Fluor: kakšni so njegovi učinki na zdravje? Simptomi pomanjkanja in presežka + zanimiva dejstva

FLUOR: Kaj moramo vedeti o njem? Kakšen je njegov pomen v telesu?

Osnovne značilnosti fluora

Fluor je nekovinski kemični element. Ni le v izobilju v naravi, temveč je tudi eden od mineralov v sledovih, ki so prisotni v človeškem telesu in so pomembni za ohranjanje zdravja.

Ima kemijski simbol F. Ta izhaja iz latinske besede fluorum.

Fluor je dobil ime po mineralu fluoritu, ki je glavni naravni vir fluora. Del besede "fluo" v latinščini pomeni "teči" in se nanaša na praktično uporabo fluorita - dodajali so ga kovinskim rudam, da bi znižali njihovo tališče.

Fluor je element v 17. skupini periodnega sistema kemijskih elementov in se nahaja v 2. periodi.

Spada v skupino elementov, imenovano halogeni, v katero spadajo tudi klor, brom in jod. Skupina je dobila ime zaradi sposobnosti njenih elementov, da tvorijo soli (iz grščine hals - sol, gennaó - tvorim).

Pri standardnem tlaku in temperaturi je fluor bledo rumen plin z dražečim vonjem. Pri nižjih temperaturah se spremeni v rumeno tekočino.

Je najlažji element med halogeni in ima najvišjo elektronegativnost. Zaradi visoke elektronegativnosti je najbolj reaktiven element med vsemi elementi v periodnem sistemu.

Reagira s skoraj vsemi elementi (razen z argonom, neonom in helijem) ter z večino anorganskih in organskih snovi.

Fluor je tudi najmočnejše oksidacijsko sredstvo. Reagira s številnimi kovinami in jih prekrije s plastjo fluorida.

Tako kot drugi halogeni se tudi fluor pojavlja kot dvoatomna molekula, imenovana F2.

Tabelarični povzetek osnovnih kemijskih in fizikalnih podatkov o fluoru

Fluor je bil prvič odkrit v spojini fluorovodikova kislina. Vendar so imeli njegovi odkritelji zaradi njegove prevelike reaktivnosti precejšnje težave pri njegovi izolaciji iz spojin v čisti element.

Šele leta 1886 je francoskemu kemiku Henriju Moissanu z nizkotemperaturno elektrolizo uspelo izolirati elementarni fluor.

Henri Moissan je za izolacijo elementarnega fluora prejel Nobelovo nagrado za kemijo.

Fluor je razmeroma razširjen element, ki se naravno pojavlja v ozračju, zemlji, vodi, kamninah vulkanskega izvora, pa tudi v rastlinah in živalih.

Je trinajsti najpogostejši element na Zemlji. 0,06-0,09 % mase zemeljske skorje.

Najvišje koncentracije fluora so na območjih, bogatih s fluoridnimi minerali, na vulkanskih območjih, na industrijskih območjih, kjer se fluorjeve spojine sproščajo v okolje (izgorevanje premoga, predelava rude), ali celo tam, kjer se proizvajajo in uporabljajo gnojila.

Fluor najdemo v vseh naravnih vodah, tudi v morski vodi. Njegova vsebnost v morski vodi je nekajkrat večja kot v sladki vodi.

V naravi ga najdemo le v obliki spojin. V molekulah je vezan kot anorganski fluorid F-. V prosti obliki se zaradi visoke reaktivnosti ne pojavlja.

Med minerale, ki vsebujejo fluor, spadajo že omenjeni fluorit (CaF2), pa tudi kriolit (Na3AlF6), fluorapatit (Ca5(PO4)3F), topaz, lepidolit in sljuda.

Elementarni fluor ali njegove spojine se trenutno uporabljajo na številnih področjih.

