Piidioksidin (piin) terveyshyödyt

Johdanto

Piidioksidi, joka tunnetaan myös nimellä pii, on kivennäisaine, jota usein kutsutaan ravinnon hivenaineeksi. Se on ihmiskehon kolmanneksi yleisin hivenaine, vaikka sitä ei ole virallisesti luokiteltu välttämättömäksi ravintoaineeksi. Yhä useammat tutkimukset osoittavat kuitenkin, että piidioksidilla voi olla tärkeitä rooleja useilla terveydellisillä alueilla, erityisesti luissa, sidekudoksessa, ihossa, hiuksissa ja kynsissä. Tässä artikkelissa tutkimme, mitä tiede sanoo piidioksidista: sen toiminnoista, biologisesta hyötyosuudesta, vuorovaikutuksista muiden mineraalien kanssa, ravinnon lähteistä ja turvallisista annoksista yleisen terveyden tukemiseksi. 

Piidioksidi elimistössä ja hyötyosuus

Mikä on piidioksidi? Piidioksidilla tarkoitetaan yleensä piidioksidia tai muita piitä sisältäviä yhdisteitä. Biologisessa yhteydessä pii toimii usein liukoisena ortopiihappona, erityisesti nesteissä, kuten vedessä ja kehon nesteissä. Keho sisältää piitä pieniä määriä, erityisesti kudoksissa, kuten luussa ja sidekudoksessa. 

Biologinen hyötyosuus eli imeytyminen on tärkeä tekijä piidioksidin vaikutukselle kehossa. Piidioksidia on eri kemiallisissa muodoissa, ja sen imeytymisen helppous vaihtelee huomattavasti muodosta riippuen. Monomeerinen ortopiihappo imeytyy tehokkaimmin, ja sen biologinen hyötyosuus voi olla jopa 50 %. Polymeroiduilla muodoilla, kuten silikageelillä, kolloidisella piidioksidilla tai kasveista peräisin olevilla piidioksidihiukkasilla, sen sijaan on usein hyvin alhainen imeytyminen, joskus alle 1 %.

Yleensä pii imeytyy huonommin, mitä enemmän se on sitoutunut tai polymeroitunut. Esimerkiksi juomavedessä ja oluessa oleva piidioksidi on pääosin ortopiihapon muodossa ja siten helposti kehon ulottuvilla, kun taas kuitupitoisiin kasviruokiin, kuten banaaneihin, sitoutuneen piin imeytyminen voi olla alle 2 %.

Piidioksidin ja luuston terveys

Yksi tutkituimmista piidioksidin alueista on sen rooli luurangossa. Jo 1970-luvulla eläinkokeet osoittivat, että pii osallistuu normaaliin luun kehitykseen. Vähäpiipitoisella ruokavaliolla oleville eläimille kehittyi epämuodostumia luissa ja rustossa, kun taas piin saanti edisti luun kasvua, kollageenin muodostumista ja kalsiumin kertymistä luukudokseen. Yli 30 vuoden tutkimus on osoittanut vahvoja viitteitä siitä, että ravinnosta saatava pii voi edistää positiivisesti luun mineralisaatiota ja sidekudosten terveyttä.

Luun mineraalitiheys ja lujuus ovat keskeisiä luun terveyden kannalta. Epidemiologiset tutkimukset ovat löytäneet selvän yhteyden suuremman piidioksidin saannin ja paremman luun mineraalitiheyden välillä. Sekä Yhdysvalloissa että Isossa-Britanniassa ihmiset, jotka nauttivat enemmän piidioksidia ruokavaliosta, ovat osoittaneet korkeampaa luuntiheyttä erityisesti miesten ja premenopausaalisten naisten keskuudessa. Tämä viittaa siihen, että piidioksidi voi tukea vahvoja luita. Mekanistiset tutkimukset osoittavat, että piidioksidia on läsnä kasvavan luun aktiivisella mineralisaatiorintamalla, mikä viittaa toimintoon luumatriisin varhaisessa kalkkiutumisessa. Pii voi sitoutua luukudoksen komponentteihin ja edistää kalsiumin ja muiden mineraalien laskeutumista luurankoon. Lisäksi piidioksidi osallistuu kollageenin, luumatriisin ja ruston tärkeimmän proteiinin, synteesiin ja stabilointiin. Ilman riittävästi kollageenia mineraalit eivät voi muodostaa kiinteää rakennetta, joten piidioksidin vaikutus kollageeniin voi olla ratkaiseva luuston lujuuden kannalta.

