Vloga fosforja v telesu. Ali je pomemben za zdravje? Kje ga najdemo največ?

Fosfor je bogat in nenadomestljiv mineral, ki sodeluje pri številnih fizioloških procesih v človeškem telesu. Kakšna je njegova glavna vloga? Katera živila so bogata s fosforjem in zakaj je pomembno vzdrževati njegovo normalno raven?

Kaj vsebuje največ fosforja, če ga v telesu ni dovolj?
Ali ...
Kako ga zmanjšati v primeru presežka?

Kaj vemo o fosforju?

Fosfor je nekovinski kemični element, ki ga je v okolju okoli nas precej veliko. Je pomemben mineral za človeško telo.

Poznamo ga po kemijskem simbolu P. Ta izhaja iz latinske besede phosphorus.

Ime fosfor izvira iz grške besede phosphoros. Gre za kombinacijo besed phos (svetloba) in phoros (nosilec svetlobe), kar se nanaša na sposobnost fosforja, da sveti v temi.

Fosfor je element v 15. skupini periodnega sistema kemijskih elementov in se nahaja v 3. periodi.

Uvrščen je v skupino elementov, imenovano peterokotniki, v kateri so poleg fosforja še dušik, arzen, antimon in bizmut.

Odkritelj fosforja je nemški trgovec in alkimist Hennig Brand, ki ga je prvi izoliral leta 1669.

Pred samim odkritjem si je Hennig Brand prizadeval ustvariti legendarni filozofski kamen.

Pri svojih poskusih je delal z glino, ki jo je najprej pustil stati več dni in razpadati, nato pa jo je skuhal v maso, jo segrel na visoko temperaturo in pustil, da so se hlapi kondenzirali.

Tako je dobil belo voskasto snov, ki je v temi sijala - fosfor.

Fosfor obstaja v več oblikah. Govorimo o njegovih alotropnih modifikacijah, ki se zelo razlikujejo po svojih lastnostih.

Najpogostejši obliki sta beli in rdeči fosfor, poleg njiju pa poznamo tudi rumeni, črni ali vijolični fosfor.

Beli fosfor je bela, mehka, voskasta trdna snov. V čisti obliki je prozoren in netopen v vodi. Od vseh oblik fosforja je beli fosfor najmanj stabilen, najbolj reaktiven, najmanj gost in najbolj strupen.

Ima sposobnost svetenja v temi in se lahko ob stiku z zrakom samovžge. Zato ga je treba vedno potopiti v vodo.

Svetlobna emisija fosforja je posledica njegove počasne oksidacije na zraku. Ta proces se imenuje kemiluminiscenca.

Zaradi nagnjenosti fosforja, ki ostane na zraku, k samovžigu, ga včasih imenujemo hudičev element.

Rumeni fosfor predstavlja tako imenovani vmesni element med belim in rdečim fosforjem. Gre za beli fosfor, ki vsebuje majhne količine rdečega fosforja.

Rdeči fosfor je amorfna trdna snov. Nastane iz belega fosforja s postopkom segrevanja ali izpostavljenosti sončni svetlobi. Je manj strupen, manj reaktiven in stabilnejši.

Črni fosfor je najbolj stabilna in najmanj reaktivna oblika fosforja. Pridobimo ga iz belega fosforja s segrevanjem, vendar v prisotnosti živega srebra.

Tabelarični povzetek osnovnih kemijskih in fizikalnih podatkov o fosforju

Pojavljanje in uporaba fosforja

Fosfor je dvanajsti najpogostejši element v zemeljski skorji. Najdemo ga tudi v vesolju (npr. kot del meteoritov), v zemlji, kamninah ali v rastlinah in živalih.

Zaradi svoje reaktivne narave se v naravi ne pojavlja v prosti obliki. Večinoma ga najdemo v mineralih v obliki fosfatnih ionov ali fosfatnih soli.

Najbolj znani minerali, ki vsebujejo fosfor, so apatit (ti minerali so tudi najpomembnejši naravni viri fosforja), wavellit ali vivianit.

Organski viri fosforja so urin, kostni pepel ali gvano (nakopičeni iztrebki morskih ptic ali netopirjev).

Fosfor in njegove spojine se danes uporabljajo na številnih področjih in v številnih industrijskih panogah:

• Priprava in proizvodnja različnih fosforjevih spojin
• proizvodnja gnojil in pesticidov
• Proizvodnja vžigalic, porcelana, ognjemetov ali dimnih bomb
• kot sestavni del čistil in antikorozijskih sredstev
• kot mehčalec vode
• Uporaba v pijačah in pecilnih praških
• Kot radiooznačevalec v biokemičnih testih

Kakšna je biološka funkcija fosforja?

