Rolul fosforului în organism. Este important pentru sănătate? Unde se găsește cea mai mare parte din el?

Fiind un mineral abundent și de neînlocuit, fosforul este implicat în multe procese fiziologice din corpul uman. Care este rolul său principal? Ce alimente sunt bogate în fosfor și de ce este important să se mențină niveluri normale?

Ce conține cel mai mult fosfor în cazul în care nu este suficient în organism?
Sau...
Cum se reduce în caz de exces?

Ce știm despre fosfor?

Fosforul este un element chimic nemetalic, destul de abundent în mediul înconjurător, fiind un mineral esențial pentru organismul uman.

Îl cunoaștem prin simbolul chimic P. Acesta derivă din cuvântul latin phosphorus.

Numele de fosfor provine din cuvântul grecesc phosphoros. Este o combinație a cuvintelor phos (lumină) și phoros (purtător de lumină), referindu-se la capacitatea fosforului de a străluci în întuneric.

Fosforul este un element din grupa 15 a tabelului periodic al elementelor chimice și se găsește în perioada 3.

Este clasificat într-un grup de elemente numit pentele, în care, pe lângă fosfor, se mai găsesc, de asemenea, azot, arsenic, antimoniu și bismut.

Descoperitorul fosforului este negustorul și alchimistul german Hennig Brand, care l-a izolat pentru prima dată în 1669.

Descoperirea în sine a fost precedată de eforturile lui Hennig Brand de a crea legendara piatră filozofală.

În experimentele sale, a lucrat cu argilă, lăsând-o mai întâi să stea câteva zile și să se descompună, apoi fierbând-o până la obținerea unei paste, încălzind-o la o temperatură ridicată și lăsând vaporii să se condenseze.

A obținut astfel o substanță ceroasă albă care strălucea în întuneric - fosforul.

Fosforul există în mai multe forme. Vorbim de modificările sale alotropice, care diferă foarte mult în ceea ce privește proprietățile lor.

Cele două forme cele mai comune sunt fosforul alb și fosforul roșu, dar, pe lângă acestea, mai cunoaștem și fosforul galben, negru sau violet.

Fosforul alb este un solid alb, moale și ceroasă. În forma sa pură este transparent. Este insolubil în apă. Dintre toate formele de fosfor, fosforul alb este cel mai puțin stabil, cel mai reactiv, cel mai puțin dens și cel mai toxic.

Are capacitatea de a străluci în întuneric și se poate aprinde spontan la contactul cu aerul. Prin urmare, trebuie să fie întotdeauna scufundat în apă.

Emisia de lumină a fosforului se datorează oxidării sale lente în aer. Acest proces se numește chemiluminescență.

Din cauza tendinței fosforului lăsat în aer de a se aprinde spontan, acesta este denumit uneori elementul diavolului.

Fosforul galben reprezintă așa-numitul intermediar între fosforul alb și fosforul roșu. Este fosforul alb care conține cantități mici de fosfor roșu.

Fosforul roșu este un solid amorf. Se formează din fosforul alb printr-un proces de încălzire sau prin expunere la lumina soarelui. Este mai puțin toxic, mai puțin reactiv și mai stabil.

Fosforul negru este cea mai stabilă și mai puțin reactivă formă de fosfor. Se obține, de asemenea, din fosforul alb prin încălzire, dar în prezența mercurului.

Un rezumat tabelar al informațiilor chimice și fizice de bază despre fosfor

Prezența și utilizările fosforului

Fosforul este al doisprezecelea cel mai abundent element din scoarța terestră. Se găsește, de asemenea, în spațiu (de exemplu, ca parte a meteoriților), în sol, în roci sau în plante și animale.

Din cauza naturii sale reactive, nu se găsește în natură în formă liberă, ci se găsește în mare parte în minerale, sub formă de ioni de fosfat sau săruri de fosfat.

Cele mai cunoscute minerale care conțin fosfor sunt apatita (aceste minerale sunt, de asemenea, cele mai importante surse naturale de fosfor), wavellita sau vivianita.

Printre sursele organice de fosfor se numără urina, cenușa de oase sau guano (excremente acumulate de la păsările marine sau lilieci).

Fosforul și compușii săi sunt folosiți în prezent în multe domenii și industrii, de exemplu:

• Prepararea și producerea diferiților compuși ai fosforului
• Producerea de îngrășăminte și pesticide
• Fabricarea chibriturilor, a porțelanului, a artificiilor sau a bombelor fumigene
• Ca și componentă a agenților de curățare și a agenților anticorozivi
• Ca agent de dedurizare a apei
• Utilizarea în băuturi și prafuri de copt
• Ca radiomarker în testele biochimice

Care este funcția biologică a fosforului?

