Fósforo es un elemento químico con el símbolo del elemento P. Como no metal, está en el quinto grupo principal de la tabla periódica y lleva el número atómico o atómico 5. La abundancia de fósforo en la corteza terrestre se da como 0.09%. Fósforo es un mineral esencial para los humanos y es el mineral más abundante en el cuerpo después de calcio. Dado que el fósforo es muy reactivo, se encuentra en la naturaleza exclusivamente en forma ligada, principalmente en combinación con oxígeno (O) como una sal de ácido fosfórico (H3PO4) - fosfato (PO43-), hidrógeno fosfato (HPO42-), fosfato de dihidrógeno (H2PO4-) - y como apatita (nombre corto y colectivo para un grupo de sustancias químicamente similares, no especificadas minerales con la fórmula química general Ca5 (PO4) 3 (F, Cl, OH)), como fluoro-, cloro- e hidroxiapatita. En el organismo humano, el fósforo es un bloque de construcción esencial de compuestos orgánicos, como hidratos de carbono, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, nucleótidos y vitaminas, así como de compuestos inorgánicos, de los cuales calcio fosfato o hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), que se localiza en el esqueleto y los dientes, es particularmente importante. En sus compuestos, el fósforo está presente principalmente en los estados de valencia -3, +3 y +5. El fósforo está presente en prácticamente todos los alimentos. Grandes cantidades de fosfato se encuentran especialmente en alimentos ricos en proteínas, como productos lácteos, carne, pescado y Huevos. Debido al uso de fosfatos - ciertos ortofosfatos (PO43-), di-, tri- y polifosfatos (productos de condensación de dos, tres y varios ortofosfatos, respectivamente) - como aditivos alimentarios, por ejemplo, como reguladores de la acidez (manteniendo constante el pH), emulsionantes (combinando dos líquidos inmiscibles, como aceite y agua), antioxidantes (que previenen la oxidación indeseable), conservantes (efecto antimicrobiano, conservación) y desmoldeantes, además, alimentos procesados industrialmente, como productos cárnicos y embutidos, quesos procesados, pan y productos de panadería, comidas y salsas listas para consumir, y bebidas y refrescos que contienen cola, a veces tienen un alto contenido de fosfato [4, 7-9, 15, 16, 18, 25, 27].
Absorción
El fosfato dietético se encuentra principalmente en forma de compuestos orgánicos, por ejemplo, fosfoproteínas, Fosfolípidos-y primero debe ser absorbido por fosfatasas específicas (enzimas CRISPR-Cas, ácido fosfórico de ésteres de ácido fosfórico o polifosfatos) de la membrana en cepillo de los enterocitos (células del epitelio de las intestino delgado) para ser absorbido como fosfato inorgánico en el duodeno y yeyuno. Los polifosfatos (productos de condensación de varios ortofosfatos), que representan aproximadamente el 10% de la ingesta diaria de fosfato, también se someten a hidrólisis (escisión por reacción con agua) por fosfatasas antes intestinal absorción (absorción a través del intestino), mientras que los ortofosfatos (PO43-) se absorben casi por completo en su forma original. Cuanto mayor es el grado de condensación (grado de reticulación) de un polifosfato, menor es su división enzimática en la luz intestinal y más polifosfatos se excretan sin absorber en las heces (heces). El fosfato disuelto de su compuesto, fosfato inorgánico libre de compuestos, se transporta principalmente al mucosa células (células de la mucosa) del duodeno (duodeno) y yeyuno (yeyuno), respectivamente, por un activo, sodio-mecanismo dependiente que utiliza preferentemente hidrógeno fosfato (HPO42-) como sustrato. Además, existe