Fosfor

Fosfor

Fosfor, základný minerál, je prirodzene prítomný v mnohých potravinách a je k dispozícii ako doplnok výživy. Fosfor je zložkou kostí, zubov, DNA a RNA. Vo forme fosfolipidov je fosfor tiež súčasťou štruktúry bunkovej membrány a kľúčového zdroja energie v tele, ATP. Mnoho bielkovín a cukrov v tele je fosforylovaných. Okrem toho hrá fosfor kľúčové úlohy v regulácii transkripcie génov, aktivácii enzýmov, udržiavaní normálneho pH v extracelulárnej tekutine a ukladaní intracelulárnej energie. U ľudí tvorí fosfor asi 1 až 1,4% beztukovej hmoty. Z tohto množstva je 85% v kostiach a zuboch a ďalších 15% je distribuovaných v krvi a mäkkých tkanivách.

Mnoho rôznych druhov potravín obsahuje fosfor, hlavne vo forme fosfátov a esterov fosfátov. Fosfor v semenách a nekvasených chleboch je však vo forme kyseliny fytovej, zásobnej formy fosforu. Pretože v ľudských črevách chýba enzým fytáza, veľa fosforu v tejto forme nie je k dispozícii na absorpciu. Fosfor podlieha pasívnej absorpcii v tenkom čreve, aj keď časť je absorbovaná aktívnym transportom.

Fosfor a vápnik spolu súvisia, pretože hormóny, ako je vitamín D a paratyroidný hormón (PTH), regulujú metabolizmus oboch minerálov. Okrem toho fosfor a vápnik tvoria hydroxyapatit, hlavnú štrukturálnu zložku kostí a zubnej skloviny. Kombinácia vysokého príjmu fosforu s nízkym príjmom vápnika zvyšuje hladinu PTH v sére, ale dôkazy sa miešajú, či zvýšené hladiny hormónov znižujú minerálnu denzitu kostí.

Obličky, kosti a črevá regulujú homeostázu fosforu, čo si vyžaduje udržiavanie močových strát na rovnakých úrovniach ako je čistá absorpcia fosforu a zabezpečenie toho, aby sa rovnaké množstvo fosforu ukladalo a resorbovalo z kostí. Na homeostázu fosforu má vplyv aj niekoľko hormónov vrátane estrogénu a adrenalínu. Keď funkcia obličiek klesá, rovnako ako pri chronickom zlyhaní obličiek, telo nemôže účinne vylučovať fosfáty a stúpa hladina v sére.

Aj keď sa stav fosforu typicky nehodnotí, fosfát je možné merať v sére aj plazme. U dospelých je normálna koncentrácia fosfátu v sére alebo plazme 2,5 až 4,5 mg / dl (0,81 až 1,45 mmol / l). Hypofosfatémia je definovaná ako koncentrácie fosfátu v sére nižšie ako dolná hranica normálneho rozsahu, zatiaľ čo koncentrácia vyššia ako horná hranica rozsahu naznačuje hyperfosfatémiu. Hladiny fosfátov v plazme a sére však nevyhnutne neodrážajú obsah fosforu v celom tele.

Odporúčaná denná dávka fosforu

Vek Muž Žena Tehotenstvo Dojčenie
0–6 mesiacov 100 mg 100 mg
7–12 mesiacov 275 mg 275 mg
1–3 roky 460 mg 460 mg
4-8 rokov 500 mg 500 mg
9-13 rokov 1250 mg 1250 mg
14-18 rokov 1250 mg 1250 mg
19-a viac rokov 700 mg 700 mg 700 mg 700 mg

Zdroje fosforu

Potraviny ako zdroj fosforu

Mnoho rôznych druhov potravín obsahuje fosfor, vrátane mliečnych výrobkov, mäsa a hydiny, rýb, vajec, orechov, strukovín, zeleniny a obilnín. V Spojených štátoch tvoria mliečne výrobky asi 20% z celkového príjmu fosforu a pekárske výrobky (napr. chlieb, tortilly a sladké pekárske výrobky) 10%. Zelenina a kuracie mäso prispievajú po 5%. Miera absorpcie fosforu prirodzene obsiahnutého v potravinách je 40% - 70%; fosfor zo živočíšnych zdrojov má vyššiu mieru absorpcie ako z rastlín. Vápnik z potravín a doplnkov sa môže viazať na časť fosforu v potravinách a zabrániť jeho absorpcii. Podľa jednej analýzy veľmi vysoký príjem vápnika 2 500 mg / deň viaže 0,61–1,05 g fosforu. U dojčiat sa biologická dostupnosť fosforu pohybuje v rozmedzí od 85% do 90% pre ľudské mlieko až po približne 59% v prípade sójovej výživy.

