De rol van fosfor in het lichaam: is het belangrijk voor de gezondheid en waar zit het meeste fosfor?

Als overvloedig en onvervangbaar mineraal is fosfor betrokken bij veel fysiologische processen in het menselijk lichaam. Wat is de belangrijkste rol van fosfor? Welke voedingsmiddelen zijn rijk aan fosfor en waarom is het belangrijk om een normaal fosforgehalte te behouden?

Wat bevat het meeste fosfor als er niet genoeg van is in het lichaam?
Of...
Hoe verminder je het in geval van een teveel?

Wat weten we over fosfor?

Fosfor is een niet-metaalhoudend chemisch element dat overvloedig aanwezig is in het milieu om ons heen. Het is een essentieel mineraal voor het menselijk lichaam.

We kennen het door het chemische symbool P. Dit is afgeleid van het Latijnse woord fosfor.

De naam fosfor komt van het Griekse woord phosphoros. Het is een combinatie van de woorden phos (licht) en phoros (lichtdrager), verwijzend naar het vermogen van fosfor om te gloeien in het donker.

Fosfor is een element in groep 15 van het periodiek systeem van chemische elementen en bevindt zich in periode 3. Het is geclassificeerd in een groep van elementen.

Het is ingedeeld in een groep elementen die de pentels worden genoemd, waar naast fosfor ook stikstof, arseen, antimoon en bismut in voorkomen.

De ontdekker van fosfor is de Duitse koopman en alchemist Hennig Brand, die het voor het eerst isoleerde in 1669.

De ontdekking zelf werd voorafgegaan door Hennig Brand's pogingen om de legendarische Steen der Wijzen te maken.

In zijn experimenten werkte hij met klei. Hij liet het eerst enkele dagen staan en ontbinden, kookte het vervolgens tot een pasta, verhitte het tot een hoge temperatuur en liet de dampen condenseren.

Zo verkreeg hij een witte wasachtige substantie die gloeide in het donker - fosfor.

Fosfor bestaat in verschillende vormen. We spreken van allotrope modificaties, die sterk verschillen in hun eigenschappen.

De twee meest voorkomende vormen zijn witte fosfor en rode fosfor, maar daarnaast kennen we ook gele, zwarte of violette fosfor.

Witte fosfor is een witte, zachte, wasachtige vaste stof. In zuivere vorm is het transparant en onoplosbaar in water. Van alle vormen van fosfor is witte fosfor het minst stabiel, het meest reactief, het minst dicht en het meest giftig.

Het kan gloeien in het donker en spontaan ontbranden bij contact met lucht. Daarom moet het altijd in water worden ondergedompeld.

De lichtemissie van fosfor is te wijten aan de langzame oxidatie ervan in lucht. Dit proces wordt chemiluminescentie genoemd.

Omdat fosfor in de lucht de neiging heeft om spontaan te ontbranden, wordt het soms het element van de duivel genoemd.

Gele fosfor is de zogenaamde tussenvorm tussen witte en rode fosfor. Het is witte fosfor die kleine hoeveelheden rode fosfor bevat.

Rode fosfor is een amorfe vaste stof die wordt gevormd uit witte fosfor door een verhittingsproces of door blootstelling aan zonlicht. Het is minder giftig, minder reactief en stabieler.

Zwarte fosfor is de meest stabiele en minst reactieve vorm van fosfor en wordt ook verkregen uit witte fosfor door verhitting, maar dan in aanwezigheid van kwik.

Een overzicht in tabelvorm van chemische en fysische basisinformatie over fosfor

Voorkomen en gebruik van fosfor

Fosfor is het twaalfde meest voorkomende element in de aardkorst. Het wordt ook gevonden in de ruimte (bijv. als onderdeel van meteorieten), in de bodem, rotsen of in planten en dieren.

Vanwege zijn reactieve aard komt het in de natuur niet in vrije vorm voor, maar vooral in mineralen, in de vorm van fosfaationen of fosfaatzouten.

De bekendste mineralen die fosfor bevatten zijn apatiet (deze mineralen zijn ook de belangrijkste natuurlijke bronnen van fosfor), wavelliet of vivianiet.

