonat (trung vị tăng 610, p = 0,0003) trong khi nhóm sevelamer hầu như không tăng (trung vị 0, p = 0,5966; khác biệt p = 0,0039) [6].
  • Mật độ xương bè ở nhóm dùng canxi cacbonat giảm đáng kể (trung vị giảm -6%, p = 0,0049), trong khi nhóm kia tăng +3% (p = 0,0296) [6]. Tuy nhiên mật độ xương vỏ không có khác biệt giữa hai nhóm [6].

Nghiên cứu khẳng định việc sử dụng canxi cacbonat liên tục làm gia tăng quá trình vôi hóa động mạch tiến triển và có liên quan đến việc suy giảm mật độ xương bè ở bệnh nhân chạy thận nhân tạo [6].

Những hiểu lầm thường gặp về nguồn canxi tự nhiên

Một hiểu lầm rất phổ biến là cho rằng canxi từ nhũ đá hay sinh vật tự nhiên như mai mực có thể dùng tùy tiện vì "không độc như hóa chất". Khoa học cho thấy mạng tinh thể đá vôi tự nhiên luôn có khả năng giữ lại các tạp chất như sulfat, molybdat [3] và các kim loại như mangan, xeri hoặc kim loại nặng khác tùy theo điều kiện môi trường [4]. Do đó, việc tự ý khai thác và tán bột nhũ đá để uống tiềm ẩn nguy cơ nhiễm tạp chất rất cao nếu không qua tinh chế đạt chuẩn dược điển.

Hiểu lầm thứ hai là canxi cacbonat luôn mang lại hiệu quả hấp thu cao nhất cho xương. Thử nghiệm lâm sàng cho thấy canxi dạng muối cacbonat cần liều lượng gấp đôi canxi citrat mới đạt hiệu quả tương đương trong việc ức chế thoái hóa xương ở phụ nữ mãn kinh [5]. Đồng thời, lượng canxi cacbonat không được chuyển hóa tối ưu có nguy cơ gây tích tụ vôi hóa thành mạch [6].

Ngoài ra, cần lưu ý thành phần mai mực (ô tặc cốt) và mực ống chứa nhiều hợp chất sinh học khác nhau. Ví dụ, dịch mực của mực nang Sepiella maindroni chứa các chuỗi polysaccharide trọng lượng phân tử thấp có hoạt tính chống khối u và điều hòa miễn dịch trong nghiên cứu thực nghiệm [2], nhưng điều này không đồng nghĩa với việc canxi trong mai mực có những tác dụng dược lý này.

Ai nên thận trọng khi bổ sung canxi dạng cacbonat?

Nhóm người mắc bệnh thận mạn tính hoặc đang chạy thận nhân tạo cần đặc biệt thận trọng khi dùng canxi cacbonat, bởi nghiên cứu lâm sàng 2 năm cho thấy nguy cơ gây tăng canxi huyết và làm tiến triển nặng nề tình trạng vôi hóa động mạch vành và động mạch chủ [6].

Phụ nữ sau mãn kinh cần cân nhắc khi lựa chọn dạng muối canxi, vì canxi cacbonat đòi hỏi liều cao hơn và hấp thu kém hơn so với dạng muối hữu cơ như canxi citrat [5]. Những người có tiền sử tim mạch hoặc vôi hóa mạch máu cũng cần theo dõi sát sao nếu được chỉ định dùng chế phẩm canxi này [6].

Tuyệt đối không tự ý mua và sử dụng các loại bột thạch nhũ trôi nổi chưa qua kiểm định kim loại nặng, bởi hàm lượng chì, asen hay mangan có thể vượt mức cho phép đối với cơ thể người [4].

Gợi ý áp dụng canxi an toàn trong đời sống

Để bổ sung canxi hiệu quả và an toàn, người tiêu dùng nên ưu tiên canxi thông qua chế độ dinh dưỡng cân bằng hàng ngày từ các nguồn thực phẩm đa dạng. Khi cần dùng sản phẩm bổ sung dạng canxi cacbonat, chỉ nên chọn các sản phẩm dược phẩm đã được cơ quan y tế kiểm duyệt về giới hạn tạp chất nguyên tố và kim loại nặng theo tiêu chuẩn an toàn [4].

Khi cơ thể có dấu hiệu kém hấp thu hoặc gặp vấn đề tiêu hóa với canxi cacbonat, có thể tham khảo ý kiến bác sĩ để chuyển sang các dạng muối canxi hữu cơ nhằm tối ưu hóa sự hấp thu với liều lượng thấp hơn [5]. Không tự ý tăng liều canxi khi chưa có chỉ định chuyên môn để hạn chế nguy cơ tăng canxi huyết và lắng đọng mạch máu [6]. Luôn trao đổi với bác sĩ nếu có bệnh lý nền về tim mạch hay suy giảm chức năng thận.