Fòsfor és un element químic amb el símbol de l’element P. Com a no metall, es troba al cinquè grup principal de la taula periòdica i porta el nombre atòmic o atòmic 5. L’abundància de fòsfor a l'escorça terrestre es dóna com a 0.09%. Fòsfor és un mineral essencial per als humans i és el mineral més abundant al cos després calci. Atès que el fòsfor és molt reactiu, es presenta a la natura exclusivament en forma lligada, principalment en combinació amb oxigen (O) com a sal de àcid fosfòric (H3PO4) - fosfat (PO43-), hidrogen fosfat (HPO42-), dihidrogen fosfat (H2PO4-) - i com apatita (nom curt i col·lectiu d’un grup de productes químicament similars, no especificats minerals amb la fórmula química general Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH)), com fluor, clor i hidroxiapatita. A l’organisme humà, el fòsfor és un element essencial de compostos orgànics, com ara hidrats de carboni, proteïnes, lípids, àcids nucleics, nucleòtids i vitamines, així com de compostos inorgànics, dels quals calci fosfat o la hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), que es localitza a l’esquelet i les dents, és particularment important. En els seus compostos, el fòsfor està present principalment en els estats de valència -3, +3 i +5. El fòsfor està present en pràcticament tots els aliments. Quantitats elevades de fosfat es troben especialment en aliments rics en proteïnes, com ara productes lactis, carn, peix i ous. A causa de l’ús de fosfats (certs ortofosfats (PO43-), di-, tri- i polifosfats (productes de condensació de dos, tres i diversos ortofosfats, respectivament)) com additius alimentaris, per exemple, com a reguladors de l'acidesa (mantenint el pH constant), emulsionants (que combina dos líquids immiscibles, com ara oli i aigua), antioxidants (eviten l’oxidació indesitjable), conservants (efecte antimicrobià, conservació), i agents alliberadors, a més, aliments processats industrialment, com ara carn i embotits, formatge processat, pa i els productes de fleca, menjars i salses preparats per al consum, i begudes i refrescos que contenen cola, de vegades tenen un alt contingut en fosfats [4, 7-9, 15, 16, 18, 25, 27].
Absorció
El fosfat dietètic es troba principalment en forma de compostos orgànics, per exemple, fosfoproteïnes, fosfolípids-i primer ha de ser absorbit per fosfatases específiques (enzims, àcid fosfòric a partir d’èsters d’àcids fosfòrics o polifosfats) de la membrana del raspall dels enteròcits (cèl·lules de la epiteli dels intestí prim) per absorbir-lo com a fosfat inorgànic al duodè i jejun. Els polifosfats (productes de condensació de diversos ortofosfats), que representen aproximadament el 10% de la ingesta diària de fosfat, també se sotmeten a hidròlisi (escissió per reacció amb aigua) per fosfatases abans de l’intestinal absorció (absorció per l’intestí), mentre que els ortofosfats (PO43-) s’absorbeixen gairebé completament en la seva forma original. Com més alt és el grau de condensació (grau de reticulació) d’un polifosfat, més baixa és la seva escissió enzimàtica a la llum intestinal i més polifosfats s’excreten sense absorbir a les femtes (femta). El fosfat dissolt del seu compost - fosfat inorgànic lliure - es transporta principalment cap a la mucosa cèl·lules (cèl·lules mucoses) de la duodè (duodè) i jejun (jejun), respectivament, per un actiu, sodi-mecanisme dependent que utilitza preferentment hidrogen fosfat (HPO42-) com a substrat. A més, existeix un procés passiu pel