Минеральные элементы. Часть 5. Макроэлементы — фосфор P

Фосфор — от греч. — несущий свет. Открыт алхимиком Х. Брандом (Германия) в 1669 г. Позднее Либих установил, что фосфор и фосфорная кислота имеют огромное значение для жизнедеятельности растений.
Фосфор представляет собой металлоид в двух формах. Белый фосфор мягок и легко воспламеняется. Красный фосфор — это порошок, который, как правило не горюч. Ни одна из форм не реагирует с водой или добавленными кислотами, но с щелочками взаимодействует с образованием газообразного фосфина. Из двух форм, только белый фосфор является токсическим веществом.
Фосфор широко распространен в земной коре, главным образом в виде фосфата кальция.
«Белый фосфор» очень токсичен — смертельная доза для человека составляет 50-500 мг. Хроническое поражение белым фосфором приводит к снижению веса и изменениям в костях.
В медицине множество соединений фосфора используется в виде лекарственных препаратов для лечения заболеваний, сердца, печени, желудка. Фосфаты цинка используются в виде лекарственных препаратов для лечения заболеваний сердца, печени, желудка. Фосфаты цинка используются в качестве пломбировочного материала в стоматологии.

Употребление диеты, бедной фосфором, в форме солей фосфата или органофосфатных молекул, является критически важным для поддержания метаболизма человека. Слишком много фосфора, при низком содержании кальция в рационе может способствовать потере костной ткани, а слишком мало фосфора, вместе с низким диетическим кальцием — может неадекватно поддерживать костную массу, особенно у пожилых.

Фосфор в больших количествах присутствует во многих пищевых продуктах (молоко, мясо, рыба, хлеб, овощи, яйца). Большая часть потребляемого с пищей фосфора всасывается в проксимальном отделе тонкого кишечника. Всасывание, распределение фосфора в организме в значительной мере связано с кальциевым обменом.
Содержание фосфора в теле взрослого человека около 1% (примерно 700 г на 70 кг массы тела). Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,3 г.
В организме основное количество фосфора содержится в костях (около 85%), много его в мышцых и нервной ткани. Вместе с кальцием, фтором и хлором фосфор формирует зубную эмаль. В организме человека около 14% фосфора содержат внутриклеточные компартменты мягких тканей и только 1% находится во внеклеточной жидкости. Из организма фосфор выводится с мочой и калом.

Однако клинически полезной фракцией в плазме является неорганический фосфор, 10% которого связано с белком, 5% составляют комплексы с кальцием или магнием и большая часть неорганического фосфора плазмы представлена двумя фракциями ортофосфата. Основные места, содержащие его, это — гидроксиапатит кости и скелетная мускулатура. Общее содержание фосфора составляет приблизительно 500 г у мужчин и 400г у женщин.

Фосфор присутствует во всех тканях, входит в состав белков, нуклеотидных кислоты, нуклеотидов, фосфолипидов. Соединение фосфора АДФ и АТФ являются универсальным источником энергии для всех живых клеток. Значительная часть энергии, образующаяся при распаде углеводов и других соединений, аккумулируется в богатых энергией органических соединениях фосфорной кислоты. Растворимые соли фосфорной кислоты формируют фосфатную буферную систему, ответственную за постоянство кислотно-щелочного равновесия внутриклеточной жидкости.

Хотя фосфор в форме ионов фосфата участвует во множестве функций человека, его метаболизм сложно связан с метаболизмом кальция, через кальций-регулирующие гормоны, такие как ПТГ и 1,25-дигидроксивитамин D в костях, кишечнике и почках. Адекватное количество фосфора и кальция получаемого с пищей, необходимо не только для роста скелета, но и для энергетической продукции (для АТФ). Фосфатные ионы связаны со множеством органических молекул, включая фосфолипиды, креатининфосфат, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты и АТФ.

Замечено, что гипофосфатемия клинически связана с избыточной массой тела без адекватного поступления фосфора, желудочноокишечной мальабсорбцией, голоданием, сахарным диабетом, алкоголизмом и дисфункций почечных канальцев. Она также может наблюдаться при хроническом злоупотреблении фосфатсвязывающих антацидов. Избыточная масса тела увеличивает потребность во внутриклеточном фосфоре и может вызывать быстрые перемещения внеклеточного фосфора во внутриклеточную зону, особенно при его дефиците.
Мальабсорбция фосфора может развиться при заболеваниях, сопровождающихся поражением больших участков тонкой кишки (болезни Крона, целиакии, синдроме короткой кишки и радиационном энтерите).
Увеличенный катаболизм мышц при голодании может поддерживать нормальный уровень фосфора в плазме за счет выхода фосфора из внутриклеточных запасов.
Истощение фосфата при алкоголизме может происходить по нескольким причинам: низкое потребление фосфора, мальабсорбция, увеличенные потери с мочой, вторичный гиперпаратиреоз, гипомагниемия и гипокалиемия.
Чрезмерные количества фосфора могут быть потеряны с мочой при некомпенсированном диабете, из-за полиурии. Фосфор плазмы крови, однако, может быть нормален или слегка повышен у пациентов с кетозом из-за освобождения больших количеств фосфора из внутриклеточных депо.
Гиперфосфатемия обычно наблюдается при хронической почечной недостаточности. Она может также развиться при тяжелом гемолизе, распаде опухоли, синдроме рабдомиолиза и различных эндокринных дисфункциях, (гипопаратиреоидизм, акромегалия, выраженный тиреотоксикоз).
Потребность в фосфоре. Установленная норма для взрослых старше 24 лет — 800 мг.