 

Vaihdevuodet ohittaneilla naisilla, joilla on taipumusta osteoporoosiin, tehdyssä tutkimuksessa piilisäaineita annettiin yhdessä kalsiumin ja D-vitamiinin kanssa. Lisäksi piitä saaneella ryhmällä luun tiheys lisääntyi merkittävästi reisiluun kaulassa kontrolliryhmään verrattuna. Tämä viittaa synergistiseen vaikutukseen, jossa piidioksidi voi kalsiumin ja D-vitamiinin läsnä ollessa tukea luun uusiutumista tai vähentää luukatoa. Samanaikaisesti muut tutkimukset eivät aina ole osoittaneet suuria muutoksia luun mineraalipitoisuudessa piidioksidilla, kun ruokavalio on jo riittävä. Eläinkokeet ovat osoittaneet, että ylimääräinen pii voi lisätä luiden kalsiumpitoisuutta vain, jos ruokavalio oli alun perin vähäkalsinen. Jos kalsiumin saanti on riittävä, pii ei näytä tuottavan luulle ylimääräisiä kivennäisaineita. Siitä huolimatta on näyttöä siitä, että piidioksidi voi tukea sekä luun mineraalitiheyttä että luun lujuutta vaikuttamalla mineraalien aineenvaihduntaan ja kollageeniverkostoon. 

Piidioksidi ja sidekudos (kollageeni ja rusto)
Sidekudos sisältää kehon tukikudoksia, kuten rustot, jänteet, nivelsiteet ja muut kollageenia ja proteoglykaaneja sisältävät kudokset. Piidioksidi näyttää olevan tärkeä tällaisen kudoksen ylläpidolle. Sidekudosta sisältävät rakenteet, kuten valtimon seinämät, henkitorvi ja rusto, sisältävät erityisen korkeita piitä. Tämän uskotaan johtuvan piidioksidin roolista glykosaminoglykaanien ja proteoglykaanien muodostumisessa, monimutkaisissa molekyyleissä, jotka muodostavat suuren osan perusaineesta sidekudoksessa. Pii voidaan integroida näihin rakenteisiin ja edistää proteoglykaanikompleksien ja kollageenikuitujen välistä silloittamista, mikä lisää kudoksen lujuutta ja vähentää sidekudosmatriisin läpäisevyyttä. Yksinkertaisesti sanottuna piidioksidi voi auttaa sitomaan sidekudoksen komponentit yhteen ja tekemään siitä vahvemman ja kestävämmän.

 

Kollageenisynteesi on keskeinen prosessi sidekudoksessa, ja kollageeni on hallitseva proteiini ihossa, jänteissä ja rustossa. Piidioksidin uskotaan tukevan kollageenin muodostumista. Tutkimukset ovat osoittaneet, että pii voi stimuloida fibroblasteja, sidekudossoluja, jotka tuottavat tyypin I kollageenia. On myös ehdotettu, että piidioksidi auttaa aktivoimaan entsyymejä, jotka osallistuvat kollageenin hydroksylaatioon, kemialliseen modifikaatioon, joka on tärkeä kollageenikuitujen kypsymiselle ja stabiloinnille. Ilman riittävästi piitä nämä entsyymit voivat olla vähemmän tehokkaita, mikä saattaa johtaa heikompaan kollageenirakenteeseen. Eläinkokeissa piin puute on yhdistetty luuston ja ruston kollageenipitoisuuden vähenemiseen, kun taas lisäravinteet lisäsivät kollageenin määrää merkittävästi. Tämä vahvistaa, että piidioksidilla on tärkeä tehtävä kollageenin biosynteesissä tai stabiloinnissa.