qual el fosfat inorgànic entra al torrent sanguini paracel·lularment (a través dels espais intersticials de les cèl·lules epitelials intestinals) al llarg d’un gradient electroquímic. Paracel·lular absorció, que es produeix a tot el tracte intestinal, inclòs el còlon (intestí gros), esdevé particularment important quan s’ingereixen quantitats més altes de fosfat. En comparació amb l’actiu absorció però, l’absorció intestinal passiva no és tan eficaç, motiu pel qual la quantitat total absorbida augmenta en termes absoluts amb l’augment del fosfat dosi, però disminueix en termes relatius. Tot i que actiu transcel·lular (massa transport a través de les cèl·lules epitelials de l’intestí) la reabsorció de fosfat està regulada per hormona paratiroide (PTH, una hormona peptídica sintetitzada al glàndula paratiroide), calcitriol (forma fisiològicament activa de vitamina D) I calcitonina (una hormona peptídica sintetitzada a les cèl·lules C de la glàndula tiroide), el procés de transport paracel·lular passiu no es veu afectat per les hormones enumerat. La regulació de la reabsorció del fosfat transcel·lular per PTH, calcitrioli calcitonina es discuteix amb més detall a continuació. La taxa d’absorció de fosfat és més alta en la fase de creixement que en l’edat adulta. Per exemple, l'absorció de fosfat en el nadó, el nen petit i el nen, que tenen un fosfat positiu equilibrar (la ingesta de fosfat supera l’excreció de fosfat), es troba entre el 65-90%, mentre que els adults absorbeixen fosfat inorgànic dieta en un 55-70%. A més de l’edat biològica, el fosfat biodisponibilitat també depèn del nivell d’aportació de fosfat en la dieta - correlació inversa (com més alta és la ingesta de fosfat, menor és la biodisponibilitat) - del tipus de compost fosfat i de la interacció amb els ingredients alimentaris. Els factors següents inhibeixen l’absorció de fosfats:
- Augment de la ingesta de certs minerals i oligoelements, Com ara calci, aluminii de ferro - Precipitació de fosfat lliure per formació d’un complex insoluble.
- La proporció dietètica de calci: fosfat (Ca: P) ha de ser de 0.9 a 1.7: 1 en nens; no s’hauria d’exigir als adults que mantinguessin una proporció dietètica específica de Ca: P
- Àcid fític (èster hexafosfat del mioinositol): en els cereals i llegums, el fosfat és predominantment present en forma lligada com a àcid fític i, per tant, l’organisme humà no l’utilitza a causa de l’absència de fitasa (enzim que divideix l’àcid fític mitjançant la retenció d’aigua i allibera fosfat lligat) al tracte digestiu; només mitjançant fitases microbianes o activació de fitases pròpies de les plantes, per exemple, en la producció de pa mitjançant massa fermentada o un control especial de la massa, durant la fermentació i la germinació, el fosfat pot ser alliberat del seu complex i reabsorbit
A causa del contingut en àcids fítics de vegades elevat dels aliments vegetals, com ara cereals, verdures, llegums i nous, el fòsfor dels aliments d’origen animal és majoritàriament més disponible. Els aliments rics en fitats d’origen vegetal poden tenir fins a un 50% més baixos biodisponibilitat. Per exemple, el fòsfor de la carn s'absorbeix de mitjana ~ 69%, de llet ~ 64% i de formatge ~ 62%, mentre que de sègol integral pa només el 29% del fòsfor s’absorbeix a l’intestí de mitjana. Els factors següents afavoreixen l’absorció de fosfats:
- 1,25-Dihidroxilcolecalciferol (1,25- (OH) 2-D3, calcitriol - metabòlicament actiu vitamina D).