Fosfor je nujno hranilo za zdravje ljudi in ima v telesu številne fiziološke funkcije.

Človeško telo v povprečju vsebuje 0,7 kg fosforja.

Velika večina fosforja (do 85 %) je del molekule hidroksiapatita Ca10(PO4)6(OH)2, minerala, ki je najpomembnejša sestavina trdih tkiv kosti in zob.

Preostali fosfor se nahaja v celicah mehkih tkiv (približno 15 %) in v zunajcelični tekočini, predvsem v krvi (približno 1 %).

Po kemijski strukturi je fosfor v telesu najpogosteje prisoten kot anorganski ion, ^HPO42- ali H2PO4-. To sta soli fosforne kisline, imenovani tudi fosfati.

Lahko pa je vezan tudi v spojinah, kot so membranski fosfolipidi, nukleinske kisline DNK in RNK, ATP, kreatinfosfat ali različne druge organske molekule.

Osnovne biološke funkcije fosforja v človeškem telesu so:

• Je pomembna sestavina kosti in zob. Sodeluje pri njihovi mineralizaciji ter tako zagotavlja njihovo trdnost in trdoto.
• Je sestavni del molekule ATP, adenozin trifosfata, kemične spojine, ki je glavni rezervoar in vir energije za telesne celice.
• Je sestavni del nukleinskih kislin DNK in RNK. V njih so shranjene genetske informacije posameznika.
• Kot del molekule fosfolipida je bistven gradnik celičnih membran in zagotavlja njihovo strukturno celovitost.
• Kot zunajcelični ion sodeluje pri vzdrževanju normalnega pH in kislinsko-bazičnega ravnovesja.
• Je sestavni del ogljikovih hidratov ter sodeluje pri presnovni pretvorbi beljakovin in maščob.
• Aktivira različne encime.

Pot fosforja - od absorpcije do izločanja

Absorpcija

Osnovni vir fosforja za telo je hrana. V prebavnem traktu se iz hrane absorbirajo tako anorganske kot organske oblike fosforja. Prevladuje anorganska oblika.

Razpoložljivost fosforja v telesu je odvisna od vrste hrane. Najmanjša razpoložljivost je v živilih z rastlinskimi beljakovinami, sledijo živila z živalskimi beljakovinami, največja razpoložljivost pa je v aditivih za živila, ki vsebujejo anorganski fosfor.

Fosfor se absorbira v tankem in v manjši meri v debelem črevesu po dveh poteh - z difuzijo brez energije (do 70 % deleža) ali prek prenašalcev, odvisnih od natrija.

Stopnja absorpcije fosforja v črevesju je razmeroma visoka, saj znaša 50-70 % celotnega fosforja v prehrani.

V otroštvu je absorpcija fosforja v črevesju bistveno večja (do 90 %). Stopnja absorpcije se s starostjo počasi zmanjšuje.

Preostali fosfor, ki se ne absorbira v prebavnem traktu, se izloči z blatom.

Skupno se iz hrane v kri prek prebavnega trakta absorbira približno 13 mg fosforja/kg telesne teže na dan. To količino nato porabijo tkiva.

Manjša količina, približno 3 mg fosforja/kg telesne teže na dan, se iz telesa izloči z žolčem, izločki trebušne slinavke in črevesnimi izločki.

Absorpcijo fosforja lahko zmanjšajo različne motnje in bolezni, kot so odpoved ledvic, nastajanje ledvičnih kamnov, motnje absorpcije v tankem črevesju, bolezni ščitnice ali osteomalacija (bolezen kosti).

Porazdelitev in uravnavanje ravni fosforja

Absorbirani fosfor kroži v krvi in doseže mesta uporabe - predvsem kosti, skeletne mišice, mehka tkiva in ledvice.

Fosfor se v tkiva prenaša kot anorganski ion. Obseg tega prenosa je odvisen od koncentracije fosforja v krvi, hitrosti krvnega obtoka in aktivnosti celičnih prenašalcev.

Kosti so največji rezervoar fosforja. Iz njih se lahko fosfor po potrebi sprosti nazaj v kri.

Normalna raven fosforja v krvi odraslega človeka je od 0,7 do 1,45 mmol/l.

Odstopanja od te ravni navzgor ali navzdol so vzrok za motnje v telesu. Zato je treba skupno količino fosforja v telesu uravnavati.

Pri vzdrževanju homeostaze fosforja sodelujejo tkiva in organi, pa tudi biološko aktivne snovi - hormoni.