Rusto ja nivelet ovat riippuvaisia ​​kestävästä mutta joustavasta kollageenin ja proteoglykaanien matriisista. Ottaen huomioon piidioksidin roolin molemmissa näissä komponenteissa, riittävä piin voi edistää terveitä niveliä. Eläintutkimukset ovat osoittaneet, että piiköyhä ruokavalio johti epänormaaliin ruston kehittymiseen. 

Haavan paraneminen on toinen prosessi, jossa sidekudoksen uudistuminen on ratkaisevan tärkeää. Kollageenikertymä on avain, kun ihon tai muun kudoksen haavat paranevat. Piidioksidin vaikutus kollageenin ja kudosten muodostumiseen viittaa siihen, että se voi tukea haavan paranemista. Kliininen tutkimus tästä on rajallinen, mutta joissakin raporteissa on korostettu piin mahdollista roolia haavojen paranemisen ja sidekudoksen korjaamisen edistämisessä. Tämä voidaan liittää soluihin, joissa on riittävästi rakennuspalikoita ja kofaktoreita, kuten piidioksidia, uuden kudoksen muodostamiseksi tehokkaasti. Lisää tutkimusta tarvitaan sen vahvistamiseksi, kuinka paljon piidioksidi voi vaikuttaa haavojen paranemiseen ihmisillä, mutta biologinen uskottavuus on olemassa.

Piidioksidi iholle, hiuksille ja kynsille

Piidioksidi on tunnettu ravintolisien ystävien keskuudessa sen oletetusta vaikutuksesta ihoon, hiuksiin ja kynsiin, jotka kaikki koostuvat vahvoista proteiiniverkostoista – ihon kollageenista ja hiuksissa ja kynsissä olevasta keratiinista. Näitä kudoksia pidetään ihon lisäkkeinä, ja piitä on havaittu merkittävinä pitoisuuksina hiuksissa ja kynsissä, joissa se on hallitseva mineraali kynsien koostumuksessa. Monet ihmiset kokevat hauraat kynnet ja elottomat hiukset merkkinä ravitsemuksellisista puutteista, ja jotkut asiantuntijat ovat ehdottaneet, että pehmeät tai hauraat kynnet voivat viitata systeemiseen piipuutteeseen.

Ihon elastisuuteen ja ikääntymisen estoon vaikuttavat kollageeni ja elastiini, jotka antavat rakennetta ja kimmoisuutta. Iän myötä nämä kuidut hajoavat vähitellen ja ihosta tulee ohuempi ja vähemmän elastinen. Piidioksidi voi tukea uutta kollageenisynteesiä ja hidastaa hajoamista edistämällä entsyymien erittäin hyvää aktiivisuutta, jotka ovat välttämättömiä kollageenin muodostamiseksi ja ylläpitämiseksi ihossa. Lumekontrolloidussa tutkimuksessa, johon osallistui 50 keski-ikäistä naista, joilla oli auringon vaurioittamaa ihoa, osallistujat saivat kaksi kapselia päivässä, joista kukin sisälsi stabiloitua ortopiihappoa, joka vastasi 10 mg piitä kapselia kohden, 20 viikon ajan. Jakson jälkeen ihon pinnan mikrorakenteessa havaittiin merkittävä parannusr ja mekaaniset ominaisuudet, kuten elastisuus, piiryhmässä. Karheusindeksillä ja kimmoisuudella mitattuna ihon ulkonäkö parani, kun taas lumeryhmässä ei havaittu vastaavaa muutosta. Tämä oli ensimmäinen kaksoissokkoutettu, kontrolloitu tutkimus, joka dokumentoi piidioksidin lisäyksen vaikutukset, ja se viittaa siihen, että piidioksidilla voi olla kosmeettista ja dermatologista hyötyä ikääntyvälle iholle. 