- PH elevat
Distribució al cos
La quantitat total de fòsfor al cos és d'aproximadament 17 g (0.5%) en el nounat i entre 600-700 g (0.65-1.1%) en adults. Més del 85% es troba en compostos inorgànics amb calci en forma de fosfat càlcic i hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), respectivament, a l’esquelet i les dents. 65-80 g (10-15%) de fòsfor corporal es localitza predominantment com a component de compostos orgànics: compostos de fosfat rics en energia, com ara adenosina trifosfat (ATP, portador d'energia universal) i creatina fosfat (PKr, proveïdor d’energia en el teixit muscular), fosfolípids, etc. - a la resta de teixits, com ara cervell, fetge i músculs. L'espai extracel·lular només conté aproximadament el 0.1% del fòsfor corporal [2, 5, 7-9, 11, 15, 18, 25, 27]. Aproximadament 1.2 g (0.2-5%) de la reserva total de fòsfor s’intercanvien fàcilment i es metabolitzen fins a deu vegades al dia, amb el metabolisme més lent del fosfat al cervell i el més ràpid a sang cèl · lules - eritròcits (glòbuls vermells), leucòcits (blanc sang cèl · lules), plaquetes (trombòcits). En fluids corporals, el fòsfor està present en aproximadament un 30% de forma inorgànica, principalment com a divalent (bivalent) hidrogen fosfat (HPO42-) i monovalent (monovalent) dihidrogen fosfat (H2PO4-). A més, existeixen compostos orgànics de fosfat, com ara èsters de fosfat, fosfat unit a lípids i proteïnes. A un pH fisiològic de 7.4, la proporció de HPO42- a H2PO4- és de 4: 1. Si el pH augmenta, els protons (ions H +) units al fosfat s’alliberen cada vegada més a l’ambient, de manera que en condicions fortament alcalines (pH = 13), es troben principalment PO43 i HPO42. En canvi, en condicions fortament àcides (pH = 1), dominen H3PO4 i H2PO4, ja que el fòsfor retira cada vegada més els ions H + del medi i els uneix. Així, el fòsfor actua com un sistema dihidrogen fosfat-hidrogen fosfat (H2PO4- ↔ H + + HPO42-) dins de l’àcid-base equilibrar com a memòria intermèdia a la cel·la, a sang plasma així com a l’orina (→ manteniment del pH). El fòsfor total a la sang és d'aproximadament 13 mmol / l (400 mg / l). El fosfat inorgànic al plasma sanguini (adults 0.8-1.4 mmol / l [2, 7, 25-27]; nens 1.29-2.26 mmol / l) té un complex del 45%, un 43% ionitzat i un 12% unit a proteïnes. Els compostos de fosfats orgànics de la sang inclouen lipoproteïnes (agregats de lípids i proteïnes) de plasma i fosfolípids of eritròcits (glòbuls vermells). La concentració sèrica de fosfat està influenciada pels següents factors:
- Ritme circadià (periòdic propi del cos): els nivells sèrics de fosfat són més baixos al matí / matí i més alts a la tarda / nit
- Edat biològica
- Els lactants, els nens petits i els escolars tenen nivells de fosfat en sang significativament més elevats que els adults (→ mineralització de l’os).
- Amb l’edat creixent, s’observa una disminució de la concentració sèrica de fosfat, en contrast amb la concentració de calci, que es manté dins de límits relativament estrets i la mateixa durant tota la vida.
- Gènere sentit
- Qualitat i quantitat de la ingesta d'aliments
- Tipus i quantitat de compostos fosfats
- Relació de factors que inhibeixen la reabsorció i factors que promouen la reabsorció.
- Consum excessiu d’hidrats de carboni: pot produir-se, especialment en cetoacidosi diabètica (descarrilament metabòlic sever (sobreacidificació) en absència d’insulina a causa de la concentració excessiva de cossos cetònics (àcids orgànics) a la sang) o realimentació (reinici de la ingesta d’aliments) després d’una desnutrició severa (desnutrició) ), condueixen a una disminució de la concentració de fosfat extracel·lular (fora de les cèl·lules) - hipofosfatèmia (deficiència de fosfat) - perquè per a l’augment de la glicòlisi intracel·lular (a l’interior de les cèl·lules) (degradació de carbohidrats) s’augmenten els èsters fosfats, com l’ATP per a les reaccions de un grup fosfat a una molècula) i ADP (difosfat d’adenosina) per a la síntesi d’ATP, que s’han de retirar de la sang
- Quantitat de fosfat absorbit i excretat pel cos, respectivament.
- hormonal interaccions - hormona paratiroide, calcitriol, calcitonina i altres les hormones (mirar abaix).