Od organov so to predvsem ledvice, priščitnice, telesca in kosti. Hormoni so paratiroidni hormon, fibroblastni rastni faktor-23 in vitamin D.

Ti uravnavajo raven fosforja tako, da vplivajo na njegovo absorpcijo v prebavnem traktu, izločanje z ledvicami in sproščanje iz telesnih zalog (kostnih ali celičnih).

Postopek vzdrževanja homeostaze je naslednji: Ko se raven fosforja v krvi nekoliko zniža, to spremembo zaznajo priščitnice. Priščitnice se odzovejo tako, da proizvajajo paratiroidni hormon.

Ta spodbudi sproščanje fosforja iz kosti v kri in tudi proizvodnjo aktivne oblike vitamina D. Vitamin D nato poveča absorpcijo fosforja v prebavnem traktu.

Hkrati se zmanjša proizvodnja fibroblastnega rastnega faktorja-23 (ki se proizvaja v kosteh), kar zmanjša izločanje fosforja skozi ledvice.

Nasprotno pa bo povečanje ravni fosforja v krvi povečalo proizvodnjo fibroblastnega rastnega faktorja-23. To bo spodbudilo izločanje fosforja z ledvicami. Hkrati pa se bo zmanjšala proizvodnja vitamina D in s tem absorpcija fosforja v prebavilih.

Raven fosforja v krvi ali drugih telesnih tekočinah se določi z reakcijo z amonijevim molibdatom v amonijev fosfomolibdat.

Izločanje

Za izločanje fosforja iz telesa so odgovorne ledvice, kar pomeni, da je glavni način izločanja fosforja urin.

Vsak dan se skozi ledvice filtrira več kot 5 000 mg anorganskih fosforjevih ionov, od katerih se jih več kot 80 % vrne v kri.

Ledvice so tudi glavni organ, ki uravnava koncentracijo fosforja v krvi.

Majhne količine fosforja in njegovih spojin, ki se ne absorbirajo v prebavilih, se izločijo z blatom.

Kateri so viri fosforja v prehrani?

Fosfor v telo vstopa predvsem s hrano, v manjši meri pa s prehranskimi dodatki ali zdravili.

Fosfor je v živilih prisoten kot naravni del hrane ali pa je v obliki anorganskih fosfatov namerno dodan med proizvodnjo in predelavo.

Živila z naravno visoko vsebnostjo fosforja so živalsko meso, ribe, mlečni izdelki, jajca, žita, oreščki, semena, stročnice in zelenjava. Z vnosom teh živil lahko pokrijemo večino dnevnih potreb po fosforju.

Nekaj fosforja, ki včasih ni zanemarljivega, v telo pride tudi z živili ali pijačami, ki so jim namerno dodani fosfati.

Najbolj znani primeri so aromatizirane brezalkoholne pijače, mesni izdelki, ribe, mleko in mlečni izdelki, rastlinska olja, moka, pekovski izdelki, sladoled, predelana zelenjava in oreščki, sladkarije, dietna živila, zamrznjena živila, mineralne vode, vino in žgane pijače itd.

Fosfati delujejo kot stabilizatorji, emulgatorji, sredstva za dvigovanje in vlaženje ter zgoščevalci.

Tabelarični seznam dovoljenih aditivov, ki vsebujejo fosfor v živilih

Nekatera živila, živilske sestavine in celo zdravila lahko znatno zmanjšajo razpoložljivost fosforja za telo. To se zgodi na primer z zaviranjem njegove absorpcije, vplivanjem na pH v prebavnem traktu itd.

Fitinska kislina ali fitat je glavni vir fosforja v semenih ali rastlinah. Fitat se v prebavnem traktu veže z drugimi spojinami in tvori soli, ki jih telo ne prebavi.

Poleg tega človeško telo nima encima fitaza, ki bi razgradil fosforjevo vez v molekuli fitata.

Tudi velik vnos kalcija v prehrani povzroči, da se ta veže na nekatere fosforjeve spojine, kar zmanjša njegovo absorpcijo.

Od zdravil se nekateri antacidi (zdravila, ki se uporabljajo za zmanjšanje kislosti želodčnega soka), kot so sukralfat, magnezijevi hidroksidi ali aluminijevi hidroksidi, vežejo na fosfor v prehrani. Z njim tvorijo nevsrkljive soli.

Kakšen je priporočeni dnevni vnos fosforja?

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

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

Preglednica ustreznega dnevnega vnosa fosforja glede na starost

Trenutni trend v prehrani je, da so te vrednosti fosforja večkrat presežene.