Organische bronnen van fosfor zijn urine, botas of guano (opgehoopte uitwerpselen van zeevogels of vleermuizen).

Fosfor en fosforverbindingen worden tegenwoordig op veel gebieden en in veel industrieën gebruikt, bijvoorbeeld:

• Bereiding en productie van verschillende fosforverbindingen
• Productie van meststoffen en pesticiden
• Vervaardiging van lucifers, porselein, vuurwerk of rookbommen
• Als bestanddeel van reinigingsmiddelen en anticorrosieve middelen
• Als waterontharder
• Gebruik in dranken en bakpoeders
• Als radiolabel in biochemische tests

Wat is de biologische functie van fosfor?

Fosfor is een essentiële voedingsstof voor de menselijke gezondheid en heeft veel fysiologische functies in het lichaam.

Het menselijk lichaam bevat gemiddeld 0,7 kg fosfor.

De overgrote meerderheid van de fosfor (tot 85%) maakt deel uit van de hydroxyapatietmolecule Ca10(PO4)6(OH)2, het mineraal dat het belangrijkste bestanddeel vormt van de harde weefsels van botten en tanden.

De rest van het fosfor zit in cellen van weke delen (ongeveer 15 %) en in extracellulaire vloeistof, voornamelijk bloed (ongeveer 1 %).

Qua chemische structuur komt fosfor het meest voor in het lichaam als een anorganisch ion, ^HPO42- of H2PO4-. Dit zijn zouten van fosforzuur, ook wel fosfaten genoemd.

Het kan echter ook gebonden zijn aan verbindingen zoals membraanfosfolipiden, DNA- en RNA-nucleïnezuren, ATP, creatinefosfaat of verschillende andere organische moleculen.

De belangrijkste biologische functies van fosfor in het menselijk lichaam zijn:

• Het is een belangrijk bestanddeel van botten en tanden. Het is betrokken bij hun mineralisatie en zorgt zo voor hun sterkte en hardheid.
• Het is een bestanddeel van de ATP-molecule, adenosinetrifosfaat, een chemische verbinding die het primaire reservoir en de energiebron is voor de lichaamscellen.
• Het is een bestanddeel van de nucleïnezuren DNA en RNA, waarin de genetische informatie van een individu is opgeslagen.
• Als onderdeel van de fosfolipidemolecule is het een essentiële bouwsteen van celmembranen en zorgt het voor hun structurele integriteit.
• Als extracellulair ion is het betrokken bij het handhaven van de normale pH en het zuur-base-evenwicht.
• Het is een bestanddeel van koolhydraten en is betrokken bij de metabolische omzetting van eiwitten en vetten.
• Het activeert verschillende enzymen.

De fosforroute - van absorptie tot uitscheiding

Absorptie

De primaire bron van fosfor voor het lichaam is voedsel. Zowel anorganische als organische vormen van fosfor worden opgenomen uit voedsel in het spijsverteringskanaal. De anorganische vorm overheerst.

De beschikbaarheid van fosfor voor het lichaam hangt af van de aard van het voedsel. De laagste beschikbaarheid is van plantaardig eiwitvoedsel, gevolgd door dierlijk eiwitvoedsel, en de hoogste beschikbaarheid is van voedseladditieven die anorganisch fosfor bevatten.

Fosfor wordt opgenomen in de dunne darm en, in mindere mate, in de dikke darm via twee routes - diffusie zonder energie (tot 70% van de fractie) of via natriumafhankelijke transporters.

De intestinale absorptie van fosfor is relatief hoog, namelijk 50-70% van de totale hoeveelheid fosfor in de voeding.

De cervicale absorptie van fosfor is aanzienlijk hoger in de babytijd (tot 90%). De absorptiesnelheid neemt langzaam af met de leeftijd.

De resterende fosfor die niet in het spijsverteringskanaal wordt opgenomen, wordt uitgescheiden in de feces.

In totaal wordt ongeveer 13 mg fosfor/kg lichaamsgewicht per dag via het spijsverteringskanaal uit de voeding in het bloed opgenomen. Deze hoeveelheid wordt vervolgens door de weefsels gebruikt.

