Sau một cú ngã hoặc tai nạn dẫn đến gãy xương, phản ứng tự nhiên của nhiều người bệnh là tìm kiếm các giải pháp dinh dưỡng để thúc đẩy xương mau liền. Trong đó, vitamin D và canxi là hai dưỡng chất thường được nhắc đến nhiều nhất với kỳ vọng rút ngắn thời gian bất động. Tuy nhiên, liệu việc bổ sung vitamin D có thực sự đẩy nhanh quá trình hình thành can xương và khoáng hóa tổn thương hay không vẫn là thắc mắc lớn của người bệnh.

Thực tế từ các dữ liệu y khoa cho thấy vitamin D đóng vai trò điều phối tối quan trọng đối với quá trình khoáng hóa canxi tại vị trí gãy [1]. Dù không thể rút ngắn thời gian liền xương chỉ sau vài ngày một cách thần kỳ, việc duy trì đủ nồng độ vitamin D giúp cơ thể huy động hiệu quả canxi để tạo nên khung xương vững chắc, đồng thời ngăn ngừa nguy cơ chậm liền hoặc khớp giả [1, 7].

Canxi và vitamin D trong giai đoạn khoáng hóa can xương

Khi hiện tượng gãy xương xảy ra, cơ thể sẽ khởi động một tiến trình sửa chữa phức tạp bao gồm các pha viêm, hình thành can xương mềm và sau đó là giai đoạn khoáng hóa để tạo thành can xương cứng [2]. Canxi là thành phần cấu trúc cơ bản không thể thiếu để lấp đầy và làm cứng mô sụn can xương [1]. Nếu không có đủ nguồn canxi cần thiết, mô can xương sẽ không thể chuyển hóa thành xương cứng hoàn chỉnh [1].

Vitamin D đóng vai trò là chiếc chìa khóa nội tiết cho toàn bộ chu trình cung ứng khoáng chất này [3]. Về mặt nội tiết gián tiếp, dạng hoạt tính sinh học của vitamin D giúp duy trì cân bằng nội môi canxi trong máu, đảm bảo lượng canxi lưu hành luôn ở mức tối ưu để chuyển giao trực tiếp cho vị trí chấn thương thực hiện khoáng hóa [3]. Ngược lại, tình trạng thiếu hụt canxi và vitamin D được xác định là những yếu tố nguy cơ chính làm suy giảm quá trình phục hồi xương [1].

Khi nồng độ canxi hoặc vitamin D trong máu không đạt mức yêu cầu, nhu cầu canxi khổng lồ phục vụ cho việc tạo can xương cứng có thể kích hoạt hiện tượng huy động canxi từ phần khung xương lành lặn [1]. Tình trạng mất xương sau chấn thương ở các vùng xương không bị gãy này đặc biệt dễ xảy ra ở bệnh nhân loãng xương, làm trầm trọng thêm mức độ suy giảm mật độ xương toàn thân và gia tăng đáng kể nguy cơ xảy ra các vết gãy xương thứ phát trong tương lai [1].

Tác động trực tiếp của vitamin D ở cấp độ tế bào mô xương

Bên cạnh vai trò gián tiếp trong việc điều hòa dòng canxi huyết thanh, vitamin D còn tác động trực tiếp lên các tế bào tham gia tái tạo mô tại chỗ [3]. Các tế bào tạo xương (nguyên bào xương) trên thực tế có biểu hiện thụ thể vitamin D (VDR) [3]. Hoạt động của các thụ thể này được điều hòa trực tiếp bởi dạng hoạt tính 1,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3] [3].

Một nghiên cứu thực nghiệm năm 2017 trên mô hình chuột loãng xương cho thấy việc liên kết giữa 1,25(OH)2D3 và thụ thể VDR đã thúc đẩy quá trình biệt hóa của nguyên bào xương cũng như khả năng khoáng hóa mô [3]. Hiện tượng này được phản ánh cụ thể thông qua sự gia tăng hoạt tính của enzyme phosphatase kiềm (ALP) - một chỉ dấu sinh học then chốt cho quá trình khoáng hóa xương [3]. Trong nghiên cứu này, việc bổ sung canxi và vitamin D đã làm gia tăng rõ rệt mức độ biểu hiện của cả VDR lẫn ALP ngay tại vùng can xương đang lành [3].

