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Phosphor

Phosphor stellt ein für den Menschen essentiellen (lebensnotwendigen) Mineralstoff dar und ist nach Calcium das mengenmäßig häufigste Mineral im Körper [4, 7, 18].

Vorkommen von Phosphor im Körper

Im menschlichen Organismus ist Phosphor wesentlicher Baustein von organischen Verbindungen, wie Kohlenhydraten, Proteinen, Lipiden, Nucleinsäuren, Nukleotiden und Vitaminen. Phosphor kommt ebenfalls in anorganischen Verbindungen vor, von denen insbesondere Calciumphosphat beziehungsweise Hydroxylapatit von Bedeutung ist. Diese Verbindung ist Bestandteil vom Skelett und den Zähnen.

Aufnahme von Phosphor

Über die Nahrung zugeführtes Phosphat liegt meist in Form von organischen Verbindungen wie beispielsweise Phosphoproteine und Phospholipide vor. Diese Verbindungen müssen zunächst durch spezifische Enzyme (Phosphatasen) von den Zellen des Dünndarms (Enterozyten) freigesetzt werden. Im Anschluss kann das anorganisches Phosphat im Zwölffingerdarm (Duodenum) und Leerdarm (Jejunum) aufgenommen werden [2, 8, 9, 11, 12, 17].

Die Absorptionsrate von Phosphat ist in der Wachstumsphase höher als im Erwachsenenalter. So beträgt die Phosphat-Absorption beim Säugling, Kleinkind und Kind zwischen 65-90 %, während Erwachsene anorganisches Phosphat aus einer gemischten Kost zu 55-70 % resorbieren [8, 9, 10, 17].

Einflussfaktoren der Phosphor-Aufnahme

Die Aufnahme von Phosphat über die Nahrung ist von einer Vielzahl an Faktoren abhängig.

Folgende Faktoren hemmen die Phosphat-Resorption [2, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16]:

  • Erhöhte Zufuhr bestimmter Mineralstoffe und Spurenelemente, wie Calcium, Aluminium und Eisen, führen zu einer Bildung von unlöslichen Komplexen
  • In Getreide und Hülsenfrüchten liegt Phosphat vorwiegend in gebundener Form als Phytinsäure vor und ist so für den menschlichen Organismus nicht verwertbar

Folgende Faktoren fördern die Phosphat-Resorption [2, 4, 7, 8, 15, 16]:

  • Das metabolisch aktive Vitamin D (Calcitriol - 1,25-(OH)2-D3)
  • Hoher pH-Wert
  • Lebensmittel tiersicher Herkunft

Biologische Verfügbarkeit von Phosphor in Lebensmitteln

Aufgrund des teilweise hohen Phytinsäuregehalts pflanzlicher Nahrungsmittel, wie Getreide, Gemüse, Hülsenfrüchte und Nüsse, ist Phosphor aus Lebensmitteln tierischer Herkunft zumeist besser verfügbar. Phytatreiche Lebensmittel pflanzlichen Ursprungs können eine bis zu 50 % geringere Bioverfügbarkeit aufweisen [8, 10].

So wird Phosphor aus Fleisch im Durchschnitt zu 69 %, aus Milch zu 64 % und aus Käse zu 62 % resorbiert, während aus Roggen-Vollkornbrot im Mittel nur etwa 29 % des Phosphors im Darm aufgenommen werden [12].

Verteilung von Phosphor im Körper

Der Gesamtbestand an Phosphor im Körper beträgt beim Neugeborenen etwa 17 Gramm und beim Erwachsenen zwischen 600-700 Gramm [2, 4, 7, 8, 10, 17]. Über 85 % davon befinden sich in anorganischen Verbindungen mit Calcium in Form von Calciumphosphat beziehungsweise Hydroxylapatit im Skelett und in den Zähnen.

