Fluor: Jaké jsou jeho zdravotní účinky? Příznaky nedostatku a nadbytku + zajímavosti

FLUOR: Co bychom o něm měli vědět? Jaký je jeho význam v těle?

Základní charakteristika fluoru

Fluor je nekovový chemický prvek. Hojně se vyskytuje nejen v přírodě, ale je také jedním ze stopových minerálů přítomných v lidském těle a důležitých pro udržení zdraví.

Má chemickou značku F. Ta je odvozena z latinského slova fluorum.

Fluor je pojmenován podle minerálu fluoritu, který je hlavním přírodním zdrojem fluoru. Část slova "fluo" znamená v latině "proudit" a odkazuje na praktické využití fluoritu – přidával se do kovových rud, aby se snížil jejich bod tání.

Fluor je prvek 17. skupiny periodické tabulky chemických prvků a nachází se ve 2. periodě.

Patří do skupiny prvků nazývaných halogeny, kam patří také chlor, brom a jód. Skupina byla pojmenována na základě schopnosti jejích prvků tvořit soli (z řeckého hals - sůl, gennaó - tvořím).

Při standardním tlaku a teplotě je fluor světle žlutý plyn s dráždivým zápachem. Při nižších teplotách přechází ve žlutou kapalinu.

Mezi halogeny je nejlehčím prvkem a má nejvyšší elektronegativitu. Právě kvůli své vysoké elektronegativitě je nejreaktivnějším prvkem ze všech prvků v periodické tabulce.

Reaguje téměř se všemi prvky (kromě argonu, neonu nebo helia) a také s většinou anorganických a organických látek.

Fluor je také nejsilnější oxidační činidlo. Reaguje s mnoha kovy a pokrývá je vrstvou fluoridu.

Stejně jako ostatní halogeny se fluor vyskytuje ve formě dvouatomové molekuly F2.

Tabulkový přehled základních chemických a fyzikálních informací o fluoru

Fluor byl poprvé objeven ve své sloučenině kyselině fluorovodíkové. Přílišná reaktivita fluoru však způsobila jeho objevitelům značné potíže při jeho izolaci ze sloučenin do čistého prvku.

Teprve v roce 1886 se francouzskému chemikovi Henrimu Moissanovi podařilo izolovat elementární fluor pomocí nízkoteplotní elektrolýzy.

Henri Moissan získal za izolaci elementárního fluoru Nobelovu cenu za chemii.

Fluor je poměrně rozšířený prvek. Přirozeně se vyskytuje v atmosféře, půdě, vodě, horninách vulkanického původu a také v rostlinách a živočiších.

Je třináctým nejrozšířenějším prvkem na Zemi. Tvoří 0,06–0,09 % hmotnosti zemské kůry.

Nejvyšší koncentrace fluoru se vyskytují v oblastech bohatých na fluoridové minerály, ve vulkanických oblastech, v průmyslových oblastech, kde se sloučeniny fluoru uvolňují do životního prostředí (spalování uhlí, zpracování rud), nebo dokonce v místech, kde se vyrábějí a používají hnojiva.

Fluor se nachází ve všech přírodních vodách včetně mořské vody. Jeho obsah v mořské vodě je několikanásobně vyšší než ve sladké vodě.

V přírodě se vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Je vázán v molekulách jako anorganický fluorid F-. Ve volné formě se kvůli své vysoké reaktivitě nevyskytuje.

Mezi minerály obsahující fluor patří již zmíněný fluorit (CaF2), dále kryolit (Na3AlF6), fluorapatit (Ca5(PO4)3F), topaz, lepidolit nebo slída.

Elementární fluor nebo jeho sloučeniny se v současnosti používají v mnoha oborech.

