Cà phê là thức uống khởi đầu ngày mới quen thuộc của hàng triệu người nhờ khả năng duy trì sự tỉnh táo và tập trung tinh thần. Tuy nhiên, cùng với sự phổ biến đó, không ít người lo ngại việc sử dụng cà phê hằng ngày có thể làm thất thoát canxi qua đường tiểu, dần dà dẫn đến suy giảm mật độ xương và gây loãng xương. Mối băn khoăn này hoàn toàn có cơ sở sinh học khi caffeine thực sự can thiệp vào quá trình xử lý khoáng chất tại thận.
Về lượng canxi bị đào thải, một nghiên cứu quan sát trên phụ nữ ghi nhận cứ mỗi 150 mg caffeine tiêu thụ (tương đương khoảng 1 đến 2 tách cà phê) thì cơ thể mất đi 15 mg canxi ngay cả nhiều giờ sau khi uống [1]. Ở cấp độ bài tiết 24 giờ, thử nghiệm lâm sàng cho thấy lượng canxi thất thoát thực tế tăng thêm khoảng 0,32 mmol (tương đương gần 12,8 mg canxi) sau khi dùng liều caffeine chia nhỏ trong ngày [2]. Đây là mức suy giảm rất khiêm tốn đối với người có chế độ dinh dưỡng đầy đủ.
Cơ chế tác động của caffeine lên thận và tế bào xương
Tác động gây bài tiết canxi của cà phê bắt nguồn chủ yếu từ hoạt chất caffeine thông qua cơ chế đối kháng thụ thể adenosine tại thận [1]. Về mặt cấu trúc, caffeine tương tự như adenosine, một chất truyền tin ngoại bào quan trọng điều hòa phản xạ ngược tại ống - cầu thận [1]. Bình thường, adenosine làm co tiểu động mạch đến của cầu thận; khi caffeine đối kháng tác dụng này, mức lọc cầu thận sẽ gia tăng [1]. Đồng thời, caffeine ức chế tái hấp thu natri tại vị trí ống lượn gần [1].
Sự cản trở tái hấp thu khoáng chất này kéo theo hiện tượng tăng thể tích và tần suất đi tiểu, làm thất thoát nước cùng các chất điện giải như natri, kali, magie và clorua [1]. Caffeine làm tăng bài tiết canxi, magie, natri và clorua qua nước tiểu trong ít nhất 3 giờ sau khi sử dụng [3]. Hiện tượng tăng canxi niệu do caffeine gây ra có thể bị ngăn chặn bởi các chất chủ vận thụ thể adenosine [3]. Mức độ đào thải khoáng chất này tỷ lệ thuận với liều lượng caffeine tính theo khối lượng cơ nạc của cơ thể [3].
Bên cạnh tác động tại thận, caffeine còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của các tế bào mô xương [4]. Caffeine làm tăng nồng độ cyclic adenosine monophosphate (cAMP) nội bào thông qua việc ức chế enzyme phosphodiesterase, dẫn đến giảm phân hủy cAMP [4]. Sự gia tăng cAMP tham gia điều hòa biểu hiện của gen Cbfa1/Runx2, từ đó làm giảm tốc độ biệt hóa của tế bào gốc trung mô thành nguyên bào xương [4]. Ngoài ra, các hợp chất trong cà phê, đặc biệt là caffeine, vừa kích thích bài tiết canxi qua đường tiểu vừa làm giảm sự tái hấp thu canxi ở đường ruột [4].
Lượng canxi đào thải qua các nghiên cứu thực nghiệm
Để lượng hóa chính xác lượng canxi bị đào thải, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thử nghiệm trao đổi chất nghiêm ngặt. Một thử nghiệm đối chứng trước - sau được thực hiện trên 17 tình nguyện viên khỏe mạnh (cả nam và nữ, độ tuổi 17-41) trong phòng chuyển hóa nội trú [2]. Tất cả đối tượng được kiểm soát chế độ ăn cố định chứa 11,3 mmol canxi và 12,7 mmol magie mỗi ngày [2]. Vào ngày thứ hai, các đối tượng uống hai liều caffeine (mỗi liều 3 mg/kg khối lượng nạc) vào lúc 7 giờ sáng và 10 giờ sáng [2].
Kết quả cho thấy nồng độ caffeine trong nước bọt đạt đỉnh 4,7 umol/mL lúc 11 giờ 30 trưa và giảm dần với thời gian bán thải là 7,3 giờ [2]. Lượng canxi và magie trong nước tiểu tăng lên có ý nghĩa thống kê trong 6 giờ sau liều caffeine thứ hai [2]. Từ 16 giờ chiều đến 1 giờ sáng hôm sau, caffeine không gây ảnh hưởng đáng kể đến bài tiết canxi và magie [2]. Đáng chú ý, từ 1 giờ sáng đến 4 giờ sáng, lượng bài tiết canxi và magie lại giảm xuống so với ngày không dùng caffeine [2].
