Krzem organiczny, czyli pierwiastek życia: jakie ma właściwości i zastosowanie?

Krzem – co to jest?

Krzem (Si) jest pierwiastkiem chemicznym, zaliczanym do mikroelementów. Jest potrzebny do prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka, choć w mniejszych ilościach niż inne minerały, np. magnez czy potas. Znajduje się we wszystkich zdrowych tkankach ludzkiego ciała, a jego najwyższe stężenia występują w szybko rosnących komórkach, takich jak komórki włosów, paznokci, kości i skóry. Całkowita zawartość krzemu w organizmie dorosłego człowieka o masie 70 kg może wynosić od 140 do 700 mg.

Dzienne zapotrzebowanie na krzem nie zostało jeszcze oficjalnie ustalone. Jednakże, bazując na danych z badań na zwierzętach i ludziach, sugeruje się, że spożycie około 25 mg krzemu dziennie może przynosić korzystne efekty dla zdrowia. Badania przeprowadzone w Polsce wykazały średnie dzienne spożycie krzemu na poziomie 24,0 mg/dzień u kobiet i 27,7 mg/dzień u mężczyzn.

Krzem a krzemionka

Często te terminy są używane zamiennie, jednak istnieje między nimi ważna różnica.

• Krzem (Si) to pierwiastek chemiczny.
• Krzemionka to potoczna nazwa dla tlenku krzemu (IV) – SiO2​.

W kontekście biologicznym krzemionka jest formą, w jakiej krzem występuje w naturze i w żywności, a także jest wykorzystywana w wielu produktach, w tym suplementach. Kiedy mówimy o „krzemie w ludzkim organizmie”, zazwyczaj mamy na myśli krzem w różnych biodostępnych formach, które są przyswajane i wykorzystywane przez nasze ciało.

Rola i znaczenie krzemu w organizmie człowieka

Krzem jest niezwykle ważnym mikroelementem w organizmie człowieka, biorącym udział w wielu procesach życiowych. Jego funkcje są szerokie i wpływają na wiele aspektów zdrowia:

• Zdrowie kości – to jedna z najlepiej poznanych funkcji krzemu. Krzem odgrywa kluczową rolę w homeostazie i regeneracji kości, stanowiąc potencjalny element wspierający leczenie i profilaktykę chorób kości, takich jak osteoporoza. Badania wykazują jego pozytywny wpływ na gęstość mineralną kości oraz zdolność do zmniejszania ryzyka złamań. Jest niezbędny do wzrostu i mineralizacji kości.
• Synteza kolagenu i tkanki łącznej – krzem stymuluje produkcję kolagenu typu 1, który jest kluczowym składnikiem strukturalnym skóry, kości, chrząstek i naczyń krwionośnych. Jest również związany z glikozaminoglikanami i tworzeniem wiązań krzyżowych, co przekłada się na wytrzymałość i właściwości mechaniczne tkanek.
• Zdrowie skóry, włosów i paznokci – krzem jest ważny dla optymalnej produkcji kolagenu i aktywacji enzymów odpowiedzialnych za hydroksylację, co poprawia wytrzymałość i elastyczność skóry. Sugeruje się, że wyższa zawartość krzemu we włosach wiąże się z mniejszym wypadaniem i większym blaskiem. Miękkie i łamliwe paznokcie mogą być oznaką jego niedoboru, ponieważ krzem jest dominującym minerałem w ich składzie.
• Ochrona przed toksycznym działaniem glinu – krzem działa jako antidotum na toksyczne działanie glinu (aluminium), redukując jego biodostępność i ograniczając jego odkładanie w mózgu. Kwas krzemowy hamuje wchłanianie glinu w przewodzie pokarmowym i zwiększa jego wydalanie.
• Wsparcie układu sercowo-naczyniowego – niski poziom krzemu może zwiększać ryzyko miażdżycy, wpływając na elastyczność tętnic. Stwierdzono, że krzem może obniżać poziom cholesterolu całkowitego, VLDL i LDL i przeciwdziała odkładaniu się blaszki miażdżycowej.
• Działanie przeciwnowotworowe i przeciwcukrzycowe – badania wciąż trwają, ale istnieją dowody sugerujące, że krzem może wykazywać takie właściwości.
• Wzmocnienie odporności – pierwiastek ten wzmacnia odporność organizmu, wpływając na proliferację limfocytów.
• Regeneracja tkanek i działanie przeciwzapalne – krzem jest bardzo ważny dla regeneracji tkanek i aktywacji procesów życiowych komórek.