Například:

• Jako pomocné činidlo ke snížení teploty tání nebo viskozity při zpracování kovů (hliníku nebo železa)
• K čištění kovů, leštění nebo leptání skla
• K výrobě teflonu nebo fluoridu uranu (používá se v jaderné energetice)
• Jako chladivo v chladničkách, klimatizačních zařízeních nebo hasicích přístrojích (použití k tomuto účelu je již omezeno kvůli jejich příspěvku k poškozování ozonové vrstvy)
• Jako přísada do pitné vody – fluorizace vody
• Jako přísada do zubních past
• Pro výrobu některých léků

Jakou funkci plní fluor v těle?

Fluor je pro lidský organismus důležitým stopovým prvkem. Přestože se v těle vyskytuje v relativně malém množství, je nezbytný pro správné fungování několika fyziologických procesů.

V těle se fluor vyskytuje pouze ve formě iontu. Jedná se o anorganický fluoridový aniont F-. Proto se sloučeniny fluoru nazývají fluoridy.

Nejdůležitější biologickou funkcí fluoru je udržování zdravých zubů a kostí.

Hromadí se v tvrdých tkáních těla, tj. v kostech a zubech. Tam spolu s vápníkem a fosforem tvoří krystaly minerálů fluorapatitu nebo fluorohydroxyapatitu.

Hovoříme o procesu mineralizace, díky němuž jsou tyto tkáně dostatečně pevné a tvrdé.

V tomto ohledu plní fluor následující funkce:

• Je klíčovým prvkem při vývoji zubů, protože napomáhá jejich růstu a tvorbě.
• Působí jako preventivní prostředek proti vzniku zubního kazu.
• Používá se při léčbě zubního kazu, protože dokáže zpomalovat nebo zvrátit progresi stávajících kazových lézí.
• Vytváří ochrannou vrstvu na povrchu zubů, čímž snižuje úroveň škodlivých účinků kyselin z potravy nebo kyselin produkovaných bakteriemi přítomnými v ústní dutině.
• Je důležitý pro udržení pevnosti a pevnosti zubů a zubní skloviny.
• Pomáhá zlepšovat hustotu a tvrdost kostí, díky čemuž jsou kosti pevnější a stabilnější.

Jak fluorid působí v prevenci zubního kazu?

Účinek fluoridu při udržování zdraví a pevnosti zubů lze vysvětlit třemi mechanismy:

1. podporuje mineralizaci zubů
2. zabraňuje demineralizaci zubů
3. zpomaluje růst bakterií a snižuje jejich účinek

Zuby a zubní sklovina podléhají během růstu a vývoje, ale i během života člověka neustále se opakujícím procesům demineralizace (uvolňování minerálů ze zubních tkání) a remineralizace (opětovné ukládání minerálů v zubních tkáních).

Demineralizace způsobuje snížení pevnosti a odolnosti zubní skloviny a může vést ke vzniku zubního kazu.

Významnou roli v demineralizaci hrají bakterie přítomné v ústní dutině. Bakterie metabolizují cukr a produkují při tom kyselinu mléčnou.

Ta snižuje pH slin. Když pH slin klesne pod kritickou hodnotu 5,5, začíná proces demineralizace a může dojít ke vzniku zubního kazu.

Demineralizace uvolňuje ze skloviny minerál hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2. Ten je nejdůležitějším stavebním prvkem tvrdých zubních tkání a zajišťuje jejich pevnost a tvrdost.

Pokud je v ústní dutině přítomen fluorid, váže se na povrch krystalů skloviny a chrání je před rozpouštěním. Může tak snížit rychlost uvolňování minerálů, tj. bránit demineralizaci.

Následně, když pH stoupne nad kritickou hodnotu, fluoridy spustí proces remineralizace. Vstřebávají se do skloviny a přispívají k tvorbě minerálu fluorohydroxyapatitu.

Remineralizace je proces obnovy. Může probíhat pouze tehdy, je-li ve slinách přítomno dostatečné množství potřebných látek. Jednou z těchto látek je fluorid.

Primární účinek fluoridů je lokální. Je velmi důležité, aby byly ve slinách přítomny v dostatečné koncentraci.

Při opakování cyklů demineralizace a remineralizace se mohou vnější části zubní skloviny časem změnit a stát se odolnějšími vůči kyselému prostředí. To je způsobeno tím, že se sníží kritická hodnota pH nově vytvořených krystalů (např. až na pH 4,5).

