Розуміння джерел харчового фосфору при лікуванні хворих на хронічну хворобу нирок

Анотація

Хронічна хвороба нирок (ХХН) вражає> 20 мільйонів американців і пов’язана з високою захворюваністю та смертністю (1). Прогресуюче погіршення функції нирок при ХХН призводить до затримки багатьох речовин, включаючи фосфор (Р), які зазвичай виводяться нирками. Однак концентрація Р в сироватці крові зазвичай підтримується в межах норми від 2,5 до 4,5 мг/дл за допомогою різноманітних компенсаторних механізмів, поки хвороба нирок не переросте до приблизно 5 стадії ХХН або ШОЗ (2). Ефективним механізмом є зменшення ниркової канальцевої абсорбції фосфату (PO4; тобто, збільшена фракційна екскреція Р, регульована паратиреоїдним гормоном [PTH] та фактором росту фосфатоніну фібробластів 23) (3,4).

За останні роки ряд епідеміологічних досліджень продемонстрували зв'язок між високим рівнем Р у сироватці крові та підвищеним ризиком смерті як у хворих на діаліз, що залежать від ШОЕ (5,6), так і у осіб з менш запущеними стадіями ХХН (7), гіперфосфатемії у них останніх пацієнтів також, схоже, асоціюють із більш швидкими темпами прогресування ХХН (8). Дійсно, нові дані вказують на те, що у осіб, які не мають очевидної ХХН та мають високий нормальний рівень Р у сироватці крові, ризик кальцифікації коронарних артерій та смертності підвищується (9-11). Отже, відносна гіперфосфатемія може представляти новий фактор ризику серцево-судинної системи та смерті (12). Подібним чином, можливо, хоча ще не доведено, що втручання, спрямовані на обмеження дієтичного Р, можуть поліпшити серцево-судинний профіль та виживання навіть у осіб з високим нормальним або прикордонним підвищеним рівнем Р у сироватці крові.

Елемент Фосфор

Р, багатовалентний неметалевий елемент групи азоту (група 15) періодичної системи, природно міститься в неорганічних породах PO4. Через свою високу реакційну здатність Р майже ніколи не зустрічається як вільний елемент у природі, але присутній майже виключно у формі аніонів, PO4. Перше зареєстроване покоління елементарного Р було наприкінці 17 століття із препарату сечі, який зазвичай містить значну кількість розчиненого PO4 (13). Кістковий попіл був ще одним важливим джерелом Р до середини 19 століття. Найважливішим комерційним використанням хімікатів на основі Р є виробництво добрив. З'єднання P також широко використовуються у вибухових речовинах, нервових токсинах, сірках тертя, феєрверках, пестицидах, зубних пастах, миючих засобах та харчових добавках (14).

Як важливий біологічний елемент, Р необхідний всім клітинам для нормальної роботи і є критичним компонентом усіх живих організмів (15). В організмі найбільша перевага Р виявляється як PO4, 85% якого існує в кістках і зубах у вигляді гідроксиапатиту солі PO4 кальцію. Фосфоліпіди (наприклад, фосфатидилхолін) є основними структурними компонентами клітинних мембран (16). Виробництво енергії та хімічне зберігання енергії залежать від фосфорильованих сполук, таких як аденозинтрифосфат та креатин PO4. Нуклеїнові кислоти - це довгі ланцюги молекул, що містять PO4 (17). Ряд ферментів, гормонів та внутрішньоклітинних сигнальних молекул залежать від фосфорилювання для активності. Р - важливий буфер іонів водню в рідинах організму. Р-містить молекула 2,3-дифосфогліцерат зв'язується з гемоглобіном в еритроцитах і сприяє доставці кисню до тканин організму (15).