Fosforul este un nutrient esențial pentru sănătatea umană și are multe funcții fiziologice în organism.

Corpul uman conține în medie 0,7 kg de fosfor.

Marea majoritate a fosforului (până la 85%) face parte din molecula de hidroxiapatită Ca10(PO4)6(OH)2, care este mineralul care formează cea mai importantă componentă a țesuturilor dure ale oaselor și dinților.

Fosforul rămas se găsește în celulele țesuturilor moi (aproximativ 15 %) și în lichidul extracelular, în principal în sânge (aproximativ 1 %).

În ceea ce privește structura chimică, fosforul se găsește cel mai frecvent în organism sub formă de ion anorganic, ^HPO42- sau H2PO4-. Acestea sunt săruri ale acidului fosforic, numite și fosfați.

Cu toate acestea, el poate fi, de asemenea, legat în compuși precum fosfolipidele membranare, acizii nucleici ADN și ARN, ATP, fosfatul de creatină sau diverse alte molecule organice.

Funcțiile biologice de bază ale fosforului în corpul uman includ:

• Este o componentă importantă a oaselor și a dinților. Este implicat în mineralizarea acestora, asigurând astfel rezistența și duritatea lor.
• Este o componentă a moleculei de ATP, adenozin trifosfat, un compus chimic care reprezintă rezervorul și sursa principală de energie pentru celulele organismului.
• Este un component al acizilor nucleici ADN și ARN. În aceștia este stocată informația genetică a unui individ.
• Ca parte a moleculei de fosfolipide, este un element constitutiv esențial al membranelor celulare și asigură integritatea structurală a acestora.
• Ca ion extracelular, este implicat în menținerea pH-ului normal și a echilibrului acido-bazic.
• Este o componentă a carbohidraților și este implicat în conversia metabolică a proteinelor și grăsimilor.
• Activează diverse enzime.

Calea fosforului - de la absorbție la excreție

Absorbție

Principala sursă de fosfor pentru organism este reprezentată de alimente. Atât formele anorganice, cât și cele organice de fosfor sunt absorbite din alimente în tractul digestiv. Forma anorganică predomină.

Disponibilitatea fosforului pentru organism depinde de natura alimentelor. Cea mai mică disponibilitate este dată de alimentele proteice vegetale, urmată de alimentele proteice animale, iar cea mai mare disponibilitate este dată de aditivii alimentari care conțin fosfor anorganic.

Fosforul este absorbit în intestinul subțire și, într-o măsură mai mică, în intestinul gros pe două căi - difuzia fără energie (până la 70% din fracție) sau prin intermediul transportatorilor dependenți de sodiu.

Rata de absorbție intestinală a fosforului este relativ ridicată, de 50-70% din fosforul total prezent în alimentație.

Absorbția cervicală a fosforului este semnificativ mai mare în copilărie (până la 90 %). Rata de absorbție scade lent odată cu vârsta.

Fosforul rămas, care nu este absorbit în tractul digestiv, este excretat în fecale.

În total, aproximativ 13 mg de fosfor/kg de greutate corporală pe zi este absorbit din alimente în sânge prin tractul digestiv. Această cantitate este ulterior utilizată de țesuturi.

O cantitate mai mică, aproximativ 3 mg de fosfor/kg greutate corporală pe zi, este excretată din organism prin bilă, secreții pancreatice și secreții intestinale.

Absorbția fosforului poate fi redusă de diferite tulburări și boli, cum ar fi insuficiența renală, formarea de calculi renali, tulburări de absorbție în intestinul subțire, boli tiroidiene sau osteomalacie (boală osoasă).

Distribuția și reglarea nivelului de fosfor

Fosforul absorbit circulă în sânge și ajunge la locurile de utilizare - în principal os, mușchi scheletici, țesuturi moi și rinichi.

Fosforul este transportat către țesuturi sub formă de ion anorganic. Amploarea acestui transport depinde de concentrația de fosfor din sânge, de rata de circulație a sângelui și de activitatea transportatorilor celulari.

Oasele sunt cel mai mare rezervor de fosfor. Din ele, fosforul poate fi eliberat înapoi în sânge atunci când este necesar.

Nivelurile normale de fosfor în sânge la un adult variază între 0,7 și 1,45 mmol/l.

Abaterile în sus sau în jos de la acest nivel sunt cauza tulburărilor din organism. Din acest motiv, cantitatea totală de fosfor din organism trebuie să fie reglată.

Țesuturile și organele, dar și substanțele biologic active - hormonii - sunt implicate în menținerea homeostaziei fosforului.