Fosfátové prísady (napr. kyselina fosforečná, fosforečnan sodný a polyfosforečnan sodný) sú prítomné v mnohých potravinách, najmä v spracovaných potravinárskych výrobkoch. Tieto prísady sa používajú na také účely, ako je konzervovanie vlhkosti alebo farby a zlepšenie a stabilizácia mrazených potravín. Potraviny obsahujúce tieto prísady majú v priemere o 67 mg viac fosforu na porciu ako podobné potraviny neobsahujúce tieto prísady a tieto prísady prispievajú k celkovému príjmu fosforu v Spojených štátoch.

Odhaduje sa, že fosfátové prísady prispievajú k celkovému dennému príjmu fosforu 300 až 1 000 mg alebo asi 10% - 50% príjmu fosforu v západných krajinách. Používanie fosfátových prísad stúpa, rovnako ako ich množstvo v potravinách. Miera absorpcie fosforu vo fosfátových prísadách je približne 70%.

Vybrané potravinové zdroje fosforu

Potravina mg/100 g %ODD*
Droždie sušené 1900 271
Tekvicové semienka 1174 168
Pšeničné otruby 1055 151
Mlieko sušené, nízkotučné 1054 151
Mak 936 134
Mlieko sušené, plnotučné 786 112
Slnečnicové semienka 709 101
Sezamové semienka 701 100
Sója extrudovaná (sójové „mäso“) 685 98
Kakaový prášok 661 94
Hríb smrekový, sušený 649 92
Bryndza 605 86

ODD je prepočítaná na 100 g u osôb od 19 rokov.

Doplnky výživy

Fosfor je dostupný v potravinových doplnkoch obsahujúcich iba fosfor, v doplnkoch obsahujúcich fosfor v kombinácii s inými zložkami a v niekoľkých multivitamínových / multiminerálnych produktoch. Fosfor v doplnkoch je zvyčajne vo forme fosfátových solí (napr. fosforečnanu draselného alebo fosforečnanu dvojsodného) alebo fosfolipidov (napr. fosfatidylcholínu alebo fosfatidylserínu). Výrobky zvyčajne poskytujú 10% alebo menej ODD pre fosfor, ale malá časť dodáva viac ako 100%.

Biologická dostupnosť fosfátových solí je približne 70%. Biologická dostupnosť iných foriem fosforu v doplnkoch nebola u ľudí stanovená.

Fosfor a zdravá strava

V pokynoch federálnej vlády k stravovaniu z rokov 2015 - 2020 sa uvádza, že „výživové potreby by sa mali uspokojovať predovšetkým z potravín. … Potraviny bohaté na živiny obsahujú základné vitamíny a minerály a tiež vlákninu a ďalšie prirodzene sa vyskytujúce látky, ktoré môžu mať pozitívne účinky na zdravie. V niektorých prípadoch môžu byť obohatené potraviny a doplnky výživy užitočné pri poskytovaní jednej alebo viacerých živín, ktoré sa inak môžu konzumovať v menšom ako odporúčanom množstve.“

Pokyny pre stravovanie popisujú zdravé stravovacie návyky ako také, ktoré:

  • Zahŕňa rôzne druhy zeleniny, ovocia, celozrnných výrobkov, odtučnené alebo nízkotučné mlieko a mliečne výrobky a oleje.
  • Niektoré mliečne výrobky sú bohaté na fosfor a niektoré druhy zeleniny, ovocia a obilnín obsahujú fosfor.
  • Zahŕňa rôzne bielkovinové jedlá vrátane morských plodov, chudého mäsa a hydiny, vajec, strukovín (fazuľa a hrášok), orechov, semien a sójových výrobkov.
  • Niektoré druhy mäsa, morské plody, ryby, orechy a semená sú bohaté na fosfor alebo sú dobrým zdrojom minerálov a iné druhy mäsa, rýb a fazule obsahujú fosfor.
  • Obmedzuje obsah nasýtených a trans-tukov, pridaných cukrov a sodíka.

Nedostatok fosforu

Nedostatok fosforu (hypofosfatémia) je zriedkavý a takmer nikdy nie je dôsledkom nízkeho príjmu potravy. Medzi účinky hypofosfatémie môžu patriť anorexia, anémia, slabosť proximálnych svalov, účinky na kostru (bolesť kostí, rachitída a osteomalácia), zvýšené riziko infekcie, parestézie, ataxia a zmätenosť. Hypofosfatémia je vo väčšine prípadov spôsobená zdravotnými stavmi, ako je hyperparatyreóza, poruchy obličkových tubulov a diabetická ketoacidóza.

