Úloha fosforu v těle. Je důležitý pro zdraví? Kde ho najdete nejvíce?

Fosfor jako hojný a nenahraditelný minerál se podílí na mnoha fyziologických procesech v lidském těle. Jaká je jeho hlavní role? Které potraviny jsou bohaté na fosfor a proč je důležité udržovat jeho normální hladinu?

Co obsahuje nejvíce fosforu v případě, že ho v těle není dostatek?
Nebo...
Jak ho snížit v případě jeho nadbytku?

Co víme o fosforu?

Fosfor je nekovový chemický prvek, který se v prostředí kolem nás vyskytuje poměrně hojně. Je pro lidský organismus nezbytným minerálem.

Známe ho pod chemickou značkou P. Ta je odvozena z latinského slova phosphorus.

Název fosfor pochází z řeckého slova phosphoros. Vzniklo spojením slov "phos" (světlo) a "phoros" (světlonoš), což odkazuje na schopnost fosforu zářit ve tmě.

Fosfor je prvek 15. skupiny periodické tabulky chemických prvků a nachází se ve 3. periodě.

Je zařazen do skupiny prvků nazývaných pentely, kde se kromě fosforu vyskytují také dusík, arsen, antimon a vizmut.

Objevitelem fosforu je německý obchodník a alchymista Hennig Brand, který ho poprvé izoloval v roce 1669.

Samotnému objevu předcházela snaha Henniga Branda vytvořit legendární kámen mudrců.

Při svých pokusech pracoval s hlínou. Nejprve ji nechal několik dní stát a rozkládat se, poté ji rozvařil na kaši, zahřál ji na vysokou teplotu a nechal kondenzovat páry.

Získal tak bílou voskovitou látku, která ve tmě zářila – fosfor.

Fosfor existuje v několika formách. Hovoříme o jeho alotropických modifikacích, které se od sebe svými vlastnostmi výrazně liší.

Dvě nejběžnější formy jsou bílý fosfor a červený fosfor. Kromě nich však známe také žlutý, černý nebo fialový fosfor.

Bílý fosfor je bílá, měkká, voskovitá pevná látka. V čisté formě je průhledný. Je nerozpustný ve vodě. Ze všech forem fosforu je bílý fosfor nejméně stabilní, nejvíce reaktivní, nejméně hustý a nejvíce toxický.

Má schopnost zářit ve tmě a při styku se vzduchem se může samovolně vznítit. Proto musí být vždy ponořen ve vodě.

Světelná emise fosforu je způsobena jeho pomalou oxidací na vzduchu. Tento proces se nazývá chemiluminiscence.

Kvůli tendenci fosforu ponechaného na vzduchu se samovolně vznítit se někdy označuje jako ďáblův prvek.

Žlutý fosfor představuje tzv. mezistupeň mezi bílým a červeným fosforem. Je to bílý fosfor, který obsahuje malé množství červeného fosforu.

Červený fosfor je amorfní pevná látka. Vzniká z bílého fosforu procesem zahřívání nebo působením slunečního záření. Je méně toxický, méně reaktivní a stabilnější.

Černý fosfor je nejstabilnější a nejméně reaktivní forma fosforu. Získává se rovněž z bílého fosforu procesem zahřívání, ale za přítomnosti rtuti.

Tabulkový přehled základních chemických a fyzikálních informací o fosforu

Výskyt a použití fosforu

Fosfor je dvanáctým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Vyskytuje se také ve vesmíru (např. jako součást meteoritů), v půdě, horninách nebo v rostlinách a živočiších.

Vzhledem ke své reaktivní povaze se v přírodě nevyskytuje ve volné formě. Ve velké míře je součástí minerálů, a to ve formě fosforečnanových iontů nebo fosforečnanových solí.

Nejznámějšími minerály obsahujícími fosfor jsou apatit (tyto minerály jsou také nejvýznamnějšími přírodními zdroji fosforu), wavellit nebo vivianit.

Mezi organické zdroje fosforu patří moč, kostní popel nebo guáno (nahromaděné exkrementy mořských ptáků nebo netopýrů).

Fosfor a jeho sloučeniny se dnes používají v mnoha oblastech a průmyslových odvětvích. Například:

• Příprava a výroba různých sloučenin fosforu
• Výroba hnojiv a pesticidů
• Výroba zápalek, porcelánu, ohňostrojů nebo dýmovnic
• Jako složka čisticích prostředků a antikorozních prostředků
• Jako změkčovadlo vody
• Použití v nápojích a prášcích do pečiva
• Jako radioaktivní značení v biochemických testech

Jaká je biologická funkce fosforu?