Ngoài ra, dạng chuyển hóa 24,25(OH)2D cũng được ghi nhận có khả năng thúc đẩy sự biệt hóa và trưởng thành của các tế bào sụn tại vùng sụn tiếp hợp bên trong can xương gãy thông qua một thụ thể màng chuyên biệt [4]. Vitamin D còn tham gia điều hòa hàng loạt gen liên quan mật thiết đến quá trình tái cấu trúc xương sau gãy [4]. Các phản ứng này cho thấy xương gãy không chỉ thụ động tiếp nhận canxi mà còn trực tiếp sử dụng vitamin D để kích hoạt các enzyme xây dựng khung khoáng chất [4, 7].

Bằng chứng lâm sàng từ các thử nghiệm bổ sung canxi và vitamin D

Tác động thực tế của việc bổ sung vitamin D kết hợp canxi đối với cấu trúc can xương đã được kiểm chứng qua một số thử nghiệm can thiệp có đối chứng [2, 5]. Đáng chú ý nhất là thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên, mù đôi có kiểm soát giả dược thực hiện năm 2004 trên 30 phụ nữ cao tuổi (độ tuổi trung bình 78, dao động từ 58 đến 88 tuổi) bị gãy kín đầu trên xương cánh tay và có tình trạng giảm mật độ xương hoặc loãng xương [5].

Những bệnh nhân này được điều trị bảo tồn (không can thiệp phẫu thuật đặt nẹp vít hay bó bột) và được phân ngẫu nhiên dùng 800 IU vitamin D3 kết hợp 1 g canxi mỗi ngày hoặc dùng giả dược trong 12 tuần [5]. Tại thời điểm ban đầu, mật độ khoáng xương (BMD) ở vùng gãy giữa hai nhóm là tương đương nhau (0,534 g/cm2 ở nhóm can thiệp so với 0,518 g/cm2 ở nhóm giả dược), trong đó có 37% bệnh nhân có nồng độ vitamin D dưới 30 nmol/l [5].

Kết quả chụp quét mật độ xương bằng thiết bị định vị chuyên dụng cho thấy nồng độ BMD tại can xương đạt đỉnh vào tuần thứ 6 sau tai nạn ở cả hai nhóm [5]. Tuy nhiên, nhóm được bổ sung vitamin D3 và canxi đạt mật độ khoáng chất can xương cao hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm dùng giả dược (0,623 g/cm2 so với 0,570 g/cm2, p = 0,006) [5]. Nghiên cứu này chứng minh rõ ràng khả năng tăng cường độ đặc khoáng hóa của can xương trong 6 tuần đầu tiên phục hồi khi có sự can thiệp của vitamin D3 kết hợp canxi [5].

Bên cạnh đó, một tổng quan năm 2021 điểm lại các nghiên cứu lâm sàng cũng chỉ ra rằng thử nghiệm của nhóm nghiên cứu Haines và cộng sự đã ghi nhận tỷ lệ không liền xương (khớp giả) ở nhóm được can thiệp bổ sung vitamin D chỉ là 2,3%, thấp hơn đáng kể so với mức 6,7% ở nhóm đối chứng [6]. Các nghiên cứu khác của Doetsch, Harwood và Kolb cũng đồng thuận ghi nhận tác động tích cực của việc bổ sung vi chất này lên mật độ khoáng xương [6]. Các thử nghiệm lâm sàng này đã áp dụng dải liều bổ sung vitamin D rất rộng, dao động từ 800 IU đến 100.000 IU [6].

