Fosfor este un element chimic cu simbolul elementului P. Ca nemetal, se află în al 5-lea grup principal al tabelului periodic și poartă numărul atomic sau atomic 15. Abundența de fosfor în scoarța terestră este dat ca 0.09%. Fosfor este un mineral esențial pentru oameni și este cel mai abundent mineral din organism după calciu. Deoarece fosforul este foarte reactiv, apare în natură exclusiv sub formă legată, în principal în combinație cu oxigen (O) ca sare de acid fosforic (H3PO4) - fosfat (PO43-), hidrogen fosfat (HPO42-), dihidrogen fosfat (H2PO4-) - și ca apatit (denumire scurtă și colectivă pentru un grup de substanțe chimice similare, nespecificate minerale cu formula chimică generală Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH)), cum ar fi fluor, clor- și hidroxiapatită. În organismul uman, fosforul este un element esențial al compușilor organici, cum ar fi carbohidrati, proteine, lipide, acizi nucleici, nucleotide și vitamine, precum și a compușilor anorganici, dintre care calciu fosfat sau hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), care este localizată în schelet și dinți, este deosebit de importantă. În compușii săi, fosforul este prezent în principal în stările de valență -3, +3 și +5. Fosforul este prezent practic în toate alimentele. Cantități mari de fosfat se găsesc în special în alimentele bogate în proteine, cum ar fi produsele lactate, carnea, peștele și ouă. Datorită utilizării fosfaților - anumiți ortofosfați (PO43-), di-, tri- și polifosfați (produși de condensare a doi, trei și, respectiv, mai mulți ortofosfați) - ca aditivi alimentari, de exemplu, ca regulatori de aciditate (menținând pH-ul constant), emulgatori (combinând două lichide nemiscibile, cum ar fi uleiul și de apă), antioxidanți (prevenirea oxidării nedorite), conservanți (efect antimicrobian, conservare) și agenți de eliberare, în plus, alimente procesate industrial, cum ar fi carne și produse de cârnați, brânză procesată, pâine și produsele de panificație, mesele și sosurile gata consumate și băuturile și băuturile care conțin cola au uneori un conținut ridicat de fosfați [4, 7-9, 15, 16, 18, 25, 27].
Absorbție
Fosfatul alimentar este în cea mai mare parte sub formă de compuși organici - de exemplu, fosfoproteine, fosfolipide-și trebuie mai întâi absorbit de fosfataze specifice (enzime, acid fosforic din esteri ai acidului fosforic sau polifosfați) ai membranei de perie a enterocitelor (celulele epiteliu a intestinului subtire) pentru a fi absorbit ca fosfat anorganic în duoden și jejun. Polifosfații (produși de condensare ai mai multor ortofosfați), care reprezintă aproximativ 10% din aportul zilnic de fosfați, suferă, de asemenea, hidroliză (scindare prin reacție cu de apă) de fosfataze înainte de intestinale absorbție (absorbție prin intestin), în timp ce ortofosfații (PO43-) sunt aproape complet absorbiți în forma lor originală. Cu cât gradul de condensare (gradul de reticulare) al unui polifosfat este mai mare, cu atât scindarea enzimatică a acestuia în lumenul intestinal este mai mică și cu atât mai mulți polifosfați sunt excretați neabsorbiți în fecale (scaun). Fosfatul dizolvat din compusul său - fosfat anorganic liber - este transportat în principal în membranei mucoase celule (celule mucoase) ale duoden (duoden) și jejun (jejun), respectiv, de un activ, sodiu-mecanism dependent care se folosește preferențial hidrogen fosfat (HPO42-) ca substrat. În plus, există