Hiusten kasvuun ja vahvuuteen vaikuttavat keratiini, hiusten pääproteiini, mutta myös hiussäikissä olevat mineraalit, kuten pii. Suurempi piipitoisuus hiuslangassa liittyy pienempään murtumisriskiin ja mahdollisesti vähemmän hiustenlähtöön. Pii voi vaikuttaa epäsuorasti kuljettamalla ravinteita hiusrakkuloihin ja sitoutumalla aminohappoihin tai keratiiniin vahvistamaan rakennetta. Yhdessä tutkimuksessa 48 henkilöä, joilla oli ohut, hauraat hiukset, otti stabiloitua ortosipihappoa päivittäin 9 kuukauden ajan, mikä vastaa 10 mg puhdasta piitä päivässä. Kokeen loppuun mennessä oli niiden hiukset, jotka saivat piitä huomattavasti suuremman murtumislujuuden ja paksummat hiukset, kun taas lumeryhmässä ei havaittu parannusta. Tämä viittaa siihen, että pitkäaikainen piidioksidin lisäys voi tuottaa vahvempia, täyteläisempiä hiuksia, mahdollisesti integroitumalla hiuskuituihin tai stimuloimalla hiusproteiinien tuotantoa. Tutkijat spekuloivat, että piidioksidi voi olla vuorovaikutuksessa keratiinin rakenteen kanssa silanoliryhmien kautta, jotka muodostavat komplekseja proteiinien kanssa.

Kynsien terveys riippuu myös keratiinista, mutta mineraalipitoisuus, erityisesti piidioksidi, on tärkeä kynnen kovuuden ja eheyden kannalta. Pii muodostaa merkittävän osan kynnen mineraalipitoisuudesta, ja kun kynnet pehmenevät ja hauraat, se voi olla merkki siitä, että kehosta puuttuu tarpeeksi piitä kestävän kynsimatriisin ylläpitämiseksi. Edellä mainitussa ihotutkimuksessa osallistujat ilmoittivat vahvemmista ja vähemmän hauraista kynsistä piidioksidiryhmässä, ja tutkijat havaitsivat kynsien katkeamisen vähentyneen ja kynnen laadun parantuneen. 

 

Mahdolliset vaikutukset kognitiiviseen toimintaan

Voiko piidioksidi vaikuttaa aivoihin ja hermostoon? Tätä on vähemmän tutkittu kuin luuston ja ihon terveyttä, mutta mielenkiintoisia havaintoja on. Piitä ei tunneta hermosolujen toiminnan kriittisenä ravintoaineena, mutta se voi vaikuttaa epäsuorasti aivoihin muiden mekanismien kautta, erityisesti ollessaan vuorovaikutuksessa metalli-ionien, kuten alumiinin, kanssa.

Piidioksidi, alumiini ja kognitiivinen terveys ovat kiinnostavia alueita. Alumiinilla on pitkään epäilty olevan rooli neurodegeneratiivisissa prosesseissa, vaikka yhteyttä ei olekaan lopullisesti todistettu. Pii näyttää pystyvän vastustamaan alumiinia sitomalla sen itseensä ja muodostamalla liukenemattomia alumiinisilikaatteja ruoansulatuskanavassa, mikä voi estää imeytymisen elimistöön. Tämä voi toimia luonnollisena tapana vähentää alumiinin mahdollisia negatiivisia vaikutuksia. Laajassa ranskalaisessa kohorttitutkimuksessa seurattiin lähes 2 000 yli 15-vuotiasta iäkästä ihmistä ja tutkittiin juomaveden kautta saatavaa kivennäisaineita suhteessa kognitiiviseen terveyteen. He havaitsivat, että ne, jotka juomavedestä enemmän piitä nauttien oli pienempi riski saada kognitiivisia haasteita - 10 mg:n piin lisäys päivässä liittyi n. 11 % pienempi riski. Sitä vastoin korkeampi alumiinin saanti liittyi lisääntyneeseen riskiin. Nämä havainnot viittaavat siihen, että piidioksidilla voi olla suojaava vaikutus aivoihin, mahdollisesti estämällä alumiinia kerääntymästä aivokudokseen. Pienet tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmisillä, jotka joivat piitä sisältävää kivennäisvettä ajan myötä, kehon alumiinipitoisuus on vähentynyt ja joillakin on taipumus parantaa kognitiivisia toimintoja. Tietokanta on kuitenkin ohut, eikä piidioksidia voida suositella kognitiivisten haasteiden ehkäisyyn tai hoitoon. Kohtuullinen piidioksidin saanti ruokavalion ja veden kautta on luultavasti hyödyllistä yleiselle terveydelle, ja sillä voi olla myönteisiä sivuvaikutuksia aivoihin auttamalla vähentämään mahdollisesti haitallisia aineita, kuten alumiinia.