Na primer:

• kot pomožno sredstvo za znižanje tališča ali viskoznosti pri predelavi kovin (aluminija ali železa).
• za čiščenje kovin, poliranje ali jedkanje stekla
• za proizvodnjo teflona ali uranovega fluorida (uporablja se v jedrski energetiki)
• kot hladilno sredstvo v hladilnikih, klimatskih napravah ali gasilnih aparatih (uporaba v ta namen je že omejena zaradi njihovega prispevka k tanjšanju ozonske plasti)
• kot dodatek pitni vodi - fluoriranje vode
• kot dodatek v zobnih pastah
• za proizvodnjo nekaterih zdravil

Kakšna je funkcija fluora v telesu?

Fluor je pomemben element v sledovih za človeško telo. Čeprav je v telesu prisoten v razmeroma majhnih količinah, je nujen za pravilno delovanje več fizioloških procesov.

V telesu se fluor pojavlja le v obliki iona. To je anorganski fluoridni anion F-. Zato se fluorjeve spojine imenujejo fluoridi.

Najpomembnejša biološka funkcija fluora je ohranjanje zdravih zob in kosti.

Kopiči se v trdih telesnih tkivih, tj. v kosteh in zobeh, kjer skupaj s kalcijem in fosforjem tvori kristale mineralov fluorapatita ali fluorohidroksiapatita.

Govorimo o procesu mineralizacije, zaradi katerega so ta tkiva dovolj močna in trda.

Pri tem ima fluor naslednje funkcije:

• Je ključni element pri razvoju zob, saj pomaga pri njihovi rasti in oblikovanju.
• Deluje kot preventivno sredstvo proti zobni gnilobi.
• Uporablja se pri zdravljenju zobnega kariesa, saj lahko upočasni ali obrne napredovanje obstoječih kariesnih sprememb.
• Na površini zob tvori zaščitni sloj, s čimer zmanjša raven škodljivih učinkov kislin iz hrane ali kislin, ki jih proizvajajo bakterije, prisotne v ustni votlini.
• Pomemben je za ohranjanje trdnosti in čvrstosti zob in zobne sklenine.
• Prispeva k izboljšanju gostote in trdote kosti, zaradi česar so kosti močnejše in stabilnejše.

Kako fluorid deluje pri preprečevanju zobne gnilobe?

Učinek fluorida pri ohranjanju zdravja in trdnosti zob lahko razložimo s tremi mehanizmi:

1. spodbuja mineralizacijo zob
2. preprečuje demineralizacijo zob
3. upočasnjuje rast bakterij in zmanjšuje njihov učinek

Zobje in zobna sklenina so med rastjo in razvojem ter v času življenja podvrženi nenehno ponavljajočim se procesom demineralizacije (sproščanje mineralov iz zobnih tkiv) in remineralizacije (ponovno nalaganje mineralov v zobnih tkivih).

Demineralizacija zmanjšuje trdnost in odpornost zobne sklenine ter lahko povzroči nastanek zobne gnilobe.

Pomembno vlogo pri demineralizaciji imajo bakterije v ustni votlini, ki presnavljajo sladkor in proizvajajo mlečno kislino.

Ko pH sline pade pod kritično vrednost 5,5, se začne proces demineralizacije in lahko pride do zobne gnilobe.

Pri demineralizaciji se iz sklenine sprosti mineral hidroksiapatit Ca10(PO4)6(OH)2. Ta je najpomembnejši gradnik trdih zobnih tkiv ter zagotavlja njihovo trdnost in trdoto.

Če je v ustni votlini prisoten fluorid, se veže na površino kristalov sklenine in jih ščiti pred raztapljanjem. Tako lahko zmanjša hitrost sproščanja minerala, tj. prepreči demineralizacijo.

Ko se pH dvigne nad kritično vrednost, fluorid sproži proces remineralizacije. Absorbira se v sklenino in prispeva k nastanku minerala fluorohidroksiapatita.

Remineralizacija je obnovitveni proces, ki lahko poteka le, če so v slini prisotne zadostne količine potrebnih snovi. Ena od teh snovi je fluorid.

Glavni učinek fluorida je lokalni. Zelo pomembno je, da je v slini prisoten v zadostni koncentraciji.

Ko se cikla demineralizacije in remineralizacije ponavljata, se lahko zunanji deli zobne sklenine sčasoma spremenijo in postanejo odpornejši na kislo okolje. To je posledica dejstva, da se kritična vrednost pH novo nastalih kristalov zniža (npr. na pH 4,5).