un proces pasiv prin care fosfatul anorganic pătrunde în fluxul sanguin paracelular (prin spațiile interstițiale ale celulelor epiteliale intestinale) de-a lungul unui gradient electrochimic. Paracelular absorbție, care apare în tot tractul intestinal, inclusiv colon (intestin gros), devine deosebit de important atunci când sunt ingerate cantități mai mari de fosfat. Comparativ cu activul absorbție Cu toate acestea, absorbția intestinală pasivă nu este aproape la fel de eficientă, motiv pentru care cantitatea totală absorbită crește în termeni absoluți odată cu creșterea fosfatului doză, dar scade în termeni relativi. În timp ce activ este celular (masa transportul prin celulele epiteliale ale intestinului) resorbția fosfatului este reglementată de hormon paratiroidian (PTH, un hormon peptidic sintetizat în glanda paratiroidă), calcitriol (formă fiziologic activă de vitamina D) Şi calcitonină (un hormon peptidic sintetizat în celulele C ale glanda tiroida), procesul de transport paracelular pasiv rămâne neafectat de hormoni enumerate. Reglarea reabsorbției fosfatului transcelular prin PTH, calcitriol, și calcitonină este discutat mai detaliat mai jos. Rata de absorbție a fosfatului este mai mare în faza de creștere decât la vârsta adultă. De exemplu, absorbția fosfatului la sugar, copil mic și copil, care au un fosfat pozitiv echilibra (aportul de fosfat depășește excreția de fosfat), este între 65-90%, în timp ce adulții absorb fosfatul anorganic dintr-un amestec dietă la 55-70%. Pe lângă vârsta biologică, fosfatul biodisponibilitate este, de asemenea, dependent de nivelul aportului de fosfat dietetic - corelație inversă (cu cât este mai mare aportul de fosfați, cu atât este mai mică biodisponibilitatea) - tipul de compus fosfat și interacțiunea cu ingredientele alimentare. Următorii factori inhibă absorbția fosfatului:
- Consumul crescut de anumite minerale și oligoelemente, Cum ar fi calciu, aluminiu, și de fier - Precipitarea fosfatului liber prin formarea unui complex insolubil.
- Raportul dietic calciu: fosfat (Ca: P) ar trebui să fie de 0.9-1.7: 1 la copii; adulților nu ar trebui să li se solicite să mențină un raport dietetic specific Ca: P
- Acid fitic (ester hexafosfat al mioinozitolului) - în cereale și leguminoase, fosfatul este prezent predominant sub formă legată ca acid fitic și, prin urmare, nu este utilizabil de organismul uman din cauza absenței fitazei (enzimă care scindează acidul fitic prin retenție de apă și eliberează fosfat legat) în tractul digestiv; numai prin fitaze microbiene sau prin activarea fitazelor proprii plantelor, de exemplu, în producția de pâine prin aluat sau prin gestionarea specială a aluatului, în timpul fermentării și germinării, fosfatul poate fi eliberat din complexul său și resorbit
Datorită conținutului uneori ridicat de acid fitic al alimentelor vegetale, cum ar fi cerealele, legumele, leguminoasele și nuci, fosforul din alimentele de origine animală este în mare parte mai disponibil. Alimentele bogate în fitați de origine vegetală pot avea cu până la 50% mai mici biodisponibilitate. De exemplu, fosforul din carne este absorbit în medie ~ 69%, din lapte ~ 64%, iar din brânză ~ 62%, în timp ce din secară integrală pâine doar aproximativ 29% din fosfor este absorbit în intestin în medie. Următorii factori favorizează absorbția fosfatului:
- 1,25-Dihidroxilcolecalciferol (1,25- (OH) 2-D3, calcitriol - activ metabolic vitamina D).