Třetím mechanismem, kterým fluorid pomáhá udržovat zdravé zuby, je jeho vliv na bakterie v ústní dutině – antibakteriální účinek.

Existuje několik bakterií, které způsobují zubní kaz. Nejdůležitější z nich je Streptococcus mutans.

Fluoridy mohou působit na bakteriální buňky. Inhibují jejich enzymové systémy, ovlivňují propustnost buněčných membrán nebo snižují množství kyseliny produkované bakteriemi.

V tomto případě tedy hovoříme o nepřímém účinku na demineralizaci zubních tkání.

Role fluoridu v organismu

Hlavními zdroji fluoridu pro organismus jsou pitná voda a potraviny. Největší podíl fluoridu se do těla dostává přes trávicí trakt.

Fluorid se však může do těla dostat také vdechováním nebo kontaktem s kůží.

Nejčastější expozice fluoru je způsobena příjmem potravy, pitím, používáním výrobků obsahujících sloučeniny fluoru, jako jsou zubní pasty, barviva, pesticidy nebo činností při zpracování kovů či skla.

Absorpce

Fluorid přijatý v potravě nebo pitné vodě se poměrně rychle a ve vysoké míře vstřebává v trávicím traktu. Až téměř 90 % celkového množství fluoru obsaženého v požitých potravinách se vstřebává v žaludku (menšina) a v tenkém střevě (většina).

Fluor z požité potravy reaguje s kyselým obsahem v žaludku. Následně se vstřebává především jako fluorid sodný, fluorovodík nebo kyselina fluorokřemičitá.

Část fluoridu, která se nevstřebá v prostředí gastrointestinálního traktu, se vylučuje stolicí (přibližně 10 %).

Absorpce fluoridu může být ovlivněna dalším souběžným příjmem potravy.

Například vápník, hliník nebo hořčík způsobují významné snížení absorpce některých sloučenin fluoru, protože s fluorem tvoří nerozpustné a obtížně vstřebatelné komplexy.

Distribuce

Absorpcí z gastrointestinálního traktu se fluor dostává do krevního oběhu a je krví distribuován na potřebná místa.

V krvi se fluor váže na plazmatické bílkoviny. Nejvyšší koncentrace v krvi dosahuje přibližně 20–60 minut po požití.

Množství fluoru v těle dospělého člověka je přibližně 3 mg. Téměř všechen (99 %) je soustředěn v tvrdých mineralizovaných tkáních – kostech a zubech. Zbývající 1 % se ukládá v měkkých tkáních.

Při nadměrném příjmu se fluor začne ve větším množství ukládat v měkkých tkáních.

Na celkový obsah fluoru v těle má vliv několik faktorů. Patří mezi ně acidobazická rovnováha, složení krve, hormonální aktivita, funkce ledvin, genetické faktory, strava, fyzická aktivita a dokonce i nadmořská výška.

Fluorid je také schopen přecházet přes placentu. Množství, které projde placentou, závisí na množství fluoridu v krvi matky. Čím je vyšší, tím se podíl fluoridu v placentě zvyšuje.

Koncentrace v placentě představuje přibližně 60 % celkové koncentrace fluoridu v krvi matky.

Pokud se koncentrace fluoridu v krvi matky výrazně zvýší, může placenta působit jako bariéra. Zabrání průchodu nadměrného množství fluoridu k plodu, a tím ho před vysokou koncentrací ochrání.

Fluorid také v malém množství přechází do mateřského mléka.

Vylučování

Fluorid se z těla vylučuje především ledvinami. To znamená, že se vylučuje močí.

Vzhledem k tomu, že koncentrace fluoru v krvi není regulována procesem homeostázy, jsou ledviny hlavním orgánem odpovědným za regulaci a udržování fyziologických hladin fluoru v lidském těle.

Onemocnění nebo různé poruchy funkce ledvin mají za následek zadržování fluoru v těle, a tím i zvýšení jeho hladiny.