Nadbytok fosforu

Vysoký príjem fosforu má zriedka nepriaznivé účinky na zdravých ľudí. Aj keď niektoré štúdie zistili asociácie medzi vysokým príjmom fosforu (1 000 mg / deň alebo vyšším) a kardiovaskulárnymi, obličkovými a kostnými nežiaducimi účinkami, ako aj zvýšeným rizikom úmrtia, iné nenašli nijakú súvislosť medzi vysokým príjem a zvýšené riziko ochorenia. Prípustná horná úroveň príjmu UL pre fosfor z potravy a doplnkov pre zdravé jedince je preto založená na príjmoch spojených s normálnymi koncentráciami fosfátov v sére. UL sa nevzťahuje na jednotlivcov, ktorí pod lekárskym dohľadom dostávajú doplnkový fosfor.Podľa jednej analýzy údajov o zdravých dospelých v USA, ktorí využívali údaje NHANES III zhromaždené v rokoch 1988 - 1994, bol vysoký príjem fosforu (1 000 mg / deň alebo viac) spojený so zvýšeným výskytom všetkých príčin a kardiovaskulárnej úmrtnosti u dospelých do roku 2006. Tieto dávky sú dvojnásobkom odporúčaného príspevku RDA pre dospelých - menej ako denné dávky u mnohých mužov (najmä u tých, ktorí sú bieli alebo hispánski) a sú výrazne pod UL. Dôsledky tejto analýzy na potenciálne nepriaznivé účinky vysokého príjmu fosforu sú nejasné. Vysoký príjem fosforu môže byť napríklad znakom diét, ktoré sú nezdravé.Veľmi vysoký príjem fosforu počas krátkych období (napr. dve dávky 6 600 mg fosforečnanu sodného podané v jeden deň) môže spôsobiť hyperfosfatémiu. Medzi hlavné účinky hyperfosfatémie patria zmeny v hormónoch, ktoré regulujú metabolizmus vápnika a kalcifikácia iných ako kostných tkanív, najmä v obličkách.

Fosfor a jeho vplyv na zdravie

Chronické ochorenie obličiek (CHOO)

CHOO, ktoré postihuje 5-10% populácie na celom svete, môže viesť ku kardiovaskulárnemu ochoreniu a predčasnej smrti. Keď funkcia obličiek klesá, vylučovanie fosfátov sa stáva menej efektívnym a zvyšuje sa koncentrácia fosfátov v sére. Výsledkom je, že paratyroidný hormón PTH a fibroblastový rastový faktor 23 strácajú schopnosť potláčať resorpciu fosforu obličkami.

Zvýšená retencia fosforu často vedie k CHOO minerálnym a kostným poruchám. Tento systémový stav je charakterizovaný abnormálnym metabolizmom fosforu, vápnika, PTH a / alebo vitamínu D; abnormálny kostný obrat, mineralizácia, objem, rast alebo sila; a vaskulárna alebo iná kalcifikácia mäkkých tkanív.

Analýza údajov NHANES z rokov 2003 - 2006 ilustruje súvislosť medzi hladinami CHOO a fosfátmi. U 7 895 dospelých (priemerný vek 47 rokov, 52% belochov) mali účastníci so stredne zníženou funkciou obličiek signifikantne vyššie hladiny fosfátu v sére (4,12 ml / dl) ako u pacientov s normálnou funkciou obličiek (3,74 mg / dl).

Niekoľko štúdií preukázalo zvýšené riziko úmrtnosti alebo progresie ochorenia u pacientov s CHOO a vysokými hladinami fosfátov. Metaanalýza 9 kohortných štúdií u 199 289 pacientov vo veku 50–73 rokov s terminálnym ochorením obličiek ukázala napríklad, že pacienti na dialýze s najvyššími hladinami fosfátov (viac ako 5,2–7,5 mg / dl, v závislosti od štúdie) ) malo o 12% väčšie riziko úmrtia z akejkoľvek príčiny počas 12 až 97,6 mesiacov sledovania ako u pacientov s normálnymi hladinami fosfátov (definované v analýze ako 3,0 - 5,5 mg / dl, v závislosti od štúdie).

Zdá sa však, že vysoké hladiny fosfátov nemajú rovnaké asociácie u ľudí s ľahším CHOO. Napríklad analýza údajov NHANES III (1988 - 1994) o 1 105 dospelých (priemerný vek 67 - 71 rokov, v závislosti od ich terciárneho príjmu fosfátov) so stredným CHOO zistila, že hladiny fosfátov v sére boli veľmi podobné bez ohľadu na príjem fosfátov - 3,6 mg / dL v najnižšej hladine príjmu fosforu (532 mg / deň) a 3,5 mg / dL v najnižšej hladine príjmu fosforu (1 478 mg / deň) - a vysoký príjem fosforu nesúvisel so zvýšenou mierou úmrtnosti počas 6–12 rokov , pravdepodobne preto, že títo pacienti nemali závažné CHOO.