Tretji mehanizem, s katerim fluorid pomaga ohranjati zdrave zobe, je njegov vpliv na ustne bakterije - antibakterijski učinek.

Bakterij, ki povzročajo zobno gnilobo, je več. Najpomembnejša med njimi je Streptococcus mutans.

Fluorid lahko deluje na bakterijske celice. Zavira njihove encimske sisteme, vpliva na prepustnost celičnih membran ali zmanjša količino kisline, ki jo proizvajajo bakterije.

V tem primeru torej govorimo o posrednem učinku na demineralizacijo zobnih tkiv.

Vloga fluorida v telesu

Glavna vira fluorida za telo sta pitna voda in hrana. Največji delež fluorida vstopa v telo prek prebavnega trakta.

Vendar lahko fluorid v telo vstopi tudi z vdihavanjem ali stikom s kožo.

Najpogostejša izpostavljenost fluoridu je posledica uživanja hrane, pitja, uporabe izdelkov, ki vsebujejo fluoridne spojine, kot so zobne paste, barvila, pesticidi ali dejavnosti obdelave kovin ali stekla.

Absorpcija

Fluorid, zaužit v hrani ali pitni vodi, se razmeroma hitro in v veliki meri absorbira v prebavnem traktu. Do skoraj 90 % skupne količine fluorida v zaužiti hrani se absorbira v želodcu (manjšina) in tankem črevesu (večina).

Fluor iz zaužite hrane reagira s kislo vsebino v želodcu. Nato se absorbira predvsem kot natrijev fluorid, vodikov fluorid ali fluorosilicijeva kislina.

Del fluora, ki se ne absorbira v prebavilih, se izloči z blatom (približno 10 %).

Na absorpcijo fluorida lahko vpliva dodatno sočasno uživanje hrane.

Kalcij, aluminij ali magnezij na primer znatno zmanjšajo absorpcijo nekaterih fluoridnih spojin, ker s fluoridom tvorijo netopne in težko absorbirajoče se komplekse.

Porazdelitev

Z absorpcijo iz prebavil fluorid vstopi v krvni obtok in se s krvjo razporedi na potrebna mesta.

V krvi se fluorid veže na plazemske beljakovine. Največjo koncentracijo v krvi doseže približno 20-60 minut po zaužitju.

Količina fluora v telesu odraslega človeka je približno 3 mg. Skoraj ves fluor (99 %) je skoncentriran v trdih mineraliziranih tkivih - kosteh in zobeh. Preostali 1 % se odlaga v mehkih tkivih.

Kadar je vnos fluora prevelik, se začne v večjih količinah odlagati v mehkih tkivih.

Na skupno vsebnost fluorida v telesu vpliva več dejavnikov, med katerimi so kislinsko-bazično ravnovesje, sestava krvi, hormonsko delovanje, delovanje ledvic, genetski dejavniki, prehrana, telesna dejavnost in celo nadmorska višina.

Fluorid lahko prehaja tudi skozi posteljico. Količina, ki prehaja skozi posteljico, je odvisna od količine fluorida v materini krvi. Večja kot je ta, večji je delež fluorida v posteljici.

Koncentracija v placenti je približno 60 % celotne koncentracije fluorida v materini krvi.

Če se koncentracija fluorida v materini krvi močno poveča, lahko placenta deluje kot pregrada. Preprečuje prehod prevelikih količin fluorida do ploda in ga tako ščiti pred visokimi koncentracijami.

Fluorid v majhnih količinah prehaja tudi v materino mleko.

Izločanje

Fluorid se iz telesa izloča predvsem z ledvicami, kar pomeni, da se izloča z urinom.

Ker koncentracije fluorida v krvi ne uravnava proces homeostaze, so ledvice glavni organ, odgovoren za uravnavanje in vzdrževanje fizioloških ravni fluorida v človeškem telesu.

Bolezni ali različne motnje delovanja ledvic povzročajo zadrževanje fluorida v telesu in s tem povečanje ravni fluorida.