Dintre organe, acestea sunt în principal rinichii, glandele paratiroide, corpusculii și oasele. Hormonii sunt hormonul paratiroidian, factorul de creștere a fibroblastului-23 și vitamina D.

Aceștia reglează nivelul fosforului prin afectarea absorbției acestuia în tractul digestiv, a excreției prin rinichi și a eliberării din depozitele organismului (osoase sau celulare).

Procesul de menținere a homeostaziei este următorul: atunci când există o ușoară scădere a nivelului de fosfor din sânge, această modificare este detectată de glandele paratiroide. Glandele paratiroide răspund prin producerea de hormon paratiroidian.

Acesta stimulează eliberarea fosforului din oase în sânge și, de asemenea, producția formei active a vitaminei D. Vitamina D crește apoi absorbția fosforului în tractul digestiv.

În același timp, producția de factor de creștere a fibroblastului-23 (produs în oase) este redusă, reducând astfel excreția de fosfor de către rinichi.

Invers, o creștere a nivelului de fosfor din sânge va crește producția de factor de creștere a fibroblastelor-23. Acest lucru va stimula excreția renală de fosfor. În același timp, însă, producția de vitamina D va fi redusă și, astfel, absorbția fosforului în tractul gastrointestinal va fi redusă.

Nivelul de fosfor din sânge sau din alte lichide corporale este determinat de reacția acestuia cu molibdat de amoniu pentru a forma fosfomolibdat de amoniu.

Excreție

Rinichii sunt responsabili de excreția fosforului din organism. Aceasta înseamnă că principala cale de excreție a fosforului este urina.

Peste 5 000 mg de ioni anorganici de fosfor sunt filtrați zilnic prin rinichi. Mai mult de 80% dintre aceștia se întorc în sânge.

Rinichii sunt, de asemenea, principalul organ care reglează concentrația de fosfor din sânge.

Cantități mici de fosfor și de compuși ai acestuia care nu sunt absorbiți în tractul digestiv sunt excretate în fecale.

Care sunt sursele de fosfor din alimentație?

Fosforul intră în organism în principal prin alimente și, într-o măsură mai mică, prin suplimente sau medicamente.

Fosforul este prezent în alimente fie ca parte naturală a acestora, fie este adăugat în mod deliberat în timpul producției și prelucrării sub formă de fosfați anorganici.

Alimentele bogate în mod natural în fosfor sunt carnea de origine animală, peștele, produsele lactate, ouăle, cerealele, nucile, semințele, legumele și legumele. Consumul acestor alimente poate acoperi cea mai mare parte a necesarului zilnic de fosfor.

Unele cantități, uneori deloc neglijabile, de fosfor intră în organism și prin intermediul alimentelor sau băuturilor la care se adaugă în mod intenționat fosfați.

Cele mai cunoscute exemple sunt băuturile răcoritoare aromatizate, produsele din carne, peștele, laptele și produsele lactate, uleiurile vegetale, făina, produsele de panificație, înghețata, legumele și nucile prelucrate, dulciurile, alimentele dietetice, alimentele congelate, apele minerale, vinurile și băuturile spirtoase etc.

Fosfații acționează ca stabilizatori, emulgatori, agenți de creștere și umezire și agenți de îngroșare.

Lista tabelară a aditivilor autorizați care conțin fosfor în produsele alimentare

Anumite alimente, ingrediente alimentare și chiar medicamente pot reduce în mod semnificativ disponibilitatea fosforului pentru organism. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, prin inhibarea absorbției acestuia, prin afectarea pH-ului din tractul digestiv etc.

Acidul fitic sau fitatul este principala sursă de fosfor din semințe sau plante. Fitatul se leagă cu alți compuși în tractul digestiv pentru a forma săruri care sunt nedigerabile de către organism.

În plus, organismul uman nu dispune de enzima fitază pentru a descompune legătura fosforului din molecula de fitat.

De asemenea, aportul ridicat de calciu din alimentație face ca acesta să se lege de unii dintre compușii fosforului. Acest lucru reduce absorbția acestuia.

Dintre medicamente, unele antiacide (medicamente folosite pentru a reduce aciditatea sucului gastric), cum ar fi sucralfatul, hidroxizii de magneziu sau hidroxizii de aluminiu se leagă de fosforul din dietă. Acestea formează cu acesta săruri neabsorbabile.

Care este doza zilnică recomandată de fosfor?

Recomandările privind aportul zilnic mediu de fosfor nu au fost stabilite din cauza lipsei de date.

Cu toate acestea, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară publică valori pentru un aport adecvat de fosfor. Aportul adecvat este o valoare medie bazată pe observații. Se presupune că acesta corespunde nevoilor populației.