Fosfor je základní živinou pro lidské zdraví a má v těle mnoho fyziologických funkcí.

Lidské tělo obsahuje v průměru 0,7 kg fosforu.

Převážná většina fosforu (až 85 %) je součástí molekul hydroxyapatitu Ca10(PO4)6(OH)2, což je minerál tvořící nejdůležitější složku tvrdých tkání kostí a zubů.

Zbývající fosfor se nachází v buňkách měkkých tkání (přibližně 15 %) a v extracelulární tekutině, především v krvi (přibližně 1 %).

Z hlediska chemické struktury se fosfor v těle nejčastěji vyskytuje jako anorganický ion, HPO42^- nebo H2PO4-. Jedná se o soli kyseliny fosforečné, nazývané také fosforečnany.

Může však být také vázán ve sloučeninách, jako jsou membránové fosfolipidy, nukleové kyseliny DNA a RNA, ATP, kreatinfosfát nebo různé další organické molekuly.

Mezi základní biologické funkce fosforu v lidském těle patří:

• Je důležitou součástí kostí a zubů. Podílí se na jejich mineralizaci, čímž zajišťuje jejich pevnost a tvrdost.
• Je součástí molekuly ATP – adenosintrifosfátu. Je to chemická sloučenina představující primární zásobárnu a zdroj energie pro tělesné buňky.
• Je součástí nukleových kyselin DNA a RNA. V nich je uložena genetická informace jedince.
• Jako součást molekuly fosfolipidů je základním stavebním prvkem buněčných membrán a zajišťuje jejich strukturální integritu.
• Jako extracelulární iont se podílí na udržování normálního pH a acidobazické rovnováhy.
• Je součástí sacharidů a podílí se na metabolické přeměně bílkovin a tuků.
• Aktivuje různé enzymy.

Cesta fosforu – od absorpce po vylučování

Absorpce

Primárním zdrojem fosforu pro tělo je potrava. Z potravy se v trávicím traktu vstřebávají anorganické i organické formy fosforu. Anorganická forma převažuje.

Využitelnost fosforu pro organismus závisí na charakteru potravy. Nejnižší dostupnost je z rostlinných bílkovinných potravin. Následují živočišné bílkovinné potraviny a nejvyšší dostupnost je z potravinových přísad obsahujících anorganický fosfor.

Fosfor se vstřebává v tenkém střevě a v menší míře v tlustém střevě dvěma cestami – difuzí bez energie (až 70 % frakce) nebo prostřednictvím transportérů závislých na sodíku.

Míra štěrbinového vstřebávání fosforu je poměrně vysoká, a to 50–70 % celkového fosforu přítomného v přijaté stravě.

Kervikulární absorpce fosforu je výrazně vyšší v kojeneckém věku (až 90 %). Míra absorpce s věkem pomalu klesá.

Zbývající množství fosforu, které se nevstřebá v trávicím traktu, se vylučuje stolicí.

Celkově se z potravy do krve prostřednictvím trávicího traktu vstřebá asi 13 mg fosforu/kg tělesné hmotnosti za den. Toto množství je následně využito tkáněmi.

Menší množství, asi 3 mg fosforu/kg tělesné hmotnosti za den, se z těla vylučuje žlučí, pankreatickým sekretem a střevní sekrecí.

Vstřebávání fosforu může být sníženo různými poruchami a onemocněními, jako je selhání ledvin, tvorba ledvinových kamenů, poruchy vstřebávání v tenkém střevě, onemocnění štítné žlázy nebo osteomalacie (onemocnění kostí).

Distribuce a regulace hladiny fosforu

Vstřebaný fosfor cirkuluje v krvi a dostává se do míst využití – především do kostí, kosterního svalstva, měkkých tkání a ledvin.

Fosfor je do tkání transportován jako anorganický ion. Rozsah tohoto transportu závisí na koncentraci fosforu v krvi, rychlosti krevního oběhu a aktivitě buněčných přenašečů.

Největší zásobárnou fosforu jsou kosti. Z nich se fosfor může v případě potřeby uvolňovat zpět do krve.

Normální hladina fosforu v krvi dospělého člověka se pohybuje v rozmezí 0,7 až 1,45 mmol/l.

Odchylky od této hladiny směrem nahoru nebo dolů jsou příčinou poruch v organismu. Z tohoto důvodu musí být celkové množství fosforu v těle regulováno.