65-80 Gramm (10-15 %) des Körperbestandes an Phosphor sind überwiegend als Bestandteil organischer energiereicher Verbindungen, wie Adenosintriphosphat (ATP), Kreatinsphosphat und Phospholipide in den übrigen Geweben, wie Gehirn, Leber und Muskulatur, lokalisiert [2, 5, 7-9, 10, 11, 13, 17, 18]. Außerhalb der Zellen befidnen sich nur circa 0,1 % des Körperphosphors. Das Gesamtphosphor im Blut liegt bei circa 13 Millimol pro Liter [10].

Ausscheidung von Phosphor

Die Ausscheidung von Phosphor erfolgt zu 60-80 % über die Niere und zu 20-40 % über den Stuhl (Fäzes) [2, 7, 8, 9, 17, 18]. Die über den Stuhl eliminierte Menge beträgt zwischen 0,9 bis 4 Milligramm Phosphor pro Kilogramm Körpergewicht. 

In der Niere wird der Mineralstoff filtriert (140-250 mmol/Tag) und zu 80-85 % rückresorbiert [2, 4, 8]. Übersteigt die filtrierte Menge das Transportmaximum, erscheint Phosphor im Urin. Dies ist bei einem Phosphatgehalt im Blutplasma > 1 mmol/l der Fall, der bereits bei Gesunden überschritten wird [14].

Der Prozess der Phosphat-Ausscheidung der Niere beziehungsweise der Rückresorption wird hormonell kontrolliert. Die Peptidhormone Parathormon und Calcitonin sowie das weibliche Geschlechtshormon Östrogen und das Schilddrüsenhormon Thyroxin steigern die Phosphat-Ausscheidung über die Nieren. Wachstumshormone, Insulin und Cortisol vermindern die Aufnahme von Phosphor [2, 8, 11, 13, 14, 17].

Hormonelle Regulation der Phosphat-Homöostase

Die Phosphat-Homöostase beschreibt ein dynamisches System, das die Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustandes von Phosphat gewährleistet. Diese Regulation steht unter hormoneller Kontrolle und erfolgt hauptsächlich über die Niere.

Daneben sind auch der Knochen aufgrund seiner physiologischen Funktion als Mineralstoffspeicher und der Dünndarm an der Regulation des Phosphathaushalts beteiligt [4, 8, 11, 13].

Der Phosphat-Stoffwechsel wird über verschiedene Hormone reguliert, von denen folgende am bedeutsamsten sind [1, 4, 8, 11]:

  • Parathormon (PTH)
  • aktive Form des Vitamin D (Calcitriol)
  • Calcitonin

Die aufgeführten Hormone beeinflussen die Phosphat-Freisetzung beziehungsweise -aufnahme in die Knochen, die Phosphat-Resorption des Dünndarms sowie die Phosphat-Ausscheidung über die Niere [4, 8, 11]. Dabei ist der Stoffwechsel anorganischen Phosphats eng mit dem des Calciums verknüpft [2, 4, 18].

Die hormonelle Regulation des Phosphor-Stoffwechsels ermöglicht die Anpassung an wechselnde Höhen der Phosphor-Zufuhr beziehungsweise die Tolerierung relativ hoher Zufuhrmengen. 

Da die tägliche Phosphor-Zufuhr deutscher Männer und Frauen (durchschnittlich 1.240-1.350 Milligramm pro Tag) die Zufuhrempfehlung (700 mg/Tag) übersteigen kommt der Regulation eine wesentliche Bedeutung zu. Im Gegensatz zu Calcium, dessen Serumkonzentration in relativ engen Grenzen konstant gehalten wird, ist die Phosphor-Homöostase weniger strikt reguliert [6-8, 11, 13, 18].

Verknüpfung von Phosphor und Calcium 

Bei einem Abfall des Calcium-Serumspiegels kommt es aufgrund von PTH und Calcitriol ausgelösten Effekten zu einer Zunahme der extrazellulären Calcium-Konzentration und Abnahme des Phosphat-Serumspiegels [1, 3, 11, 13].

Eine Zunahme der Calcium-Serumkonzentration führt zu einer vermehrten Synthese und Freisetzung von Calcitonin. Calcitonin fördert die Calcium- und Phosphat-Einlagerung in das Skelett und setzt die aktive Aufnahme von Calcium und Phosphat in die Dünndarmzellen herab.