Zanedbatelná část fluoridu se také odstraňuje potem, slinami nebo stolicí.

Jaký je doporučený denní příjem fluoridu?

Doporučení pro průměrný denní příjem fluoridu nebyla stanovena z důvodu nedostatku údajů.

Evropský úřad pro bezpečnost potravin však zveřejňuje hodnoty pro přiměřený příjem fluoridu. Adekvátní příjem je průměrná hodnota stanovená na základě pozorování. Předpokládá se, že odpovídá potřebám populace.

Kromě toho je stanovena také horní hranice příjmu fluoridu, která je pro člověka ještě tolerovatelná. Tento limit představuje maximální dlouhodobý denní příjem fluoru ze všech zdrojů, při kterém neexistuje riziko nepříznivých zdravotních účinků.

Tabulkový přehled přiměřeného denního příjmu a horní hranice příjmu fluoridu podle věku

Potraviny a jiné zdroje fluoridu

Přestože je fluorid důležitou součástí našeho každodenního života, denně ho přijímáme jen relativně malé množství.

Zdrojem většiny fluoridu pro naše tělo je pitná voda. Fluorid je přirozeně přítomen v pitné vodě. V dnešní době se koncentrace fluoridu ve vodě navíc záměrně zvyšuje přidáváním fluoridu. Říkáme tomu fluorizace vody.

Kromě pitné vody se do celkového množství fluoridu, které člověk během dne přijme, započítávají také frakce z potravin nebo jiných produktů, které denně používá.

Obsah fluoridu v potravinách je obvykle nízký (méně než 0,05 mg/100 g) a k celkovému dennímu příjmu fluoridu přispívají pouze 0,3–0,6 mg.

Mezi potraviny bohatší na fluor patří např. čaje, mleté kuřecí maso obsahující mleté kosti, masové konzervy, mořské ryby (zejména pokud jsou konzumovány s kostmi, např. sardinky), obiloviny, ovocné šťávy (zejména hroznová šťáva), mléko nebo kojenecká výživa.

Z rostlin je dobrým zdrojem fluoridu čajovník (čajovník čínský). Fluorid je koncentrován především v jeho listech. Čím kyselejší je půda, na které rostlina roste, tím více fluoridu se v ní hromadí.

K celkovému dennímu příjmu fluoridu přispívá také konzumace léků, doplňků stravy, používání fluoridových zubních past nebo jiných výrobků ústní hygieny (ústní vody, pěny, gely, laky, profesionální zubní přípravky atd.

Mezi potraviny, které mohou potenciálně narušovat hladinu fluoridu v těle, patří například chloridy. Ty jsou přítomné zejména v kuchyňské soli. Nízký příjem chloridů snižuje rychlost vylučování fluoridu ledvinami, a zvyšuje tak jeho zadržování v těle.

Strava bohatá na masové bílkoviny navíc způsobuje zadržování většího množství fluoridů.

Také výše zmíněné sloučeniny vápníku, hliníku nebo hořčíku jsou zodpovědné za výrazné snížení vstřebávání fluoridu.

Fluorizace vody a potravin – jaký má význam?

Fluoridace vody nebo jiných potravin je proces záměrného přidávání fluoridu v kontrolovaném množství za účelem zvýšení jeho koncentrace v těchto produktech.

Cílem tohoto opatření je zajistit systematický příjem fluoridu v populaci, aniž by bylo nutné tento příjem aktivně kontrolovat. Zároveň se jedná o snahu zajistit příjem fluoridu v množství, které je nezbytné pro udržení zdraví a prevenci zdravotních následků případného nedostatku.

Fluoridace vody byla poprvé uvedena do praxe v roce 1945 v USA a stále se praktikuje v mnoha zemích světa.

Zavedení fluorizace vody vedlo k výraznému snížení výskytu zubního kazu v populaci, ať už se jedná o mléčné, nebo stálé zuby. Jedná se tedy o účinné preventivní opatření proti zubnímu kazu u dětí i dospělých.