- PH ridicat
Distribuția în corp
Cantitatea totală de fosfor din organism este de aproximativ 17 g (0.5%) la nou-născut și între 600-700 g (0.65-1.1%) la adulți. Mai mult de 85% din acesta se găsește în compuși anorganici cu calciu sub formă de fosfat de calciu și hidroxiapatită (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), respectiv, în schelet și dinți. 65-80 g (10-15%) de fosfor din organism este localizat predominant ca o componentă a compușilor organici - compuși cu fosfat bogat în energie, cum ar fi adenozină trifosfat (ATP, purtător universal de energie) și creatina fosfat (PKr, furnizor de energie în țesutul muscular), fosfolipide, etc. - în țesuturile rămase, cum ar fi creier, ficat și mușchii. Spațiul extracelular conține doar aproximativ 0.1% din fosforul corpului [2, 5, 7-9, 11, 15, 18, 25, 27]. Aproximativ 1.2 g (0.2-5%) din stocul total de fosfor se schimbă ușor și se metabolizează de până la zece ori pe zi, cu cel mai lent metabolism fosfat în creier și cel mai rapid în sânge celule - eritrocite (globule rosii), leucocite (alb sânge celule), trombocite (trombocite). În fluide ale corpului, fosforul este prezent sub o formă anorganică de aproximativ 30%, în principal ca divalent (bivalent) hidrogen fosfat (HPO42-) și dihidrogen fosfat monovalent (monovalent) (H2PO4-). În plus, există compuși organici de fosfat, cum ar fi esteri de fosfat, fosfat legat de lipide și proteine. La un pH fiziologic de 7.4, raportul HPO42- la H2PO4- este de 4: 1. Dacă pH-ul crește, protonii (ionii H +) legați de fosfat sunt eliberați din ce în ce mai mult în mediu, astfel încât în condiții puternic alcaline (pH = 13), PO43- și HPO42- se găsesc în principal. În schimb, în condiții puternic acide (pH = 1), domină H3PO4 și H2PO4, deoarece fosforul retrage din ce în ce mai mult ionii H + din mediu și îi leagă. Astfel, fosforul acționează ca un sistem dihidrogen fosfat-hidrogen fosfat (H2PO4- ↔ H + + HPO42-) în baza acidă echilibra ca tampon în celulă, în sânge plasmă precum și în urină (→ menținerea pH-ului). Fosforul total din sânge este de aproximativ 13 mmol / l (400 mg / l). Fosfatul anorganic din plasma sanguină (adulți 0.8-1.4 mmol / l [2, 7, 25-27]; copii 1.29-2.26 mmol / l) este 45% complexat, 43% ionizat și 12% legat de proteine. Compușii fosfați organici din sânge includ lipoproteine (agregate de lipide și proteine) din plasmă și fosfolipide of eritrocite (globule rosii). Concentrația serică de fosfat este influențată de următorii factori:
- Ritm circadian (propriu periodic) - nivelurile serice de fosfat sunt cele mai mici dimineața / dimineața și cele mai mari după-amiaza / seara
- Vârsta biologică
- Sugarii, copiii mici și școlarii au niveluri semnificativ mai mari de fosfat din sânge decât adulții (→ mineralizarea osului).
- Odată cu înaintarea în vârstă, se observă o scădere a concentrației serice de fosfat - spre deosebire de concentrația de calciu, care este menținută în limite relativ înguste și la fel pe tot parcursul vieții
- Gen
- Calitatea și cantitatea de aport alimentar
- Tipul și cantitatea de compuși fosfat
- Raportul dintre factorii care inhibă resorbția și factorii care favorizează resorbția.
- Aportul excesiv de carbohidrați - poate, în special în cetoacidoza diabetică (deraierea metabolică severă (supraacidificare) în absența insulinei din cauza concentrației excesive a corpilor cetonici (acizi organici) în sânge) sau a realimentării (repornirea aportului alimentar) după malnutriție severă (malnutriție) ), duce la o scădere a concentrației de fosfat extracelular (în afara celulelor) - hipofosfatemie (deficit de fosfat) - deoarece pentru creșterea intracelulară (în interiorul celulelor) glicoliza (descompunerea carbohidraților) a crescut esterii fosfatici, cum ar fi ATP pentru reacțiile de fosforilare (atașarea trebuie furnizate o grupare fosfat la o moleculă) și ADP (adenozin difosfat) pentru sinteza ATP, care sunt retrase din sânge
- Cantitatea de fosfat absorbită și respectiv eliminată de organism.