Mặc dù có hiện tượng thận tự điều chỉnh bù trừ và giữ lại khoáng chất vào ban đêm, cơ chế này vẫn không đủ để bù đắp hoàn toàn lượng khoáng chất bị mất vào buổi sáng [2]. Kết quả chung cuộc sau 24 giờ ghi nhận mức tăng bài tiết ròng là 0,32 mmol canxi và 0,16 mmol magie qua nước tiểu [2]. Bài tiết creatinine của các đối tượng không thay đổi ở bất kỳ thời điểm nào [2].
Tác động dài hạn của việc ngưng caffeine cũng được làm rõ trong một nghiên cứu năm 1994 thực hiện trên 25 phụ nữ trong độ tuổi từ 39 đến 76 [5]. Các đối tượng này có thói quen tiêu thụ ít nhất 200 mg caffeine mỗi ngày và được phân thành hai nhóm: nhóm dùng ít canxi (414-584 mg/ngày) và nhóm dùng canxi trung bình (662-1357 mg/ngày) [5]. Sau hai tuần kiêng caffeine hoàn toàn, lượng canxi niệu 24 giờ trung bình chỉ giảm đi ở nhóm tiêu thụ canxi trung bình [5].
Đồng thời, phụ nữ ở nhóm hấp thu ít canxi có mức canxi huyết thanh cao hơn và nồng độ men phosphatase kiềm đồng phân xương giảm sau khi ngừng caffeine [5]. Những thay đổi về phosphatase kiềm này không xuất hiện ở nhóm dùng lượng canxi trung bình [5]. Tác giả kết luận việc kiêng caffeine ở mức tiêu thụ vừa phải giúp làm tăng canxi siêu lọc và giảm phosphatase kiềm của xương ở phụ nữ lớn tuổi có mức nạp canxi dưới 600 mg mỗi ngày [5].
Nghiên cứu trên động vật và dữ liệu dịch tễ dài hạn
Các mô hình thực nghiệm tiền lâm sàng trên động vật cũng củng cố tác động của caffeine đối với hệ xương khi chế độ ăn bị thiếu hụt canxi. Một nghiên cứu trên chuột Wistar cho thấy caffeine làm giảm sự hình thành các nốt khoáng hóa và số lượng khóm nguyên bào xương [4]. Bên cạnh đó, hoạt tính của lactate dehydrogenase (LDH) và prostaglandin E2 (PGE2) do nguyên bào xương tiết ra cũng bị suy giảm khi có sự hiện diện của caffeine [4].
Một nghiên cứu công bố năm 2024 khảo sát tác động của việc cắt bỏ buồng trứng và tiêu thụ caffeine trên 40 chuột cống cái Wistar trưởng thành trong 8 tuần [6]. Đàn chuột nhận khẩu phần ăn AIN-93M chỉ chứa 50% nhu cầu canxi khuyến nghị hằng ngày và nhóm dùng caffeine được cho uống liều 6 mg/kg/ngày [6]. Kết quả đo lường ghi nhận hàm lượng canxi và lực kháng gãy của xương đùi, xương chày đều suy giảm ở nhóm chuột dùng caffeine và nhóm bị cắt buồng trứng [6].
Nhóm chuột uống caffeine có mức canxi trong nước tiểu 24 giờ tăng cao rõ rệt [6]. Ngược lại, nhóm cắt buồng trứng có mức tăng NTx niệu, giảm trọng lượng xương, giảm ostase máu và giảm canxi niệu [6]. Phân tích cho thấy lực kháng gãy của xương tương quan thuận với hàm lượng canxi trong xương, trong khi NTx tương quan nghịch với canxi xương, lực gãy và độ dày xương [6]. Các tác giả kết luận rằng cả việc thiếu hụt estrogen sau cắt buồng trứng lẫn việc tiêu thụ caffeine đều làm suy yếu sức khỏe xương ở đối tượng có chế độ ăn thiếu canxi [6].