Een kleinere hoeveelheid, ongeveer 3 mg fosfor/kg lichaamsgewicht per dag, wordt uit het lichaam uitgescheiden in gal, pancreasafscheidingen en darmafscheidingen.

Fosforopname kan verminderd zijn door verschillende aandoeningen en ziekten zoals nierfalen, niersteenvorming, absorptiestoornissen in de dunne darm, schildklieraandoeningen of osteomalacie (botziekte).

Distributie en regulatie van fosforwaarden

Geabsorbeerd fosfor circuleert in het bloed en bereikt de plaatsen waar het wordt gebruikt - voornamelijk botten, skeletspieren, weke delen en nieren.

Fosfor wordt naar de weefsels getransporteerd als een anorganisch ion. De mate van dit transport hangt af van de fosforconcentratie in het bloed, de snelheid van de bloedcirculatie en de activiteit van cellulaire transporters.

De botten zijn het grootste reservoir van fosfor, waaruit fosfor weer kan worden afgegeven aan het bloed wanneer dat nodig is.

Het normale fosforgehalte in het bloed van een volwassene ligt tussen 0,7 en 1,45 mmol/l.

Afwijkingen naar boven of beneden van dit niveau zijn de oorzaak van stoornissen in het lichaam. Daarom moet de totale hoeveelheid fosfor in het lichaam worden gereguleerd.

Weefsels en organen, maar ook biologisch actieve stoffen - hormonen - zijn betrokken bij het handhaven van de fosforhomeostase.

Van de organen zijn dit vooral de nieren, bijschildklieren, bloedlichaampjes en botten. De hormonen zijn bijschildklierhormoon, fibroblastgroeifactor-23 en vitamine D.

Deze reguleren het fosforgehalte door de absorptie in het spijsverteringskanaal, de uitscheiding door de nieren en het vrijkomen van fosfor uit lichaamsvoorraden (botten of cellen) te beïnvloeden.

Het proces van het handhaven van de homeostase verloopt als volgt. Wanneer er een lichte daling is in de bloedfosforspiegel, wordt deze verandering opgemerkt door de bijschildklieren. De bijschildklieren reageren door bijschildklierhormoon te produceren.

Dit stimuleert het vrijkomen van fosfor uit de botten in het bloed en ook de productie van de actieve vorm van vitamine D. Vitamine D verhoogt vervolgens de opname van fosfor in het spijsverteringskanaal.

Tegelijkertijd wordt de productie van fibroblastgroeifactor-23 (geproduceerd in de botten) verminderd, waardoor de nieren minder fosfor uitscheiden.

Omgekeerd zal een stijging van het fosforgehalte in het bloed de productie van fibroblast groeifactor-23 verhogen. Dit zal de uitscheiding van fosfor door de nieren stimuleren. Tegelijkertijd zal echter de productie van vitamine D verminderen, waardoor de opname van fosfor in het maagdarmkanaal zal afnemen.

Het fosforgehalte in het bloed of andere lichaamsvloeistoffen wordt bepaald door de reactie met ammoniummolybdaat, waarbij ammoniumfosfomolybdaat wordt gevormd.

Uitscheiding

De nieren zijn verantwoordelijk voor de uitscheiding van fosfor uit het lichaam. Dit betekent dat de urine de belangrijkste route is voor de uitscheiding van fosfor.

Dagelijks worden meer dan 5000 mg anorganische fosforionen door de nieren gefilterd, waarvan meer dan 80% weer in het bloed terechtkomt.

De nieren zijn ook het belangrijkste orgaan dat de fosforconcentratie in het bloed regelt.

Kleine hoeveelheden fosfor en fosforverbindingen die niet worden opgenomen in het spijsverteringskanaal, worden uitgescheiden in de feces.

Wat zijn de bronnen van fosfor in de voeding?

Fosfor komt voornamelijk via de voeding het lichaam binnen en in mindere mate via supplementen of medicijnen.

Fosfor is aanwezig in voedingsmiddelen als een natuurlijk onderdeel van het voedsel of wordt opzettelijk toegevoegd tijdens de productie en verwerking in de vorm van anorganische fosfaten.