- hormonale interacţiuni - hormon paratiroidian, calcitriol, calcitonină si alte hormoni (Vezi mai jos).
- Modificarea distribuției fosfatului între spațiul intracelular și extracelular, de exemplu, în abuzul de alcool (abuzul de alcool) și după aportul excesiv (excesiv) de carbohidrați, care poate duce la o creștere a intracelularului și la scăderea conținutului de fosfat extracelular datorită glicolizei crescute în legătură cu cauza, pot apărea fluctuații (fluctuații) de până la 2 mg / dl, care nu reflectă neapărat o supra-ofertă sau
Datorită influenței uneori puternice a mecanismelor enumerate mai sus, nivelul fosfatului seric nu este o măsură adecvată pentru determinarea stocului total de fosfor.
Excreţie
Excreția fosfatului are loc 60-80% prin rinichi și 20-40% prin fecale (scaun). Fosfatul eliminat prin fecale variază de la 0.9-4 mg / kg greutate corporală. Dintre acestea, cea mai mare parte (~ 70-80%) este fosfor neabsorbit intestinal și un procent mai mic este fosfor secretat (excretat) în tractului digestiv. În rinichi, fosfatul este filtrat (140-250 mmol / zi) în glomeruli (capilar încurcături vasculare ale rinichi) și - în cotransport cu sodiu ioni (Na +) - este reabsorbit în tubul proximal (partea principală a tubulilor renali) cu 80-85%. Cantitatea de eliminat renal (excretat prin rinichi) fosfatul depinde de fosfatul seric concentrare - corelație pozitivă cu absorbția fosfatului (cu cât este mai mare absorbția, cu atât este mai mare concentrația de fosfat din sânge) - și asupra cantității de fosfat reabsorbit tubular. Dacă cantitatea de fosfat filtrat depășește maximul de transport al tubului proximal, apare fosfat în urină. Acesta este cazul cu un conținut de fosfat în plasma sanguină> 1 mmol / l, care este deja depășit la persoanele sănătoase. La sugari, capacitatea de excreție renală a fosfatului, în special, este scăzută datorită funcției renale care nu a fost încă pe deplin dezvoltată. În consecinţă, lapte matern are un conținut scăzut de fosfor. Pentru a cuantifica excreția de fosfat renal, este necesară colectarea de urină de 24 de ore, deoarece excreția de fosfat renal este supusă unui ritm distinct zi-noapte - fosfat urinar dimineața / dimineața concentrare este cel mai mic, după-amiaza / seara cel mai mare. În condiții fiziologice (normale pentru metabolism), 310-1,240 mg (10-40 mmol) de fosfat se excretă în urină în decurs de 24 de ore. Există mai multe indicii că ofructoză dietă-20% din energia totală sub formă de fructoză (fruct zahăr) -crește pierderea de fosfat urinar și duce la un fosfat negativ echilibra (excreția de fosfat depășește aportul de fosfat). A dietă scăzut în magneziu în același timp întărește acest efect. Se crede că cauza este un mecanism de feedback lipsă fructoză metabolism, astfel încât o cantitate peste medie de fructoză-1-fosfat este sintetizată (formată) din fructoză în ficat cu consum de fosfați și se acumulează în celulă - „captarea fosfatului”. Deoarece consumul de fructoză în Germania a crescut brusc de la introducerea siropului de fructoză sau glucoză-sirop de fructoza (porumb sirop) - cu un declin simultan în magneziu aport - această interacțiune cu nutrienții devine din ce în ce mai importantă. Procesul de excreție a fosfatului renal sau de absorbție a fosfatului tubular este controlat hormonal. In timp ce hormon paratiroidian (un hormon peptidic sintetizat în glanda paratiroidă), calcitonina (un hormon peptidic sintetizat în celulele C ale glanda tiroida), estrogen (hormon steroid, hormon sexual feminin) și tiroxina (T4, hormonul tiroidian) cresc excreția de fosfat prin rinichi, este scăzută de hormonul de creștere, insulină (sânge zahăr-hormonul peptidic scăzut) și Cortizolul (glucocorticoid care activează procesele metabolice catabolice (degradative)). Un efect stimulator asupra excreției renale de fosfat este produs și de aportul crescut de calciu și acidoză (hiperaciditatea corpului, pH din sânge <7.35).
