De gezondheidsvoordelen van silica (silicium)

Introductie

Silica, ook wel silicium genoemd, is een mineraal dat in de voeding vaak als sporenelement wordt genoemd. Het is het derde meest voorkomende sporenelement in het menselijk lichaam, hoewel het niet officieel geclassificeerd is als een essentiële voedingsstof. Niettemin blijkt uit toenemend onderzoek dat silica een belangrijke rol kan spelen bij verschillende aspecten van de gezondheid, vooral met betrekking tot botten, bindweefsel, huid, haar en nagels. In dit artikel onderzoeken we wat de wetenschap over silica zegt: de functies ervan, de biologische beschikbaarheid, interacties met andere mineralen, voedingsbronnen en veilige doses om de algehele gezondheid te ondersteunen. 

Silica in het lichaam en biologische beschikbaarheid

Wat is silica? Silica verwijst meestal naar siliciumdioxide of andere siliciumhoudende verbindingen. In biologische context fungeert silicium vaak als oplosbaar orthokiezelzuur, vooral in vloeistoffen zoals water en lichaamsvloeistoffen. Het lichaam bevat silicium in kleine hoeveelheden, vooral in weefsels zoals bot- en bindweefsel. 

Biologische beschikbaarheid, of absorptie, is een belangrijke factor voor het effect van silica in het lichaam. Silica bestaat in verschillende chemische vormen en het gemak waarmee het wordt opgenomen varieert aanzienlijk, afhankelijk van de vorm. Monomeer orthokiezelzuur wordt het meest efficiënt geabsorbeerd, met een biologische beschikbaarheid die kan oplopen tot 50%. Gepolymeriseerde vormen, zoals silicagel, colloïdaal silica of silicadeeltjes uit planten, hebben daarentegen vaak een zeer lage opname, soms onder de 1%.

In het algemeen wordt silicium slechter geabsorbeerd naarmate het meer gebonden of gepolymeriseerd is. Silicium in drinkwater en bier heeft bijvoorbeeld voornamelijk de vorm van orthokiezelzuur en is dus gemakkelijk toegankelijk voor het lichaam, terwijl silicium gebonden in vezelrijke plantaardige voedingsmiddelen, zoals bananen, een absorptiesnelheid van minder dan 2% kan hebben.

Silica en botgezondheid

Een van de meest bestudeerde gebieden van silica is de rol ervan in het skelet. Al in de jaren zeventig toonden dierproeven aan dat silicium betrokken is bij de normale botontwikkeling. Dieren op een dieet met weinig silicium ontwikkelden misvormingen in botten en kraakbeen, terwijl de toevoer van silicium de botgroei, collageenvorming en calciumafzetting in het botweefsel bevorderde. Meer dan 30 jaar onderzoek heeft sterke aanwijzingen opgeleverd dat silicium uit de voeding een positieve bijdrage kan leveren aan de botmineralisatie en de gezondheid van het bindweefsel.

Botmineraaldichtheid en sterkte zijn belangrijke aspecten van de gezondheid van de botten. Epidemiologische studies hebben een duidelijk verband gevonden tussen een hogere inname van silica en een betere botmineraaldichtheid. In zowel de VS als Groot-Brittannië hebben mensen met een hogere inname van silica via de voeding een hogere botdichtheid laten zien, vooral onder mannen en vrouwen in de pre-menopauze. Dit suggereert dat silica sterke botten kan ondersteunen. Mechanistisch onderzoek toont aan dat silica aanwezig is aan het actieve mineralisatiefront in groeiend bot, wat wijst op een functie bij de vroege verkalking van de botmatrix. Silicium kan zich binden aan componenten van het botweefsel en de afzetting van calcium en andere mineralen in het skelet bevorderen. Bovendien is silica betrokken bij de synthese en stabilisatie van collageen, het belangrijkste eiwit in de botmatrix en het kraakbeen. Zonder voldoende collageen kunnen de mineralen geen vaste structuur vormen, dus het effect van silica op collageen kan doorslaggevend zijn voor de botsterkte.