Na udržování homeostázy fosforu se podílejí tkáně a orgány, ale také biologicky aktivní látky – hormony.

Z orgánů jsou to především ledviny, příštítná tělíska, tělíska a kosti. Hormony jsou parathormon, fibroblastový růstový faktor-23 a vitamin D.

Ty regulují hladinu fosforu tím, že ovlivňují jeho vstřebávání v trávicím traktu, vylučování ledvinami a uvolňování z tělesných zásob (kostních nebo buněčných).

Proces udržování homeostázy probíhá následovně. Když dojde k mírnému poklesu hladiny fosforu v krvi, je tato změna detekována příštítnými tělísky. Příštítná tělíska reagují produkcí parathormonu.

Ten stimuluje uvolňování fosforu z kostí do krve a také produkci aktivní formy vitaminu D. Vitamin D pak zvýší vstřebávání fosforu v trávicím traktu.

Současně dochází ke snížení produkce fibroblastového růstového faktoru-23 (tvořeného v kostech), a tím ke snížení vylučování fosforu ledvinami.

Naopak zvýšení hladiny fosforu v krvi zvýší produkci fibroblastového růstového faktoru-23. Tím se stimuluje vylučování fosforu ledvinami. Zároveň se ale sníží produkce vitaminu D, a tím i vstřebávání fosforu v trávicím traktu.

Hladina fosforu v krvi nebo jiných tělesných tekutinách se určuje jeho reakcí s molybdenanem amonným za vzniku fosfomolybdenanu amonného.

Vylučování

Za vylučování fosforu z těla jsou odpovědné ledviny. To znamená, že primární cestou vylučování fosforu je moč.

Denně je ledvinami filtrováno více než 5 000 mg anorganických fosforových iontů. Více než 80 % z nich se vrací do krve.

Ledviny jsou také hlavním orgánem regulujícím koncentraci fosforu v krvi.

Malá množství fosforu a jeho sloučenin, která se nevstřebají v trávicím traktu, se vylučují stolicí.

Jaké jsou zdroje fosforu ve stravě?

Fosfor se do těla dostává především potravou, v menší míře pak ve formě doplňků stravy nebo léků.

Fosfor je v potravinách přítomen buď jako jejich přirozená součást, nebo je do nich záměrně přidáván při výrobě a zpracování ve formě anorganických fosforečnanů.

Potraviny s přirozeným vysokým obsahem fosforu jsou živočišné maso, ryby, mléko a mléčné výrobky, vejce, obiloviny, ořechy, semena, luštěniny a zelenina. Příjem těchto potravin může pokrýt většinu denní potřeby fosforu.

Určité a někdy nezanedbatelné množství fosforu se do těla dostává také prostřednictvím potravin nebo nápojů, do kterých jsou fosforečnany záměrně přidávány.

Nejznámějším příkladem jsou ochucené nealkoholické nápoje. Dále masné výrobky, ryby, mléko a mléčné výrobky, rostlinné oleje, mouka, pečivo, zmrzlina, zpracovaná zelenina a ořechy, sladkosti, dietní potraviny, mražené potraviny, minerální vody, víno a lihoviny atd.

Fosforečnany působí jako stabilizátory, emulgátory, kypřící a zvlhčující látky a zahušťovadla.

Tabulkový seznam povolených přídatných látek obsahujících fosfor v potravinách

Některé potraviny, složky potravin a dokonce i léky mohou významně snížit dostupnost fosforu pro organismus. Dojde k tomu například tím, že brání jeho vstřebávání, ovlivňují pH v trávicím traktu atd.

Kyselina fytová nebo fytáty jsou hlavními zdroji fosforu v semenech nebo rostlinách. Fytáty se v prostředí trávicího traktu vážou s dalšími sloučeninami a vytvářejí soli, které jsou pro tělo nestravitelné.

Lidský organismus navíc nemá enzym fytázu, který by dokázal vazbu fosforu v molekule fytátu rozložit.

Také vysoký příjem vápníku ve stravě způsobuje, že se váže na některé sloučeniny fosforu. Tím snižuje jeho vstřebávání.

Z léčiv se na fosfor přijatý ve stravě vážou některá antacida (léčiva používaná ke snížení kyselosti žaludeční šťávy), jako je sukralfát, hydroxidy hořečnaté nebo hydroxidy hlinité. Vytvářejí s ním nevstřebatelné soli.

Jaký je doporučený denní příjem fosforu?