Reglarea hormonală a homeostaziei fosfatului
Reglarea homeostaziei fosfatului se află sub control hormonal și are loc în principal prin rinichi. În plus, osul este, de asemenea, implicat în reglarea echilibrului fosfatului datorită funcției sale fiziologice ca depozit de minerale și intestinului subtire. Metabolismul fosfatului este reglementat de diverși hormoni, dintre care următorii sunt cei mai semnificativi:
- Hormonul paratiroidian (PTH)
- Calcitriol (1,25-dihidroxilcolecalciferol, 1,25- (OH) 2-D3)
- Calcitonina
Enumerate hormoni influențează eliberarea sau absorbția fosfatului în os, absorbția de fosfat intestinal și, respectiv, excreția de fosfat renal. Metabolismul fosfatului anorganic este strâns legat de cel al calciului. Hormonul paratiroidian și calcitriolul
Atunci când nivelurile serice de calciu scad - ca urmare a aportului insuficient, a pierderilor crescute sau a scăderii absorbției intestinale datorită aportului excesiv de fosfat (→ formarea unui complex insolubil de fosfat de calciu) sau a nivelurilor excesive de fosfat în plasma sanguină (→ blocajul renal 1,25, 2- (OH) 3-D1 sinteză) - hormonul paratiroidian (PTH) este din ce în ce mai sintetizat în celulele paratiroide și secretat (secretat) în fluxul sanguin. PTH ajunge la rinichi și stimulează expresia 25-alfa-hidroxilazei (enzimă care introduce o grupare hidroxil (OH) într-o moleculă) în tubul proximal (partea principală a tubulilor renali), transformând astfel 3-OH-D25 (1,25 -hidroxicolecalciferol, calcidiol) în 2- (OH) 3-DXNUMX, forma biologic activă a vitamina D [1-4, 14, 15, 18, 25, 27]. La nivelul osului, PTH și 1,25- (OH) 2-D3 stimulează activitatea osteoclastelor, care conduce la descompunerea substanței osoase. Deoarece calciul este stocat în sistemul osos sub formă de hidroxiapatită (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), ionii de calciu și fosfat sunt eliberați simultan din os și eliberați în spațiul extracelular [1-3, 15, 16, 18 ] .La membrana marginii pensulei a duoden și jejun, 1,25- (OH) 2-D3 promovează reabsorbția transcelulară activă a calciului și fosfatului și, astfel, transportul ambelor minerale în spațiul extracelular [1-4, 15, 16, 18, 25, 27]. În rinichi, PTH inhibă reabsorbția tubulară a fosfatului, promovând în același timp reabsorbția tubulară a calciului. În cele din urmă, există o excreție renală crescută a fosfatului, care s-a acumulat în sânge prin mobilizarea din os și reabsorbția din intestin. Scăderea nivelului de fosfat seric, pe de o parte, previne precipitarea fosfatului de calciu în țesuturi și, pe de altă parte, stimulează eliberarea de calciu din os - în favoarea calcului seric concentrare [1-3, 15, 16, 18, 27]. Rezultatul efectelor PTH și calcitriolului asupra mișcărilor de calciu și fosfat între compartimentele individuale (părți ale corpului delimitate de biomembranele) este o creștere a concentrației extracelulare de calciu și scăderea nivelului fosfatului seric. La pacienții cu insuficiență renală cronică (cronic insuficiență renală), rata de filtrare glomerulară este redusă, rezultând o excreție insuficientă a fosfatului și o reabsorbție insuficientă a calciului. Rezultatul este o scădere a concentrației serice de calciu (hipocalcemie) și un conținut crescut de fosfat în plasma sanguină (hiperfosfatemie (exces de fosfat)). În cele din urmă, există o secreție crescută de PTH - secundară hiperparatiroidism (hiperfuncție paratiroidiană) - care provoacă efectele enumerate mai sus asupra rinichilor, intestinului și os (→ mobilizarea crescută a fosfatului de calciu crește riscul de osteoporoza (pierderea osoasă)). Cu toate acestea, datorită afectării funcției renale, concentrația crescută de fosfat seric nu poate fi normalizată de PTH. Dacă nivelul fosfatului seric crește peste 7 mmol / l, fosfatul se combină cu calciu pentru a forma un complex fosfat de calciu slab solubil, neabsorbabil, care agravează scăderea nivelului de calciu seric și este asociat cu calcificarea (depozitele de calciu) în exterior zone osoase), cum ar fi sângele nave, rinichi (→ nefrocalcinoză), articulații, și mușchii, și poate fi în cele din urmă însoțită de inflamație reactivă și necroză a țesutului afectat (→ moarte celulară patologică). Astfel, în cazul insuficienței renale existente, aportul alimentar de fosfat ar trebui să fie limitat la 800-1,000 mg / zi și, în funcție de gravitatea bolii, utilizarea suplimentară a lianților fosfatici (medicamente care elimină fosfatul din absorbție prin complexare), cum ar fi calciu sare, este indicat (indicat). În trecut, aluminiu compușii au fost adesea folosiți pentru a inhiba absorbția fosfatului la pacienții insuficienți renali. În prezent, acești compuși sunt înlocuiți în principal cu carbonat de calciu, de cand aluminiu are un efect toxic (otrăvitor) în cantități mai mari. Niveluri crescute de calcitriol seric prelungit conduce la inhibarea sintezei PTH și proliferarea (creșterea și multiplicarea) celulelor paratiroide - feedback negativ. Acest mecanism se desfășoară prin intermediul receptorilor de vitamina D3 ai celulelor paratiroide. Dacă calcitriolul ocupă acești receptori specifici în sine, vitamina poate influența metabolismul organului țintă. Calcitonină
O creștere a concentrației serice de calciu determină celulele C tiroidiene să sintetizeze și să secrete (secretă) cantități crescute de calcitonină. La nivelul osului, calcitonina inhibă activitatea osteoclastelor și, astfel, descompunerea țesutului osos, promovând depunerea de calciu și fosfat în schelet. În duoden (intestinului subtire) și jejun (intestinul gol), hormonul peptidic scade absorbția activă a calciului și fosfatului în enterocite (celule ale intestinului subțire) epiteliu). În același timp, calcitonina stimulează excreția de calciu și fosfat în rinichi prin inhibarea reabsorbției tubulare. Prin aceste mecanisme, calcitonina duce la scăderea concentrațiilor serice de calciu și fosfat. Calcitonina reprezintă un antagonist direct (oponent) față de PTH. Astfel, atunci când calciu liber extracelular este crescut, sinteza și secreția de PTH din glanda paratiroidă și producția renală indusă de PTH 1,25- (OH) 2-D3 este redusă. Acest lucru are ca rezultat scăderea mobilizării fosfatului de calciu din os, reducerea reabsorbției intestinale a calciului și fosfatului și scăderea reabsorbției tubulare a calciului, ducând la o creștere a excreției renale de calciu. mecanism de acțiune de calcitonină - este o scădere a concentrației extracelulare de calciu liber și a nivelului fosfatului seric. Reglarea hormonală a metabolismului fosfatului permite adaptarea la nivelurile modificate ale aportului de fosfat sau toleranța la niveluri relativ ridicate de fosfat, ceea ce este esențial datorită faptului că aportul zilnic de fosfat al bărbaților și femeilor germane - în medie 1,240-1,350 mg / zi - depășește recomandările de 700 mg / zi. Spre deosebire de calciu, a cărui concentrație serică este menținută constantă în limite relativ înguste, homeostazia fosfatului este mai puțin reglementată [6-8, 15, 18, 27].