Kakšne so posledice previsokih vrednosti fosforja?

Ravni fosforja v telesu so in morajo biti strogo uravnavane, vendar se v določenih okoliščinah pojavijo odstopanja od normalnih ravni fosfatov v krvi.

Pomembna in dolgotrajna odstopanja veljajo za nefiziološko stanje. Lahko so vzrok za različne zdravstvene zaplete.

Pojavita se lahko dve situaciji: pojav prevelike količine fosfata v krvi (hiperfosfatemija) ali, nasprotno, pomanjkanje fosfata (hipofosfatemija).

Nezadostna raven fosforja

Pojav pomanjkanja fosforja v telesu je razmeroma redko stanje. Vzrokov za hipofosfatemijo je lahko več, vendar je skoraj nikoli ne povzroči nezadosten vnos fosforja s hrano.

Predvsem je posledica prehrane, ki vsebuje dovolj naravnega ali namerno dodanega fosforja. Lahko je tudi posledica dobro delujočega uravnavanja homeostaze, kjer zmanjšanje vnosa fosforja s hrano kot kompenzacijski mehanizem zmanjša njegovo izločanje z ledvicami.

O hipofosfatemiji govorimo, kadar raven fosforja v krvi pade pod 0,7 mmol/l.

Blago znižanje ravni fosforja pri ljudeh nima vidnih ali opaznih simptomov. Simptomi se pojavijo šele ob znatnem znižanju, tj. pod 0,15 mmol/l.

Najpogostejši splošni simptomi hipofosfatemije so šibkost, slabo počutje, slabša občutljivost okončin, tremor, izguba apetita.

Mišični simptomi vključujejo neusklajenost, ohlapnost do popolne mišične paralize in rabdomiolizo (motnja, za katero je značilna razgradnja skeletnih mišičnih vlaken).

Pojavijo se tudi bolečine v kosteh, motnje mineralizacije kosti, ki pri otrocih vodijo v rahitis, pri odraslih pa v osteomalacijo (bolezen kosti, za katero sta značilni mehčanje in deformacija kosti), slabokrvnost, motnje belih krvnih celic in trombocitov, večja dovzetnost za okužbe, težave z dihanjem ali pomanjkanje kisika ter bolezni srca.

Hude oblike pomanjkanja fosforja lahko ogrozijo življenje.

Glavni vzroki za hipofosfatemijo so:

• nezadosten vnos fosforja s hrano - to lahko privede do stradanja
• motnje absorpcije fosforja - malabsorpcija, Crohnova bolezen, vnetne črevesne bolezni
• nezadosten vnos vitamina D, ki zmanjšuje absorpcijo fosforja v krvi
• Povečano izločanje fosforja z ledvicami
• Bolezni priščitnic
• Hormonske spremembe
• Zastrupitev s težkimi kovinami
• Zmanjšano vsebnost kalija in magnezija v krvi, visoka raven glukoze v krvi
• Prekomerno uživanje alkohola
• Nekatera zdravila (npr. antacidi, diuretiki, steroidni hormoni, parathormon)

Uporaba hormonskega nadomestnega zdravljenja pri ženskah po menopavzi je povezana s povečanim izločanjem fosforja v ledvicah, s čimer se zniža raven fosforja v telesu.

Obstaja tudi več skupin prebivalstva, za katere velja, da so ogrožene z vidika zmanjšane ali nezadostne ravni fosforja v telesu. Na primer

• nedonošenčki (ki imajo v kosteh malo fosforja)
• ljudje s prirojenimi napakami presnove fosforja (motnje v delovanju hormonov, odgovornih za uravnavanje homeostaze fosforja, motnje v delovanju prenašalcev fosforja)
• ljudje s hudo podhranjenostjo (nizka porodna ali telesna teža, anoreksija, alkoholizem, težave z žvečenjem in požiranjem, rak, ciroza itd.)
• Ljudje, ki se prehranjujejo z veliko kalorijami in malo fosforja

Kako zdraviti hipofosfatemijo?

Pomanjkanje fosforja zdravimo predvsem tako, da povečamo vnos fosforja s hrano ali jemljemo ustrezna zdravila in dodatke, ki vsebujejo fosfor.

Poseben način dodajanja fosforja je vedno odvisen od resnosti pomanjkanja in zdravstvenega stanja bolnika.

Pri blagem do zmernem pomanjkanju fosforja zadostuje uživanje živil z visoko vsebnostjo fosforja (primerno je posneto mleko) ali uporaba zdravil in dodatkov (npr. pri bolnikih z intoleranco na mleko).