Důležité je, aby při fluoridaci vody nebyla překročena hladina fluoridu do té míry, že dojde k toxicitě a vedlejším účinkům.

Proto je optimální koncentrace fluoridu v pitné vodě stanovena v rozmezí 0,8 až 1,5 mg/l (v Evropě).

Kromě fluorizace vody se setkáváme i s alternativními metodami – přidáváním fluoridu do mléka nebo kuchyňské soli.

Tyto metody se používají v menší míře. Používají se hlavně v oblastech, kde je omezená dostupnost stomatologických služeb nebo kde fluorizace veřejných vod není možná.

Fluoridace je již dlouho předmětem mnoha kontroverzí, zejména kvůli jejímu spojování s výskytem negativních účinků na lidský organismus. V průběhu let si našla mnoho odpůrců.

Některé studie prokázaly, že nadměrný příjem fluoridu u dětí přispívá k negativním účinkům na vývoj jejich mozku. I z tohoto důvodu musí být při fluoridaci přísně dodržovány stanovené koncentrační limity.

Fluorid v zubních pastách nebo jako doplněk stravy

Úspěch fluorizace vody při snižování výskytu zubního kazu a zpomalování progrese stávajících kazových lézí vedl k vývoji mnoha výrobků obsahujících fluorid.

Patří mezi ně potravinové doplňky, zubní pasty, ústní vody nebo profesionální stomatologické výrobky, jako jsou pěny, gely, laky a další.

První zubní pasta obsahující fluorid, konkrétně fluorid sodný, byla vyrobena v roce 1955.

I tyto výrobky se významně podílejí na celkovém množství fluoridu, který je denně přijímán do těla.

Jejich současné používání spolu s příjmem fluoridované vody proto vyvolává obavy z hlediska překročení denních přípustných limitů příjmu.

V tomto ohledu jsou ohroženy zejména děti.

Děti jsou vystaveny zvýšenému riziku spolknutí zubní pasty při čištění zubů. Odhaduje se, že děti mladší 6 let spolknou při každém čištění zubů přibližně 0,3 mg fluoridu ze zubní pasty.

Proto se doporučuje, aby rodiče na své děti při čištění zubů dohlíželi.

Měly by se používat zubní pasty s nižším obsahem fluoridu. Na zubní kartáček by se mělo nanášet malé množství, u malých dětí do 3 let velikosti zrnka rýže, u starších dětí od 3 do 6 let velikosti hrášku.

Používání fluoridových doplňků se obvykle doporučuje u dětí s vysokým rizikem zubního kazu nebo jako alternativa, pokud je k dispozici pouze nefluoridovaná voda.

V současné době je fluorid na trhu dostupný pouze jako součást vícesložkových přípravků – multivitaminových nebo minerálních doplňků.

Jak se projevuje nedostatek a nadbytek fluoridu?

Při nedostatku fluoridu, který je výrazný nebo dlouhodobý, dochází k poklesu jeho hladiny v organismu.

Zatím jediným známým důsledkem tohoto nedostatku je zvýšené riziko vzniku zubního kazu u lidí jakéhokoli věku.

Naopak mnohem častěji se setkáváme s vysokou hladinou fluoridu.

Vysoké hladiny fluoridu se vyskytují častěji.

Nadbytek fluoru v těle je způsoben příjmem vysokých dávek fluoru, nejčastěji nekontrolovanou kombinací různých zdrojů – pitné vody, doplňků stravy, zubních past a výrobků ústní hygieny.

Zvýšená hladina fluoridu je pro organismus nebezpečná. Způsobuje řadu nežádoucích příznaků a může vést až k toxicitě.

Toxicitou jsou ohroženy děti a osoby se známou přecitlivělostí na fluor a jeho sloučeniny.

Až 80 % případů toxicity fluoridu je pozorováno u dětí mladších 6 let v důsledku požití zubní pasty nebo jiných výrobků ústní hygieny.