Aby sa predišlo komplikáciám vysokých hladín fosfátov u pacientov s CHOO, lekári niekedy odporúčajú pacientom, aby obmedzili príjem fosforu (napr. nahradením väčšiny živočíšnych bielkovín v ich strave zdrojmi bielkovín z rastlín, ktorých fosfor je menej biologicky dostupný) a prijímajú viac vápniku - bohaté potraviny. Niektoré dôkazy ukazujú, že nahradenie potravín obsahujúcich prísady fosforu potravinami, ktoré tieto prísady neobsahujú, môže znížiť hladinu fosfátov v sére. Obmedzenie príjmu fosforu však môže tiež znížiť príjem bielkovín, pretože veľa potravín (napr. ryby, mäso a strukoviny) obsahujúcich veľké množstvo fosforu obsahuje tiež veľké množstvo bielkovín. Okrem toho Cochraneova recenzia deviatich štúdií u 634 účastníkov s CHOO sledovaných po dobu 1–18 mesiacov zistila iba obmedzené a nekvalitné dôkazy naznačujúce, že stravovacie intervencie môžu mať pozitívny vplyv na minerálne a kostné poruchy CHOO.

Vo svojom pokyne pre klinickú prax pre minerálne a kostné poruchy CHOO odporúča skupina pre vývoj pokynov „Ochorenie obličiek: Zlepšenie globálnych výsledkov“, aby pacienti s CHOO v štádiu 3–5 (závažnejšie) obmedzili príjem fosforu v potrave buď samostatne, alebo v kombinácii s inými spôsobmi liečby. Skupina však poznamenáva, že chýbajú údaje z klinických štúdií, ktoré ukazujú, že liečby, ktoré znižujú hladinu fosfátov v sére, zlepšujú výsledky zamerané na pacienta, a uznáva, že toto odporúčanie je slabé.

Sú potrebné ďalšie štúdie o vzťahu medzi koncentráciami fosfátov a rizikom a morbiditou CHOO u pacientov s CHOO, ako aj o vplyve potravinového obmedzenia fosforom na pacientov s týmto ochorením.

Srdcovo-cievne ochorenie (SCO)

Niekoľko observačných štúdií podporuje súvislosť medzi vysokou hladinou fosfátov a rizikom SCO u ľudí s anamnézou SCO alebo bez neho. Napríklad analýza 14 675 účastníkov (55% žien) bez fibrilácie predsiení zistila na základe takmer 20 rokov sledovania, že každé zvýšenie sérového fosfátu o 1 mg / dl bolo spojené s 13% vyšším rizikom fibrilácie predsiení.

Niekoľko veľkých epidemiologických štúdií tiež zistilo súvislosti medzi vyššími koncentráciami fosfátov v sére a rizikom kardiovaskulárnej úmrtnosti u zdravých dospelých. Metaanalýza údajov zo štyroch prospektívnych kohortných štúdií s 13 515 účastníkmi (s percentom mužských účastníkov v rozmedzí od 44 do 100% a priemerným vekom od 43 do 74 rokov) sledovaných po dobu 6–29 rokov ukázala 36 % vyššie riziko kardiovaskulárnej úmrtnosti u osôb s najvyššou koncentráciou fosfátov (2,79–4,0 mg / dl) v porovnaní s účastníkmi s koncentráciou fosfátov 0,61–3,28 mg / dl. Následná štúdia nezahrnutá do tejto metaanalýzy u 13 165 dospelých osôb, ktoré neboli tehotné (priemerný vek 43 - 45 rokov, 52% ženy) v štúdii NHANES III (1988 - 1994) sledovaná s mediánom 14,3 rokov, zistila, že na každú 1 mg / dl zvýšenie fosfátu nad 3,5 mg / dl, riziko úmrtia vzrástlo o 35% a riziko kardiovaskulárnej smrti o 45%.

Nie všetky pozorovacie údaje však podporujú súvislosť medzi koncentráciami fosfátov v sére a rizikom SCO. Post hoc analýza údajov od 7 269 postmenopauzálnych žien s priemerným vekom 66 rokov s osteoporózou nezistila žiadnu súvislosť medzi vyššími hladinami fosfátov v sére a rizikom kardiovaskulárnych následkov počas 4 rokov sledovania.