Voedingsmiddelen die van nature veel fosfor bevatten zijn dierlijk vlees, vis, zuivelproducten, eieren, granen, noten, zaden, peulvruchten en groenten. De inname van deze voedingsmiddelen kan het grootste deel van de dagelijkse behoefte aan fosfor dekken.

Sommige, en soms niet onbelangrijke, hoeveelheden fosfor komen ook het lichaam binnen via voedingsmiddelen of dranken waaraan opzettelijk fosfaten zijn toegevoegd.

De bekendste voorbeelden zijn gearomatiseerde frisdranken, vleesproducten, vis, melk en zuivelproducten, plantaardige oliën, meel, gebakken producten, ijs, verwerkte groenten en noten, snoepgoed, dieetvoeding, diepvriesproducten, mineraalwater, wijn en sterke drank, enz.

Fosfaten werken als stabilisator, emulgator, rijs- en bevochtigingsmiddel en verdikkingsmiddel.

Lijst in tabelvorm van toegestane fosforhoudende additieven in levensmiddelen

Bepaalde voedingsmiddelen, voedingsingrediënten en zelfs geneesmiddelen kunnen de beschikbaarheid van fosfor voor het lichaam aanzienlijk verminderen. Dit gebeurt bijvoorbeeld door de absorptie ervan te remmen, de pH in het spijsverteringskanaal te beïnvloeden, enz.

Fytinezuur of fytaat is de belangrijkste bron van fosfor in zaden of planten. Fytaat bindt zich met andere verbindingen in het spijsverteringskanaal en vormt zouten die onverteerbaar zijn voor het lichaam.

Bovendien beschikt het menselijk lichaam niet over het enzym fytase om de fosforverbinding in het fytaatmolecuul af te breken.

Ook zorgt de hoge inname van calcium in de voeding ervoor dat het zich bindt aan sommige fosforverbindingen, waardoor het minder goed wordt opgenomen.

Van de geneesmiddelen binden sommige maagzuurremmers (geneesmiddelen die worden gebruikt om de zuurgraad van maagsap te verlagen) zoals sucralfaat, magnesiumhydroxiden of aluminiumhydroxiden zich aan fosfor in de voeding. Ze vormen er onopneembare zouten mee.

Wat is de aanbevolen dagelijkse inname van fosfor?

Bij gebrek aan gegevens zijn er geen aanbevelingen gedaan voor de gemiddelde dagelijkse inname van fosfor.

De Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid publiceert echter waarden voor een adequate inname van fosfor. Een adequate inname is een gemiddelde waarde op basis van waarnemingen en wordt verondersteld overeen te komen met de behoeften van de bevolking.

Tabel met adequate dagelijkse inname van fosfor naar leeftijd

De huidige trend in voeding is dat deze fosforwaarden meerdere malen worden overschreden.

Wat is het gevolg van een verstoord fosforgehalte?

De fosforspiegel in het lichaam is strikt gereguleerd en moet dat ook zijn. Onder bepaalde omstandigheden kunnen er echter afwijkingen van de normale fosfaatspiegel in het bloed voorkomen.

Significante en langdurige afwijkingen worden beschouwd als een niet-fysiologische toestand en kunnen de oorzaak zijn van verschillende gezondheidscomplicaties.

Er kunnen zich twee situaties voordoen: het optreden van te grote hoeveelheden fosfaat in het bloed (hyperfosfatemie) of, omgekeerd, een tekort aan fosfaat (hypofosfatemie).

Onvoldoende fosfor

Het optreden van een fosfortekort in het lichaam is een relatief zeldzame aandoening. Er kunnen verschillende oorzaken zijn voor hypofosfatemie, maar het wordt bijna nooit veroorzaakt door onvoldoende fosforinname via de voeding.

Het is voornamelijk te wijten aan het feit dat de voeding voldoende natuurlijke of bewust toegevoegde fosfor bevat. Het kan ook te wijten zijn aan een goed functionerende regulering van de homeostase, waarbij een vermindering van de fosforinname via de voeding als compensatiemechanisme de uitscheiding door de nieren vermindert.