Nepomemben delež fluorida se odstrani tudi z znojem, slino ali blatom.

Kakšen je priporočeni dnevni vnos fluorida?

Priporočila za povprečni dnevni vnos fluorida zaradi pomanjkanja podatkov niso bila določena.

Vendar pa Evropska agencija za varnost hrane objavlja vrednosti za ustrezen vnos fluorida. Ustrezen vnos je povprečna vrednost, ki temelji na opazovanju. Predpostavlja se, da ustreza potrebam prebivalstva.

Poleg tega obstaja tudi zgornja meja vnosa fluorida, ki je za ljudi še sprejemljiva. Ta meja predstavlja največji dolgoročni dnevni vnos fluorida iz vseh virov, pri katerem ni tveganja za škodljive učinke na zdravje.

Tabelarični povzetek ustreznega dnevnega vnosa in zgornje meje vnosa fluorida po starosti

Hrana in drugi viri fluorida

Čeprav je fluorid pomemben del našega vsakdanjega življenja, ga dnevno zaužijemo razmeroma majhne količine.

Pitna voda je vir večine fluorida za naše telo. Fluorid je naravno prisoten v pitni vodi. Dandanes koncentracijo fluorida v vodi namerno povečujejo z dodajanjem fluorida. To imenujemo fluoriranje vode.

Poleg pitne vode so v skupno količino fluorida, ki jo človek zaužije čez dan, vključeni tudi deleži iz živil ali drugih izdelkov, ki jih vsakodnevno uporablja.

Vsebnost fluorida v hrani je običajno nizka (manj kot 0,05 mg/100 g) in le 0,3-0,6 mg prispeva k skupnemu dnevnemu vnosu fluorida.

Živila, ki so bogatejša s fluoridom, so na primer čaji, mleti piščanci z zmletimi kostmi, konzervirano meso, morske ribe (zlasti če jih uživamo s kostmi, npr. sardine), žita, sadni sokovi (zlasti grozdni sok), mleko ali otroška hrana.

Med rastlinami je dober vir fluorida čajevec (kitajski čajevec). Fluorid je večinoma skoncentriran v njegovih listih. Bolj kot je kisla zemlja, na kateri rastlina raste, več fluorida se v njej kopiči.

K skupnemu dnevnemu vnosu fluorida prispeva tudi uživanje zdravil, prehranskih dopolnil, uporaba fluoridnih zobnih past ali drugih izdelkov za ustno higieno (ustne vode, pene, geli, laki, profesionalni zobozdravstveni izdelki ...).

Živila, ki lahko potencialno vplivajo na raven fluorida v telesu, so na primer kloridi, ki so prisotni zlasti v kuhinjski soli. Majhen vnos kloridov zmanjša hitrost izločanja fluorida skozi ledvice in tako poveča njegovo zadrževanje v telesu.

Poleg tega prehrana, bogata z mesnimi beljakovinami, povzroča zadrževanje večje količine fluorida.

Tudi prej omenjene kalcijeve, aluminijeve ali magnezijeve spojine so odgovorne za znatno zmanjšanje absorpcije fluorida.

Fluorizacija vode in hrane - kakšen je njen pomen?

Fluoriranje vode ali drugih živil je postopek namernega dodajanja fluorida v nadzorovanih količinah, da se poveča njegova koncentracija v teh izdelkih.

Cilj tega ukrepa je zagotoviti sistematičen vnos fluorida med prebivalstvom, ne da bi bilo treba ta vnos aktivno nadzorovati. S tem ukrepom se poskuša tudi zagotoviti, da se fluorid zaužije v količini, ki je potrebna za ohranjanje zdravja in preprečevanje zdravstvenih posledic morebitnega pomanjkanja.

Fluoriranje vode je bilo prvič uvedeno leta 1945 v ZDA in se še vedno izvaja v številnih državah po svetu.

Uvedba fluoriranja vode je privedla do znatnega zmanjšanja razširjenosti zobnega kariesa v populaciji, tako pri mlečnih kot stalnih zobeh. Zato je učinkovit preventivni ukrep proti zobnemu kariesu pri otrocih in odraslih.