Napriek dôkazom podporujúcim súvislosť medzi zvýšenými hladinami fosfátov a rizikom SCO, literatúra neposkytuje nijaké dôkazy o tom, či obmedzenie konzumácie fosforu môže zabrániť SCO u zdravých dospelých. Na vyriešenie tohto problému je potrebný ďalší výskum.

História fosforu

Názov Phosphorus in Ancient Greece bol názov pre planétu Venuša a je odvodený z gréckych slov (φῶς = svetlo, φέρω = carry), ktoré sa zhruba prekladajú ako nositeľ svetla alebo nosič svetla. (V gréckej mytológii a tradícii sa Augerinus (Αυγερινός = ranná hviezda, používa dodnes), Hesperus alebo Hesperinus (΄Εσπερος alebo Εσπερινός alebo Αποσπερίτης = večerná hviezda, ktorá sa používa dodnes) a Eosphorus (ς =σόρ) planéta v kresťanstve) sú blízkymi homológmi a tiež sa spájajú s fosforovou rannou hviezdou).

Podľa Oxfordského anglického slovníka je správnym pravopisom prvku fosfor. Slovo fosfor je adjektívnou formou valencie P3 +: tak, ako síra vytvára zlúčeniny síry, fosfor vytvára zlúčeniny fosforu (napr. kyselina fosforečná) a P5 + valencie zlúčeniny fosforečné (napr. kyseliny fosforečné a fosforečnany).

Objav

Robert Boyle

Objav fosforu, prvého objaveného prvku, ktorý nebol známy od staroveku, sa pripisuje nemeckému alchymistovi Hennigovi Brandovi v roku 1669, hoci fosfor mohli objaviť v rovnakom čase aj iní chemici. Brand experimentoval s močom, ktorý obsahuje značné množstvo rozpustených fosfátov z normálneho metabolizmu. V práci v Hamburgu sa Brand pokúsil vytvoriť legendárny kameň filozofa destiláciou niektorých solí odparením moču. Počas tohto procesu sa vytvoril biely materiál, ktorý v tme žiaril a brilantne horel. Dostal názov fosforus mirabilis („zázračný nositeľ svetla“).

Brandov proces pôvodne spočíval v ponechaní moču stáť niekoľko dní, kým nevydával hrozný zápach. Potom to uvaril na pastu, zohrial ju na vysokú teplotu a vodil pary vodou, kde dúfal, že kondenzujú na zlato. Namiesto toho získal bielu voskovitú látku, ktorá v tme žiarila. Značka objavila fosfor. Teraz vieme, že značka vyrábala hydrogénfosforečnan amónno-sodný (NH4) NaHPO4. Aj keď množstvá boli v podstate správne (na výrobu asi 60 g fosforu bolo potrebných asi 1100 litrov moču), bolo potrebné moč najskôr nechať hniť. Neskôr vedci zistili, že čerstvý moč poskytuje rovnaké množstvo fosforu.

Brand sa spočiatku snažil metódu udržať v tajnosti, ale neskôr predal recept za 200 toliarov D. Krafftovi z Drážďan, ktorý ju teraz dokázal vyrobiť, a precestoval s ňou veľkú časť Európy vrátane Anglicka, kde sa stretol s Robertom Boylom. Tajomstvo, že sa vyrábalo z moču, uniklo von a najskôr sa Johanovi Kunckelovi (1630–1703) vo Švédsku (1678) a neskôr Boylovi v Londýne (1680) tiež podarilo vyrobiť fosfor, pravdepodobne s pomocou svojho pomocníka Ambrose Godfrey-Hanckwitza, ktorý neskôr podnikal v oblasti výroby fosforu.

Boyle tvrdí, že Krafft mu neposkytol žiadne informácie o príprave fosforu, okrem toho, že by bol odvodený z „niečoho, čo patrilo ľudskému telu“. To poskytlo Boylovi cenné vodítko, takže aj jemu sa podarilo vyrobiť fosfor a zverejnil spôsob jeho výroby. Neskôr vylepšil Brandov proces použitím piesku v reakcii (stále používal moč ako základný materiál),

4 NaPO3 + 2 SiO2 + 10 C → 2 Na2SiO3 + 10 CO + P4

Robert Boyle ako prvý použil v roku 1680 fosfor na zapálenie drevených dláh so sírou zakončenou predchodkyňou našich moderných zápaliek.

Fosfor bol 13. prvkom, ktorý bol objavený. Pre svoju tendenciu spontánne sa spaľovať, keď je ponechaný sám na vzduchu, sa niekedy označuje ako „diablov živel“.

Zdroje: