Otettava fosforia käsittelevä teksti myös Fytiiniblogiin NNR 5 prosessista. Kertaa nämä uudet tiedot!

FOSFORI NNR 5

NNR 2012 -Phosphorus

1. Fosfori, Phosphorus (suositus)

2. Johdanto, Introduction

3. Fysiologia ja aineenvaihdunta, Physiology and metabolism

4 Requirement and recommended intake

5 Upper intake level and toxicity

6 Dietary sources and intake

7 References

http://www.slv.se/upload/NNR5/NNR%202012%20Phosphorus.pdf

1. Fosfori, Phosphorus, P

mg/d

Naiset, Women

Suositeltu saanti. Recommended intake (RI) 600 mg

Keskimääräinen tarve, Average requirement (AR) 450 mg

Alin hyväksytty saanti, Lower level of intake (LI) 300 mg

Miehet Men

Suositeltu saanti. Recommended intake (RI) 600 mg

Keskimääräinen tarve, Average requirement (AR) 450 mg

Alin hyväksytty saanti, Lower level of intake (LI) 300 mg

2. Johdanto, Introduction

Fosfaatilla on essentielli osuus monissa biologisissa prosessesissa. Fosforia sisältävillä yhdisteillä on tärkeä roolinsa luun mineralisaatiossa, solurakenteessa, solun aineenvaihdunnassa, solunsisäisissä prosesseissa ja happoemästasapainon ylläpidossa . Biologisissa järjestelmissä fosfori esiintyy fosfaattina.

Phosphorus plays an essentialrole in many biological processes. Phosphorus containing compounds have important roles in bone mineralization,cell structure, cellular metabolism, regulation of subcellular processes and maintenance of acid–base homeostasis. In biological systems, phosphorus is present as phosphate(1)

Kehon fosforin kokonaispitoisuus on 800- 1200 grammaa. Tästä on 85 prosenttia luustossa ja loput 15 % tasaisesti jakaantuneena elimistön kaikkiin kudoksiin.

Fosfaatti on ihmiskehon kaikkein runsain anioni (negatiivinen joni) ja se käsittää yhden prosentin(1 %) kehon koko massasta. Se on pääasiassa solunsisäinen (ic) anioni. Luustossa fosfaatti on yleensä kalsiumkompleksina hydroksiapatiitti-muodossa. Pehmytosakudoksissa ja solukalvoissa fosforia on fosfaattiestereinä ja vähemmässä määrin fosfoproteiineina ja vapaina fosfaattijoneina.
 Solunulkoisessa (ec) nesteessä on kymmenesosa fosforista proteiiniin sitoutuneena, yksi kolmasosa natrium-, kalsium ja magnesiumkomplekseina ja loput inorgaanisena (i)  fosfaattina (Pi, PPi). Seerumin fosfaattipitoisuudet vaihtelevat iän mukana ja korkein pitoisuus esiintyy vauvoissa. Pitoisuus laskee aikuisuutta kohden.

Normaali aikuisen seerumin fosfaattipitoisuus on 0,8 – 1, 5 mmol litrassa.

The total body content of phosphorus is 800-1200 g, 85 % of which is in the skeleton and the rest evenly distributed in all tissues.

Phosphate is the most abundant anion in the human body and comprises about 1 % of total body mass. It is predominantly an intracellular anion.In the skeleton, phosphate is generally complexed with calcium in the form of hydroxyapatite. In soft tissue and cell membranes, phosphorus exists mainly as phosphate esters and to a lesser extent as phosphoproteins and free phosphate ions. 
 In the extracellular fluid, about one-tenth of the phosphorus content is bound to proteins, one -third is complexed to sodium, calcium, and magnesium, and the remainder is present as inorganic phosphate (Pi, PPi) . Serum phosphate concentration varies with age, with the highest concentration in infants. The concentrations decline towards adulthood.