Пищевые источники фосфора

Фосфор широко распространен в пищевых продуктах. Животные продукты — мясо, рыба, птица, яйца, молоко, сыр и йогурт, особенно богаты фосфором, в форме фосфата, но хорошее количество фосфора может быть получено и из зерновых, многих овощей, включая бобовые. Из-за злоупотребления фосфором в пищевой промышленности, дефицит фосфора маловероятен, кроме некоторых случаев в пожилом возрасте, при плохом питании таких лиц. Среднее ежедневное потребление фосфора составляет приблизительно 1500 мг для мужчин и 1000 мг для женщин. Некоторые исследователи полагают, что большинство взрослых получают лишние 200-350 мг фосфора каждый день из таких источников как — кола, полуфабрикатов, сыров и процессированной пищи. Поэтому общее употребление фосфора среди мужчин и женщин постоянно растет. Из расчета ежедневного приема кальция средним мужчиной 600-800 мг и женщиной — 500-650 мг, соотношение Ca:P постоянно снижается от 0,5-0,6 до уровня 0,5 и ниже, когда наблюдается злоупотребление фосфатам. Как показано позже, хронически низкое Ca:P  диетическое соотношение может способствовать умеренному вторичному гиперпаратиреозу, который рассматривается, как менее значимый у людей, чем у кошек.  В таблице рассматривается значения кальция и фосфора в отдельных продуктах, расчетное соотношение Ca:P. Только молочные продуктах (кроме яиц), и несколько фруктов и овощей имеют соотношение Ca:P близкое к 1:0.

Таблица. Содержание кальция и фосфора в распространенных продуктах
Категория продуктов
Молоко, яйца, молочные продукты
Фосфор мг/на порцию Кальций мг/на порцию Соотношение Ca:P
Сыр чеддер 28 г (1 унция) 145 204 1,4
Моцарелла сыр, 28 г (1 унция) 131 183 1,4
Ванильное мороженое молоко, 240 мл 161 218 1,4
Низкожировой йогурт, 240 мл 353 448 1,3
Обезжиренное молоко, 230 г 247 301 1,2
Обезжиренное, с пониженным содержанием лактозы молоко, 230 г 247 302 1,2
Ванильное мороженое, 240 мл 139 169 1,2
Ванильное мягкое мороженое, 240 мл 199 225 1,1
Яичный субпродукт, замороженный, 60 мл 43 44 1,1
Шоколадный пудинг, 140 г 114 128 1,1
Низкожировой творог, 240 мл 300 200 0,7
Переработанный сыр, 28 г 257 129 0.5
Моментальный шоколадный пудинг, 140 г 340 147 0.4
Соевое молоко, 230 г 120 10 0,1

Рекомендуемое количество кальция в рационе для мужчин 900 мг в день, а женщинам 700 мг.

Всасывание фосфора в кишечнике

Так как ионы фосфата готовы к абсобрции (эффективность достигает 65-75% у взрослых и даже выше у детей), и быстрое увеличение концентрации сывороточного неорганического фосфата (Pi) наблюдается через час после приема пищи. (Ионы кальция или  Са2+ абсорбируются значительно медленнее). Увеличение сывороточной концентрации Pi (HPO4=) снижает концентрацию ионов кальция, что в свою очередь стимулирует паращитовидную железу вырабатывать ПТГ. ПТГ воздействует на кости и почки, для коррекции мягкого снижения Ca2+ и гомеостатически возвращает его на нормальный уровень. Исследования показывают, что сывороточные ионы фосфора напрямую влияют на секрецию ПТГ вне зависимости от гипокальциемии. Эти ассоциированные с пищей изменения ионов кальция и фосфора — часть нормального физиологического процесса, которые имеют место от трех до нескольких раз в день.

Ионы фосфора транспортируются напрямую чрезклеточными путями, которые вовлекают сотранспорт катионов, преимущественно, натрия. Сывороточная концентрация фосфора менее жестко регулируется, чем сывороточного кальция. Более широкие разбросы сывороточного фосфора отражают как пищевые источники, так и высвобождение из клеток неорганических фосфатов.

Большая часть абсорбции Pi происходит в тонком кишечнике независимо от гормональной формы витамина D. Показана роль 1,25-дигидроксивитамина D в кишечном трансклеточном транспорте, но его роль неясна. Параклеточная пассивная абсорбция ионов фосфора также имеет место.