Tabelul privind aportul zilnic adecvat de fosfor în funcție de vârstă

Tendința actuală în nutriție este că aceste niveluri de fosfor sunt depășite de mai multe ori.

Care este consecința unor niveluri de fosfor perturbate?

Nivelurile de fosfor sunt și trebuie să fie strict reglementate în organism. Cu toate acestea, în anumite circumstanțe, apar abateri de la nivelurile normale ale fosfaților din sânge.

Abaterile semnificative și prelungite sunt considerate o stare non-fiziologică. Ele pot fi cauza diferitelor complicații de sănătate.

Pot apărea două situații: apariția unor cantități excesive de fosfat în sânge (hiperfosfatemie) sau, dimpotrivă, o lipsă de fosfat (hipofosfatemie).

Niveluri insuficiente de fosfor

Apariția deficitului de fosfor în organism este o situație relativ rară. Pot exista mai multe cauze ale hipofosfatemiei, dar aceasta nu este aproape niciodată cauzată de un aport alimentar insuficient de fosfor.

Ea se datorează în primul rând faptului că alimentația conține suficient fosfor natural sau adăugat în mod deliberat. De asemenea, se poate datora unei reglări bine puse în funcțiune a homeostaziei, în care o reducere a aportului de fosfor alimentar, ca mecanism compensator, reduce excreția acestuia de către rinichi.

Se spune că hipofosfatemia apare atunci când nivelul fosforului din sânge scade sub 0,7 mmol/l.

O scădere ușoară a nivelului de fosfor nu are simptome vizibile sau sesizabile la om. Simptomele apar doar atunci când există o scădere semnificativă, adică sub 0,15 mmol/l.

Cele mai frecvente simptome generale ale hipofosfatemiei includ slăbiciune, stare de rău, sensibilitate scăzută a membrelor, tremor, pierderea poftei de mâncare.

Simptomele musculare includ incoordonarea, flaciditatea până la paralizie musculară completă și rabdomioliză (o tulburare caracterizată prin descompunerea fibrelor musculare scheletice).

Există, de asemenea, dureri osoase, tulburări de mineralizare osoasă care duc la rahitism la copii și osteomalacie la adulți (boală osoasă caracterizată prin înmuierea și deformarea oaselor), anemie, tulburări ale globulelor albe și trombocitelor, sensibilitate crescută la infecții, probleme respiratorii sau deficit de oxigen și boli de inimă.

Formele severe de deficit de fosfor pot pune în pericol viața.

Principalele cauze ale hipofosfatemiei includ:

• Aportul insuficient de fosfor din alimentație - acest lucru poate duce la stări de înfometare
• Tulburări de absorbție a fosforului - malabsorbție, boala Crohn, boala inflamatorie intestinală
• Aport insuficient de vitamina D, care reduce absorbția fosforului în sânge
• Excreția renală crescută de fosfor
• Boli ale glandelor paratiroide
• Modificări hormonale
• Otrăvirea cu metale grele
• Scăderea potasiului și a magneziului în sânge, niveluri ridicate de glucoză în sânge
• Consumul excesiv de alcool
• Anumite medicamente (de exemplu, antiacide, diuretice, hormoni steroizi, hormon paratiroidian)

Utilizarea terapiei de substituție hormonală la femeile aflate la postmenopauză este asociată cu creșterea excreției de fosfor de către rinichi, scăzând astfel nivelul de fosfor din organism.

Există, de asemenea, mai multe grupuri de populație care sunt considerate a fi la risc în ceea ce privește dezvoltarea unor niveluri reduse sau insuficiente de fosfor în organism. De exemplu:

• Bebelușii prematuri (care au rezerve scăzute de fosfor în oase)
• Persoanele cu erori înnăscute ale metabolismului fosforului (tulburări ale hormonilor responsabili de reglarea homeostaziei fosforului, tulburări ale transportatorilor de fosfor)
• Persoane cu malnutriție severă (greutate scăzută la naștere sau corporală, anorexie, alcoolism, probleme de mestecat și de înghițire, cancer, ciroză etc.)
• Persoane care au o dietă bogată în calorii și săracă în fosfor

Cum se tratează hipofosfatemia?

Carența de fosfor se tratează în principal prin creșterea aportului de fosfor din alimentație sau prin administrarea de medicamente și suplimente adecvate care conțin fosfor.

Metoda specifică de suplimentare a fosforului depinde întotdeauna de gravitatea deficienței și de starea de sănătate a pacientului.