Er is sprake van hypofosfatemie als de fosforspiegel in het bloed onder 0,7 mmol/l daalt.

Een milde daling van de fosforspiegel heeft geen zichtbare of merkbare symptomen bij mensen. Symptomen treden pas op bij een significante daling, d.w.z. onder 0,15 mmol/l.

De meest voorkomende algemene symptomen van hypofosfatemie zijn zwakte, malaise, verminderde gevoeligheid van de ledematen, tremor, verlies van eetlust.

Spiersymptomen omvatten incoördinatie, slapheid tot volledige spierverlamming en rhabdomyolysis (een aandoening die wordt gekenmerkt door de afbraak van skeletspiervezels).

Er is ook sprake van botpijn, botmineralisatiestoornissen die leiden tot rachitis bij kinderen en osteomalacie bij volwassenen (botziekte die wordt gekenmerkt door verweking en vervorming van de botten), bloedarmoede, stoornissen van de witte bloedcellen en bloedplaatjes, verhoogde vatbaarheid voor infecties, ademhalingsproblemen of zuurstoftekort en hartaandoeningen.

Ernstige vormen van fosfortekort kunnen levensbedreigend zijn.

De belangrijkste oorzaken van hypofosfatemie zijn:

• Onvoldoende inname van fosfor via de voeding - dit kan leiden tot hongersnood
• Stoornissen in de absorptie van fosfor - malabsorptie, ziekte van Crohn, inflammatoire darmziekten
• Onvoldoende inname van vitamine D, waardoor de fosforopname in het bloed afneemt
• Verhoogde nieruitscheiding van fosfor
• Ziekten van de bijschildklieren
• Hormonale veranderingen
• Vergiftiging door zware metalen
• Verlaagd kalium- en magnesiumgehalte in het bloed, hoge bloedsuikerspiegel
• Overmatig alcoholgebruik
• Bepaalde medicijnen (bijv. maagzuurremmers, diuretica, steroïdhormonen, bijschildklierhormoon)

Het gebruik van hormoonvervangingstherapie bij postmenopauzale vrouwen wordt in verband gebracht met een verhoogde uitscheiding van fosfor door de nieren, waardoor het fosforgehalte in het lichaam daalt.

Er zijn ook verschillende bevolkingsgroepen die worden beschouwd als risicogroepen wat betreft het ontwikkelen van verlaagde of onvoldoende fosforwaarden in het lichaam, bijvoorbeeld:

• Premature baby's (die weinig fosfor in hun botten hebben)
• Mensen met aangeboren fouten in het fosformetabolisme (stoornis in de hormonen die verantwoordelijk zijn voor het reguleren van de fosforhomeostase, stoornis in de fosfortransporteurs)
• Mensen met ernstige ondervoeding (laag geboorte- of lichaamsgewicht, anorexia, alcoholisme, kauw- en slikproblemen, kanker, cirrose, enz.)
• Mensen die een calorierijk en fosforarm dieet volgen

Hoe wordt hypofosfatemie behandeld?

Fosfortekort wordt voornamelijk behandeld door de inname van fosfor via de voeding te verhogen of door de juiste fosforhoudende medicijnen en supplementen te gebruiken.

De specifieke manier van fosforsuppletie hangt altijd af van de ernst van het tekort en de gezondheid van de patiënt.

Voor milde tot matige fosfortekorten is de inname van fosforrijke voeding (magere melk is geschikt) of het gebruik van geneesmiddelen en supplementen (bijvoorbeeld voor patiënten met een melkintolerantie) voldoende.

Farmaceutische preparaten die fosfor bevatten zijn verkrijgbaar in monocomponentvorm (meestal apart bereid in een apotheek) of in combinatievorm (in de vorm van multivitamine- of mineralensupplementen).

Fosfor wordt meestal gevonden in de vorm van natrium-, kalium- of calciumzouten van fosforzuur.

Multivitamine- of mineralensupplementen bevatten meestal kleine hoeveelheden fosfor en worden daarom niet primair gebruikt om een fosfortekort te behandelen.

Toediening van fosforhoudende supplementen gaat vaak gepaard met diarree.