Przyczyny niedoboru krzemu

Mimo że krzem jest powszechny, jego niedobory mogą się zdarzyć i mieć poważne konsekwencje dla zdrowia.

Przyczyny niedoboru krzemu:

• Niska podaż krzemu w diecie.
• Zaburzenia wchłaniania, np. po gastrektomii (usunięciu żołądka), co może prowadzić do znacznego spadku stężenia krzemu w osoczu.
• Starzenie się organizmu, które wiąże się ze zwiększeniem pH żołądka, może zmniejszać konwersję krzemu z żywności do biodostępnej formy.
• Niektóre stany chorobowe lub długotrwałe terapie, np. długotrwałe stosowanie antybiotyków i chemioterapeutyków.

Objawy niedoboru krzemu

• Problemy z kośćmi i układem szkieletowym: wady kości, nieprawidłowości czaszki, zmniejszenie liczby osteoblastów (komórek budujących kość), zmniejszona zawartość minerałów w kościach oraz osłabienie tworzenia kolagenu, większa podatność na złamania kości.
• Osłabienie tkanki łącznej: zmniejszona synteza kolagenu w ranach.
• Problemy ze skórą, włosami i paznokciami: miękkie i łamliwe paznokcie, wzmożone wypadanie włosów.
• Zwiększone ryzyko chorób: niższy poziom krzemu w organizmie może zwiększać ryzyko miażdżycy i choroby niedokrwiennej serca. Obserwuje się go również w chorobach nowotworowych, gruźlicy i problemach skórnych.

Objawy nadmiaru krzemu w organizmie

W normalnych warunkach dietetycznych nadmiar krzemu jest rzadki, ponieważ jego wchłanianie jest regulowane, a nadmiar wydalany z moczem. Jednak w specyficznych sytuacjach, np. w przypadku nadmiernej ekspozycji przemysłowej na krzemionkę krystaliczną (np. w górnictwie), może dojść do schorzeń takich jak pylica płuc. Nadmiar krzemu może również sprzyjać tworzeniu się złogów i kamieni nerkowych.

Jak sprawdzić poziom krzemu w organizmie?

Poziom krzemu w organizmie można zbadać poprzez badanie krwi w laboratorium. Badanie to polega na pobraniu próbki krwi żylnej i analizie zawartości krzemu w osoczu. Zlecenie badania krzemu w organizmie zwykle następuje po konsultacji z lekarzem, który może ocenić potrzebę takiego badania na podstawie objawów lub historii zdrowotnej pacjenta. Prywatnie jest to badanie bardzo kosztowne – od ok. 150-390 zł.

Suplementacja krzemu

Suplementacja krzemu jest rozważana w sytuacjach, gdy jego naturalna podaż z dietą jest niewystarczająca lub gdy występują specyficzne potrzeby organizmu:

• Wsparcie zdrowia kości: jest to szczególnie istotne w prewencji i leczeniu osteoporozy. Badania wykazały, że suplementowanie krzemu, zwłaszcza w połączeniu z wapniem i witaminą D3, może korzystnie wpływać na gęstość mineralną kości i markery tworzenia kości; krzem zalecany jest pacjentom ze złamaniami oraz po zabiegach chirurgicznych przeprowadzanych na kościach.
• Poprawa kondycji skóry, włosów i paznokci: w przypadku problemów ze skórą (starzenie, utrata elastyczności), włosami (wypadanie, brak blasku, przedwczesne siwienie) oraz paznokciami (miękkie, łamliwe).
• Wsparcie regeneracji uszkodzonych tkanek: zwiększona podaż krzemu wspiera łagodzenie poparzeń słonecznych, przyspiesza proces gojenia i ogranicza świąd występujący po ukąszeniu owadów.
• Wsparcie detoksykacji: w celu ochrony organizmu przed toksycznym działaniem glinu.
  Przy chorobach sercowo-naczyniowych: ze względu na potencjalne działanie przeciwmiażdżycowe.