Ở quy mô cộng đồng, một nghiên cứu tiến cứu theo dõi 3.279 phụ nữ bị gãy xương do loãng xương trong thời gian 10,3 năm đã phân loại các đối tượng thành 5 nhóm dựa trên lượng tiêu thụ caffeine trung bình hằng ngày [5]. Kết quả cho thấy nguy cơ gãy xương có sự khác biệt rõ rệt giữa nhóm tiêu thụ caffeine thấp nhất (dưới 200 mg/ngày) và nhóm tiêu thụ cao nhất (trên 330 mg/ngày), với tỷ số nguy cơ HR là 1,2 (khoảng tin cậy 95%: 1,07-1,35) [5]. Phụ nữ uống hơn 300 mg caffeine mỗi ngày bị mất nhiều xương ở cột sống và chịu nhiều ca gãy xương hông hơn so với nhóm tránh caffeine hoặc uống điều độ [1].
Đánh giá lợi ích và giới hạn của các bằng chứng
Khi xem xét tổng thể các bằng chứng khoa học, tác động làm suy giảm khối lượng xương của caffeine không phải là mối đe dọa mang tính tuyệt đối cho mọi người. Nhiều nghiên cứu sinh lý học người và nghiên cứu cân bằng khoáng có kiểm soát cho thấy caffeine chỉ gây ra tác động ức chế rất nhỏ lên sự hấp thu canxi tại ruột, đồng thời không làm thay đổi tổng lượng canxi bài tiết trong nước tiểu 24 giờ ở người có dinh dưỡng tối ưu [7]. Hiện tượng tăng đào thải khoáng chất qua nước tiểu và ruột hoàn toàn có thể được bù đắp nhờ sự gia tăng hấp thu canxi tại ruột ở người trẻ [3].
Mối liên hệ tiêu cực giữa đồ uống chứa caffeine và mật độ xương trong các nghiên cứu dịch tễ học quan sát có thể xuất phát từ mối quan hệ nghịch đảo giữa việc uống sữa và đồ uống chứa caffeine [7]. Lượng nạp canxi thấp là nguyên nhân trực tiếp dẫn tới tình trạng xương dễ gãy, và việc tiêu thụ nhiều caffeine thường chỉ là dấu hiệu đại diện cho một lối sống thiếu hụt canxi [7]. Tất cả các quan sát xác định đồ uống chứa caffeine là yếu tố nguy cơ gây loãng xương đều được ghi nhận trên những quần thể có mức nạp canxi thấp hơn đáng kể so với mức tối ưu [7].
Không có bằng chứng nào chứng minh caffeine gây hại cho tình trạng xương hay chuyển hóa canxi ở những cá nhân đáp ứng đủ nhu cầu canxi khuyến nghị hằng ngày [7]. Ngay cả tác động ức chế hấp thu canxi rất nhỏ của caffeine cũng có thể được bù trừ trọn vẹn chỉ bằng 1 đến 2 thìa canh sữa [7]. Do đó, giới hạn lớn nhất của bằng chứng nằm ở chỗ caffeine không tự hủy hoại xương mà nó trở thành chất xúc tác gây hại chủ yếu khi cơ thể đã ở trạng thái thiếu hụt canxi từ trước [3].
Những hiểu lầm thường gặp về cà phê và canxi
Một hiểu lầm rất phổ biến là việc uống cà phê lâu năm sẽ khiến cơ thể "thất thoát canxi liên tục" và cơ thể sẽ dần thích nghi để hạn chế sự mất mát này. Trên thực tế, cơ thể không hề có sự thích nghi làm giảm thất thoát canxi qua nước tiểu khi tiếp tục sử dụng caffeine đều đặn qua thời gian [3]. Nếu lượng canxi mất đi này không được bù đắp thông qua dinh dưỡng, tình trạng mất cân bằng kéo dài sẽ trở thành yếu tố nguy cơ phát triển bệnh loãng xương [3].
Hiểu lầm thứ hai là quan niệm cho rằng cà phê chỉ làm mất canxi đơn thuần. Cơ chế lợi niệu của caffeine kéo theo sự đào thải của cả magie, natri, clorua và nước [3]. Cùng với sự mất dịch qua nước tiểu, các vitamin tan trong nước như vitamin B1 và B12 cũng có thể bị hao hụt [1]. Ngoài ra, việc bài tiết natri qua thận cũng đóng vai trò quyết định đối với sức khỏe xương [8]. Một nghiên cứu kéo dài 2 năm trên 124 phụ nữ đã mãn kinh hơn 10 năm cho thấy lượng natri bài tiết qua nước tiểu tương quan nghịch với mật độ xương ở hông và cổ chân [8].