un proceso pasivo por el cual el fosfato inorgánico ingresa al torrente sanguíneo de manera paracelular (a través de los espacios intersticiales de las células epiteliales intestinales) a lo largo de un gradiente electroquímico. Paracelular absorción, que ocurre en todo el tracto intestinal, incluido el colon (intestino grueso), se vuelve particularmente importante cuando se ingieren mayores cantidades de fosfato. Comparado con el activo absorción mecanismo, sin embargo, la absorción intestinal pasiva no es tan eficaz, por lo que la cantidad total absorbida aumenta en términos absolutos con el aumento de fosfato dosificar, pero disminuye en términos relativos. Mientras que el transcelular activo (masa transporte a través de las células epiteliales del intestino) la reabsorción de fosfato está regulada por hormona paratiroidea (PTH, una hormona peptídica sintetizada en el glándula paratiroidea), calcitriol (forma fisiológicamente activa de vitamina D) y calcitonina (una hormona peptídica sintetizada en las células C del glándula tiroides), el proceso de transporte paracelular pasivo no se ve afectado por la hormonas enumerados. La regulación de la reabsorción de fosfato transcelular por PTH, calcitrioly calcitonina se analiza con más detalle a continuación. La tasa de absorción de fosfato es mayor en la fase de crecimiento que en la edad adulta. Por ejemplo, la absorción de fosfato en el bebé, el niño pequeño y el niño, que tienen un fosfato positivo equilibrar (la ingesta de fosfato excede la excreción de fosfato), está entre 65-90%, mientras que los adultos absorben fosfato inorgánico de una mezcla dieta al 55-70%. Además de la edad biológica, el fosfato biodisponibilidad también depende del nivel de ingesta de fosfato en la dieta - correlación inversa (cuanto mayor es la ingesta de fosfato, menor es la biodisponibilidad) - el tipo de compuesto de fosfato y la interacción con los ingredientes alimentarios. Los siguientes factores inhiben la absorción de fosfato:
- Mayor ingesta de ciertos minerales y oligoelementos, Tales como calcio, aluminioy de hierro - Precipitación de fosfato libre por formación de un complejo insoluble.
- La proporción de calcio: fosfato (Ca: P) en la dieta debe ser de 0.9 a 1.7: 1 en los niños; No se debe exigir a los adultos que mantengan una proporción dietética específica de Ca: P
- Ácido fítico (éster hexafosfato de mioinositol): en cereales y legumbres, el fosfato está presente predominantemente en forma unida como ácido fítico y, por lo tanto, no es utilizable por el organismo humano debido a la ausencia de fitasa (enzima que escinde el ácido fítico por retención de agua y libera fosfato unido) en el tracto digestivo; solo por fitasas microbianas o activación de fitasas propias de la planta, por ejemplo, en la producción de pan mediante masa madre o manejo especial de masa, durante la fermentación y germinación, el fosfato puede liberarse de su complejo y reabsorberse
Debido al contenido a veces alto de ácido fítico de los alimentos vegetales, como cereales, verduras, legumbres y frutos secos, el fósforo de los alimentos de origen animal está mayormente disponible. Los alimentos ricos en fitatos de origen vegetal pueden tener hasta un 50% menos biodisponibilidad. Por ejemplo, el fósforo de la carne se absorbe en promedio ~ 69%, de leche ~ 64%, y de queso ~ 62%, mientras que de centeno integral pan solo alrededor del 29% del fósforo se absorbe en el intestino en promedio. Los siguientes factores promueven la absorción de fosfato:
- 1,25-dihidroxilcolecalciferol (1,25- (OH) 2-D3, calcitriol - metabólicamente activo vitamina D).