Mahdolliset vaikutukset immuunijärjestelmään

Piidioksidin ja immuunijärjestelmän välinen yhteys on monimutkainen. Piidioksidihiukkasten, kuten kivipölyn, hengittäminen voi ylistimuloida keuhkojen immuunijärjestelmää ja johtaa haitallisiin vaikutuksiin, mutta tämä koskee hengitettyä kiteistä piidioksidia, ei ravintolisää tai ruokavaliosta saatavaa piitä. Kysymys kuuluu, onko ravintolisien piidioksidilla immuunijärjestelmää vahvistavia vai immuunijärjestelmää sääteleviä ominaisuuksia.

Piidioksidin lisäravintoa ja immuunitoimintaa koskevaa suoraa ihmistutkimusta on tehty rajallisesti, mutta eläintutkimukset tarjoavat joitain viitteitä. Indusoidun niveltulehduksen eläinmallissa piilisäyksen havaittiin heikentävän autoimmuunivastetta, mikä viittaa siihen, että piidioksidi voi tehostaa anti-inflammatorisia vasteita ja muokata immuunivasteita hyödylliseen suuntaan kroonisen tulehduksen aikana. Piidioksidia saaneilla eläimillä havaittiin myös kiertävien lymfosyyttien määrän vähenemistä tulehduksen aikana, mikä voidaan tulkita liiallisen immuunitoiminnan vaimenemiseksi.

Yleisesti ottaen jotkut lähteet ovat ehdottaneet, että pii voi tukea immuuni- ja hormonijärjestelmää ja auttaa ylläpitämään tasapainoista pH:ta elimistössä, mikä voisi teoriassa luoda vähemmän suotuisan ympäristön taudinaiheuttajille. Nämä lausunnot ovat usein peräisin laboratorio- tai eläinkokeista tai kokonaisvaltaisista näkökulmista eivätkä suurista kliinisistä kokeista. Epäsuorasti piidioksidi voi tukea immuunijärjestelmää edistämällä terveitä limakalvoja ja ihoa, jotka ovat kehon ensimmäinen puolustuslinja infektioita vastaan. Riittävä piin saanti voi vahvistaa ihon ja limakalvojen sidekudosta ja siten parantaa suojan toimintaa. Tämä on pikemminkin looginen seuraus kuin jotain suoraan mitattua, mutta vahva kudos voi auttaa estämään bakteereja ja viruksia tunkeutumasta puolustukseen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että piidioksidilla voi olla immuunijärjestelmään liittyviä etuja, jotka liittyvät erityisesti sen mahdollisiin anti-inflammatorisiin ominaisuuksiin. Boorin, toisen hivenaineen, tiedetään paremmin vaikuttavan immuunivasteeseen ja tulehdukseen, ja on mahdollista, että piillä on samanlaisia, lievempiä vaikutuksia. Toistaiseksi meillä ei ole kliinisiä tutkimuksia, jotka osoittaisivat, että terveet ihmiset saavat vahvemman immuunijärjestelmän piidioksidiravintolisistä, joten väitteiden tulee olla varovaisia.

 

Vuorovaikutus muiden mineraalien kanssa: boori, kalsium ja magnesium
Kehon mineraalit toimivat harvoin yksinään; ne ovat osa monimutkaisia ​​verkostoja, joissa ne voivat tehostaa tai estää toistensa sisäänottoa ja toimintoja. Piidioksidilla on mielenkiintoisia vuorovaikutuksia useiden mineraalien kanssa, erityisesti niiden, joilla on päällekkäiset roolit luun terveydessä.