Nejnižší dávka fluoridu, při které již lze pozorovat akutní nežádoucí účinky, je 5 mg/kg tělesné hmotnosti.

Mezi nejčastější příznaky akutní toxicity patří:

• Nadměrné slinění
• Nevolnost a zvracení
• Bolest břicha
• Průjem
• Mělké dýchání a slabý srdeční tep
• Pocení
• Celková slabost a třes
• Křeče

Nepříznivé účinky fluoridu na trávicí trakt jsou způsobeny tvorbou a působením kyseliny fluorovodíkové.

Bolesti hlavy, únava, svědění, slabost a necitlivost končetin se vyskytují méně často. Při těžkých otravách dochází k poškození tkání, dýchacím a srdečním potížím.

Hladina fluoru v krvi 9,1 mg/l se považuje za hodnotu, která již není slučitelná se životem.

Kromě výše uvedených příznaků způsobuje zvýšená hladina fluoridu řadu dalších poruch, které obvykle nejsou okem viditelné.

V krvi se uvolněné fluoridové ionty spojují s vápníkem a ve výrazném nadbytku způsobují pokles hladiny vápníku – hypokalcémii.

Ve vysokých dávkách fluoridy stimulují funkci osteoblastů (buněk, které odbourávají kostní tkáň) a naopak potlačují funkci osteoklastů (buněk, které kostní tkáň budují).

Způsobuje také zpomalení mnoha enzymových systémů.

Chronický, tj. dlouhodobý příjem vysokých dávek fluoridu do organismu vede k bolestem kloubů, ztluštění a zvýšení hustoty kostí.

Fluoróza jako závažný důsledek nadměrného množství fluoridu

Nejzávažnějším důsledkem chronického předávkování fluoridy je vznik zubní fluorózy.

Jedná se o vývojovou poruchu zubní skloviny, která vzniká v období formování zubní skloviny. Je způsobena nadměrnou systémovou expozicí fluoridu během prvních šesti až osmi let života.

Dentální fluoróza se tedy týká dětí. Jakmile je vývoj zubů dokončen, fluoróza se již nevyvíjí ani při vysokém obsahu fluoridu v těle.

Postižená sklovina ve srovnání se zdravými zuby obsahuje více bílkovin, je porézní a méně průhledná.

Počáteční forma zubní fluorózy se projevuje výskytem malých neprůhledných skvrn nebo skvrn na sklovině.

U pokročilejší až těžké formy jsou skvrny větší a výraznější, jsou zbarveny do žluta nebo světle hněda. Zuby procházejí úzké bílé vodorovné linie. Sklovina je deformovaná, porézní, dokonce se ztrácí.

V případě mléčného chrupu se fluoróza nejčastěji vyskytuje na stoličkách nebo očních zubech. V případě stálého chrupu se vyskytuje na stoličkách a předních zubech.

Proto je fluoróza zubů svým způsobem estetický problém.

Závažné případy chronického předávkování fluoridy mohou vést také ke kostní fluoróze. Ta se vyvíjí v průběhu několika let.

Je charakterizována změnami ve struktuře kostí. Tvoří se nadměrné množství nemineralizované kostní tkáně a dochází také k poruše mineralizace kostí.

V počátečních stadiích se hustota kostí zvyšuje. Kosti jsou však křehké a snadno se lámou.

Onemocnění postupuje v průběhu let k bolestem a ztuhlosti kloubů, svalové slabosti, kalcifikaci vazů a šlach, a dokonce ke ztrátě pohyblivosti nebo nervovým problémům.

Nakonec můžeme zmínit i vedlejší účinky způsobené fluoridem vdechovaným nebo při styku s kůží.

Patří k nim podráždění sliznic dýchacích cest, očí a kůže, případně také vznik poruch jater a ledvin.

Zajímavé články o zdraví:

• Jak na zdravé zuby a proč je zubní kaz nebezpečný?
• Pečetění zubů u dětí: Má svůj význam a čím se pečetí?
• Jak vybrat správný zubní kartáček a proč je správný výběr důležitý?