Дієтичний Р та його метаболізм

Оскільки Р існує практично у всіх живих організмах, він міститься у більшості продуктів харчування. Основними джерелами їжі Р є групи продуктів харчування, багатих на білок, включаючи молочні продукти, м'ясо та рибу (див. Нижче). За даними Ради з питань харчування та харчування Інституту медицини, рекомендована дієта для Р становить 700 мг/добу у здорових дорослих; у дітей старшого віку та вагітних жінок пропонується прийом до 1250 мг/добу (17). Існує чисте всмоктування Р через кишковий тракт (вимірюється як дієта мінус кал) приблизно від 40 до 80% дієтичного Р, виходячи з типу дієти (див. Нижче) та впливу таких гормонів, як неселективний активний вітамін D сполуки (кальцитріол), які збільшують кишкове всмоктування Р (18).

Після кишкового всмоктування Р лише невелика кількість Р виділяється з калом, потом та слиною, але ця частка загального виходу Р може бути збільшена при погіршенні функції нирок (19). У осіб без нирково-відсталої ниркової недостатності> 95% виведення абсорбованого Р відбувається з сечею (20). Зазвичай приблизно від 70 до 90% Р, відфільтрованого клубочками, реабсорбується канальцевими клітинами нирок; це контролюється ПТГ і фактором росту фібробластів 23, які обидва зменшують реабсорбцію канальцевого Р (3). Отже, більш високе споживання дієтичного Р рідко призводить до значних змін концентрації Р у сироватці крові у людей з нормальною або частково ослабленою функцією нирок, доки фракційна екскреція Р із нирками може пропорційно збільшуватися (21).

Рівень сироватки Р може незначно підвищуватися при дієті з високим вмістом Р, особливо відразу після їжі, багатої на Р (3). Високі концентрації Р в сироватці інгібують ниркове 1-α-гідроксилювання вітаміну D, що призводить до зниження рівня кальцію в сироватці крові (22). Підвищений рівень Р у сироватці крові може також пригнічувати вміст кальцію в сироватці крові, викликаючи випадання в тканини насиченого продукту кальцію-Р у сироватці крові. Ці фактори можуть сприяти збільшенню вивільнення ПТГ (23). Часте або стійке підвищення рівня ПТГ може мати несприятливий вплив на вміст мінеральних речовин і архітектуру кісток, хоча значення такого прикордонного або тимчасового гіперпаратиреозу без порушення функції нирок незрозуміле (24). У контрольованому дослідженні молодих жінок не виявлено побічних ефектів дієти, багатої на Р, до 3000 мг/добу на гормони, пов'язані з кістками, та біохімічні маркери реабсорбції кісток, якщо споживання кальцію в їжі підтримувалося майже на рівні 2000 мг/добу (25 ). В даний час немає переконливих доказів того, що звичайне споживання Р в США негативно впливає на мінеральну щільність кісток у осіб без ХХН; однак недавнє дослідження, яке використовувало опитувальник частоти їжі, показало, що більш високе споживання дієти P або співвідношення P-до білка асоціювалося з підвищеним 5-річним ризиком смерті у 224 хворих на гемодіалізі (26).

Органічний Р та дієтичний білок

Оскільки органічний Р значною мірою зв’язується in vivo з білками та іншими внутрішньоклітинними, що містять вуглець молекулами, Р природним чином міститься в продуктах, багатих білком (27). Як показано в таблиці 1, продукти харчування на основі тварин, що містять багато органічних Р, включають молочні продукти, м'ясо, птицю та рибу. Органічний Р гідролізується в кишковому тракті, а потім всмоктується в циркуляцію як неорганічний PO4 (28). Зазвичай поглинається лише від 40 до 60% органічного харчового Р (29). Складність додається за рахунок змінної засвоюваності дієтичних поживних речовин та біодоступності дієтичного П. Перетравність Р з продуктів тваринного походження вища, ніж рослинних білків (див. Нижче). Більше того, м’ясні продукти часто “покращують” додаванням добавок PO4 (див. Нижче), що може помітно збільшити загальний вміст Р.