Farmacevtski pripravki, ki vsebujejo fosfor, so na voljo v enokomponentni obliki (običajno se pripravijo ločeno v lekarni) ali v kombinirani obliki (v obliki multivitaminskih ali mineralnih dodatkov).

Fosfor se najpogosteje nahaja v obliki natrijevih, kalijevih ali kalcijevih soli fosforne kisline.

Multivitaminski ali mineralni dodatki običajno vsebujejo majhne količine fosforja in se zato primarno ne uporabljajo za zdravljenje pomanjkanja fosforja.

Jemanje dodatkov, ki vsebujejo fosfor, je pogosto povezano s pojavom diareje.

Pri hudem pomanjkanju fosforja ali pri bolnikih, ki fosforja ne morejo jemati skozi usta, se uporabi parenteralno (intravensko) dajanje.

Parenteralno dajanje fosforja je treba nadzorovati zaradi možne tvorbe kristalov kalcijevega fosfata in nevarnosti pomanjkanja kalcija. Uporaba kalijevega fosfata ali, še bolje, organskih soli fosforja je boljša in odpravlja problem tvorbe kristalov.

Prevelike količine fosforja

Hiperfosfatemija je stanje, pri katerem se raven fosforja v krvi poveča nad 1,6 mmol/l.

Pri zdravih posameznikih je pojav visokih vrednosti fosforja v telesu razmeroma redek. Kadar s hrano zaužijemo prevelike količine fosforja, ga regulacijski mehanizmi izločijo z ledvicami.

Prisotnost visokih vrednosti fosforja je povezana z motenim izločanjem fosforja. To pomeni, da je hiperfosfatemija najpogosteje povezana z motenim delovanjem ledvic ali boleznijo ledvic.

Glavni vzroki za hiperfosfatemijo so:

• Povečan vnos fosforja (npr. intravensko).
• Prekomerno uživanje vitamina D, ki poveča absorpcijo fosforja v črevesju.
• Hitro sproščanje fosforja iz celic in tkiv v kri
• oslabljeno izločanje fosforja z ledvicami (pri ledvični odpovedi ali kronični ledvični bolezni)
• vnetje trebušne slinavke
• Bolezen paratiroidnih žlez
• Rabdomioliza, sindrom razgradnje tumorja (presnovna motnja zaradi nenadne razgradnje tumorskih celic med zdravljenjem tumorja)

Med najpomembnejšimi posledicami povišane ravni fosforja v krvi je povečanje delovanja priščitnic in s tem povezano povečanje proizvodnje paratiroidnega hormona.

Da bi telo ohranilo homeostazo, poskuša zmanjšati prekomerno raven fosforja v krvi z izločanjem fosforja prek ledvic. Kadar je delovanje ledvic oslabljeno, pa je to prizadevanje jalovo. Vodi namreč v proizvodnjo nepotrebno velikih količin paratiroidnega hormona.

Visoka raven fosforja v krvi povzroči tudi njegovo reakcijo s kalcijem, pri čemer nastanejo kristali kalcijevega fosfata, ki se odlagajo v mehkih telesnih tkivih.

To povzroča kalcifikacijo mehkih tkiv, vključno s podkožnim in živčnim tkivom ali tkivom krvnih žil. Posledica tega je razvoj žilnih in srčnih bolezni.

Hiperfosfatemija povzroča tudi razvoj nizke ravni kalcija v krvi.

Presežek fosforja sam po sebi običajno nima simptomov. Simptomi se pojavijo, ko se raven kalcija zaradi povišane ravni fosforja znatno zmanjša.

Govorimo o hipokalcemiji. Tako so lahko simptomi hipokalcemije povezani tudi s hiperfosfatemijo.

Presežek fosforja povzroča tudi zmanjšanje ravni magnezija, dodatno poslabša delovanje ledvic in lahko povzroči odpoved ledvic.

Kako zdraviti hiperfosfatemijo?

Pri zdravljenju presežka fosforja v telesu se uporablja več postopkov.

Njegov vnos in absorpcijo lahko uravnavamo z redukcijsko dieto z zmanjšanim vnosom fosforja v prehrani ali z uporabo snovi, ki vežejo fosfor v okolje prebavnega trakta in tvorijo nevsrkljive komplekse (npr. aluminijev hidroksid, aluminijev karbonat).

Ledvično izločanje fosforja v urin se lahko poveča tudi z uporabo diuretikov (samo če ima bolnik normalno delujoče ledvice).

Bolniki s hiperfosfatemijo, ki imajo tudi okvaro ledvic, običajno opravijo dializo.