Krzem znajduje się często w suplementach diety ukierunkowanych na wsparcie kondycji włosów, skóry i paznokci, często występując wspólnie ze skrzypem polnym, kolagenem, miedzią i biotyną. Pojawia się także jako składnik preparatów na stawy, mięśnie i kości razem z kolagenem, chondroityną, glukozaminą i kadzidłowcem indyjskim.

Jaki krzem jest najlepiej przyswajalny?

Jedną z dobrze przyswajalnych form jest kwas ortokrzemowy, a zwłaszcza jego stabilizowana postać – krzem organiczny (monomethylsilanetriol, MMST). Charakteryzuje się wysoką trwałością i biodostępnością. Jest to ulepszony krzem, który może być łatwo wchłaniany przez organizm w około 50-60%.

Biodostępność krzemu z suplementów diety jest zmienna, od mniej niż 1% do około 60% w zależności od formy chemicznej, dlatego to ważne, by sprawdzać etykiety produktu i wybierać dobrze przyswajalny krzem.

Krzem – dawkowanie

Niektóre dane wskazują, że porcja dzienna krzemu powinna oscylować w granicach 5-20 mg. Jednak w przypadku suplementacji krzemu nie ma wystarczająco wiarygodnych informacji, aby wiedzieć, jaka może być odpowiednia dzienna dawka.

Badania sugerują, że stosowanie doustnych suplementów krzemu w niskich dawkach, np. jako uzupełnienie wapnia i witaminy D3​, może być korzystne.

Przeciwwskazania i interakcje

Ze względu na generalny brak toksyczności krzemu z diety, nie ma ścisłych przeciwwskazań. Jednakże, na podstawie kryteriów wykluczenia w badaniach klinicznych i mechanizmów działania, można wskazać sytuacje, w których należy zachować ostrożność lub unikać suplementacji:

• Niewydolność nerek – krzem jest wydalany głównie przez nerki, a jego stężenie w surowicy jest wyższe u pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek. Nadmierne spożycie może prowadzić do tworzenia się złogów nerkowych.
• Przyjmowanie specyficznych leków – pacjenci leczeni estrogenami, kortykosteroidami, bisfosfonianami byli wykluczani z niektórych badań suplementacji krzemu. Długotrwałe stosowanie antybiotyków i chemioterapeutyków może zaburzać metabolizm krzemu.
• Bardzo wysokie dawki – chociaż ogólnie bezpieczny, bardzo wysokie dawki krzemu w badaniach na zwierzętach miały szkodliwe działanie. Brak jest jednak badań na ludziach, które oceniałyby bezpieczeństwo ekstremalnie wysokich dawek.

Krzem wchodzi w interakcje z wieloma innymi składnikami odżywczymi i lekami, co może wpływać na jego biodostępność i skuteczność, a także na metabolizm innych pierwiastków.

Najlepsze naturalne źródła krzemu w diecie

Chociaż suplementacja może być pomocna, najlepszym sposobem na zapewnienie odpowiedniej podaży krzemu jest zbilansowana dieta. Krzem jest obecny w wodzie, roślinach i źródłach zwierzęcych.

Krzem znajdziesz w produktach spożywczych takich jak:

• zboża: pełnoziarniste produkty zbożowe, takie jak owies, jęczmień, proso, ryż brązowy.
• bakalie: nasiona słonecznika, orzechy;
• warzywa: zielona fasola, buraki, liściaste warzywa zielone (np. szpinak), ziemniaki (ze skórką), marchew, rzodkiewki, cebula;
• owoce: banany, rodzynki, daktyle;
• rośliny strączkowe: soczewica;
• woda: niektóre wody mineralne mogą zawierać znaczne ilości krzemu;
• mleczko pszczele.

Co ciekawe, piwo zawiera więcej krzemionki na porcję niż jakakolwiek inna żywność lub napój. Krzemionka jest uzyskiwana podczas procesu warzenia piwa poprzez zacieranie na gorąco i jest najliczniej obecna w lagerach (jest to rodzaj piwa dolnej fermentacji).

Krzem występujący w naturalnych produktach spożywczych w środowisku wodny ulega polimeryzacji, a w jej wyniku powstaje kwas polikrzemowy o małej przyswajalności.