Gospodarka wapniowo-fosforanowa organizmu i jej wpływ na układ kostny

   Zachowanie przez organizm stałego stanu równowagi, czyli homeostazy jest możliwe dzięki mechanizmom utrzymującym organizm w stanie równowagi. Mechanizmy regulacji wchłaniania, magazynowania i wydalania pozwalają zachowywać odpowiednie funkcje życiowe organizmu mimo znacznych wahań spożycia składników odżywczych. Jednak zbyt długo utrzymujący się niedobór lub nadmiar danych składników może skutkować zaburzeniami homeostazy oraz prowadzić do wystąpienia chorób.

   Jednym z wielu mechanizmów regulacyjnych w organizmie człowieka jest mechanizm gospodarki wapniowo-fosforanowej, która odpowiada za utrzymanie odpowiedniego stężenia wapnia oraz fosforu w surowicy krwi. Przez regulację procesów wchłaniania, wydalania oraz magazynowania tych pierwiastków możliwe jest zachowanie prawidłowego funkcjonowania organizmu. Jakie są skutki zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej i dlaczego tak bardzo zależy od niej stan naszych kości?

Wapń - funkcje, źródła w żywności, zapotrzebowanie, biodostępność

   Wapń to makroelement, który jest głównym materiałem budulcowym kości oraz zębów. Ponad 99% zawartości wapnia w organizmie osób dorosłych znajduje się w kościach w postaci hydroksyapatytu (nieorganicznej, mineralnej struktury odpowiedzialnej za mechaniczną wytrzymałość kośćca). Wapń zawarty w kościach jest rezerwuarem tego pierwiastka, który uwalniany jest do krwi w momencie niedoboru tego składnika we krwi. Wapń jest bowiem również odpowiedzialny za krzepnięcie krwi, aktywacje wielu enzymów (np. lipaz), przewodnictwo bodźców nerwowych, kurczliwość mięśni oraz niezbędny jest do prawidłowej pracy serca.

   Produkty żywnościowe bogate w wapń to przede wszystkim sery żółte, nasiona, pestki, orzechy, warzywa strączkowe oraz ryby w puszkach.


   Zawartość wapnia w danych produktach spożywczych [mg/100g]:

- mak - 1438
- ser parmezan - 1380
- sezam - 975
- ser edamski tłusty - 867
- ser ementaler pełnotłusty - 835
- ser Mozzarella - 716
- nasiona chia - 631
- migdały - 264
- siemię lniane - 255
- ser Ricotta - 240
- czerwona fasola Red Kidney - 195
- jogurt naturalny 2% tłuszczu - 170
- fasola biała suche nasiona - 163
- figi suszone - 162
- orzechy brazylijskie - 160
- rukola - 160
- nasiona amarantusa - 159
- mleko spożywcze 2% tłuszczu - 120
- orzechy pistacjowe - 105


   Zapotrzebowanie na wapń jest różne w zależności od wieku a także stanu fizjologicznego (ciąża).

   Normy dziennego zapotrzebowania na wapń:

^*1 Zalecane dziennie spożycie (RDA) - wartość zaspokajająca potrzeby ponad 97.5% zdrowej populacji w każdej grupie wiekowej, obu płci. Wartość ta jest szacowana metodami statystycznymi.

^*2 Poziom maksymalny spożycia (UL) - wartość, która nie powoduje szkodliwych efektów u osób zdrowych, co stwierdzono w badaniach pod kontrolą lekarską.

^*3 Rekomendowane dzienne spożycie (AI) - prawdopodobny poziom dziennego spożycia obliczony na podstawie obserwacji lub doświadczalnie ustalonych przybliżeń lub szacunków spożycia poszczególnych składników odżywczych. Wartość AI jest podawana kiedy nie jest możliwe oszacowanie RDA.


   Na zwiększenie biodostępności wapnia z pożywienia wpływa obecność laktozy, witaminy D, aminokwasów zasadowych, soli żółciowych, bakterii probiotycznych, niskie pH, odpowiednia proporcja z fosforem i magnezem, natomiast na zmniejszenie biodostępności wapnia ma wpływ obecność błonnika pokarmowego - nierozpuszczalnych frakcji, tłuszczów, szczawianów, fitynianów, alkoholu i kofeiny.