The normal range in adults is 0.8 –1.5 mmol/l (1)

3. Fysiologia ja aineenvaihdunta, Physiology and metabolism

Ymmärtämys fosforin homeostaasista on radikaalisti lisääntynyt viimeisten 5- 10 vuoden sisällä, kun keksittiin kaksi uutta yhdistettä Klothon tekijä ja fibroblastien kasvutekijä 23 (FGF23). 
FGF23- Klotho järjestelmä  ("Klotho-FGF Axis")säätelee kehon fosforin pitoisuutta parathyreoidea hormonin (PTH) kanssa. Kun on syönyt fosforipitoista ruokaa, alkaa vapautua sekä parathyreoidea hormonia että FGF23 tekijää. PTH vapautuu paratyreoidearauhasista ja FGF23 vapautuu luusta, todennäköisesti osteosyyteistä.

The understanding of phosphorus homeostasis has increased radically during the last 5-10 years due to the discovery of two new compounds, Klotho and fibroblast growth factor 23 (FGF23). 
The FGF23- Klotho system regulates body phosphorus content together with parathyroid hormone (PTH). After ingestion of phosphorus both PTH and FGF23 are released, the former from the parathyroid glands the latter from bone, probably from osteocytes(1).

Ravinnon fosfaatti imeytyy ohutsuolen epiteelistä pohjukaissuolessa ja ohutsuolen jejunum-osassa sekä passiivisti diffuusiolla riippuen suolessa olevan fosforin määrästä että aktiivisti natriumista riippuvalla prosessilla, jota säätelee D-vitamiinin aktiivimetaboliitti kalkitrioli.

Tällainen aktiivi kuljettaja ohutsuolessa on NaPiIIb ja sitä siis säätelee kalkitrioli.

Kalkitrioli puolestaan säätyy seerumin fosfaatista siten, että alenema fosfaatin pitoisuudessa johtaa kalkitriolin synteesin lisääntymiseen.

Fosfaatin imeytymisen ajatellaan riippuvan natriumista riippuvaisen fosfaatinkuljettan toiminnasta.

Dietary phosphate ingested is absorbed by the epithelium of the small intestine, in the duodenum and jejunum, via both passive diffusion, which depends on the amount of phosphorus in the intestine, and an active sodium -dependent process which is regulated by the active vitamin D metabolite,calcitriol.

Calcitriol in turn is regulated by serumphosphate such that a decrease in phosphate concentration leads to an increase in the synthesis of calcitriol. 
  Phosphate absorption is thought to depend on the function of sodium-dependent phosphate transporters. The transporter primarily expressed in the small intestine is NaPiIIb and is regulated by calcitriol (1).

Sekaravinnosta tapahtuvan verkkoabsorption on raportoitu vaihtelevan 55% - 70% välillä aikuisella ja vauvoilla sekä lapsilla 65 - 90 % välillä. Annos-vastevaikutuksesta ei ole näyttöä.

Net absorption from a mixed diet has been reported to vary between 55-70% in adults and between 65 -90% in infants and children. There is no evidence for a dose-response relationship (2).

Munuainen on pääasiallinen elin, joka lyhyellä ajanjaksolla säätelee fosfaatin homeostaasia. Kuljettajaproteiinin NaPiIIb pääsäätelijät ovat PTH, FGF-23 ja ravinnon fosfaatti. Munuaisessa tämä NaPiIIb suorittaa suuren osan natriumista riippuvasta fosfaatinkuljetuksesta. NaPiIIb ilmenemä kalvossa alenee minuuteissa vasteena PTH - hormonieritykselle ja kahdessa tunnissa vasteena muuntuneelle ravintofosfaattikuormitukselle.

The kidney is the major organ involved in the regulation of short-term phosphate homeostasis. PTH, FGF-23, and dietary phosphate are considered to be the major regulators of NaPiIIa , which is the main sodium-dependent phosphate transporter in the kidney. Brush border membrane expression of NaPiIIa is reduced within minutes in response to PTH and within 2 h in response to altered dietary phosphate load.

Proksimaalisessa suorassa munuaistiehyeen osassa tapahtuu vain vähän fosfaatin takaisinimeytymistä PTH:n läsnäollessa. Jos PTH lisääntyy, niin fosforin eritys virtsaan kasvaa siirtämällä pois natriumfosfaattikotransportteri proksimaalisen munuaistiehyeen apikaalikalvosta, sitävastoin taas FGF23 ja sen kofaktori Klotho sulkevat natriumfosfaattikotransportterin synteesin.