Bij ernstige fosfortekorten of bij patiënten die niet in staat zijn om fosfor via de mond in te nemen, wordt overgegaan op parenterale (intraveneuze) toediening.

Parenterale toediening van fosfor moet worden gecontroleerd vanwege de mogelijke vorming van calciumfosfaatkristallen en het risico van calciumtekort. Het gebruik van kaliumfosfaat of, beter nog, organische fosforzouten verdient de voorkeur en voorkomt het probleem van kristalvorming.

Overmatige hoeveelheden fosfor

Hyperfosfatemie is een aandoening waarbij het fosforgehalte in het bloed boven de 1,6 mmol/l stijgt.

Hoge fosforgehaltes in het lichaam komen relatief zelden voor bij gezonde mensen. Als er te veel fosfor wordt opgenomen via de voeding, scheiden regulerende mechanismen de te hoge hoeveelheden uit via de nieren.

De aanwezigheid van hoge fosforwaarden wordt geassocieerd met een verminderde fosforuitscheiding. Dit betekent dat hyperfosfatemie meestal geassocieerd wordt met een verminderde nierfunctie of een nierziekte.

De belangrijkste oorzaken van hyperfosfatemie zijn:

• Verhoogde inname van fosfor (bijvoorbeeld intraveneus).
• Overmatige inname van vitamine D, die de fosforopname in de darmen verhoogt.
• Snelle afgifte van fosfor uit cellen en weefsels aan het bloed
• Verminderde nieruitscheiding van fosfor (bij nierfalen of chronische nierziekte)
• Ontsteking van de alvleesklier
• Ziekte van de bijschildklieren
• Rhabdomyolyse, tumorafbraaksyndroom (metabole verstoring veroorzaakt door de plotselinge afbraak van tumorcellen tijdens de behandeling van tumoren)

Een van de belangrijkste gevolgen van een verhoogd fosforgehalte in het bloed is een toename van de bijschildklierfunctie en de daarmee gepaard gaande toename van de productie van bijschildklierhormoon.

Om de homeostase te handhaven, probeert het lichaam het te hoge fosforgehalte in het bloed te verlagen door het fosfor uit te scheiden via de nieren. Als de nierfunctie echter verstoord is, is deze inspanning zinloos. Het leidt tot de productie van onnodig hoge hoeveelheden bijschildklierhormoon.

Een hoog fosforgehalte in het bloed leidt ook tot een reactie met calcium om kristallen van calciumfosfaat te vormen, die worden afgezet in de zachte weefsels van het lichaam.

Dit veroorzaakt verkalking van zachte weefsels, waaronder onderhuids en zenuwweefsel of bloedvatweefsel. Het gevolg is de ontwikkeling van vaat- en hartaandoeningen.

Hyperfosfatemie veroorzaakt ook de ontwikkeling van een laag calciumgehalte in het bloed.

Een overmaat aan fosfor op zich heeft meestal geen symptomen. Symptomen treden op wanneer de calciumspiegels aanzienlijk verlaagd zijn als gevolg van een verhoogde fosforspiegel.

We spreken dan van hypocalciëmie. Symptomen van hypocalciëmie kunnen dus ook gerelateerd zijn aan hyperfosfatemie.

Een teveel aan fosfor veroorzaakt ook een verlaging van de magnesiumspiegels, wat de nierfunctie verder aantast en nierfalen kan veroorzaken.

Hoe wordt hyperfosfatemie behandeld?

Er worden verschillende procedures gebruikt bij de behandeling van een teveel aan fosfor in het lichaam.

De opname en absorptie van fosfor kan worden gereguleerd door een dieet met verminderde fosforinname of door het gebruik van fosforbindende stoffen in de omgeving van het spijsverteringskanaal die onopneembare complexen vormen (bijv. aluminiumhydroxide, aluminiumcarbonaat).

De uitscheiding van fosfor in de urine kan ook worden verhoogd door het gebruik van diuretica (alleen als de patiënt normaal functionerende nieren heeft).

Patiënten met hyperfosfatemie die ook nierschade hebben, ondergaan meestal dialyse.