   Długotrwały niedobór wapnia w diecie prowadzić do krzywicy u dzieci, osteomalacji (demineralizacji i osłabienia wytrzymałości mechanicznej kośćca) oraz może zwiększać ryzyko wystąpienia osteoporozy. Może też objawiać się tężyczką (mrowienie warg, języka, palców, ból mięśni, skurcze mięśni twarzy), zaburzeniami neurologicznymi i wzrostem ciśnienia krwi.



Fosfor - funkcje, źródła w żywności, zapotrzebowanie, biodostępność

   Fosfor to makroelement, który podobnie jak wapń jest materiałem budulcowym kości i zębów (85% zawartości tego pierwiastka w organizmie dorosłego człowieka znajduje się w kościach). Fosfor wchodzi w skład błon komórkowych, kwasów nukleinowych. Uczestniczy w energetycznych procesach metabolicznych oraz przewodzeniu bodźców nerwowych oraz aktywowaniu wielu enzymów.

   Produkty żywnościowe bogate w fosfor to przede wszystkim sery żółte, produkty zbożowe z pełnego przemiału, warzywa strączkowe, nasiona, pestki, orzechy oraz mięsa i wędliny.


   Zawartość fosforu w danych produktach spożywczych [mg/100g]:

- otręby pszenne - 1276
- pestki dyni - 1233
- ser edamski pełnotłusty - 867
- ser gouda pełnotłusty - 807
- pestki słonecznika - 660
- sezam - 629
- ser brie pełnotłusty - 600
- orzechy nerkowca - 593
- sardynki w oleju - 490
- orzechy pistacjowe - 490
- fasola biała nasiona suche - 437
- migdały - 454
- groch nasiona suche - 388
- wątroba wieprzowa - 362
- śledź solony - 341
- kabanosy - 285
- kiełbasa krakowska sucha - 275
- chleb żytni pełnoziarnisty - 245
- ser twarogowy chudy - 240


   Normy dziennego zapotrzebowania na fosfor:

^*1 Zalecane dziennie spożycie (RDA) - wartość zaspokajająca potrzeby ponad 97.5% zdrowej populacji w każdej grupie wiekowej, obu płci. Wartość ta jest szacowana metodami statystycznymi.

^*2 Poziom maksymalny spożycia (UL) - wartość, która nie powoduje szkodliwych efektów u osób zdrowych, co stwierdzono w badaniach pod kontrolą lekarską.

^*3 Rekomendowane dzienne spożycie (AI) - prawdopodobny poziom dziennego spożycia obliczony na podstawie obserwacji lub doświadczalnie ustalonych przybliżeń lub szacunków spożycia poszczególnych składników odżywczych. Wartość AI jest podawana kiedy nie jest możliwe oszacowanie RDA.


   Fosfor jest wchłaniany z pożywienia w 55-80%. Część tego pierwiastka w produktach zbożowych oraz w nasionach roślin strączkowych występuje w postaci trudno rozpuszczalnych soli, co utrudnia wchłanianie fosforu w przewodzie pokarmowym. Wchłanialność fosforu z tych produktów zwiększa namaczanie nasion roślin strączkowych przed gotowaniem oraz wykonywanie fermentacji ciasta w produkcji pieczywa.

   Nadmiar fosforu, ze względu na wysoką zawartość w różnych produktach spożywczych jest rzadko spotykany. Zbyt duża podaż fosforu wraz z dietą może prowadzić do przejściowego podwyższenia jego poziom w surowicy krwi i powodować może zmniejszenie syntezy kalcytriolu i jelitowego wchłaniania wapnia z przewodu pokarmowego.