Nämä jälkimmäiset vähentävät myös kalsitriolin synteesiä ja siitä seuraten suoliperäinen fosfaatin imeytyminen vähenee. Näistä tapahtumista johtuen fosfaatin erittyminen virtsaan lisääntyy ja vähemmän fosforia imeytyy suolesta ja niin seerumin fosforitaso alenee.

There is little phosphate reabsorption in the proximal straight tubule in the presence of PTH. An increase in PTH enhances the urinary excretion of phosphorus by removing the sodium phosphate cotransporter from the apical membrane of the proximal tubule, whereas FGF23 and its cofactor, Klotho, shut down the synthesis of the sodium phosphate cotransporter. They latters also decrease the synthesis of calcitriol and consequently intestinal phosphate absorption is decreased. As a result of these events more phosphorus is excreted in urine and less phosphorus is absorbed from the intestine, and as a consequence the serum phosphorus level is reduced (1,3).

Lisäksi muitakin tekijöitä on vaikuttamassa munuaisen fosfaattikäsitelyyn kuten trikarbonaattien pitoisuudet, natriumin takaisin imeytyminen ja toiset hormonit kuten kasvuhormoni ja insuliini.

In addition some other factors may affect the renal handling of phosphate such as bicarbonate concentrations, sodium reabsorption and other hormones such as growth hormone and insulin (4).

Krooniseti vajeinen fosfori johtaa luun huonompaan mineralisoitumiseen, riisitautiin ja osteomalasiaan. Kliinisiä seuraamuksia mainittujen luustovaikutusten ohella on keskushermostojärjestelmän, lihaskudoksen ja munuaisen vaikuttuminen

Fosforin matala ravintoperäinen saanti on harvinaista ja suolisto suorittaa normaalisti hyvin tehokasta fosforin imeyttämistä.

Chronic phosphorus insufficiency results in impaired bone mineralization, rickets and osteomalacia. The clinical consequences besides the skeletal ones affect for example the nervous system, muscle tissue and the kidney.

Low dietary phosphorus intake is rare and intestinal absorption of phosphorus is very effective.

D-vitamiinin puute tai D-vitamiiniresistenssi alentavat fosforin imeytymistä. Fosforin homeostaasissa on kaikkein tärkein vaihe munuaisten säätelemä fosforin erittäminen ja tämä voi normaalisti olla hyvinkin tehokasta. Täten hypofosfatemia matalasta fosforin imeytymisestä johtuvana on harvinaista ja sellaista ilmenee vain, jos fosforideprivaatio on jatkunut pitkän aikaa kuten esim ripulissa ja silloin on riskiä Hypofosfatemiasta.

Vitamin D deficiency or resistance decreases phosphorus absorption. Renal regulation of phosphorus excretion is the most important step in phosphorus homeostasis and is very efficient. Thus hypophosphatemia due to low intestinal absorption is rare and it is only apparent when of phosphorus deprivation has continued for a long time e.g. diarrhoea, that there is a risk for hypophosphatemia(5).

4. Tarve ja suositeltu saanti, Requirement and recommended intake

Fosforin tarkkaa tarvetta ei tunneta, .mutta aikuisille on katsottu 400 milligramman riittävän pitämään yllä plasmapitoisuutta 0,8 mmol litrassa.

The exact requirement for phosphorus is not known, but 400 mg daily is considered adequate for adults to maintain a plasma concentration of 0.8 mmol/L.

Euroopan Unionin tieteellinen elintarvikekomitea (EU SCF)ehdottaa fosforin ja kalsiumin saannin keskeistä molaarisuuteen perustuvaa suhdetta ja sen mukaan ehdottaa keskimääräiseksi fosforin tarpeeksi (AR) 400 mg päivässä sekä väestön fosforin saannin suositukseksi 550 mg päivässä.

The EU Scientific Committee for Food suggested that phosphorus intakes should

correspond on a molar basis with those of calcium and accordingly proposed the average requirement to be 400 mg/day and the population reference intake to be 550 mg/day (6).