Дієтичний вміст Р, білка та калію в окремих продуктах харчування, класифікований відповідно до категорій співвідношення Р-до білка (64,65)

Існує сильна і позитивна кореляція між харчовим білком та споживанням Р, що відповідає за часте асоціювання високого споживання білка в раціоні з надмірним прийомом Р і розвитком гіперфосфатемії у людей з ХХН (27). Боаз та Сметана (27) дослідили дієтичне споживання 104 ізраїльських пацієнтів із ХХН, у тому числі 73 чоловіків (середній вік 65,6 років), використовуючи опитувальник частоти їжі. Вони розробили таке рівняння регресії для взаємозв'язку між споживанням білка та Р, яке може становити 84% дисперсії споживання дієти Р:

Дієтичний Р (мг) = 128 мг Р + (дієтичний білок в г) × 14 мг Р/г білка

Подібним підходом ми досліджували щоденне споживання Р та білків у 107 пацієнтів на підтримуючому гемодіалізі (МГД) з восьми клінік DaVita в Південній Каліфорнії, які брали участь у дослідженні харчової та запальної оцінки пацієнтів, які перебувають на діалізі (NIED) (30,31). Споживання дієти оцінювали за допомогою 3-денного щоденника дієти, пов’язаного з інтерв’ю з дієтологом; дані аналізували з використанням Nutrition Data Systems for Research (NDSR), версія 2005 (Міннеаполіс, Міннесота). Пацієнти були віком 56,0 ± 12,4 років (середнє значення ± SD) і включали 60% чоловіків, 43% чорношкірих та 36% іспаномовних та 62% хворих на цукровий діабет, з діалізом у віці 42,1 ± 33,7 місяця. Суха маса після діалізу становила 75,1 ± 20,8 кг (мінімум 42,6 кг, максимум 172,1 кг), а середня за 3 місяці Kt/V (одинарний пул) становила 1,58 ± 0,28. Розрахункове споживання дієтичного Р становило 874 ± 352 мг/добу (мінімум 294 мг/добу, максимум 2137 мг/добу), а дієтичне споживання білків - 66,6 ± 26,9 г/добу (мінімум 24,1 г/добу, максимум 160,7 г/добу). Була сильна лінійна асоціація (r = 0,91, P 2 = 0,83)

Приблизне щоденне споживання Р (у мг/добу) із щоденного споживання білка (у г/добу) у 107 пацієнтів із СХВ із дослідження NIED (30). Рівняння регресії: P = 11,8 * білка + 78 (r = 0,91, значення P 2 як у нашому, так і в рівняннях регресії Боаза та Сметани (27) вказують на хорошу відповідність моделі та не обов'язково хороший прогноз для окремих значень (32).

Відповідно до цих даних, нещодавнє епідеміологічне дослідження 30 075 хворих на МГД виявило, що сироватка Р у попередньому діалізі поступово зростала у міру зростання нормованого зовнішнього вигляду азоту білка (nPNA), також відомого як нормалізована швидкість катаболізму білка (nPCR); nPNA відображає споживання білка у пацієнтів з МГБ (рис. 2) (33). Отже, більш високе споживання дієтичного білка у пацієнтів з ХХН не тільки схиляє до більшого споживання Р, але і може призвести до погіршення гіперфосфатемії; однак важливо оцінити широкий діапазон варіацій пропорції Р від різних видів білковмісних продуктів. Відповідним прикладом є яєчний білок, який містить лише 1,4 мг Р на грам білка, тоді як яєчний жовток містить 22,8 мг Р на грам білка, або в 16 разів більше Р на грам білка (див. Таблицю 1).