- Canvi en la distribució de fosfats entre l’espai intracel·lular i l’extracel·lular, per exemple, en l’abús d’alcohol (abús d’alcohol) i després d’una ingesta excessiva (excessiva) d’hidrats de carboni, que pot provocar un augment del contingut intracel·lular i una disminució del contingut de fosfat extracel·lular a causa de l’augment de la glicòlisi. per la causa, es poden produir fluctuacions (fluctuacions) de fins a 2 mg / dl, que no reflecteixen necessàriament un suboferta o un excés d’oferta, respectivament
A causa de la influència de vegades forta dels mecanismes enumerats anteriorment, el nivell sèric de fosfat no és una mesura adequada per determinar l'estoc total de fòsfor.
Excreció
L’excreció de fosfat es produeix entre un 60-80% a través dels ronyons i un 20-40% a través de femta (femta). El fosfat eliminat per excrements oscil·la entre 0.9-4 mg / kg de pes corporal. D'això, la majoria (~ 70-80%) és fòsfor intestinal no absorbit i un percentatge més petit és fòsfor secretat (excretat) a la tracte digestiu. Al ronyó, es filtra el fosfat (140-250 mmol / dia) als glomèruls (capil·lar embolics vasculars del ronyó) i - en cotransport amb sodi ions (Na +): es reabsorbeix al túbul proximal (part principal dels túbuls renals) en un 80-85%. La quantitat d 'eliminat renalment (excretat per mitjà de ronyó) el fosfat depèn del fosfat sèric concentració - correlació positiva amb la captació de fosfat (com més alta és la captació, més alta és la concentració de fosfat a la sang) - i sobre la quantitat de fosfat reabsorbit tubularment. Si la quantitat de fosfat filtrat supera el màxim de transport del túbul proximal, apareix fosfat a l’orina, és a dir, amb un contingut de fosfat al plasma sanguini> 1 mmol / l, que ja es supera en individus sans. En els lactants, la capacitat d'excreció renal de fosfat en particular és baixa a causa de la funció renal encara no desenvolupada. D'acord amb, la llet materna té un baix contingut de fòsfor. Per quantificar l’excreció de fosfat renal, és necessària la recol·lecció d’orina les 24 hores perquè l’excreció de fosfat renal està subjecta a un ritme diferent dia-nit: fosfat urinari matí / matí concentració és més baix, tarda / nit més alt. En condicions fisiològiques (normals per al metabolisme), 310-1,240 mg (10-40 mmol) de fosfat s’excreta per l’orina en 24 hores. Hi ha diversos indicis quefructosa dieta-20% de l'energia total en forma de fructosa (fruita sucre) -augmenta la pèrdua de fosfat urinari i condueix a un fosfat negatiu equilibrar (l'excreció de fosfat supera la ingesta de fosfat). A dieta baix en magnesi al mateix temps, reforça aquest efecte. Es creu que la causa és un mecanisme de retroalimentació que falta fructosa metabolisme, de manera que una quantitat superior a la mitjana de fructosa-1-fosfat es sintetitza (es forma) a partir de fructosa a la fetge amb consum de fosfat i s’acumula a la cèl·lula - “captura de fosfats”. Des que el consum de fructosa a Alemanya ha augmentat bruscament des de la introducció de xarop de fructosa o glucosa-almívar de fructosa (blat de moro xarop): amb una disminució simultània de magnesi ingesta: aquesta interacció amb nutrients és cada vegada més important. El procés d’excreció de fosfat renal o d’absorció de fosfat tubular està controlat hormonalment. Mentre hormona paratiroide (una hormona peptídica sintetitzada al glàndula paratiroide), calcitonina (una hormona peptídica sintetitzada a les cèl·lules C del glàndula tiroide), estrògens (hormona esteroide, hormona sexual femenina) i tiroxina (T4, hormona tiroïdal) augmenta l’excreció de fosfat pels ronyons, disminueix per l’hormona del creixement, insulina (sang sucre-hormona peptídica inferior), i cortisol (glucocorticoide que activa processos metabòlics catabòlics (degradatius)). Un efecte estimulador sobre l'excreció de fosfat renal també es produeix mitjançant un augment de la ingesta de calci i acidosis (hiperacidesa del cos, pH de la sang <7.35).