Doporučení pro průměrný denní příjem fosforu nejsou vzhledem k nedostatku údajů stanovena.

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

Tabulkový přehled přiměřeného denního příjmu fosforu v závislosti na věku

Současný trend ve výživě je takový, že tyto hodnoty fosforu jsou několikanásobně překračovány.

Jaký je důsledek narušení hladiny fosforu?

Hladina fosforu je a musí být v těle přísně regulována. Za určitých okolností však dochází k odchylkám od normální hladiny fosfátů v krvi.

Výrazné a dlouhodobé odchylky jsou považovány za nefyziologický stav. Mohou být příčinou různých zdravotních komplikací.

Mohou nastat dvě situace. Výskyt nadměrného množství fosfátů v krvi (hyperfosfatemie) nebo naopak jejich nedostatek (hypofosfatemie).

Nedostatečná hladina fosforu

Výskyt nedostatku fosforu v organismu je poměrně vzácný stav. Příčin hypofosfatemie může být několik, ale téměř nikdy není způsobena nedostatečným příjmem fosforu v potravě.

Je to dáno především tím, že strava obsahuje dostatek přirozeného nebo záměrně přidávaného fosforu. Také to může být dáno dobře fungující regulací homeostázy, kdy snížení příjmu fosforu ve stravě jako kompenzační mechanismus snižuje jeho vylučování ledvinami.

O hypofosfatemii se hovoří, když hladina fosforu v krvi klesne pod 0,7 mmol/l.

Mírné snížení hladiny fosforu nemá u člověka viditelné nebo patrné příznaky. Příznaky se objevují až při výrazném poklesu, tj. pod 0,15 mmol/l.

Mezi nejčastější celkové příznaky hypofosfatemie patří slabost, malátnost, zhoršená citlivost končetin, třes, ztráta chuti k jídlu.

Svalové příznaky zahrnují nekoordinovanost, ochablost až úplné ochrnutí svalů a rabdomyolýzu (porucha charakterizovaná rozpadem kosterních svalových vláken).

Vyskytují se také bolesti kostí, poruchy mineralizace kostí vedoucí u dětí ke křivici a u dospělých k osteomalacii (onemocnění kostí charakterizované měknutím a deformací kostí), anémie, poruchy bílých krvinek a krevních destiček, zvýšená náchylnost k infekcím, dýchací problémy nebo nedostatek kyslíku a srdeční onemocnění.

Těžké formy nedostatku fosforu mohou být život ohrožující.

Hlavními příčinami hypofosfatemie jsou např.:

• Nedostatečný příjem fosforu v potravě – to může vést až ke stavům hladovění
• Poruchy vstřebávání fosforu – malabsorpce, Crohnova choroba, zánětlivá střevní onemocnění
• Nedostatečný příjem vitaminu D, který snižuje vstřebávání fosforu v krve
• Zvýšené vylučování fosforu ledvinami
• Onemocnění příštítných tělísek
• Hormonální změny
• Otrava těžkými kovy
• Snížené množství draslíku a hořčíku v krvi, vysoká hladina glukózy v krvi
• Nadměrná konzumace alkoholu
• Některé léky (např. antacida, diuretika, steroidní hormony, parathormon)

Užívání hormonální substituční terapie u žen po menopauze je spojeno se zvýšeným vylučováním fosforu ledvinami, a tím se snižuje hladina fosforu v těle.

Existuje také několik skupin populace, které jsou považovány za rizikové z hlediska vzniku snížené nebo nedostatečné hladiny fosforu v organismu. Naříklad:

• Předčasně narozené děti (které mají nízké zásoby fosforu v kostech)
• Lidé s vrozenými chybami metabolismu fosforu (porucha hormonů zodpovědných za regulaci homeostázy fosforu, porucha transportérů fosforu)
• Lidé s těžkou podvýživou (nízká porodní nebo tělesná hmotnost, anorexie, alkoholismus, problémy se žvýkáním a polykáním, rakovina, cirhóza atd.)
• Lidé stravující se stravou s vysokým obsahem kalorií a nízkým obsahem fosforu

Jak léčit hypofosfatemii?

Nedostatek fosforu se léčí především zvýšením příjmu fosforu ve stravě nebo užíváním vhodných léků a doplňků obsahujících fosfor.

Konkrétní způsob doplňování fosforu vždy závisí na závažnosti nedostatku a zdravotním stavu pacienta.

U mírného až středně závažného nedostatku fosforu postačí příjem potravin s vysokým obsahem fosforu (vhodné je odstředěné mléko) nebo použití léků a doplňků (např. u pacientů s intolerancí mléka).