Асоціація між початковим споживанням харчових білків, представленим 13-тижневим усередненим nPNA (nPCR) та 13-тижневим усередненим вмістом Р в сироватці крові, у 30 075 пацієнтів з МГД DaVita (P Переглянути цю таблицю:

Переглянути вбудований
Переглянути спливаюче вікно

Звичайні фосфатні добавки, що використовуються в харчовій промисловості

Наслідки обтяження Р від добавок

Неорганічні Р, такі як добавки Р, не зв’язуються з білками; це солі, які легше роз'єднуються і всмоктуються в кишковому тракті (50). Дійсно, вважається, що> 90% неорганічного Р може всмоктуватися в кишковому тракті, на відміну лише від 40 до 60% органічного Р, що присутній у природних продуктах харчування (51,52). Основним наслідком цих міркувань для громадського здоров'я є те, що навантаження на P від неорганічних P-містять харчових добавок непропорційно велике порівняно з органічним P. На початку 1990-х добавки P вносили приблизно 500 мг/добу P в американський раціон, тоді як сьогодні P добавки можуть вносити до 1000 мг/добу Р середньостатистичній американській дієті (37,51,53,54).

В одному дослідженні вісім здорових добровольців годували дієтою, яка містила однакову кількість дієтичного білка (95 г/день) та енергії (2200 кал/день) протягом 4 тижнів. Спочатку пропонована їжа містила мало або взагалі не містила Р-харчових добавок. Через 4 тижні учасникам пропонувались продукти з великою кількістю добавок Р (50). Це втручання призвело до збільшення загального споживання Р з 979 до 2124 мг/добу. Введення продуктів, що містять добавки PO4, асоціювалося з кишковим дистрессом, м’яким стільцем та/або легкою діареєю та призвело до підвищення рівня Р у сироватці крові та виведення Р з сечею та зменшення концентрації кальцію в сироватці та сечі (50). Ці зміни аналогічні тим, що спостерігаються у експериментальних тварин, яким годували раціони з високим вмістом Р, що асоціюється з посиленим вивільненням ПТГ, подібно до вторинного гіперпаратиреозу, який спостерігається при ХХН (55). Отже, не тільки оброблені харчові продукти можуть містити велику кількість Р на додаток до природного Р (тобто до 2 разів більше), але також Р легше засвоюється, оскільки він знаходиться в неорганічній формі.

Два продукти харчування мають особливе значення для пацієнтів із ХХН: безалкогольні напої та сир. Значна кількість фосфорної кислоти, як правило, присутня в більшості кола і багатьох інших напоїв, але не в корінній пиві, наприклад (таблиця 3) (53). У багатьох, але не у всіх прозорих безалкогольних напоях або чаях низький вміст Р (таблиця 3) (46); однак більшість із цих напоїв майже не містять білка чи інших органічних сполук, а Р майже виключно із добавок. Перебуваючи в рідкій формі, неорганічний Р у цих напоях, можливо, навіть легше засвоюється. Високе навантаження на добавки на основі P є дієтичним випробуванням майже у всіх країнах світу. Таблиця 4 ілюструє зміни вмісту Р у різних видах сиру в німецькомовних регіонах Європи. Кількість Р у 50-г порції сиру варіюється від перегляду цієї таблиці:

Переглянути вбудований
Переглянути спливаюче вікно

Вміст P у вибраних напоях, здебільшого в результаті добавок (на основі подачі 12 унцій)

Вибрані типи сиру, що споживаються в німецькомовних регіонах Європи

Збалансування надходження дієтичного білка та Р при ХХН

Передбачуваність смертності середньої 3-місячної концентрації Р в сироватці крові до предіалізу у 30 075 пацієнтів з МГД DaVita. Вісь y показує логарифм відношення ризику смертності від усіх причин за 3 роки спостереження (липень 2001 - червень 2004). Моделі багатофакторного регресійного сплайну пристосовані до поєднання випадків та показників стану харчування та запалення. Пунктирні лінії - це 95% точкового рівня впевненості. Адаптовано за посиланням (33), з дозволу.