 

In een onderzoek bij postmenopauzale vrouwen met een neiging tot osteoporose werden siliciumsupplementen gegeven samen met calcium en vitamine D. De groep die daarnaast silicium kreeg, ervoer een significante toename van de botdichtheid in de femurhals vergeleken met de controlegroep. Dit suggereert een synergetisch effect waarbij silica, in aanwezigheid van calcium en vitamine D, de botregeneratie kan ondersteunen of botverlies kan verminderen. Tegelijkertijd hebben andere onderzoeken niet altijd grote veranderingen in het mineraalgehalte van het bot aangetoond bij suppletie met silica, terwijl de voeding al voldoende is. Uit dierproeven is gebleken dat extra silicium het calciumgehalte van de botten alleen kan verhogen als het dieet aanvankelijk calciumarm was. Als de calciuminname voldoende is, lijkt silicium alleen geen extra mineralen aan de botten te leveren. Niettemin zijn er aanwijzingen dat silica zowel de botmineraaldichtheid als de botsterkte kan ondersteunen door effecten op het mineraalmetabolisme en het collageennetwerk. 

Silica en bindweefsel (collageen en kraakbeen)
Bindweefsel omvat ondersteunende weefsels in het lichaam, zoals kraakbeen, pezen, ligamenten en andere weefsels die collageen en proteoglycanen bevatten. Silica blijkt belangrijk te zijn voor het behoud van dergelijk weefsel. Structuren rijk aan bindweefsel, zoals slagaderwanden, luchtpijp en kraakbeen, bevatten bijzonder hoge concentraties silicium. Aangenomen wordt dat dit te wijten is aan de rol van silica bij de vorming van glycosaminoglycanen en proteoglycanen, complexe moleculen die een groot deel van de basissubstantie in het bindweefsel opbouwen. Silicium kan in deze structuren worden geïntegreerd en bijdragen aan de verknoping tussen proteoglycaancomplexen en collageenvezels, waardoor de sterkte van het weefsel toeneemt en de permeabiliteit van de bindweefselmatrix wordt verminderd. Simpel gezegd kan silica helpen de componenten van bindweefsel aan elkaar te binden, zodat het sterker en resistenter wordt.

 

Collageensynthese is een centraal proces in bindweefsel en collageen is het dominante eiwit in huid, pezen en kraakbeen. Aangenomen wordt dat silica de vorming van collageen ondersteunt. Studies hebben aangetoond dat silicium fibroblasten kan stimuleren, bindweefselcellen die collageen type I produceren. Er is ook gesuggereerd dat silica helpt bij het activeren van enzymen die betrokken zijn bij de hydroxylatie van het collageen, een chemische modificatie die belangrijk is voor de rijping en stabilisatie van de collageenvezels. Zonder voldoende silicium zijn deze enzymen mogelijk minder effectief, wat mogelijk leidt tot een zwakkere collageenstructuur. In dierproeven is een gebrek aan silicium in verband gebracht met een verlaagd collageengehalte in botten en kraakbeen, terwijl suppletie de hoeveelheid collageen aanzienlijk verhoogde. Dit onderbouwt dat silica een belangrijke functie heeft bij de biosynthese of stabilisatie van collageen.

Kraakbeen en gewrichten zijn afhankelijk van een duurzame maar flexibele matrix van collageen en proteoglycanen. Gezien de rol van silica in beide componenten kan voldoende silicium bijdragen aan gezonde gewrichten. Uit dieronderzoek is gebleken dat een siliciumarm dieet tot een abnormale kraakbeenontwikkeling leidt. 

Wondgenezing is een ander proces waarbij regeneratie van bindweefsel cruciaal is. Collageenafzetting is de sleutel bij het genezen van wonden in de huid of ander weefsel. Het effect van silica op de vorming van collageen en weefsel suggereert dat het de wondgenezing kan ondersteunen. Klinisch onderzoek hiernaar is beperkt, maar sommige rapporten hebben de potentiële rol van silicium bij het bevorderen van wondgenezing en bindweefselherstel benadrukt. Dit kan te maken hebben met het feit dat de cellen voldoende bouwstenen en cofactoren hebben, zoals silica, om efficiënt nieuw weefsel te vormen. Er is meer onderzoek nodig om te bevestigen hoeveel silica de wondgenezing bij mensen kan beïnvloeden, maar de biologische plausibiliteit is aanwezig.