Hiện tượng tiêu hao nồng độ vitamin D máu sau khi gãy xương

Khi một cấu trúc xương bị nứt gãy, cơ thể lập tức huy động các nguồn lực vi chất phục vụ cho ổ tổn thương, dẫn đến sự biến thiên rõ rệt của nồng độ vitamin D trong huyết thanh [7, 8]. Một nghiên cứu theo dõi tiến cứu năm 2017 tại Bệnh viện Đại học Gondar (Tây Bắc Ethiopia) trên các bệnh nhân trưởng thành bị gãy xương đã chỉ ra rằng có tới 63,6% bệnh nhân bị sụt giảm nồng độ vitamin D trong giai đoạn đầu phục hồi [7].

Tỷ lệ suy giảm nồng độ này tại Ethiopia cao hơn so với các báo cáo trước đó ở Ý (21,6%), Ấn Độ (32,3%) và Singapore (34,5%) [7]. Các tác giả giải thích sự chênh lệch này xuất phát từ yếu tố sắc tố da sẫm màu đòi hỏi thời gian phơi nắng lâu hơn để tổng hợp đủ vitamin D, vị trí địa lý, tình trạng hạn chế tiếp xúc ánh nắng khi nằm viện bất động, cùng việc thiếu hụt các chương trình tăng cường vi chất trong thực phẩm [7].

Điều đặc biệt quan trọng là nghiên cứu này ghi nhận: những bệnh nhân có xương đã hóa xương (xương liền tốt sau 1 tháng) có mức độ sụt giảm nồng độ vitamin D trong huyết thanh cao hơn đáng kể so với những người có xương chưa hóa xương [7]. Hiện tượng này phù hợp với các quan sát khoa học trước đó tại Singapore và Nga, củng cố giả thuyết rằng vitamin D đang được mô xương tiêu thụ và chuyển hóa mạnh mẽ tại chỗ để phục vụ cho nhiệm vụ hình thành và khoáng hóa can xương [7, 8].

Tác động của thiếu hụt vitamin D đối với biến chứng chậm liền và khớp giả

Tình trạng thiếu hụt vitamin D là hiện tượng rất phổ biến ở các bệnh nhân bị gãy xương do loãng xương trên phạm vi toàn cầu [4]. Khi nguồn dự trữ này không được đáp ứng, hệ quả lâm sàng có thể chuyển biến từ việc chậm khoáng hóa sang biến chứng nghiêm trọng hơn là không liền xương hoặc hình thành khớp giả [4].

Dữ liệu từ một nghiên cứu bệnh - chứng cho thấy trong nhóm bệnh nhân bị gãy kín xương chày không liền xương, tỷ lệ người có nồng độ 25(OH)D dưới 23 nmol/L lên tới 60% [4]. Trái lại, trong nhóm bệnh nhân đạt được sự liền xương thuận lợi sau 3 đến 6 tháng theo dõi, chỉ có 30% trường hợp có nồng độ vitamin D dưới ngưỡng 23 nmol/L này [4]. Phân tích một cơ sở dữ liệu quy mô lớn bao gồm hơn 300.000 ca gãy xương trên 18 vị trí xương khác nhau cho thấy tình trạng thiếu hụt vitamin D làm gia tăng nguy cơ không liền xương với tỷ số chênh (Odds Ratio) là 1,14, ảnh hưởng đến 4,9% tổng số các ca gãy xương [4].

Cơ chế bệnh sinh dẫn đến nguy cơ khớp giả do thiếu vitamin D được giải thích một phần qua phản ứng miễn dịch và viêm [4]. Nồng độ vitamin D suy giảm có thể làm suy yếu quá trình sản xuất các cytokine interleukin-4 (IL-4) và interleukin-13 (IL-13) [4]. Đây là những cytokine quan trọng có tác dụng thúc đẩy quá trình sinh xương và tạo cầu nối liên kết hai đầu xương gãy [4].

Đối với các bệnh lý chuyển hóa xương khác như nhuyễn xương (osteomalacia), quá trình tạo can xương cũng bị trì hoãn rõ rệt [8]. Việc can thiệp điều chỉnh lại sự cân bằng canxi và phospho bằng cách sử dụng vitamin D hoặc muối phosphate đã được chứng minh giúp cải thiện đáng kể quá trình liền xương và khoáng hóa mô [8].