Pentru deficiența ușoară până la moderată de fosfor, este suficient aportul de alimente bogate în fosfor (laptele degresat este potrivit) sau utilizarea de medicamente și suplimente (de exemplu, pentru pacienții cu intoleranță la lapte).

Preparatele farmaceutice care conțin fosfor sunt disponibile sub formă de monocomponent (de obicei, preparate separat într-o farmacie) sau sub formă de combinație (sub formă de suplimente multivitaminice sau minerale).

Fosforul se găsește cel mai frecvent sub formă de săruri de sodiu, potasiu sau calciu ale acidului fosforic.

Suplimentele multivitaminice sau minerale conțin, de obicei, cantități mici de fosfor și, prin urmare, nu sunt utilizate în principal pentru a trata deficitul de fosfor.

Administrarea de suplimente care conțin fosfor este adesea asociată cu apariția diareei.

În cazul deficienței severe de fosfor sau la pacienții care nu pot lua fosfor pe cale orală, se recurge la administrarea parenterală (intravenoasă).

Administrarea parenterală a fosforului trebuie monitorizată din cauza posibilei formări de cristale de fosfat de calciu și a riscului de deficit de calciu. Utilizarea fosfatului de potasiu sau, mai bine, a sărurilor organice de fosfor este preferabilă și elimină problema formării de cristale.

Cantități excesive de fosfor

Hiperfosfatemia este o afecțiune în care nivelul fosforului din sânge crește peste 1,6 mmol/l.

Apariția unor niveluri ridicate de fosfor în organism este relativ rară la indivizii sănătoși. Atunci când sunt ingerate cantități excesive de fosfor în alimentație, mecanismele de reglare excretă cantitățile excesive prin rinichi.

Prezența unor niveluri ridicate de fosfor este asociată cu o excreție deficitară a fosforului. Acest lucru înseamnă că hiperfosfatemia este cel mai adesea asociată cu afectarea funcției renale sau cu boli renale.

Principalele cauze ale hiperfosfatemiei includ:

• Aport crescut de fosfor (de exemplu, intravenos).
• Consumul excesiv de vitamina D, care crește absorbția fosforului în intestine.
• Eliberarea rapidă a fosforului din celule și țesuturi în sânge.
• Excreția renală deficitară a fosforului (în cazul insuficienței renale sau al bolii renale cronice).
• Inflamație a pancreasului
• Boală a glandelor paratiroide
• Rabdomioliză, sindrom de degradare tumorală (tulburare metabolică cauzată de degradarea bruscă a celulelor tumorale în timpul tratamentului tumoral)

Printre cele mai importante consecințe ale nivelurilor crescute de fosfor din sânge se numără creșterea funcției paratiroidiene și creșterea asociată a producției de hormon paratiroidian.

Pentru a menține homeostazia, organismul încearcă să reducă nivelurile excesive de fosfor din sânge prin excreția fosforului prin rinichi. Cu toate acestea, atunci când funcția renală este afectată, acest efort este zadarnic. El duce la producerea de cantități inutil de mari de hormon paratiroidian.

Un nivel ridicat de fosfor în sânge duce, de asemenea, la reacția acestuia cu calciul pentru a forma cristale de fosfat de calciu, care se depun în țesuturile moi ale corpului.

Acest lucru determină calcifierea țesuturilor moi, inclusiv a țesutului subcutanat și nervos sau a țesutului vaselor de sânge. Consecința este apariția bolilor vasculare și cardiace.

Hiperfosfatemia determină, de asemenea, apariția unor niveluri scăzute de calciu în sânge.

Excesul de fosfor în sine nu are de obicei simptome. Simptomele apar atunci când nivelul de calciu este redus semnificativ din cauza nivelului ridicat de fosfor.

Vorbim de hipocalcemie. Astfel, simptomele hipocalcemiei pot fi, de asemenea, legate de hiperfosfatemie.

Excesul de fosfor determină, de asemenea, o reducere a nivelului de magneziu, afectează și mai mult funcția renală și poate provoca insuficiență renală.

Cum se tratează hiperfosfatemia?

În tratamentul excesului de fosfor în organism se folosesc mai multe proceduri.

Aportul și absorbția acestuia pot fi reglementate printr-o dietă de reducere cu aport redus de fosfor alimentar sau prin utilizarea substanțelor care leagă fosforul în mediul tractului digestiv și care formează complexe neabsorbabile (de exemplu, hidroxid de aluminiu, carbonat de aluminiu).

Excreția renală a fosforului în urină poate fi, de asemenea, crescută prin utilizarea de diuretice (numai dacă pacientul are rinichi care funcționează normal).

Pacienții cu hiperfosfatemie care au și leziuni renale sunt de obicei supuși la dializă.