Silica voor huid, haar en nagels

Silica staat onder liefhebbers van voedingssupplementen bekend om het veronderstelde effect op de huid, het haar en de nagels, die allemaal zijn opgebouwd uit sterke eiwitnetwerken: collageen in de huid en keratine in haar en nagels. Deze weefsels worden beschouwd als aanhangsels van de huid, en er is aangetoond dat silicium in significante concentraties wordt aangetroffen in haar en nagels, waar het een dominant mineraal is in de samenstelling van de nagels. Veel mensen ervaren broze nagels en futloos haar als tekenen van voedingstekorten, en sommige deskundigen hebben gesuggereerd dat zachte of broze nagels kunnen duiden op een systemisch siliciumtekort.

De elasticiteit en anti-veroudering van de huid worden beïnvloed door collageen en elastine, die voor structuur en veerkracht zorgen. Met het ouder worden worden deze vezels geleidelijk afgebroken en wordt de huid dunner en minder elastisch. Silica kan de synthese van nieuw collageen ondersteunen en de afbraak vertragen door bij te dragen aan een zeer goede activiteit van enzymen die nodig zijn om collageen in de huid te vormen en te behouden. In een placebogecontroleerd onderzoek onder 50 vrouwen van middelbare leeftijd met een door de zon beschadigde huid kregen de deelnemers gedurende 20 weken dagelijks twee capsules, elk met gestabiliseerd orthosiliciumzuur overeenkomend met 10 mg silicium per capsule. Na de periode er werd een significante verbetering in de microstructuur van het huidoppervlak waargenomenr en mechanische eigenschappen, zoals elasticiteit, in de siliciumgroep. Het uiterlijk van de huid, gemeten aan de hand van de ruwheidsindex en de elasticiteit, verbeterde, terwijl de placebogroep geen overeenkomstige verandering vertoonde. Dit was het eerste dubbelblinde, gecontroleerde onderzoek waarin dergelijke effecten van suppletie met silica werden gedocumenteerd, en het suggereert dat silica een cosmetisch en dermatologisch voordeel kan hebben bij een ouder wordende huid. 

De haargroei en haarsterkte worden beïnvloed door keratine, het belangrijkste eiwit in het haar, maar ook door mineralen zoals silicium die in de haarlokken worden aangetroffen. Een hoger siliciumgehalte in een haarlok gaat gepaard met een lager risico op breuk en mogelijk minder haaruitval. Silicium kan indirect bijdragen door voedingsstoffen naar de haarzakjes te transporteren en door zich te binden aan aminozuren of keratine om de structuur te versterken. In één onderzoek slikten 48 mensen met dun, broos haar gedurende negen maanden dagelijks een supplement van gestabiliseerd orthosiliciumzuur, wat overeenkomt met 10 mg puur silicium per dag. Tegen het einde van het experiment was dat zo het haar van degenen die silicium kregen, had een aanzienlijk hogere breeksterkte en dikker haar, terwijl de placebogroep geen verbetering vertoonde. Dit suggereert dat langdurige suppletie met silica sterker en voller haar kan opleveren, mogelijk door integratie in de haarvezels of door de productie van haareiwitten te stimuleren. De onderzoekers speculeerden dat silica een interactie kan aangaan met de keratinestructuur via silanolgroepen die complexen vormen met de eiwitten.

De gezondheid van de nagels is ook afhankelijk van keratine, maar het mineraalgehalte, vooral silica, is belangrijk voor de hardheid en integriteit van de nagels. Silicium vormt een aanzienlijk deel van het mineraalgehalte van de nagel, en wanneer nagels zacht en broos worden, kan dit een teken zijn dat het lichaam onvoldoende silicium heeft om een ​​robuuste nagelmatrix te behouden. In het bovengenoemde huidonderzoek rapporteerden deelnemers sterkere en minder broze nagels in de silicagroep, en de onderzoekers constateerden verminderde nagelbreuk en betere nagelkwaliteit. 

 

Potentiële effecten op de cognitieve functie

Kan silica de hersenen en het zenuwstelsel beïnvloeden? Dit is minder onderzocht dan de gezondheid van botten en huid, maar er zijn interessante observaties. Silicium staat niet bekend als een cruciale voedingsstof voor de werking van zenuwcellen, maar kan indirect de hersenen beïnvloeden via andere mechanismen, vooral bij interactie met metaalionen zoals aluminium.