Regulació hormonal de l’homeòstasi del fosfat
La regulació de l’homeòstasi del fosfat es troba sota control hormonal i es produeix principalment a través del ronyó. A més, l’os també participa en la regulació de l’equilibri de fosfats a causa de la seva funció fisiològica com a magatzem de minerals i de intestí prim. El metabolisme del fosfat està regulat per diverses hormones, de les quals les següents són les més significatives:
- Hormona paratiroide (PTH)
- Calcitriol (1,25-dihidroxilcolecalciferol, 1,25- (OH) 2-D3)
- Calcitonina
Els llistats les hormones influeixen en l’alliberament o captació de fosfat en ossos, l’absorció de fosfat intestinal i l’excreció de fosfat renal, respectivament. El metabolisme del fosfat inorgànic està estretament relacionat amb el del calci. Hormona paratiroide i calcitriol
Quan disminueixen els nivells sèrics de calci, com a conseqüència d’una ingesta insuficient, augment de les pèrdues o disminució de l’absorció intestinal a causa de la ingesta excessiva de fosfat (→ formació d’un complex de fosfat de calci insoluble) o nivells excessius de fosfat al plasma sanguini (→ bloqueig de la Síntesi de 1,25- (OH) 2-D3): l’hormona paratiroïdal (PTH) es sintetitza cada vegada més a les cèl·lules paratiroïdals i es segrega (segrega) al torrent sanguini. El PTH arriba al ronyó i estimula l'expressió de l'1-alfa-hidroxilasa (enzim que insereix un grup hidroxil (OH) en una molècula) al túbul proximal (part principal dels túbuls renals), convertint així 25-OH-D3 (25 -hidroxicolecalciferol, calcidiol) en 1,25- (OH) 2-D3, la forma biològicament activa de vitamina D [1-4, 14, 15, 18, 25, 27]. A l’os, PTH i 1,25- (OH) 2-D3 estimulen l’activitat dels osteoclasts, que lead a la degradació de la substància òssia. Atès que el calci s’emmagatzema al sistema esquelètic en forma d’hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), els ions calci i fosfat s’alliberen simultàniament de l’os i s’alliberen a l’espai extracel·lular [1-3, 15, 16, 18]. ] .A la membrana de la vora del raspall del duodè i el jejun, 1,25- (OH) 2-D3 afavoreix la reabsorció transcel·lular activa del calci i el fosfat i, per tant, el transport de tots dos minerals a l’espai extracel·lular [1-4, 15, 16, 18, 25, 27]. Al ronyó, la PTH inhibeix la reabsorció de fosfat tubular alhora que afavoreix la reabsorció tubular de calci. Finalment, augmenta l’excreció renal de fosfat, que s’ha acumulat a la sang per mobilització de l’os i reabsorció de l’intestí. La disminució dels nivells de fosfat sèric, per una banda, evita la precipitació de fosfat càlcic en els teixits i, per altra banda, estimula l’alliberament de calci de l’os, a favor del calci sèric. concentració [1-3, 15, 16, 18, 27]. El resultat dels efectes de PTH i calcitriol sobre els moviments de calci i fosfat entre els compartiments individuals (parts del cos delimitades per biomembranes) és un augment de la concentració de calci extracel·lular i una disminució del nivell de fosfat sèric. En pacients amb insuficiència renal crònica (crònica insuficiència renal), la taxa de filtració glomerular es redueix, cosa que provoca una excreció insuficient de fosfat i una reabsorció insuficient de calci. El resultat és una disminució de la concentració sèrica de calci (hipocalcèmia) i un augment del contingut de fosfat al plasma sanguini (hiperfosfatèmia (excés de fosfat)). Finalment, augmenta la secreció de PTH - secundària hiperparatiroidisme (hiperfunció paratiroïdal): causa dels efectes esmentats anteriorment sobre el ronyó, l'intestí i la malaltia ossos (→ una major mobilització del fosfat càlcic