- PH alto
Distribución en el cuerpo
La cantidad total de fósforo en el cuerpo es de unos 17 g (0.5%) en el recién nacido y de 600 a 700 g (0.65-1.1%) en los adultos. Más del 85% se encuentra en compuestos inorgánicos con calcio en forma de fosfato de calcio e hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), respectivamente, en el esqueleto y los dientes. 65-80 g (10-15%) del fósforo del cuerpo se localiza predominantemente como un componente de compuestos orgánicos: compuestos de fosfato ricos en energía, como adenosina trifosfato (ATP, portador de energía universal) y creatina fosfato (PKr, proveedor de energía en el tejido muscular), Fosfolípidos, etc. - en los tejidos restantes, como cerebro, hígado y músculos. El espacio extracelular contiene sólo alrededor del 0.1% del fósforo corporal [2, 5, 7-9, 11, 15, 18, 25, 27]. Aproximadamente 1.2 g (0.2-5%) de la reserva total de fósforo se intercambia fácilmente y se metaboliza hasta diez veces al día, con el metabolismo de fosfato más lento del mundo. cerebro y el más rápido en sangre células - eritrocitos (las células rojas de la sangre), leucocitos (blanco sangre células), plaquetas (trombocitos). En fluidos corporales, el fósforo está presente en aproximadamente un 30% de forma inorgánica, principalmente como divalente (bivalente) hidrógeno fosfato (HPO42-) y dihidrogenofosfato monovalente (monovalente) (H2PO4-). Además, existen compuestos orgánicos de fosfato, como ésteres de fosfato, fosfato unido a lípidos y fosfato unido a proteínas. A un pH fisiológico de 7.4, la proporción de HPO42- a H2PO4- es 4: 1. Si el pH aumenta, los protones (iones H +) unidos al fosfato se liberan cada vez más al medio ambiente, de modo que en condiciones fuertemente alcalinas (pH = 13), se encuentran principalmente PO43- y HPO42-. Por el contrario, en condiciones fuertemente ácidas (pH = 1), dominan el H3PO4 y el H2PO4-, ya que el fósforo retira cada vez más los iones H + del medio ambiente y los une. Por lo tanto, el fósforo actúa como un sistema de dihidrógeno fosfato-hidrógeno fosfato (H2PO4- ↔ H + + HPO42-) dentro del ácido-base equilibrar como un amortiguador en la celda, en sangre tanto en plasma como en orina (→ mantenimiento del pH). El fósforo total en sangre es de aproximadamente 13 mmol / l (400 mg / l). El fosfato inorgánico en el plasma sanguíneo (adultos 0.8-1.4 mmol / l [2, 7, 25-27]; niños 1.29-2.26 mmol / l) tiene un 45% de complejado, un 43% de ionización y un 12% de unión a proteínas. Los compuestos de fosfato orgánico sanguíneo incluyen lipoproteínas (agregados de lípidos y proteínas) del plasma y Fosfolípidos of eritrocitos (las células rojas de la sangre). La concentración sérica de fosfato está influenciada por los siguientes factores:
- Ritmo circadiano (periódico del propio cuerpo): los niveles séricos de fosfato son más bajos por la mañana / mañana y más altos por la tarde / noche
- Edad biológica
- Los lactantes, los niños pequeños y los escolares tienen niveles de fosfato en sangre significativamente más altos que los adultos (→ mineralización del hueso).
- Con el aumento de la edad, se observa una disminución en la concentración sérica de fosfato, en contraste con la concentración de calcio, que se mantiene dentro de límites relativamente estrechos y se mantiene igual durante toda la vida.
- Género
- Calidad y cantidad de la ingesta de alimentos.
- Tipo y cantidad de compuestos de fosfato
- Relación entre factores inhibidores de la reabsorción y factores promotores de la reabsorción.
- Ingesta excesiva de carbohidratos: puede, especialmente en la cetoacidosis diabética (descarrilamiento metabólico severo (hiperracidificación) en ausencia de insulina debido a una concentración excesiva de cuerpos cetónicos (ácidos orgánicos) en la sangre) o realimentación (reinicio de la ingesta de alimentos) después de una desnutrición severa (desnutrición). ), conducen a una caída en la concentración de fosfato extracelular (fuera de las células) - hipofosfatemia (deficiencia de fosfato) - porque para el aumento de la glucólisis intracelular (dentro de las células) (descomposición de carbohidratos) aumento de ésteres de fosfato, como ATP para reacciones de fosforilación (unión de un grupo fosfato a una molécula) y ADP (difosfato de adenosina) para la síntesis de ATP, que se extraen de la sangre
- Cantidad de fosfato absorbida y excretada por el cuerpo, respectivamente.