Những mâu thuẫn và giới hạn trong các bằng chứng khoa học hiện có

Mặc dù có nhiều kết quả tích cực, các bằng chứng khoa học xung quanh vai trò độc lập của vitamin D vẫn còn những điểm tranh luận và chưa hoàn toàn đồng nhất [2, 3]. Một tổng quan hệ thống năm 2014 rà soát cơ sở dữ liệu PubMed, Embase và Web of Science đã tổng hợp 75 nghiên cứu in vitro và 30 nghiên cứu in vivo [2]. Báo cáo này nhận thấy kết quả về tác động tế bào của vitamin D lên các tế bào viêm, cytokine, yếu tố tăng trưởng và nguyên bào xương còn nhiều mâu thuẫn; trong đó chỉ có 5 nghiên cứu in vitro thực hiện trên vật liệu lấy từ ổ gãy xương và chỉ duy nhất 1 nghiên cứu in vivo trên người bệnh gãy xương [2].

Tổng quan này cũng ghi nhận rằng dù nồng độ 25(OH)D và 24,25(OH)2D3 dường như không bị xáo trộn bởi sự kiện gãy xương, nồng độ của dạng hoạt tính 1,25(OH)2D3 trong huyết thanh lại có thể bị ảnh hưởng [2]. Hơn nữa, hầu hết các nghiên cứu lâm sàng chỉ ghi nhận hiệu quả khi kết hợp đồng thời cả vitamin D lẫn canxi, rất hiếm các thử nghiệm đánh giá độc lập vai trò của riêng vitamin D [2, 3].

Một nghiên cứu năm 2021 trên phụ nữ sau mãn kinh bị gãy đầu dưới xương quay được điều trị bảo tồn cho thấy sự gia tăng các thông số xương bè ở vùng can xương dường như không phụ thuộc vào tình trạng vitamin D ban đầu của người bệnh [6]. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Meyer khi không tìm thấy mối tương quan giữa sự thay đổi vi cấu trúc xương trong giai đoạn sớm sau chấn thương với nồng độ vitamin D [6]. Một số hạn chế kỹ thuật như việc bệnh nhân mang nẹp bột polyester cũng gây khó khăn cho độ chính xác của các phép đo mật độ xương quét qua nẹp [6].

Ngoài ra, việc dùng liều cực cao vitamin D3 trong giai đoạn hồi phục cũng không giúp cải thiện tỷ lệ liền xương ở những bệnh nhân thiếu hụt vitamin D bị gãy xương dài trong một thử nghiệm ngẫu nhiên mù đôi đối chứng giả dược [4]. Trong một nghiên cứu trên động vật năm 2017, việc bổ sung canxi và vitamin D làm tăng chuyển hóa protein FGF23 (thông qua tăng nồng độ iFGF23 và mẩu phân cắt cFGF23 huyết thanh cùng biểu hiện mRNA của endopeptidase Phex), tuy nhiên tỷ lệ iFGF23:cFGF23 cũng như tín hiệu thụ thể FGFR1 tại can xương không bị thay đổi, cho thấy các cơ chế điều hòa tại chỗ vẫn cần được làm rõ thêm [3].

Những ai cần thận trọng và hiểu lầm phổ biến khi dùng vitamin D

Một hiểu lầm rất phổ biến là quan niệm "uống càng nhiều vitamin D thì xương càng nhanh liền". Dữ liệu từ các nghiên cứu cho thấy liều dùng được khảo sát rất rộng từ 800 IU đến 100.000 IU, nhưng các chuyên gia đều nhấn mạnh sự cần thiết của các nghiên cứu chuẩn mực hơn để xác định phác đồ liều tối ưu [6]. Bổ sung liều ồ ạt, không kiểm soát không mang lại lợi ích cộng dồn mà có thể dẫn đến nguy cơ quá liều hoặc rối loạn chuyển hóa khoáng chất.