augmenta el risc de patir osteoporosi (pèrdua òssia)). No obstant això, a causa de la funció renal deteriorada, l'augment de la concentració sèrica de fosfat no es pot normalitzar mitjançant PTH. Si el nivell sèric de fosfat augmenta per sobre de 7 mmol / l, el fosfat es combina amb el calci per formar un complex fosfat de calci poc absorbible i poc absorbible, que exacerba la caiguda dels nivells sèrics de calci i s’associa amb la calcificació (dipòsits de calci) a l’extraòs (fora zones òssies, com la sang d'un sol ús i multiús., ronyons (→ nefrocalcinosi), articulacions, i músculs, i eventualment poden anar acompanyats d'inflamació reactiva i necrosi del teixit afectat (→ mort cel·lular patològica). Per tant, en la insuficiència renal existent, la ingesta dietètica de fosfat s’ha de limitar a 800-1,000 mg / dia i, en funció de la gravetat de la malaltia, l’ús addicional d’aglutinants de fosfat (les drogues que eliminen el fosfat de l’absorció per complexació), com el calci sals, està indicat (indicat). En el passat, alumini sovint s’utilitzaven compostos per inhibir l’absorció de fosfat en pacients amb insuficiència renal. Actualment, aquests compostos són substituïts principalment per carbonat de calci, des de alumini té un efecte tòxic (verinós) en quantitats més altes. Nivells elevats prolongats de calcitriol sèric lead a la inhibició de la síntesi i proliferació de PTH (creixement i multiplicació) de cèl·lules paratiroides: retroalimentació negativa. Aquest mecanisme es produeix a través dels receptors de vitamina D3 de les cèl·lules paratiroides. Si el calcitriol ocupa aquests receptors específics de si mateix, la vitamina pot influir en el metabolisme de l'òrgan objectiu. Calcitonina
Un augment de la concentració sèrica de calci provoca que les cèl·lules C de la tiroide sintetitzin i segreguin (secretin) quantitats augmentades de calcitonina. A l’os, la calcitonina inhibeix l’activitat dels osteoclasts i, per tant, la degradació del teixit ossi, afavorint la deposició de calci i fosfat a l’esquelet. Al duodè (intestí prim) i el jejun (intestí buit), l’hormona peptídica disminueix l’absorció activa de calci i fosfat als enteròcits (cèl·lules de l’intestí prim) epiteli). Al mateix temps, la calcitonina estimula l'excreció de calci i fosfat al ronyó inhibint la reabsorció tubular. Mitjançant aquests mecanismes, la calcitonina condueix a la reducció de les concentracions sèriques de calci i fosfat. La calcitonina representa un antagonista directe (oponent) a la PTH. Així, quan s’incrementa el calci lliure extracel·lular, la síntesi i secreció de PTH a partir del glàndula paratiroide i la producció de 1,25- (OH) 2-D3 renal induïda per PTH es redueix. Això es tradueix en una disminució de la mobilització del fosfat càlcic des de l’os, una reducció de la reabsorció intestinal del calci i del fosfat i una disminució de la reabsorció tubular del calci, que condueix a un augment de l’excreció renal de calci. mecanisme d'acció de calcitonina: és una disminució de la concentració de calci lliure extracel·lular i del nivell de fosfat sèric. La regulació hormonal del metabolisme del fosfat permet l’adaptació als nivells canviants d’aportació de fosfat o la tolerància a nivells relativament alts de fosfat, cosa que és essencial pel fet que la ingesta diària de fosfat d’homes i dones alemanys - de mitjana 1,240-1,350 mg / dia - supera les recomanacions de 700 mg / dia. A diferència del calci, la concentració sèrica de la qual es manté constant dins d’uns límits relativament estrets, l’homeòstasi de fosfats està menys regulada [6-8, 15, 18, 27].
