Вплив надмірного надходження дієтичного фосфору на здоров’я кісток

Колбі Дж. Форланд

Департамент науки про харчування, Університет Пердю, Вест-Лафайєтт, Індіана

Елізабет Р. Стремке

Департамент науки про харчування, Університет Пердью, Вест-Лафайєтт, Індіана

Ранджані Н. Мурті

Кафедра медицини - відділ нефрології, Медична школа Університету Індіани, штат Індіанаполіс, Індіана

Кетлін М. Хілл Галант

Департамент науки про харчування, Університет Пердю, Вест-Лафайєтт, Індіана

Кафедра медицини - відділ нефрології, Медична школа Університету Індіани, штат Індіанаполіс, Індіана

Анотація

Мета огляду

Мета цього огляду - надати огляд харчового фосфору, його джерел, рекомендованих надходжень, його всмоктування та метаболізму в здоров’ї та при хронічних захворюваннях нирок, а також обговорити останні результати в цій галузі з акцентом на вплив неорганічного фосфату добавки для здоров'я кісток.

Недавні висновки

Недавні результати показують, що збільшення фосфору в їжі за допомогою неорганічних фосфатних добавок шкідливо впливає на кістковий і мінеральний обмін у людей і тварин. Існують нові дані, що підтверджують освітнє втручання для обмеження фосфатних добавок у пацієнтів із хронічним захворюванням нирок для контролю фосфату в сироватці крові.

Резюме

Середнє споживання фосфору в США значно перевищує рекомендовану дієтичну норму. Неорганічні фосфатні добавки, які поглинаються з високою швидкістю, становлять значну і, ймовірно, занижену частину цього надмірного споживання. Ці добавки негативно впливають на метаболізм кісток і представляють найкращу можливість знизити загальне споживання фосфору в США. Потрібні додаткові докази, щоб підтвердити, чи зменшення споживання фосфору в їжі може мати сприятливий ефект для поліпшення ризику переломів.

Вступ

Фосфор є важливою поживною речовиною для здоров'я кісток, але споживання в США зазвичай значно перевищує потреби. Це проблематично, оскільки надмірний харчовий фосфор пов’язаний із несприятливим впливом на кістковий та мінеральний обмін. Нова література в цій галузі висвітлює наслідки високого харчового навантаження фосфором від поширеного вживання харчових добавок на основі фосфатів у США. Цей огляд надає огляд ролі фосфору у здоров’ї кісток, несприятливих наслідків надмірного споживання та висновки нещодавніх дослідження, зосереджені на впливі фосфатних добавок на кістковий і мінеральний обмін на здоров'я, а в особливому випадку хронічного захворювання нирок - розладу мінеральних кісток.

Фосфор як основний поживний елемент

Харчовий прийом фосфору та його джерела

Біодоступність фосфору також змінюється залежно від джерела. Джерела рослинного білка, як правило, мають найнижчу біодоступність, за ними йдуть тваринні білки, потім неорганічні фосфатні добавки з найбільшою біодоступністю. Вважається, що неорганічні фосфати є майже 100% біодоступними. Однак це можна краще описати як майже на 100% біодоступне (тобто те, що доступне для поглинання), а не біодоступне (тобто те, що всмоктується і доступне тканинам) (15). Сканні та ін. (16) показали у здорових дорослих, що лише 73% неорганічного фосфату, влитого через назодуоденальну зонд для годування, було виділено з сечею порівняно зі 100% введеним внутрішньовенно фосфатом. Це говорить про те, що лише 73% неорганічного фосфату, влитого в дванадцятипалу кишку, всмоктувалось, незважаючи на те, що біодоступність фосфату натрію

100%. Сент-Жуль та ін. (17) додатково продемонструвати випадок біодоступності неорганічного фосфату менш ніж на 100%, підкресливши невідповідність між часткою фосфору, що виділяється із сечею, та кількістю фосфату, даної в результаті численних досліджень людського харчування.

Регуляція гомеостазу фосфору

Гомеостаз фосфору підтримується через багатотканну вісь, що включає нирки, паращитовидні залози, кишечник та кістки. Трьома основними гормонами, відповідальними за гомеостаз фосфору, є ПТГ, FGF23 та 1,25-дигідроксивітамін D (1,25D) (18). Нормальний діапазон сироваткового фосфату становить 2,5–4,5 мг/дл. Тимчасові підвищення рівня фосфату в сироватці крові спричиняють підвищену продукцію та секрецію ПТГ, що збільшує перетворення 25-гідроксивітаміну D у 1,25D через нирковий фермент CYP27B1 (1α-гідроксилаза). І PTH, і 1,25D стимулюють вироблення FGF23 з остеоцитів. PTH та FGF23 збільшують екскрецію фосфату з сечею, інгібуючи ниркові натрій-фосфатні ко-транспортери (NaPi-2a та NaPi-2c), що призводить до зменшення реабсорбції ниркового фосфату. PTH і 1,25D стимулюють резорбцію кісток з вивільненням кальцію та фосфору, а 1,25D збільшує активне всмоктування як кальцію, так і фосфору з кишечника. Гомеостаз надалі підтримується за допомогою циклів негативного зворотного зв'язку із залученням цих трьох гормонів: FGF23 забезпечує негативний зворотний зв'язок на ПТГ і 1,25D, а 1,25D - негативний зворотний зв'язок на себе та ПТГ.