Pomembno je, da pri fluoriranju vode raven fluorida ni presežena do te mere, da bi se pojavili toksičnost in neželeni učinki.

Zato je optimalna koncentracija fluorida v pitni vodi določena med 0,8 in 1,5 mg/l (v Evropi).

Poleg fluoriranja vode se uporabljajo tudi alternativne metode, na primer dodajanje fluorida mleku ali jedilni soli.

Te metode se uporabljajo v manjši meri, predvsem na območjih, kjer so zobozdravstvene storitve omejene ali kjer fluoriranje javne vode ni mogoče.

Fluoriranje je že dolgo predmet številnih polemik, zlasti zaradi povezovanja s pojavom negativnih učinkov na človeški organizem. V preteklih letih je našlo številne nasprotnike.

Nekatere študije so pokazale, da prekomerno uživanje fluorida pri otrocih prispeva k negativnim učinkom na razvoj njihovih možganov. Tudi zato je treba pri fluorizaciji strogo upoštevati določene mejne koncentracije.

Fluorid v zobnih pastah ali kot prehransko dopolnilo

Uspeh fluoriranja vode pri zmanjševanju pojavnosti zobnega kariesa in upočasnjevanju napredovanja obstoječih kariesnih sprememb je privedel do razvoja številnih izdelkov, ki vsebujejo fluorid.

Ti vključujejo prehranska dopolnila, zobne paste, ustne vode ali profesionalne zobozdravstvene izdelke, kot so pene, geli, laki in drugi.

Prva zobna pasta, ki je vsebovala fluorid, natančneje natrijev fluorid, je bila izdelana leta 1955.

Tudi ti izdelki pomembno prispevajo k skupni količini fluorida, ki ga dnevno vnesemo v telo.

Njihova hkratna uporaba skupaj z uživanjem fluorirane vode zato vzbuja zaskrbljenost zaradi prekoračitve mejnih vrednosti dnevnega dovoljenega vnosa.

Pri tem so še posebej ogroženi otroci.

Ocenjuje se, da otroci, mlajši od 6 let, pri vsakem umivanju zob pogoltnejo približno 0,3 mg fluorida iz zobne paste.

Zato je priporočljivo, da starši nadzorujejo svoje otroke pri umivanju zob.

Uporabljati je treba zobne paste z manjšo vsebnostjo fluorida. Na zobno ščetko je treba nanesti majhno količino, približno v velikosti riževega zrna za majhne otroke, mlajše od 3 let, in v velikosti graha za starejše otroke, stare od 3 do 6 let.

Uporaba fluoridnih dodatkov se običajno priporoča otrokom z visokim tveganjem za nastanek zobne gnilobe ali kot alternativa, kadar je na voljo le nefluorirana voda.

Trenutno je fluorid na trgu na voljo le kot del izdelkov z več sestavinami - multivitaminskih ali mineralnih dodatkov.

Kako se kaže pomanjkanje ali presežek fluorida?

Kadar je pomanjkanje fluorida hudo ali dolgotrajno, se raven fluorida v telesu zniža.

Zaenkrat je edina znana posledica tega pomanjkanja povečano tveganje za nastanek zobne gnilobe pri ljudeh vseh starosti.

Nasprotno pa se veliko pogosteje pojavljajo visoke ravni fluorida.

Visoke ravni fluorida so pogostejše.

Presežek fluorida v telesu je posledica vnosa velikih odmerkov fluorida, najpogosteje iz nenadzorovane kombinacije različnih virov - pitne vode, prehranskih dopolnil, zobnih past in izdelkov za ustno higieno.

Povišane ravni fluorida so nevarne za telo. Povzročajo vrsto neželenih simptomov in lahko vodijo v toksičnost.

Otroci in osebe z znano preobčutljivostjo na fluorid in njegove spojine so izpostavljeni tveganju za toksičnost.

Do 80 % primerov zastrupitve s fluoridom je opaženih pri otrocih, mlajših od 6 let, zaradi zaužitja zobne paste ali drugih izdelkov za ustno higieno.