Kalsium on vuorovaikutuksessa piidioksidin kanssa sekä suolistossa että luukudoksessa. Korkeat ravinnon kalsiumpitoisuudet voivat mahdollisesti vähentää piin imeytymistä, mahdollisesti muodostamalla huonosti imeytyviä komplekseja, kun taas alhainen kalsium voi lisätä piin imeytymistä. Luurangossa ne toimivat yhdessä: kalsium on päämineraali hydroksiapatiittikiteissä, jotka tekevät luista kovia, kun taas piidioksidi todennäköisesti auttaa näitä kiteitä kerääntymään tehokkaasti kollageenimatriisiin. Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että piidioksidi voi vaikuttaa siihen, miten kalsiumia ja magnesiumia kuljetetaan tai käytetään kehossa. Virtsaan erittyneen piin määrä korreloi usein kalsiumin erittymisen kanssa, mikä voi viitata siihen, että ne noudattavat joitain samoja aineenvaihduntareittejä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että luuston terveyttä edistävät piidioksidilisät tulisi yhdistää riittävään kalsiumin ja D-vitamiinin saantiin erittäin hyvän vaikutuksen saavuttamiseksi, kuten on osoitettu tutkimuksissa, joissa pii on osoittanut positiivisia tuloksia luun tiheyteen.

Magnesium on toinen avainmineraali luille ja sidekudokselle. Piidioksidi ja magnesium voivat vaikuttaa toisiinsa samalla tavalla kuin piidioksidi ja kalsium. Eläinkokeet ovat osoittaneet, että piilisäys alentaa joskus seerumin magnesiumpitoisuutta tai lisää magnesiumin erittymistä, mutta tämä ei johtanut magnesiumin vähenemiseen luukudoksessa – luun magnesium pysyi vakaana. Tämä voi koskea monimutkaisia ​​puskuri- tai jakelumekanismeja. Sekä magnesium että pii osallistuvat entsyymiprosesseihin, jotka liittyvät kollageenisynteesiin ja luun kasvuun, joten niillä voi olla toisiaan täydentäviä rooleja. Mikäli piidioksidin käyttöä harkitaan, tulee myös varmistaa riittävä magnesiumin saanti, sillä molemmista riippuu erittäin hyvä luuston ja sidekudoksen terveys.

Boori on hivenaine, jota, kuten piitä, ei virallisesti tunnusteta välttämättömäksi, mutta jolla on selvät vaikutukset luihin ja hormoneihin. Boori ja piidioksidi esiintyvät usein yhdessä kasviruoissa, kuten hedelmissä ja vihanneksissa, ja molemmat liittyvät luuston terveyteen. Boori voi vaikuttaa positiivisesti kalsiumin, magnesiumin ja D-vitamiinin kiertoon vähentämällä kalsiumin ja magnesiumin erittymistä ja lisäämällä D-vitamiinin aktivoitumista, mikä puolestaan ​​hyödyttää luustoa. Piidioksidi ja boori voivat siis tukea luurankoa hieman erilaisten mekanismien kautta: boori säätelee mineraalitasapainoa, kun taas piidioksidi edistää rakennetta. Molemmat edistävät luun kasvua eläinmalleissa, ja jommankumman puute voi aiheuttaa koe-eläinten luiden heikkenemistä. Vaikka boorin ja piin välittömiä vuorovaikutuksia ei ole tutkittu laajasti, on loogista, että luuston terveyttä tukeva ruokavalio sisältää riittävän määrän näitä molempia hivenaineita sekä kalsiumia, magnesiumia ja D- ja K-vitamiineja.

Yhteenvetona voidaan todeta, että piidioksidi toimii yhteistyössä kalsiumin ja magnesiumin kanssa tukemalla niiden integroitumista luuhun ja sidekudokseen ja voi estää mahdollisesti ei-toivottujen mineraalien, kuten alumiinin, imeytymisen. Boori ja piidioksidi täydentävät toisiaan vahvistamalla luita – boori edistää mineraaliaineenvaihduntaa, kun taas piidioksidi edistää fyysistä rakennetta. Tasapaino on avain yleiseen terveyteen, ja monipuolinen ruokavalio tarjoaa yleensä näitä mikroravinteita riittävästi. Tapauksissa, joissa kasvien tai veden saanti on alhainen, kuten vegaanit, joilla on vähän prosessoitua viljaa tai ihmiset, joilla on rajoitettu pääsy mineraalipitoiseen veteen, piidioksidin saanti voi olla pienempi, ja lisäravintoa voidaan harkita.