- Hormonales interacciones – hormona paratiroidea, calcitriol, calcitonina así como de otros hormonas (vea abajo).
- Cambio en la distribución de fosfato entre el espacio intracelular y extracelular, por ejemplo, en el abuso de alcohol (abuso de alcohol) y después de una ingesta excesiva (excesiva) de carbohidratos, que puede resultar en un aumento del contenido de fosfato intracelular y extracelular debido al aumento de la glucólisis, dependiendo según la causa, pueden producirse fluctuaciones (fluctuaciones) de hasta 2 mg / dl, que no reflejan necesariamente una oferta insuficiente o excesiva, respectivamente
Debido a la influencia a veces fuerte de los mecanismos enumerados anteriormente, el nivel de fosfato sérico no es una medida adecuada para determinar la reserva corporal total de fósforo.
Excreción
La excreción de fosfato ocurre en un 60-80% a través de los riñones y en un 20-40% a través de las heces (heces). El fosfato eliminado a través de las heces oscila entre 0.9 y 4 mg / kg de peso corporal. De esto, la mayor parte (~ 70-80%) es fósforo no absorbido intestinal y un porcentaje menor es fósforo secretado (excretado) en el tracto digestivo. En la riñón, el fosfato se filtra (140-250 mmol / día) en los glomérulos (capilar ovillos vasculares del riñón) y - en cotransporte con sodio iones (Na +) - se reabsorbe en el túbulo proximal (parte principal de los túbulos renales) en un 80-85%. La cantidad de eliminación renal (excretada a través del riñón) el fosfato depende del fosfato sérico concentración - correlación positiva con la captación de fosfato (cuanto mayor es la captación, mayor es la concentración de fosfato en la sangre) - y con la cantidad de fosfato reabsorbido por vía tubular. Si la cantidad de fosfato filtrado supera el máximo de transporte del túbulo proximal, aparece fosfato en la orina, es el caso de un contenido de fosfato en el plasma sanguíneo> 1 mmol / l, que ya se supera en individuos sanos. En los bebés, la capacidad de excreción renal de fosfato en particular es baja debido a la función renal aún no completamente desarrollada. Respectivamente, la leche materna tiene un bajo contenido de fósforo. Para cuantificar la excreción renal de fosfato, es necesaria la recolección de orina de 24 horas porque la excreción renal de fosfato está sujeta a un ritmo diurno-nocturno distinto: fosfato urinario matutino / matutino concentración es más bajo, tarde / noche más alto. En condiciones fisiológicas (normales para el metabolismo), se excretan 310-1,240 mg (10-40 mmol) de fosfato en la orina en 24 horas. Hay varios indicios de que una altafructosa dieta-20% de la energía total en forma de fructosa (Fruta azúcar) -aumenta la pérdida urinaria de fosfato y conduce a un fosfato negativo equilibrar (la excreción de fosfato excede la ingesta de fosfato). A dieta baja en magnesio al mismo tiempo refuerza este efecto. Se cree que la causa es un mecanismo de retroalimentación faltante en fructosa metabolismo, de modo que una cantidad superior a la media de fructosa-1-fosfato se sintetiza (forma) a partir de la fructosa en el hígado con el consumo de fosfato y se acumula en la célula - "atrapamiento de fosfato". Dado que el consumo de fructosa en Alemania ha aumentado considerablemente desde la introducción del jarabe de fructosa o glucosa-jarabe de fructosamaíz jarabe) - con una disminución simultánea en magnesio ingesta: esta interacción de nutrientes es cada vez más importante. El proceso de excreción renal de fosfato o absorción tubular de fosfato está controlado hormonalmente. Tiempo hormona paratiroidea (una hormona peptídica sintetizada en el glándula paratiroidea), calcitonina (una hormona peptídica sintetizada en las células C del glándula tiroides), estrógeno (hormona esteroidea, hormona sexual femenina) y tiroxina (T4, hormona tiroidea) aumenta la excreción de fosfato a través de los riñones, es disminuida por la hormona del crecimiento, insulina (sangre azúcar-hormonas peptídicas reductoras), y cortisol (glucocorticoide que activa procesos metabólicos catabólicos (degradativos)). También se produce un efecto estimulante sobre la excreción renal de fosfato por el aumento de la ingesta de calcio y acidosis (hiperacidez del cuerpo, pH sanguíneo <7.35).