Những người bệnh cần đặc biệt thận trọng và phải có sự giám sát của bác sĩ bao gồm:

  • Người cao tuổi bị loãng xương hoặc gãy xương bệnh lý nhưng có bệnh nền tim mạch, sỏi thận hoặc suy giảm chức năng thận, do nguy cơ lắng đọng canxi ngoài xương khi dùng liều cao.
  • Người mắc các bệnh lý xương chuyển hóa hiếm gặp như bệnh xương đá (osteopetrosis) [8]. Ở bệnh nhân xương đá, dù quá trình liền xương diễn ra chậm, đa số các trường hợp vẫn có thể đạt được sự liền xương qua điều trị bảo tồn mà không cần các can thiệp khoáng hóa bất thường [8].
  • Người đang sử dụng đồng thời các nhóm thuốc điều trị loãng xương chuyên biệt khác, vì các thuốc này có thể tương tác với quá trình luân chuyển canxi và khoáng hóa của can xương [8].

Bệnh nhân tuyệt đối không tự ý mua và dùng các chế phẩm vitamin D liều cao mà không có chỉ định từ bác sĩ chấn thương chỉnh hình hoặc bác sĩ cơ xương khớp điều trị.

Hướng dẫn áp dụng thực tế để hỗ trợ khoáng hóa xương

Để hỗ trợ quá trình liền xương diễn ra thuận lợi, người bệnh cần nhìn nhận vitamin D như một mắt xích trong tổng thể chế độ dinh dưỡng và chăm sóc phục hồi:

  • Phối hợp đồng bộ giữa Canxi và Vitamin D: Các bằng chứng có hiệu quả rõ rệt nhất trên mật độ can xương (chẳng hạn mức tăng BMD từ 0,534 lên 0,623 g/cm2 ở tuần thứ 6) đều đến từ việc kết hợp đồng thời vitamin D3 (liều 800 IU) cùng canxi (1 g mỗi ngày) [5]. Bổ sung đơn độc vitamin D mà không cung ứng đủ nguyên liệu canxi sẽ không thể đáp ứng nhu cầu khoáng hóa [1, 3].
  • Chế độ ăn giàu vi chất: Tăng cường canxi qua chế độ ăn từ sữa, phô mai, sữa chua, các loại cá nhỏ ăn cả xương, tôm cua và rau xanh thẫm. Kết hợp các thực phẩm có chứa vitamin D tự nhiên như cá béo (cá hồi, cá thu), lòng đỏ trứng.
  • Tận dụng ánh nắng mặt trời hợp lý: Vitamin D được tổng hợp tự nhiên qua da dưới tác động của tia tử ngoại. Người bệnh gãy xương bất động trong nhà kéo dài rất dễ bị thiếu hụt [7]. Do đó, việc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời buổi sớm trong khoảng 15-20 phút mỗi ngày là giải pháp tự nhiên hỗ trợ nâng cao nồng độ vi chất trong máu [7].
  • Thực hiện xét nghiệm kiểm tra: Nếu thời gian bất động kéo dài hoặc thuộc nhóm nguy cơ cao (người già, phụ nữ sau mãn kinh), người bệnh nên trao đổi với bác sĩ để được kiểm tra nồng độ vitamin D huyết thanh nhằm phát hiện sớm tình trạng thiếu hụt (nồng độ dưới 23-30 nmol/L) và có phác đồ bù trừ an toàn [5, 7].

Vitamin D đóng vai trò nền tảng không thể phủ nhận trong việc kích hoạt các thụ thể tế bào xương và điều phối nguồn canxi phục vụ khoáng hóa can xương [1, 4]. Việc duy trì đủ lượng vitamin D giúp giảm thiểu rủi ro biến chứng chậm liền và bảo vệ khung xương khỏi tình trạng mất xương thứ phát [1, 7]. Tuy vậy, dinh dưỡng chỉ là yếu tố hỗ trợ; người bệnh cần tuân thủ tuyệt đối phác đồ bất động hoặc phẫu thuật của bác sĩ và không tự ý dùng vitamin D liều cao để tránh các hệ lụy không mong muốn cho sức khỏe.