Najmanjši odmerek fluorida, pri katerem že lahko opazimo akutne škodljive učinke, je 5 mg/kg telesne teže.

Najpogostejši simptomi akutne toksičnosti vključujejo:

• prekomerno slinjenje
• slabost in bruhanje
• bolečine v trebuhu
• driska
• Plitvo dihanje in šibek srčni utrip
• Potenje
• Splošna šibkost in tresenje
• Krči

Neugodni učinki fluorida na prebavila so posledica nastajanja in delovanja fluorovodikove kisline.

Redkeje se pojavijoglavoboli, utrujenost, srbenje, šibkost in otrplost okončin. Pri hujših zastrupitvah se pojavijo poškodbe tkiv, težave z dihanjem in srcem.

Stopnja fluorida v krvi 9,1 mg/l se šteje, da ni več združljiva z življenjem.

Poleg zgornjih simptomov povišana raven fluorida povzroča številne druge motnje, ki običajno niso vidne z očmi.

V krvi se sproščeni fluoridni ioni združujejo s kalcijem in v znatnem presežku povzročijo padec ravni kalcija - hipokalcemijo.

V velikih odmerkih fluorid spodbuja delovanje osteoblastov (celic, ki razgrajujejo kostno tkivo) in po drugi strani zavira delovanje osteoklastov (celic, ki gradijo kostno tkivo).

Povzroča tudi upočasnitev delovanja številnih encimskih sistemov.

Kronično, tj. dolgotrajno vnašanje visokih odmerkov fluorida v telo vodi do bolečin v sklepih, zadebelitve in povečane kostne gostote.

Fluoroza kot resna posledica prekomerne količine fluorida

Najresnejša posledica kroničnega prekomernega odmerjanja fluorida je razvoj zobne fluoroze.

Gre za razvojno motnjo zobne sklenine, ki se pojavi v obdobju nastajanja zobne sklenine in je posledica prekomerne sistemske izpostavljenosti fluoridu v prvih šestih do osmih letih življenja.

Tako zobna fluoroza prizadene otroke. Ko je razvoj zob končan, se fluoroza ne razvije več niti ob visokih vsebnostih fluorida v telesu.

Prizadeta sklenina vsebuje več beljakovin, je bolj porozna in manj prozorna v primerjavi z zdravimi zobmi.

Začetna oblika zobne fluoroze se kaže s pojavom majhnih neprozornih lis ali madežev na sklenini.

Pri naprednejši do hudi obliki so madeži večji in izrazitejši, obarvani rumeno ali svetlo rjavo. Skozi zobe potekajo ozke bele vodoravne črte. Sklovina je popačena, porozna in celo izgubljena.

Pri mlečnem zobovju je fluoroza najpogosteje prisotna na kočnikih ali očesnih zobeh, pri stalnem zobovju pa na kočnikih in sprednjih zobeh.

Zato je zobna fluoroza na nek način estetski problem.

Hudi primeri kroničnega predoziranja s fluoridi lahko privedejo tudi do kostne fluoroze. Ta se razvije v obdobju več let.

Zanjo so značilne spremembe v strukturi kosti. Nastane prevelika količina nemineraliziranega kostnega tkiva, oslabljena pa je tudi mineralizacija kosti.

V zgodnjih fazah se gostota kosti poveča, vendar so kosti krhke in se zlahka zlomijo.

Bolezen z leti napreduje do bolečin v sklepih in togosti, mišične šibkosti, poapnenja vezi in kit ter celo izgube gibljivosti ali težav z živci.

Na koncu lahko omenimo še neželene učinke, ki jih povzroča fluorid pri vdihavanju ali stiku s kožo.

Ti vključujejo draženje sluznic dihalnih poti, oči in kože ter morda razvoj motenj v delovanju jeter in ledvic.

Zanimivi članki o zdravju:

• Kako imeti zdrave zobe in zakaj je zobna gniloba nevarna?
• Ali je pomembno in kaj se uporablja za pečatenje zob?
• Kako izbrati pravo zobno ščetko in zakaj je pravilna izbira pomembna?