Regulación hormonal de la homeostasis del fosfato
La regulación de la homeostasis del fosfato está bajo control hormonal y se produce principalmente a través del riñón. Además, el hueso también participa en la regulación del equilibrio de fosfato debido a su función fisiológica como depósito de minerales y intestino delgado. El metabolismo del fosfato está regulado por diversas hormonas, de las cuales las siguientes son las más importantes:
- Hormona paratiroidea (PTH)
- Calcitriol (1,25-dihidroxilcolecalciferol, 1,25- (OH) 2-D3)
- Calcitonina
El listado hormonas influyen en la liberación o captación de fosfato en el hueso, la absorción intestinal de fosfato y la excreción renal de fosfato, respectivamente. El metabolismo del fosfato inorgánico está estrechamente relacionado con el del calcio. Hormona paratiroidea y calcitriol
Cuando los niveles de calcio sérico descienden, como resultado de una ingesta insuficiente, aumento de las pérdidas o disminución de la absorción intestinal debido a una ingesta excesiva de fosfato (→ formación de un complejo de fosfato cálcico insoluble) o niveles excesivos de fosfato en el plasma sanguíneo (→ bloqueo del sistema renal 1,25, Síntesis de 2- (OH) 3-D1): la hormona paratiroidea (PTH) se sintetiza cada vez más en las células paratiroideas y se secreta (secreta) en el torrente sanguíneo. La PTH llega al riñón y estimula la expresión de 25-alfa-hidroxilasa (enzima que inserta un grupo hidroxilo (OH) en una molécula) en el túbulo proximal (parte principal de los túbulos renales), convirtiendo así la 3-OH-D25 (1,25 -hidroxicolecalciferol, calcidiol) en 2- (OH) 3-DXNUMX, la forma biológicamente activa de vitamina D [1-4, 14, 15, 18, 25, 27]. En el hueso, la PTH y la 1,25- (OH) 2-D3 estimulan la actividad de los osteoclastos, que Lead a la degradación de la sustancia ósea. Dado que el calcio se almacena en el sistema esquelético en forma de hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2), los iones de calcio y fosfato se liberan simultáneamente del hueso y se liberan en el espacio extracelular [1-3, 15, 16, 18 ] .En la membrana del borde en cepillo del duodeno y yeyuno, 1,25- (OH) 2-D3 promueve la reabsorción transcelular activa de calcio y fosfato y, por lo tanto, el transporte de ambos minerales en el espacio extracelular [1-4, 15, 16, 18, 25, 27]. En el riñón, la PTH inhibe la reabsorción tubular de fosfato mientras promueve la reabsorción tubular de calcio. Por último, existe un aumento de la excreción renal de fosfato, que se ha acumulado en la sangre por movilización desde el hueso y reabsorción desde el intestino. La disminución de los niveles de fosfato sérico, por un lado, evita la precipitación de fosfato cálcico en los tejidos y, por otro lado, estimula la liberación de calcio de los huesos, a favor del calcio sérico. concentración [1-3, 15, 16, 18, 27]. El resultado de los efectos de la PTH y el calcitriol sobre los movimientos de calcio y fosfato entre los compartimentos individuales (partes del cuerpo delimitadas por biomembranas) es un aumento de la concentración de calcio extracelular y una disminución del nivel de fosfato sérico. En pacientes con insuficiencia renal cronica (crónico insuficiencia renal), la tasa de filtración glomerular disminuye, lo que da como resultado una excreción insuficiente de fosfato y una reabsorción insuficiente de calcio. El resultado es una disminución de la concentración de calcio sérico (hipocalcemia) y un aumento del contenido de fosfato en el plasma sanguíneo (hiperfosfatemia (exceso de fosfato)). Finalmente, hay una mayor secreción de PTH - secundaria hiperparatiroidismo (hiperfunción paratiroidea) - que causa los efectos enumerados anteriormente en el riñón, intestino y huesos (→ el aumento de la