Nghiên cứu này chỉ ra rằng việc giảm một nửa lượng natri bài tiết qua nước tiểu mỗi ngày mang lại hiệu quả giảm mất xương tương đương với việc tăng thêm 891 mg canxi vào khẩu phần ăn hằng ngày [8]. Tình trạng mất xương tại vị trí hông hoàn toàn không xảy ra khi lượng canxi nạp vào đạt 1.768 mg/ngày hoặc natri niệu ở mức 2.110 mg/ngày [8]. Điều này khẳng định rằng cân bằng khoáng chất của xương phụ thuộc vào bức tranh tổng thể gồm canxi, natri và dinh dưỡng chứ không riêng việc đào thải canxi của caffeine.
Ai nên thận trọng khi uống cà phê mỗi ngày?
Nhóm đối tượng đầu tiên cần thận trọng là phụ nữ lớn tuổi và phụ nữ sau mãn kinh, đặc biệt là những người có chế độ ăn không đạt mức canxi khuyến nghị [3]. Ở phụ nữ trẻ tuổi được cung cấp đầy đủ canxi, lượng caffeine tiêu thụ ở mức vừa phải hầu như không gây ra bất kỳ tác động có hại nào [3]. Ngược lại, phụ nữ cao tuổi dường như không thể bù đắp thỏa đáng để duy trì trạng thái cân bằng canxi trước đó khi dùng caffeine, nhất là khi lượng canxi nạp vào dưới mức khuyến nghị [3].
Nhóm đối tượng thứ hai là những người mắc bệnh viêm ruột (IBD) [4]. Bệnh nhân viêm ruột vốn đã bị biến đổi lớp niêm mạc ruột, dẫn đến giảm khả năng hấp thu canxi từ thức ăn [4]. Khi dùng cà phê, caffeine vừa làm tăng bài tiết canxi qua thận vừa làm giảm hấp thu canxi tại ruột [4]. Tác động kép này có thể dẫn đến suy giảm mật độ khoáng của xương nhanh hơn ở những bệnh nhân không thể bù đắp canxi qua chế độ ăn thông thường [4].
Ngoài ra, những người tiêu thụ lượng caffeine đậm đặc vượt quá 330 mg mỗi ngày (tương đương hơn 3 tách cà phê tiêu chuẩn) cần xem xét lại thói quen nếu khẩu phần ăn không có các thực phẩm giàu khoáng chất [5]. Nhóm người này có tỷ lệ rủi ro gãy xương và mất chất khoáng ở cột sống cao hơn đáng kể so với người dùng ở mức vừa phải [5], [1].
Cách uống cà phê an toàn và tối ưu cho xương
Để thưởng thức cà phê mỗi ngày mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến mật độ xương, người dùng nên thực hiện các biện pháp điều chỉnh đơn giản và khoa học:
- Bổ sung sữa vào cà phê: Việc thêm từ 1 đến 2 thìa canh sữa tươi vào tách cà phê có thể bù đắp hoàn toàn sự thiếu hụt canxi nhỏ do tác động ức chế hấp thu của caffeine [7]. Đây là giải pháp trực tiếp giúp cân bằng lượng khoáng chất ngay trong lúc thưởng thức đồ uống.
- Đảm bảo đủ lượng canxi hằng ngày: Người trưởng thành cần chú ý nạp đủ canxi thông qua chế độ ăn uống hằng ngày từ sữa, các chế phẩm từ sữa và thực phẩm giàu canxi để tránh nguy cơ mất cân bằng canxi do caffeine gây ra [3], [7].
- Giữ liều lượng caffeine ở mức vừa phải: Giới hạn lượng caffeine tiêu thụ dưới 200-300 mg mỗi ngày nhằm hạn chế nguy cơ tăng đào thải khoáng chất và bảo vệ mật độ xương cột sống [5], [1].
- Giảm lượng muối tiêu thụ: Do natri niệu tỷ lệ nghịch với mật độ xương và caffeine làm tăng bài tiết natri, việc kiểm soát lượng muối ăn vào giúp hạn chế tình trạng mất canxi qua thận [8], [1].
- Uống nhiều nước và bổ sung vi chất: Caffeine làm thất thoát nước, natri, magie và các vitamin nhóm B [1]. Người uống cà phê thường xuyên cần uống bù đủ nước lọc trong ngày để duy trì thể tích dịch cơ thể ổn định.
Uống cà phê mỗi ngày chỉ làm thất thoát một lượng canxi rất nhỏ qua nước tiểu và không gây nguy cơ mục xương cho người khỏe mạnh có dinh dưỡng cân bằng. Yếu tố cốt lõi dẫn đến tổn thương xương nằm ở việc thiếu hụt canxi trường diễn trong chế độ ăn chứ không phải do bản thân tách cà phê. Người tiêu dùng chỉ cần duy trì lượng caffeine vừa phải kết hợp với việc bổ sung đầy đủ canxi để bảo vệ sức khỏe xương dài lâu.