Передбачуваність смертності різниці різниць процентилів змін споживання білка з їжею, представленої nPNA (nPCR), та концентрації Р у сироватці крові у 30 075 пацієнтів із МГД. Різниця між концентрацією nPNA та сироватки P у кожного пацієнта становить число від -0,98 до 0,98. Вісь y показує логарифм співвідношення ризику смертності від усіх причин протягом 3 років на основі багатоваріантної регресійної моделі Кокса, скоригованої для поєднання випадків та показників стану харчування та запалення. Пунктирні лінії - це 95% точкового рівня впевненості. Кожен пацієнт отримав процентний бал від 0,01 до 0,99 відповідно до процентильного рангу зміни nPNA або сироватки P. Адаптовано за посиланням (33), з дозволу.

Метрики для управління дієтичним Р при ХХН: Співвідношення Р-до білка

Дієтичний Р зазвичай виражається в міліграмах на щоденний прийом їжі. Рекомендована добова норма споживання Р для здорових дорослих становить від 700 до 1250 мг (17); однак людина, яка споживає 70-90 г/день білка, зазвичай з'їдає значно більше Р, ніж добова норма. Керівні принципи K/DOQI рекомендують приймати дієтичний Р до 1000 мг/добу для пацієнтів з ХХН, щоб забезпечити адекватну смакову дієту (56). Однак дієтичний Р часто недооцінюється. Дослідження Oenning та співавт. (58) порівняв три методи оцінки вмісту Р в їжі, використовуючи як стандартні таблиці продуктів, так і хімічний аналіз 20 прийомів їжі, і виявив, що всі методи значно занижують вміст Р в їжі на 15-25%. У цьому дослідженні таблиці продуктів харчування занижували вміст Р у стравах порівняно з хімічним аналізом у середньому на 272 мг/день (58). Оцінка вмісту Р у дієтах з більш ніж п’ятьма переробленими, зручними або ресторанними продуктами занизила виміряний вміст Р у середньому приблизно на 350 мг/добу. Наявні бази даних поживних речовин не відображають надмірного вмісту Р внаслідок дієтичних добавок. Такі варіації та неточності вмісту Р можуть ускладнити пацієнтам та дієтологам точну оцінку вмісту Р.

Шерман та ін. (43) нещодавно виміряв вміст Р і білка в 44 продуктах харчування, включаючи 30 охолоджених або заморожених напівфабрикатів з м’яса, птиці та риби, використовуючи офіційний метод Асоціації аналітичних спільнот, і виявив, що співвідношення Р до білка коливається від 6,1 до 21,5 мг/г. Середнє співвідношення становило 14,6 мг/г у 19 харчових продуктах, які були позначені як такі, що мають Р як добавку, порівняно з 9,0 мг/г у 11 продуктах, які не включали добавки Р. Ці автори також повідомляють, що сирі продукти з м'яса та птиці, які є "посиленими", можуть містити добавки, що збільшують вміст Р та калію майже вдвічі та втричі відповідно, і що ця модифікація не може бути зазначена на етикетці харчових продуктів (44).

Як обговорювалося, тоді як неорганічний Р з добавок поглинається на 90%, приблизно від 40 до 60% Р у продуктах, отриманих від тварин, поглинається кишечником, а Р у рослинних продуктах може мати ще нижчу біодоступність. Незважаючи на ці обмеження, використання метричного співвідношення Р-до білка все ще представляється цінним для дієтичного лікування та навчання пацієнтів з ХХН. У таблиці 1 продукти харчування класифікуються відповідно до їх співвідношення Р-до білка. Найменша кількість Р пропорційно кількості та якості білка надходить від продуктів тваринного походження (в середньому 11 мг Р на 1 г білка), включаючи яєчні білки та свинячі кірки, тоді як цілі яйця, молочні продукти, бобові та сочевиця має вищі співвідношення Р-до білка (в середньому 20 мг Р на 1 г білка). Яєчний білок, надзвичайно багате джерело білка з високою біологічною цінністю, має одне з найнижчих співвідношень Р-до білка, а також позбавлений холестерину; отже, це особливо корисне джерело білка для хворих на діаліз. Навпаки, яєчний жовток дуже високий як у співвідношенні Р-білка, так і у вмісті холестерину (див. Таблицю 1).