movilización de fosfato de calcio aumenta el riesgo de osteoporosis (pérdida de hueso)). Sin embargo, debido al deterioro de la función renal, la PTH no puede normalizar el aumento de la concentración sérica de fosfato. Si el nivel de fosfato sérico se eleva por encima de 7 mmol / l, el fosfato se combina con el calcio para formar un complejo de fosfato cálcico no absorbible y poco soluble, que exacerba la caída de los niveles séricos de calcio y se asocia con calcificación (depósitos de calcio) en extraóseos (fuera el hueso) áreas, como sangre vasos, riñones (→ nefrocalcinosis), articulacionesy músculos, y eventualmente puede ir acompañada de inflamación reactiva y necrosis del tejido afectado (→ muerte celular patológica). Por lo tanto, en la insuficiencia renal existente, la ingesta de fosfato en la dieta debe limitarse a 800-1,000 mg / día y, dependiendo de la gravedad de la enfermedad, el uso adicional de quelantes de fosfato (drogas que eliminan el fosfato de la absorción por complejación), como el calcio sales, está indicado (indicado). En el pasado, aluminio Los compuestos se usaban a menudo para inhibir la absorción de fosfato en pacientes con insuficiencia renal. Hoy en día, estos compuestos son reemplazados principalmente por carbonato de calcio, Desde aluminio tiene un efecto tóxico (venenoso) en cantidades mayores. Niveles elevados prolongados de calcitriol sérico Lead a la inhibición de la síntesis de PTH y la proliferación (crecimiento y multiplicación) de las células paratiroideas - retroalimentación negativa. Este mecanismo procede a través de los receptores de vitamina D3 de las células paratiroideas. Si el calcitriol ocupa estos receptores específicos para sí mismo, la vitamina puede influir en el metabolismo del órgano diana. Calcitonina
Un aumento en la concentración de calcio sérico hace que las células C tiroideas sinteticen y secreten (secreten) mayores cantidades de calcitonina. En el hueso, la calcitonina inhibe la actividad de los osteoclastos y, por tanto, la degradación del tejido óseo, promoviendo la deposición de calcio y fosfato en el esqueleto. En el duodeno (intestino delgado) y yeyuno (intestino vacío), la hormona peptídica disminuye la absorción activa de calcio y fosfato en los enterocitos (células del intestino delgado epitelio). Al mismo tiempo, la calcitonina estimula la excreción de calcio y fosfato en el riñón al inhibir la reabsorción tubular. A través de estos mecanismos, la calcitonina conduce a la disminución de las concentraciones séricas de calcio y fosfato. La calcitonina representa un antagonista directo (oponente) de la PTH. Por tanto, cuando aumenta el calcio libre extracelular, la síntesis y secreción de PTH del glándula paratiroidea y la producción de 1,25- (OH) 2-D3 renal inducida por PTH están disminuidas. Esto da como resultado una disminución de la movilización de fosfato de calcio del hueso, una reducción de la reabsorción intestinal de calcio y fosfato y una disminución de la reabsorción tubular de calcio, lo que conduce a un aumento de la excreción renal de calcio. mecanismo de acción de calcitonina - es una disminución en la concentración de calcio libre extracelular y el nivel de fosfato sérico. La regulación hormonal del metabolismo del fosfato permite la adaptación a los niveles cambiantes de la ingesta de fosfato o la tolerancia de niveles relativamente altos de fosfato, lo cual es esencial debido al hecho de que la ingesta diaria de fosfato de los hombres y mujeres alemanes - en promedio 1,240-1,350 mg / día - excede las recomendaciones de 700 mg / día. A diferencia del calcio, cuya concentración sérica se mantiene constante dentro de límites relativamente estrechos, la homeostasis del fosfato está menos regulada [6-8, 15, 18, 27].