Farmaceutické přípravky obsahující fosfor jsou k dispozici v monokomponentní formě (obvykle připravené samostatně v lékárně) nebo v kombinované formě (ve formě multivitaminových nebo minerálních doplňků).

Fosfor se nejčastěji vyskytuje ve formě sodných, draselných nebo vápenatých solí kyseliny fosforečné.

Multivitaminové nebo minerální doplňky obvykle obsahují malé množství fosforu, a proto se primárně nepoužívají k léčbě nedostatku fosforu.

Podávání doplňků obsahujících fosfor je často spojeno s výskytem průjmu.

Při závažném nedostatku fosforu nebo u pacientů, kteří nejsou schopni přijímat fosfor ústy, se přistupuje k parenterálnímu (intravenóznímu) podávání.

Parenterální podávání fosforu musí být sledováno z důvodu možné tvorby krystalů fosforečnanu vápenatého a rizika nedostatku vápníku. Vhodnější je použití fosforečnanu draselného nebo ještě lépe organických solí fosforu, které eliminují problém tvorby krystalů.

Nadměrné množství fosforu

Hyperfosfatemie je stav, kdy hladina fosforu v krvi stoupne nad 1,6 mmol/l.

Výskyt vysokých hladin fosforu v těle je u zdravých jedinců poměrně vzácný. Pokud je nadměrné množství fosforu přijato v potravě, regulačními mechanismy se nadměrné množství vylučuje ledvinami.

Přítomnost vysokých hladin fosforu je spojena s poruchou vylučování fosforu. To znamená, že hyperfosfatemie je nejčastěji spojena s poruchou funkce ledvin nebo s onemocněním ledvin.

Hlavními příčinami hyperfosfatemie jsou např.:

• Zvýšený příjem fosforu (např. intravenózně)
• Nadměrný příjem vitaminu D, který zvyšuje vstřebávání fosforu ve střevech
• Rychlé uvolňování fosforu z buněk a tkání do krve
• Zhoršené vylučování fosforu ledvinami (při ledvinovém selhání nebo chronických onemocněních ledvin)
• Zánět slinivky břišní
• Onemocnění příštítných tělísek
• Rabdomyolýza, syndrom nádorového rozpadu (metabolický rozvrat způsobený náhlým rozpadem nádorových buněk při léčbě nádoru)

Mezi nejdůležitější důsledky zvýšené hladiny fosforu v krvi patří zvýšení funkce příštítných tělísek a s tím spojené zvýšení produkce parathormonu.

V rámci udržování homeostázy se tělo snaží snížit nadměrnou hladinu fosforu v krvi vylučováním fosforu ledvinami. Při poruše funkce ledvin je však tato snaha marná. Vede k produkci zbytečně vysokého množství parathormonu v příštítných tělíscích.

Vysoká hladina fosforu v krvi také vede k jeho reakci s vápníkem za vzniku krystalů fosforečnanu vápenatého, které se ukládají v měkkých tkáních těla.

To způsobuje kalcifikaci měkkých tkání, včetně podkožní a nervové tkáně nebo tkáně cév. Důsledkem je rozvoj cévních a srdečních onemocnění.

Hyperfosfatemie také způsobuje rozvoj nízké hladiny vápníku v krvi.

Nadbytek fosforu sám o sobě obvykle nemá žádné příznaky. Příznaky se objevují, když je hladina vápníku výrazně snížena v důsledku zvýšené hladiny fosforu.

Hovoříme o hypokalcémii. Příznaky hypokalcémie tedy mohou souviset i s hyperfosfatemií.

Nadbytek fosforu také způsobuje snížení hladiny hořčíku, dále zhoršuje funkci ledvin a může být příčinou selhání ledvin.

Jak léčit hyperfosfatemii?

Při léčbě nadbytku fosforu v těle se používá několik postupů.

Jeho příjem a vstřebávání lze regulovat redukční dietou se sníženým příjmem fosforu v potravě nebo použitím látek vážících fosfor v prostředí trávicího traktu, které tvoří nevstřebatelné komplexy (např. hydroxid hlinitý, uhličitan hlinitý).

Vylučování fosforu ledvinami do moči může být rovněž zvýšeno užíváním diuretik (pouze pokud má pacient normálně fungující ledviny).

Pacienti s hyperfosfatémií, kteří mají zároveň poškozené ledviny, obvykle podstupují dialýzu.