US FNB ( Food and Nutrition Board ) on asettanut arvioidun keskimääräisen fosforin tarpeen (EAR) 19 - 70 vuotiaille miehille ja naisille tasoon 580 mg päivässä ja kriteerinä on käyttty seerumin epäorgaanisen fosfaatin (Se-Pi) tasoa. USA:sssa on suositeltu päivittäinen saanti ( Recommended Daily Allowance, RDA) sekä miehille että naisille on asetettu tasoon 700 mg päivässä ( variaatiovakio 10 % huomioiden).

The US Food and Nutrition Board has set the Estimated Average Requirement (EAR) for phosphorous at 580 mg/day for both men and women aged 19-70 years, using serum inorganic phosphorus level as the criterion (7). The RDA (Recommended Dietary Allowance) is 700 mg/day for both genders, applying a coefficient of variation of 10 %.

Nuorille ( 9-18 vuotiaille) RDA on 1250 mg fosforia päivässä, jolloin on otettu huomioon sekä kulutustutkimusten antamat tiedot, että kasvuajan arvioitu lisätarve.

For adolescents (9-18 years) the RDA is 1250 mg phosphorus per day using both dietary data and estimated additional needs during growth as criteria (7).

Ravintosuositukset vuodelta 1996 ( NNR 1996 ) suositteli sekä naisten että miesten fosforin käytöksi 600 mg päivässä. Ei ole saatu tarpeeksi painavaa uutta tietoa, jotta olisi syytä vaihtaa näitä suosituksia. Tällainen fosforinsaantitaso edellyttää kalkin ja fosforin keskeistä ekvimolaarista suhdetta suosituksen perustana

( 1 mmol kalsiumia on 40 mg ja 1 mmol fosforia on 30.9 mg).

In NNR 1996 and 2005, the RI for phosphorus was 600 mg per day for both men and women. There are no substantial new data since then to indicate that these values should be changed. This intake level adheres to the view that an equimolar relationship between

calcium and phosphorus is used as a basic principle for recommendations (1 mmol calcium = 40 mg, 1 mmol phosphorus = 30.9 mg).

Suositukset lapsille pidetään myös samoina uudessakin NNR2005 laitoksessa ja asia perustuu samanlaisiin harkintoihin kuin aiemmin.

The RI values for children are also maintained and are based on the same considerations.

5. Suurin hyväksyttävä saanti ja myrkyllisyys, Upper intake level and toxicity

Liika fosfori on keholle myrkyllistä ja aiheuttaa munuais- ja luustovaurioita, verisuoniston kalkkeutumista ja ennenaikaista vanhenemista. Fosforin haitalliset vaikutukset on hyvin dokumentoitu kroonisessa munuaistaudissa , jossa ne ilmenevät verisuonitautina ja luukatona. .

Excessive phosphorus is toxic to the body by causing kidney and bone damage, vascular calcification, and premature ageing(8). The harmful effects of phosphorus are well documented in patients with chronic kidney disease (CKD), resulting in vascular disease and bone loss.

Viime 5 - 10 vuoden aikana on lisääntyvästi saatu uutta näkökulmaa seerumin fosforipitoisuuden nousun ja runsaan fosforin käytön vaikutuksesta terveyteen terveellä väestöllä, jolla ei ole munuaissairautta, ja kyse on pääasiassa verisuonijärjestelmä- ja luustovaikutuksista. Henkilöillä, joilla on suhteellisen normaali munuaistoiminta, saattaa ravintofosforin liikakäyttö olla syynä lievästi kohonneisiin seerumin fosforipitoisuuksiin.

During the last 5 -10 years new aspects of increased serum phosphorus concentrations and high phosphorus intake on health outcomes in healthy populations with no kidney disease, mainly the vascular system and the skeleton have emerged. The excessive dietary phosphorus intake may be one cause of mildly elevated serum phosphorus concentrations in persons with relatively normal kidney functions (3)

Suurten fosforimäärien jokapäiväisen käytön mahdolliset haitalliset vaikutukset luun aineenvaihduntaan ovat viime vuosikymmeninä olleet tutkimuskohteena. Runsasfosforinen dieetti tuottaa lievää hyperparathyreoidismia (PTH hormonin nousua) ja alentaa kalsitriolin pitoisuuksia.