Гомеостатические механизмы фосфатов

Концентрация ионов фосфора выше на раннем периоде жизни, и затем постепенно с возрастом снижается. Нормальное количество для взрослых 2,7-4,5 мг/дл (0,87-1,45 ммоль/л). Процент распределения кровяных фракций фосфора в сравнении с кальцием, представлен в следующей таблице.

Таблица. Приблизительное процентное (%) распределение кальция и фосфатов в крови.
Сывороточная фракция Кальций Фасфат
Ионизированный 50-55% 55-60%
Связанный с белком 45-50 10-13
В комплексах 0,3-0,6 30-35

Гомеостатичекий контроль этих узких концентраций фосфора поддерживается несколькими гормонами, включая ПТГ, 1,25(ОН)2 витамин D, кальцитонин, инсулин, глюкагон и другие, но контроль не настолько жесток, как для кальция. Балан фосфора в основном регулируется фосфатурическим эффектом ПТГ на почки, преимущественно проксимальными канальцами. ПТГ увеличивает костную резорбцию фосфора, и блокирует ренальную реабсорцию  Pi, усиливает кишечную абсорбцию  через витамин D-гормон.

Фекальные потери фосфора составляют 0,9–4 мг/кг в день. Основная экскреция происходит через почки в широком диапазоне (0,1–20%). Следовательно, почки обладают способностью эффективно регулировать фосфор плазмы. Гормональный регулятор почечной реабсорбции фосфора — паратгормон и нефрогенный цАМФ. Концентрация паратгормона плазмы положительно коррелирует с уровнем экскреции фосфора с мочой. Главные признаки потери фосфора с мочой — увеличение абсорбции фосфора и повышение его уровня в плазме. Состояния, которые приводят к гиперфосфатурии — гиперпаратиреоидизм, острый дыхательный или метаболический ацидоз, мочегонные средства и увеличение внеклеточной массы фосфора. Уменьшение выделения фосфора с мочой связано с диетическим ограничением фосфора, увеличением в плазме инсулина, гормона щитовидной железы, роста или глюкагона, алкалозом, гипокалиемией и внеклеточным снижением массы фосфора.

Функциональные роли фосфатов

Несколько главных функций ионов Pi были уже указаны (т.е. внутриклеточные фосфатные группы для клеточных энергетических и биохимических молекул, так же как структуры скелета и эмали). Другие важные функции также существуют. Например, в костной ткани фосфаты являются критическими компонентами кристаллов гидроксиапатитов, и они также рассматриваются в качестве триггера для минерализации, после фосфорилизации коллагена 1-го типа при формировании костей. Сывороточные фосфаты участвуют в контроле рН крови и клеток.

Клеточная регуляция происходит под контролем фосфатазных ферментов, включая протеин-киназу. Инсулин воздействует на ионы Pi увеличивает их внутриклеточный захват, хотя временно, только для ускорения фосфорилизации глюкозы. Инсулин также может влиять на использование ионов Pi, когда инсулин-подобный фактор роста -1 действует стимулируя рост тканей или других функций.

Фосфаты при здоровье и болезни

Фосфатный баланс у взрослых обычно всегда ноль, в отличие от баланса кальция, которые отрицательны по сравнению с балансом кальция, который обычно отрицателен, из-за эффективной функции ПТГ, который воздействует на блокаду реабсорбции Рi в почечных канальцах. При поздней декаде жизни, однако, интерстицициальная абсорбция снижается, а сывороточная концентрация фосфатов снижается. Эти физиологические изменения могут способствовать развитию заболевания, особенно повышенной потери костной ткани или остеопении, или более тяжелому остеопорозу. Обычно эти изменения сопровождаются и изменением баланса в кальции. Обычный сценарий, по которому объясняется развитие остеопороза в пожилом возрасте, объясняется слишком малым пищевым источником кальция, при адекватном количестве фосфора, что стимулирует ПТГ и потерю костной ткани.

Старение и почечная функция

Сывороточная концентрация Pi увеличивается при физиологическом снижении почечной функции, ассоциированной со старением. Здоровые лица экскретируют прибилизительно 67% адсобрированного фосфата через почки, а остатки через кишечник, как эндогенная секреция. При снижении гломерулярной фильтрации почками, сывороточные концентрация Pi увеличивается и больше  Рi задерживается в организме. Секреция ПТГ увеличивается, но обычные концентрации ПТГ хотя повышены, но остаются в верхних границах нормы. Оба эти фактора приводят к потере костной ткани.

Заключение

В общем обзоре диетический фосфор, содержащийся в продуктах в виде фосфатов, поддерживаться соотношение Ca:P значительно ниже 0,5. В диетических исследованиях, направленных на снижение переломов у пожилых женщин и мужчин, особенно непозвоночные переломы, кальций плюс витамин D, (кальций фосфат плюс витамин D) показали значительное снижение переломов через 18 и 36 месяцев от начала терапии.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *