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DOI: 10.1055/s-0031-1300069
Absorption of Calcium Administered Alone or in Fixed Combination with Vitamin D to Healthy Volunteers
Publication History
Publication Date:
26 December 2011 (online)
Summary
Calcium supplementation is widely used in deficiency status and as an adjuvant in the treatment of osteoporosis.
As usual with endogenous substances, the calcium absorption, distribution and elimination processes are strictly controlled by homeostatic equilibria. Free calcium ion is the most representative active fraction of the circulating ion. Ion excretion is controlled by a saturable tubular reabsorption process which leads to a renal threshold. Cumulative urinary excretion of calcium is the end-point of absorption, distribution and elimination processes, and is thus a good indicator of bioavailability.
In order to increase the oral bioavailability of calcium, the ion is administered in association with vitamin D, which is known to enhance intestinal calcium absorption.
The aim of this study was to evaluate the absorption of calcium administered alone and in fixed combination with cholecalciferol (vitamin D3, CAS 67-97-0). In accordance with the study protocol, calcium carbonate (CAS 471-34-1; 1500 mg = 600 mg as calcium ion) was administered as such (reference) and associated with cholecalciferol (400 IU) (test) for four days (2 doses/day) to 18 healthy male volunteers in a sequential pattern, namely reference followed by test.
Urinary excretion of total calcium, and serum concentration of free and total calcium, 25-OH-vitamin D3 and parathyroid hormone were carefully analysed the day before (baseline) and on the 4th day of dosing, with validated methods.
The effect of cholecalciferol in promoting calcium absorption was clearly observed from urinary excretion of total calcium, which with the test treatment showed a 16.6 % increase in excretion (p=0.025) compared with the reference treatment. The mean excretion values on the 4th day, expressed in mg, were 238.85 and 204.83 with test and reference respectively.
Moreover, the results demonstrated an increased serum concentration of both free and total calcium after dosing with test and reference by comparison with the baseline situation. The area under the serum concentration-time curve of total calcium increased from day -1 to day 4 from 550.98 to 575.90 mgl−1 h with test and from 543.03 to 568.16 mgl−1 h with reference. Similarly, ionised calcium increased on day 4 with both the treatments.
Parathyroid hormone showed the expected typical decreasing behaviour after dosing with the test and reference drugs.
The results of this study suggest that calcium carbonate is absorbed through the intestine when administered either alone or in association with cholecalciferol. Cholecalciferol, however, showed the typical expected activity in promoting calcium absorption, which was evident from the cumulative urinary excretion of the ion.
To the authors’ knowledge, this study is the first published paper demonstrating the absorption and pharmacodynamic effect of short-term administration of vitamin D associated with calcium at the doses recommended for supplementation in a fixed-combination pharmaceutical product.
Zusammenfassung
Resorption von allein oder in fester Kombination mit Vitamin D verabreichtem Calcium bei gesunden Probanden
Calcium-Ergänzungspräparate werden häufig bei Mangelzuständen und als Adjuvans in der Osteoporose-Therapie verwendet.
Wie bei endogenen Substanzen üblich werden die Prozesse der Calciumresorption, -verteilung und -ausscheidung streng durch das homöostatische Gleichgewicht reguliert. Die freien Calcium-Ionen stellen die repräsentativste aktive Fraktion unter den zirkulierenden Ionen dar. Die Ionen-Ausscheidung wird durch einen sättigbaren tubulären Rückresorptionsprozeß reguliert, der zu einer Nierenschwelle führt. Die kumulative Calcium-Ausscheidung im Urin ist der Endpunkt der Resorptions-, Verteilungs- und Eliminationsprozesse und stellt somit einen guten Indikator für die Bioverfügbarkeit dar.
Um die orale Bioverfügbarkeit von Calcium zu erhöhen, wird das Ion in Verbindung mit Vitamin D verabreicht, das die intestinale Calcium-Resorption verbessert.
Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Resorption von Calcium, das allein oder in fester Kombination mit Cholecalciferol (Vitamin D3, CAS 67-97-0). verabreicht wurde. Gemäß dem Studienprotokoll wurde Calciumcarbonat (CAS 471-34-1; 1500 mg = 600 mg Calcium-Ionen) allein (Referenzpräparat) sowie in Verbindung mit Cholecalciferol (400 IU) (Testpräparat) 4 Tage lang (2× täglich) 18 gesunden männlichen Probanden sequentiell verabreicht, und zwar zunächst das Referenzpräparat und anschließend das Testpräparat.
Die Gesamt-Calcium-Ausscheidung im Urin sowie die Serum-Konzentration von freiem Calcium, Gesamt-Calcium, 25-OH-Vitamin D3 und Parathormon wurden am Tag vor der Verabreichung (Basiswert) sowie am 4. Behandlungstag mit validierten Methoden sorgfältig analysiert.
Die Wirkung von Cholecalciferol hinsichtlich der Verbesserung der Calcium-Resorption war eindeutig anhand der Gesamt-Calcium-Ausscheidung im Urin zu beobachten, die beim Testpräparat 16,6% (p=0,025) höher war als beim Referenzpräparat. Am 4. Tag betrugen die durchschnittlichen Ausscheidungswerte beim Test- und Referenzpräparat - in mg ausgedrückt - 238,85 bzw. 204,83.
Die Ergebnisse zeigten außerdem beim Test- und Referenzpräparat nach der Verabreichung eine höhere Serum-Konzentration sowohl des freien Calciums als auch des Gesamt-Calciums im Vergleich zum Basiswert. Die Fläche unter der Serumkonzentration-Zeit-Kurve des Gesamt-Calciums stieg beim Testpräparat vom Tag -1 bis zum Tag 4 von 550,98 auf 575,90 mg · 1−1 · h und beim Referenzpräparat von 543,03 auf 568,16 mg · l−1 · h. Die Konzentration der Calcium-Ionen hatte sich am Tag 4 bei beiden Präparaten entsprechend erhöht.
Das Parathormon zeigte beim Test-und Referenzpräparat nach der Verabreichung das erwartete typische Abnahme-Verhalten.
Aus den Ergebnissen dieser Studie kann geschlossen werden, daß Calciumcarbonat durch den Darm resorbiert wird, wenn es allein oder in Verbindung mit Cholecalciferol verabreicht wird. Cholecalciferol zeigte jedoch die erwartete typische Aktivität im Hinblick auf die Förderung der Calcium-Resorption, die in der kumulativen Ionen-Ausscheidung im Urin zum Ausdruck kam.
Soweit den Autoren bekannt ist, ist diese Studie die erste veröffentlichte Arbeit, in der die Wirkung der kurzzeitigen Verabreichung von Vitamin D auf die Resorption und Pharmakodynamik von Calcium in der für Ergänzungspräparate mit fester Kombination empfohlenen Dosierung aufgezeigt wird.