The potential adverse effects of high phosphorus intakes in the range of habitual intake on bone metabolism have been investigated in the recent decades. High-phosphorus diet produces mild hyperparathyroidism and reduces calcitriol concentrations.

Lisäksi on osoitettu eläin- ja ihmiskoejärjestelyin, että runsasfosforinen dieetti lisää luun resorboitumista ja vähentää luun muodostusta ainakin silloin kun dieetin kalsium on myös matala.

Moreover, it has been demonstrated, in experimental settings in animals and humans that high-phosphorus diets increase bone resorption and decreases bone formation –at least in combination with low calcium diets.

Joissain poikkileikkauksellisissa tutkimuksissa on ollut viitettä siitä, että fosforinsaanti ja erityisesti ravintolisäfosforin saanti assosioituu korkeampiin PTH - hormonipitoisuuksiin ja sellainen voisi olla luulle haitallista.

Some cross-sectional studies have indicated that phosphorus intake, and especially as food additive phosphorus is associated with higher PTH concentrations and could be deleterious to bone (5, 9).

Hyperfosfatemia ja epänormaali mineraaliaineenvaihdunta ovat tunnistettuja riskitekijöitä verisuonten kalkkeutumiselle kroonista munuaisvikaa potevilla ja ne assosioituvat kohonneeseen mortaliteettiin sekä predialyysi- että dialyysipotilailla

Väestössä yleensäkin fosforipitoisuuksien normaalialueen ylin neljännes liittyy lisääntyneeseen kardiovaskulaariseen ja kokonaiskuolleisuuteen.

Eräät tutkimukset ovat osoittaneet, että munuaistaudin loppuvaiheen ja mortaliteetin riski lisääntyy kun seerumin fosfori kohoaa normaalien viiterajan sisällä.

Hyperphosphatemia and abnormal mineral metabolism has been recognized as a risk factor in the development of vascular calcification in chronic kidney disease patients and is associated with increased mortality in both predialysis and dialysis patients(10,11).

In the general population, phosphorus concentrations in the upper quartile of the normal range are also associated with increased cardiovascular and all-cause mortality (12,13.

Some studies have shown that the risk of end-stage renal disease and mortality increases with increasing serum phosphorus, within the normal range (14).

Sydänverisuoniston kalkkeutuminen ei ole vain kalkin ja fosfaatin sakkautumisen seurausta . Tuoreet tutkimukset ovat osoittaneet, että korkea fosfaatti on yksi tekijä, joka triggeröi verisuonten sileitä lihassoluja differentioitumaan osteoblastin kaltaisiksi soluiksi. Jopa hetkelliset ohimenevät seerumin fosfaattipitoisuuden kohoamiset, kuten syömisen jälkeisessä hyperfosfatemiassa, voivat edistää endoteelin dysfunktiota ( suoniston sisäpinnan toiminnan huononemista).

Cardiovascular calcification is not only the result of precipitation of calcium and phosphate.

Recent studies have documented that high phosphate is one factor that triggers the differentiation of vascular smooth muscle cells into osteoblast-like(12). Even transient increases of serum phosphate concentrations, e.g.post-prandial hyperphosphataemia, may promote endothelial dysfunction(15,16).

US FNB on asettanut fosforin siedettävän ylärajan (Tolerable Upper Intake, TOI), joka on 4000 mg päivässä (siis neljä grammaa).

Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto on julkaisut tieteellisesti perustellut mielipiteet vitamiinien ja mineraalien ylimmistä tasoista vuonna 2006. Heidän johtopäätöksensä oli, ettei fosforin suhteen ole tarpeeksi tieteellistä näyttöä ( vuonna 2005), jotta voitaisiin asettaa siinä vaiheessa fosforin saantiin siedettävää ylärajaa (TOI), mutta samalla he totesivat, että normaali terve ihminen voi sietää fosforin saanteja ainakin 3000 milligrammaan asti päivässä.

Ottaen huomioon haittavaikutuksista tehdyt observaatiot niin siedettävä yläraja (TOI) on arvioitava uudestaan tulevina vuosina.