Silica, aluminium en cognitieve gezondheid zijn een aandachtsgebied. Er wordt al lang vermoed dat aluminium een ​​rol speelt in neurodegeneratieve processen, hoewel het verband nog niet overtuigend is bewezen. Silicium blijkt aluminium tegen te kunnen gaan door het aan zichzelf te binden en in het maag-darmkanaal onoplosbare aluminiumsilicaten te vormen, waardoor opname in het lichaam kan worden verhinderd. Dit kan fungeren als een natuurlijke manier om de potentiële negatieve effecten van aluminium te verminderen. Een grote Franse cohortstudie volgde bijna 2.000 ouderen ouder dan 15 jaar en onderzocht de mineraalinname via drinkwater in relatie tot de cognitieve gezondheid. Ze ontdekten dat degenen die die meer silicium uit drinkwater innamen, hadden een lager risico op cognitieve problemen - een toename van 10 mg silicium per dag ging gepaard met ca. 11% verminderd risico. Omgekeerd werd een hogere aluminiuminname geassocieerd met een verhoogd risico. Deze bevindingen suggereren dat silica een beschermend effect op de hersenen kan hebben, mogelijk door te voorkomen dat aluminium zich ophoopt in hersenweefsel. Kleine onderzoeken hebben aangetoond dat mensen die in de loop van de tijd siliciumrijk mineraalwater dronken, een lager aluminiumgehalte in het lichaam hadden en bij sommigen een neiging tot verbetering van de cognitieve functie vertoonden. De database is niettemin dun en silica kan niet worden aanbevolen als preventie of behandeling van cognitieve problemen. Een matige inname van silica via de voeding en water is waarschijnlijk gunstig voor de algemene gezondheid en kan positieve bijwerkingen hebben op de hersenen doordat het helpt potentieel schadelijke stoffen zoals aluminium te verminderen.

Mogelijke effecten op het immuunsysteem

Het verband tussen silica en het immuunsysteem is complex. Het inademen van silicadeeltjes, zoals steenstof, kan het immuunsysteem in de longen overstimuleren en tot schadelijke effecten leiden, maar dit geldt voor kristallijn silica dat wordt ingeademd, niet voor voedingssupplementen of silicium uit de voeding. De vraag is of silica in voedingssupplementen immuunversterkende of immuunregulerende eigenschappen heeft.

Er is beperkt direct menselijk onderzoek naar silica-suppletie en de immuunfunctie, maar dierstudies bieden enkele indicaties. In een diermodel van geïnduceerde gewrichtsontsteking bleek siliciumsuppletie de auto-immuunrespons te verzwakken, wat suggereert dat silica de ontstekingsremmende reacties kan versterken en de immuunreacties in een gunstige richting kan wijzigen tijdens chronische ontstekingen. Een vermindering van het aantal circulerende lymfocyten tijdens ontstekingen werd ook waargenomen bij de dieren die silica kregen, wat kan worden geïnterpreteerd als een demping van overmatige immuunactiviteit.

Op een algemeen niveau hebben sommige bronnen gesuggereerd dat silicium het immuunsysteem en het hormonale systeem kan ondersteunen en kan helpen een evenwichtige pH in het lichaam te handhaven, wat in theorie een minder gunstige omgeving voor ziekteverwekkers zou kunnen creëren. Deze uitspraken komen vaak voort uit laboratorium- of dierproeven, of holistische perspectieven, en niet uit grote klinische onderzoeken. Indirect kan silica het immuunsysteem ondersteunen door bij te dragen aan gezonde slijmvliezen en huid, de eerste verdedigingslinie van het lichaam tegen infecties. Een voldoende inname van silicium kan zorgen voor sterker bindweefsel in de huid en slijmvliezen en dus voor een betere barrièrefunctie. Dit is eerder een logische implicatie dan iets dat rechtstreeks wordt gemeten, maar robuust weefsel kan helpen voorkomen dat bacteriën en virussen de verdediging binnendringen.

Samenvattend kunnen er immuungerelateerde voordelen aan silica kleven, vooral in verband met de potentiële ontstekingsremmende eigenschappen ervan. Het is beter bekend dat boor, een ander sporenelement, de immuunrespons en ontstekingen beïnvloedt, en het is mogelijk dat silicium vergelijkbare, mildere effecten heeft. Tot nu toe ontbreekt het ons aan klinische onderzoeken die aantonen dat gezonde mensen een sterker immuunsysteem krijgen door silicasupplementen, dus claims moeten voorzichtig zijn.