Незважаючи на роль кишечника в поглинанні фосфору, завдяки чому він стає біодоступним для багатьох фізіологічних функцій, нирка є головним пунктом регуляції сироваткового фосфату (26, 27). Сканні та ін. (16) нещодавно продемонстрували у здорових дорослих здатність нирок повністю компенсувати збільшене поглинане фосфорне навантаження, і що кишечник не грав помітної ролі у цій реакції. Однак навіть якщо екскреція фосфатів із нирками здатна підтримувати фосфатний баланс і сироватковий фосфат у межах норми, несприятливий вплив високого вмісту фосфору в їжі на кістковий та мінеральний обмін все ще присутній.

Вплив дієтичного споживання фосфору на здоров’я кісток

Ранні дослідження на тваринах показують, що фосфор з високим вмістом їжі, особливо з низьким вмістом кальцію в їжі, зменшує кісткову масу і що це опосередковано вторинним гіперпаратиреозом (28–31). Дрейпер та ін. (30) продемонстрували, що паратиреоїдектомія запобігала посиленій резорбції кісток у відповідь на дієту з високим вмістом фосфору у дорослих щурів. Зовсім недавно білок кісткової матриці остеопонтин (OPN) був визначений ще одним фактором, який опосередковує посилену реакцію резорбції кісток на дієту з високим вмістом фосфору. Кояма та ін. (32) годували 4-місячних дорослих мишей з дефіцитом OPN та дикого типу дієтою з 0,5% кальцію з 0,16% або 0,6% фосфором протягом чотирьох тижнів. Дефіцит OPN запобігав зменшенню мінеральної щільності та маси кісткової тканини, змінам трабекулярних малюнків кісток та зовнішньому вигляду та площі кортикальної кістки, поперечному перерізу, окружності окістя та товщині. Дефіцит OPN не впливав на формування кісток, але реакція резорбції кістки на дієту з високим вмістом фосфору була запобіжена. Таким чином, вплив дієти з високим вмістом фосфору, як видається, частково опосередковується як OPN, так і PTH для збільшення резорбції кісток.

Високий харчовий фосфор також негативно впливає на накопичення кісткової маси під час росту. Huttunen та ін. (33) годували 1-місячних щурів дієтами 0,6% кальцію та 0,6%, 1,2% або 1,8% фосфору протягом 8 тижнів. Дієта з найвищим вмістом фосфору (1,2% та 1,8%) знижує масу тіла, вміст мінеральних речовин у кістках та мінеральну щільність кісткової тканини. Довжина стегнової кістки та ПТГ були знижені до 1,8% Р, і спостерігалося залежне від дози зменшення площі, ширини та периметру трабекулярних тканин, а також збільшення периметра остеобластів, кількості остеокластів та швидкості внесення мінеральних речовин. pQCT в дистальному метафізі та середньому валу показав знижену BMC та загальну площу поперечного перерізу, а властивості матеріалу гомілки зменшились на дієті з високим вмістом фосфору.

У таблиці 1 узагальнено дослідження клінічного втручання людини щодо впливу високого споживання фосфору з їжею та метаболізму кісток та мінералів. Більшість досліджень показують, що високий вміст фосфору в їжі підвищує рівень ПТГ (34–46), і виняток, як правило, становлять дослідження, де споживання кальцію в їжі також збільшувалось із збільшенням споживання фосфору в їжі (41, 47, 48). Вплив на маркери кісткового обороту є більш неоднозначним, але коли ефекти виявляються, вони, як правило, спрямовані на посилення резорбції кісток та/або зменшення кісткового утворення з вищим харчовим фосфором. Спостережні дослідження, що вивчають взаємозв'язок між фосфором з високим вмістом їжі та кінцевими кінцевими точками, виявили подібні результати. У великих опитуваннях населення США (49) та Південної Кореї (50), як правило, не спостерігалося взаємозв'язку між харчовим фосфором та МЩКТ, ВМК або остеопорозом. Подібним чином, у жінок у перименопаузі, як правило, не було взаємозв'язку між споживанням фосфору з їжею та МЩКТ та ВМК (але більш високе співвідношення кальцію та кальцію: фосфору (Ca: P) було позитивно пов'язане з МЩКТ та ВМК) (51). На відміну від них, у бразильській когорті з низьким середнім споживанням кальцію (

Таблиця 1

Вплив дієтичних втручань з високим вмістом фосфору на метаболізм кісток у людей