Regulacja hormonalna gospodarki wapniowo-fosforanowej

   Gospodarka wapniowo-fosforanowa organizmu kontrolowana jest przez szereg hormonów odpowiedzialnych za regulację poziomu tych pierwiastków we krwi. Jednym z hormonów biorącym udział w regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej jest parathormon, produkowany przez przytarczyce. Na jego uwalnianie wpływ ma poziom wapnia w surowicy krwi. Spadek stężenia jonów wapnia Ca_²⁺ we krwi powoduje uwalnianie parathormonu, który zmniejsza wydalanie wapnia z moczem oraz uwalnia rezerwy wapnia z kości celem utrzymania odpowiedniego stężenia wapnia we krwi i zapobiegnięcia hipokalcemii. Pobudza on też syntezę kalcytriolu w nerkach - aktywnej formy witaminy D, która zwiększa wchłanianie wapnia z przewodu pokarmowego. Gdy jonów wapnia Ca²⁺ w surowicy krwi jest za dużo, następuje zwiększenie wydzielania kalcytoniny - hormonu produkowanego głównie przez tarczycę. Kalcytonina hamuje uwalnianie wapnia z kości, zwiększa jego wydalanie z moczem. W przypadku fosforu w momencie jego mniejszego stężenia we krwi uwalniany jest on z kości za pośrednictwem parathormonu, który przeciwnie niż w przypadku wapnia, powoduje  też zwiększenie wydalania fosforu z moczem. Malejące stężenie fosforu we krwi powoduje również syntezę kalcytriolu, który zwiększa wchłanianie fosforu z przewodu pokarmowego.



Rodzaje zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz ich konsekwencje

   Wśród czynników powodujących zaburzenia gospodarki wapniowo-fosforanowej wymienić można niedobór wapnia w spożywanej diecie Długotrwały niedobór wapnia przy jednoczesnym niedoborze witaminy D może prowadzić do hipokalcemii, co objawiać się może tężyczką. Niedobór wapnia w pożywieniu, niewystarczające jego wchłanianie w przewodzę pokarmowych oraz niedobór witaminy D i witaminy K2 może prowadzić do osteomalacji. Rzadko jest spotykany niedobór fosforu w diecie, natomiast nadmiar tego pierwiastka powodować może zmniejszenie syntezy kalcytriolu - aktywnej formy witaminy D) oraz może zmniejszać wchłanianie wapnia z przewodu pokarmowego. Długotrwałe nadmierne spożycie fosforu może więc prowadzić do utraty masy kostnej. W związku z tym zaleca się aby stosunek wapnia do fosforu w diecie wynosił 1:1.

   Do zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej prowadzić mogą też choroby takie jak choroby przytarczyc (niedoczynność i niedoczynność) oraz przewlekła choroba nerek (PChN). Nadczynność przytarczyc objawia się nadmiernym wydzielaniem parathormonu, co powodować może demineralizację kości oraz wzrost stężenia wapnia we krwi, co skutkować może między innymi kamicą nerkową czy powstawaniem zwapnień między innymi w naczyniach krwionośnych. Niedoczynność przytarczyc, czyli zbyt mała ilość wydzielanego parathormonu może prowadzić do spadku stężenia wapnia w surowicy i wzrostu stężenia fosforu, co może powodować tężyczkę, bolesne skurcze mięśni oraz z powodu wysokiego poziomu fosforu do powstawania złogów wapniowo-fosforanowych. Przewlekła choroba nerek PChN i przez to zmniejszenie wchłaniania kłębuszkowego prowadzić może do zwiększenie stężenia fosforanów w surowicy krwi. Hiperfosfatemia (zbyt wysoki poziom fosforu) może prowadzić do wystąpienia powikłań mineralno-kostnych, które prowadzić mogą do wystąpienie nadczynności przytarczyc, hamowania aktywowania kalcytriolu oraz powstania zwapnień w tkankach miękkich (naczyniach krwionośnych).



   Odpowiednie działanie gospodarki wapniowo-fosforanowej pozwala zapobiegać takim schorzeniom jak osteomalacja czy osteoporoza. Aby zmniejszyć ryzyko demineralizacji kośćca i jego powikłań należy zadbać o odpowiednią podaż z dietą wapnia, witaminy D oraz fosforu (a także o odpowiedni jego stosunek wagowy do spożywanej ilości wapnia). W zdiagnozowanej przewlekłej chorobie nerek PChN należy  zmniejszyć spożycie fosforu oraz zwiększać spożycie wapnia (zalecana suplementacja).