 

Interactie met andere mineralen: boor, calcium en magnesium
Mineralen in het lichaam werken zelden alleen; ze maken deel uit van complexe netwerken waar ze elkaars opname en functies kunnen versterken of belemmeren. Silica heeft interessante interacties met verschillende mineralen, vooral die met een overlappende rol in de gezondheid van de botten.

Calcium interageert met silica, zowel in de darmen als in het botweefsel. Een hoog calciumgehalte in de voeding kan mogelijk de absorptie van silicium verminderen, mogelijk door de vorming van slecht opneembare complexen, terwijl een laag calciumgehalte de absorptie van silicium kan verhogen. In het skelet werken ze samen: calcium is het belangrijkste mineraal in de hydroxyapatietkristallen die botten hard maken, terwijl silica er waarschijnlijk voor zorgt dat deze kristallen efficiënt in de collageenmatrix worden afgezet. Sommige onderzoekers hebben gesuggereerd dat silica invloed kan hebben op de manier waarop calcium en magnesium in het lichaam worden getransporteerd of gebruikt. De hoeveelheid silicium die in de urine wordt uitgescheiden, correleert vaak met de calciumuitscheiding, wat erop kan wijzen dat ze een aantal van dezelfde metabolische routes volgen. In de praktijk betekent dit dat silicasupplementen voor de gezondheid van de botten gecombineerd moeten worden met een adequate inname van calcium en vitamine D voor een zeer goed effect, zoals blijkt uit onderzoeken waarin silicium positieve resultaten heeft laten zien op de botdichtheid.

Magnesium is een ander belangrijk mineraal voor botten en bindweefsel. Silica en magnesium kunnen elkaar op dezelfde manier beïnvloeden als silica en calcium. Uit dierproeven is gebleken dat siliciumsuppletie soms de magnesiumconcentratie in serum verlaagt of de magnesiumuitscheiding verhoogt, maar dit leidde niet tot minder magnesium in het botweefsel; botmagnesium bleef stabiel. Het kan hierbij gaan om complexe buffer- of distributiemechanismen. Zowel magnesium als silicium zijn betrokken bij enzymprocessen die verband houden met de collageensynthese en botgroei, zodat ze een complementaire rol kunnen spelen. Als suppletie met silica wordt overwogen, moet men ook zorgen voor voldoende magnesiuminname, omdat een zeer goede gezondheid van botten en bindweefsel van beide afhangt.

Borium is een sporenelement dat, net als silicium, officieel niet als essentieel wordt erkend, maar wel duidelijke effecten heeft op botten en hormonen. Borium en silica worden vaak samen aangetroffen in plantaardig voedsel zoals fruit en groenten en houden beide verband met de gezondheid van de botten. Borium kan de omzet van calcium, magnesium en vitamine D op een positieve manier beïnvloeden door de uitscheiding van calcium en magnesium te verminderen en de activering van vitamine D te verhogen, wat op zijn beurt het skelet ten goede komt. Silica en boor kunnen het skelet dus via iets andere mechanismen ondersteunen: boor reguleert de mineralenbalans, terwijl silica bijdraagt ​​aan de structuur. Beide bevorderen de botgroei in diermodellen, en een gebrek aan beide kan verzwakte botten bij proefdieren veroorzaken. Hoewel directe interacties tussen boor en silicium nog niet uitgebreid zijn onderzocht, is het logisch dat een dieet dat de gezondheid van de botten ondersteunt voldoende hoeveelheden van beide sporenelementen bevat, samen met calcium, magnesium en vitamines zoals D en K.

Samenvattend werkt silica samen met calcium en magnesium door hun integratie in bot- en bindweefsel te ondersteunen, en kan het de opname van potentieel ongewenste mineralen zoals aluminium voorkomen. Borium en silica vullen elkaar aan door de botten te versterken – boor helpt het mineraalmetabolisme, terwijl silica bijdraagt ​​aan de fysieke structuur. Evenwicht is de sleutel tot de algehele gezondheid, en een gevarieerd dieet zal deze micronutriënten doorgaans in voldoende hoeveelheden leveren. In gevallen waar de inname van planten of water laag is, zoals bij veganisten met weinig bewerkte granen of mensen met beperkte toegang tot mineraalrijk water, kan de inname van silica lager zijn en kan suppletie worden overwogen.