Збільшення надходження в їжу фосфору з харчових добавок, що потенційно може негативно впливати на кістки

Ейдзі Такеда

4 Кафедра клінічного харчування, Інститут біологічних наук про здоров'я, Вища школа Токусіма, місто Токусіма, Токусіма, Японія; і

Хіронорі Ямамото

5 Департамент охорони здоров'я та харчування, факультет людського життя, Університет Джин-Ай, місто Ечізен, Фукуї, Японія

Хісами Яманака-Окумура

Ютака Такетані

Анотація

Вступ

Прийом фосфору необхідний для росту та мінералізації кісток. Фосфор рясно надходить у раціон через м’ясо, зернові та молочні продукти. У багатьох країнах дієтичне споживання фосфору вище (1, 2), ніж рекомендована добова норма, і фосфор, як фосфорні солі, додається в їжу як харчова добавка. Показано, що велике споживання фосфору пригнічує збільшення концентрації 1,25-дигідроксивітаміну D [1,25 (OH) 2D] 6 у сироватці крові у відповідь на низьке споживання кальцію в їжі. Крім того, фосфор вважається основним харчовим джерелом кислоти (3). Продовжується дискусія про те, чи надмірне споживання фосфору негативно впливає на масу та щільність кісткової тканини. Тому в цьому огляді обговорюється роль надмірного надходження в їжу фосфору з натуральної їжі та оброблених продуктів харчування для здоров’я кісток.

Поточний стан знань

Споживання фосфору та здоров’я кісток.

Приблизно 80–90% мінерального вмісту кісток складається з кальцію та фосфору, а 85% фосфору, що міститься в організмі, знаходиться в скелеті. Адекватне споживання фосфору має важливе значення для багатьох біологічних процесів, включаючи мінералізацію скелета, але вважається, що надмірне споживання може мати шкідливий вплив на кістки. Фосфор може безпосередньо спричиняти апоптоз у культивованих остеобластах, а також збільшення концентрації паратгормону (ПТГ) (4). Дієти з високим вмістом фосфору та низьким вмістом кальцію призводять до зменшення всмоктування кальцію в кишечнику, зменшення концентрації кальцію в сироватці крові та стимулювання секреції ПТГ, що, в свою чергу, призводить до резорбції кісток, щоб повернути кальцію в сироватці до гомеостатичних концентрацій. Періодичне введення людського ПТГ збільшує кісткову масу у людей та щурів (5, 6), але постійно високі концентрації ПТГ знижують мінеральну щільність кісткової тканини. Показано, що фосфор з високим вмістом їжі спричиняє втрату кісткової маси у тварин (7).

У дослідженнях на тваринах та людях спостерігалося стійке підвищення рівня ПТГ після споживання фосфору (8, 9). На додаток до кількох природних джерел фосфору в молочних продуктах, м'ясі, цільних зернах, горіхах та яйцях, використання фосфорних добавок у харчовій промисловості є загальним явищем, що ще більше збільшує споживання фосфору (10, 11). Фосфор з неорганічних добавок поглинається майже повністю (12) і може мати ефекти, що відрізняються від ефектів природного фосфору (13, 14). Було підраховано, що фосфорні добавки можуть додавати до раціону до 1 г фосфору, залежно від вибору їжі, у США (12). На основі недавнього звіту, типовий пацієнт на гемодіалізі в Європі споживає щонайменше 100–300 мг додаткового фосфору з добавок (15). Фосфор безпосередньо регулює виробництво 1,25 (OH) 2D клітинами нирок у культурі (16) та in vivo (17) ( Рис. 1 ).

Обмін фосфору у людини. Високе споживання фосфору в їжі підвищує концентрацію фосфору в сироватці крові, що стимулює секрецію ПТГ та секрецію FGF23. І PTH, і FGF23 індукують фосфатурію. PTH та FGF23 активують та інгібують синтез 2D 1,25 (OH), що підвищує та зменшує ефективність поглинання фосфору в кишечнику відповідно. PTH також стимулює секрецію FGF23, тоді як FGF23 інгібує секрецію PTH. FGF23, фактор росту фібробластів 23; Пі, неорганічний фосфат; ПТГ, паратгормон; 1,25 (OH) 2D, 1,25-дигідроксивітамін D; 25 (OH) D, 25-гідроксивітамін D.

Фактор росту фібробластів у сироватці крові (FGF23) переважно секретується остеоцитами і є головним фактором регуляції фосфорного гомеостазу (18, 19). FGF23 досягає своєї клітинної специфічності в нирках та паращитовидних залозах шляхом зв’язування в присутності його обов’язкового трансмембранного білкового корецептора Klotho, що збільшує спорідненість FGF23 до всюди експресованих рецепторів FGF (20). FGF23 діє на нирку, викликаючи фосфатурію, знижений синтез 1,25 (OH) 2D і потенційно коригує високі концентрації фосфору та 1,25 (OH) 2D. Було показано, що введення рекомбінантного FGF23 пригнічує експресію та секрецію гена ПТГ у щурів з нормальною функцією нирок та in vitro в культурах органів паращитовидних залоз щурів у щурів з нормальною функцією нирок (21).

Навантаження фосфором і кістковий метаболізм.

Ми дослідили гострий ефект перорального навантаження фосфору на ПТГ та FGF23, щоб з'ясувати їх роль у швидкому регулюванні сироваткового фосфору (23). У першому дослідженні 8 здоровим добровольцям чоловічої статі по черзі подавали 1 з 3 тестових страв, що містять 200 мг кальцію та різні кількості фосфору [400 мг (P400), 800 мг (P800) та 1200 мг (P1200)] як обід.

Виділення фосфору з сироваткою та сечею фосфору значно збільшилось і залежно від дози протягом 1 год після прийому Р400, Р800 та Р1200. Кальцій у сироватці крові не змінювався, оскільки споживання фосфору збільшувалось. Подібним чином рівень кальцію в сироватці крові знизився після прийому фосфору 1995 мг, але не змінився після прийому 1245 мг фосфору (22). Концентрація ПТГ у сироватці крові суттєво зросла через 1, 2 та 4 години після прийому їжі Р800 та Р1200 порівняно з такою після їжі Р400. ПТГ у сироватці крові показав двофазну криву через 1–2 та 4–6 год після прийому Р1200 і був значно вищим, ніж після прийому Р400. Сироватка FGF23 значно зросла через 8 годин після прийому Р1200 порівняно з прийомом як Р400, так і Р800 (23). Ці дані вказують на те, що ПТГ може бути пов'язаний із швидкою адаптацією фосфорного гомеостазу, але що FGF23 може не бути.