The US Food and Nutrition Board has set a Tolerable Upper Intake level of 4000 mg/day

in 1997(7).

The European Food Safety Agency has published a scientific opinion on upper

levels on vitamins and minerals in 2006. They conclude that there is not enough scientific

evidence (in 2005) to establish a Tolerable Upper Intake Level, but they state that normal, healthy persons can tolerate intakes to at least 3000 mg/day Given the recent observations on adverse effects, the Tolerable Upper Level has to be re-evaluated during the coming years.

6. Ravintolähteet ja saanti,  Dietary sources and intake

Liha, maito, jyvätuotteet ja palkohedelmät sisältävät runsaasti fosforia ja niistä tulee suurimmat määrät keskimääräisen ravinnon kokonaisfosforinsaannista.

Meat, milk,grain products and legumes are high in phosphorus and contribute the largest

amounts to the total dietary phosphorus intake in an average diet

Fosforin biologinen saatavuus vaihtelee eri elintarvikelähteistä.  Joitain fosforimuotoja on vähemmän saatavilla olevina erityisesti fytiinin fosfori (Phytic acid, inositole hexaphosphate). Fytiinia on lähinnä viljanjyvien uloimmissa kerroksissa. 
(Mikä fytiini on:  http://leanfytiini-kirjallisuutta.blogspot.se/2008/11/mik-fytiini-on.html)

The bioavailability of phosphorus differs among food sources.

Some forms of dietary phosphorus are less bioavailable, especially phosphorus in phytic acid, mainly found in the outer layer of cereal grains.

Varsinainen biologinen saatavuus riippuu siitä, miten näitä jyviä prosessoidaan ja mikä on jäljellä olevan fytiinin (IP6) määrä. Itse asiassa tiedetään aika vähän eri elintarvikelähteiden fosforin biologisesta saatavuudesta. Elintarvikelisien inorgaaniset fosfaattisuolat ruoan prosessoinnissa hydrolysoituvat heti mahasuolikanavasssa ja imeytyvät.

The actual bioavailability depends on the way these grain products are processed

and the amount of residual phytate. Little is actually known about phosphorus bioavailability from different food sources. Inorganic phosphate salts such as food additives in food processing are readily hydrolyzed in the gastrointestinal tract and absorbed.

Elintarviketeollisuudessa on fosforia sisältävien elintarvikelisien käyttö hyvin laaja-alaista. USA:ssa ja läntisissä kulttuureissa fosfori, jota lisätään elintarvikkeeseen prosessoinnissa, voi edustaa päivittäistä 500 mg fosforinsaantia. Riippuen siitä, mitä ruokia suosii, näiden yhdisteiden osuus yksilölle voi olla 300 mg- 1000 mg fosforia päivässä, Huomata voi, että alempi sosioekonominen status korreloi korkeampiin seerumin fosforipitoisuuksiin, mikä todennäköisesti johtuu enemmästä kiinteän ravinnon ja alkoholittomien juomien käytöstä.

The use of food additives containing phosphorus in the food industry is widespread

.In the US and other Western cultures, phosphorus that is added during processing can represent an average daily intake of 500 mg⁄day. Depending on food preferences, these compounds can contribute from 300 mg to 1000 mg of phosphorus to individual daily.

It is notable is that low socioeconomic status is linked to higher serum phosphorus concentrations, probably due to the high intake of fast foods and soft drinks

Pohjoismainen ravinto sisältää 1500- 1800 mg fosforia 10 megajoulessa ravintoenergiaa Osuus mikä tulee elintarvikelisistä on pääasiallisesti tuntematonta, mutta todennäkösesesti merkitsevän tärkeä osa.

Diets in the Nordic countries contain 1500-1800 mg/10MJ. The intake from food additives is largely unknown, but is likely to be of significant importance

Suomennos 2.5. 2013 ( Tämä sama teksti on  esitetty myös siten että koko suomalainen teksti on  erikseen ja englantilainen erikseen. )E- lisäaineet, joissa on fosfaattia on myös merkattu siihen.  "NNR 2012" 
Päivitys 7.2. 2015)