Zugleich stimuliert Calcitonin in der Niere die Calcium- und Phosphat-Ausscheidung. Durch diese Mechanismen wird sowohl die Calcium- als auch Phosphat-Serumkonzentration gesenkt [1, 2, 11, 12, 13].

Phosphor-Empfehlung bei chronischer Niereninsuffizienz

Bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz (chronische Nierenschwäche) ist die Filtrationsrate erniedrigt, wodurch Phosphor unzureichend ausgeschieden und Calcium ungenügend rückresorbiert wird.

Aufgrund der beeinträchtigten Nierenfunktion lässt sich die erhöhte Phosphat-Serumkonzentration durch PTH jedoch nicht normalisieren. Bei bestehender Niereninsuffizienz ist somit die Phosphatzufuhr über die Nahrung auf täglich 800-1.000 Milligramm zu beschränken.

Literatur

  1. Biesalski H. K., Köhrle J., Schümann K. (2002) Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Prävention und Therapie mit Mikronährstoffen. Georg Thieme Verlag, Stuttgart

  2. Biesalski H. K., Fürst P., Kasper H. et al. (2004) Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 3. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart

  3. Bringhurst F.R., Demay M.B., Kronenberg H.M. (1998) Hormones and disorders of mineral metabolism. In: Wilson J.D., Foster D.W., Kronenberg H.M., Larsen P.R., eds. Williams Textbook of Endocrinology. 9th ed. Philadelphia: W.B. Saunders Company; 1155-1210

  4. Bundesinstitut für Risikobewertung: Domke A., Großklaus R., Niemann B. et al (Hrsg.) (2004) Verwendung von Mineralstoffen in Lebensmitteln - Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte. Teil 2. BfR-Hausdruckerei, Dahlem

  5. D-A-CH (2000) Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE), Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung (SGE), Schweizerische Vereinigung für Ernährung (SVE): Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. 1. Auflage. Umschau Braus GmbH, Verlagsgesellschaft, Frankfurt am Main

  6. Deutsche Gesellschaft für Ernährung e.V. (DGE) (Hrsg.) (2004) Ernährungsbericht 2004. Bonn, ISBN 3-88749-183-1

  7. Dietl H., Ohlenschläger G. (2003) Handbuch der Orthomolekularen Medizin. Karl F. Haug Verlag, Stuttgart

  8. Elmadfa I., Leitzmann C. (2004) Ernährung des Menschen. 4. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart

  9. Eschenbruch B. (1994) Wasser und Mineralstoffe in der Ernährungsmedizin. Umschau Zeitschriftenverlag Breidenstein GmbH, Frankfurt am Main

  10. Food and Nutrition Board (FNB), Institute of Medicine (1997) Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorus, Magnesium, Vitamin D and Fluoride. National Academy Press; Washington  DC, p. 146-189

  11. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart

  12. Kasper H. (2004) Ernährungsmedizin und Diätetik. 10. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München

  13. Leitzmann C., Müller C., Michel P. et al. (2005) Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG

  14. Löffler G., Petrides P.E. (Hrsg.) (2003) Phosphathaushalt. In: Biochemie und Pathobiochemie. 7., völlig neu bearbeitete Auflage. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York

  15. Marcus R. (1995) Calcium, phosphate, parathyroid hormone, vitamin D, calcitonin, and other components. In: Goodman & Gilman´s The Pharmacological Basis of Therapeutics. Ninth Edition. Hardman J.G., Goodman Gilman A., Limbird L.E. (Eds.) McGraw-Hill, New York, p. 1519-1525

  16. Milne D.B., Nielsen F.H. (2000) The interaction between dietary fructose and magnesium adversely affects macromineral homeostasis in men. J Am Coll Nutr; 19(1): 31-37

  17. SCF (1992) Reports of the Scientific Committee for Food: Nutrient and energy intakes for the European Community, Chapter 21. Phosphorus. p. 162-164, Opinion expressed on 11 December 1992

  18. Schmidt E. und Schmidt N. (2004) Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München

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