Фосфор (P) – ключевой элемент жизни организма

«Холодный огонь», «чудотворный носитель света», «великий секрет алхимии» – все эти определения относятся к химическому элементу, который сегодня известен нам как фосфор. Воскоподобное вещество, способное ярко светиться без пламени, вызывало восторг и поклонение у алхимиков. Однако не меньший восторг оно вызывает и у современных биохимиков благодаря широчайшему перечню свойств, которыми обладает фосфор в человеческом организме. Это – один из наиболее распространенных элементов в природе. Для человека считается элементом жизни, поскольку отвечает за важнейшие биохимические реакции в органах и системах.

Особое открытие алхимиков – фосфор: его свойства и взаимодействия

Как и многие другие выдающиеся открытия в мире, фосфор был обнаружен случайно в 1669 году, когда один гамбургский алхимик пытался отыскать философский камень. Открытое им в процессе опытов вещество было способно очень ярко гореть и даже мерцать в темноте, поэтому получило название чудотворного носителя света – на латыни phosphorus mirabilis. Впрочем, ученые располагают сведениями о том, что арабские алхимики умели получать фосфор на пять столетий раньше.

Основное свойство фосфора, которое нашло применение издавна – это его очень высокая горючесть. Вещество давало устойчивый яркий свет даже при невысоких температурах нагревания. Предположительно люди получали фосфор из апатитов, фосфоритов или других минералов путем нагревания при высоких температурах и конденсации образующегося пара. Найти источники фосфора было нетрудно, поскольку этот элемент один из наиболее распространенных в природе. Составляет он около 1% массы земной коры, и даже в морской воде его концентрация 0,07 мг/л. Фосфор очень активен с химической точки зрения и практически не встречается в свободном состоянии, образуя 190 природных минералов.

Однако первые химические опыты, благодаря которым фосфор был изучен и описан как вещество, проводились с применением человеческой мочи. Поначалу алхимики полагали, что цвет мочи обусловлен содержащимися в ней частичками золота, однако продолжительное отстаивание, кипячение и выпаривание жидкости дало крупицы белого, похожего на воск горючего вещества. Его и назвали «фосфор»: от греческих слов «φώς» — свет и «φέρω» — несу. Позднее алхимики получали фосфор путем нагревания выпаренной мочи с белым песком.

Сегодня науке известно несколько модификаций фосфора, который получают путем высокотемпературного взаимодействия минералов с кремнеземом или коксом, угля с метафосфорной кислотой – это белый фосфор, красный, черный и металлический.

Наиболее неустойчивая форма вещества – белый фосфор. Он мягкий, пластичный, очень ядовитый и легко вызывающий кожные ожоги. Белый фосфор крайне нестабилен и химически активен. Уже при комнатной температуре начинает излучать бледно-зеленый свет, при взаимодействии с кислородом может гореть даже под водой, а при нагревании переходит в красный фосфор. Каждая из форм фосфора находит свое применение.

Например, красный используют при изготовлении спичек, черный – отличный полупроводник электрического тока. Разные его формы применяются для изготовления полимеров, противокоррозионных покрытий, средств для смягчения воды.

В организме человека фосфор взаимодействует, прежде всего, с кальцием и содержится в костной ткани в форме соединений – гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2 для костей и зубов, фторапатит Ca10(PO4)6(F)2 для зубной эмали, а также в виде ортофосфорной H3PO4 и пирофосфорной H4P2O7 кислот в клетках организма. Фосфор – неотъемлемая часть нуклеиновых кислот, клеточных фосфолипидов, фосфопротеидов, входит в состав многих ферментов и коферментов. Взаимодействие фосфорных соединений в организме регулируется гормонами и сильно зависит от присутствия витамина D.

Роль и функции фосфора в работе организма

В организме взрослого человека фосфор составляет примерно 1% массы всего тела, 90% из них содержатся в костях и зубах, внутри клеток костной ткани, в виде фосфата кальция. На межклеточную жидкость приходится всего около 1% фосфора, поэтому судить о его дефиците или переизбытке по уровню вещества в сыворотке крови бессмысленно – нужно исследовать состав костей.

Соединения фосфора с кальцием являются основными структурными элементами костей. Соединения с другими элементами необходимы для поддержания в организме кислотно-щелочного равновесия. Фосфор абсолютно необходим для белкового и углеводного обмена, синтеза витаминов группы В, транспорта гемоглобина, запуска необходимых для нормального пищеварения ферментных реакций и активации всасывания в кишечнике ионов кальция.

Одна из наиболее важных функций фосфора в организме связана с синтезом аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Поскольку человек способен совершать движения благодаря сокращению и расслаблению скелетных мышц, то АТФ как раз и обеспечивает мышечные волокна энергией для их сокращения.

Еще одно полезное для организма свойство фосфора – формирование фосфолипидов, необходимых компонентов построения клеточных оболочек. Именно фосфолипиды обусловливают ее проницаемость для входа необходимых веществ в клетку и вывода из нее продуктов жизнедеятельности.

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот – полимерных соединений, образующих ДНК и РНК, которые играют ключевую роль в биологических процессах воспроизведения живого организма, отвечают за рост и деление клеток, определяют когнитивные функции, скорость реакций и мышления, многие другие процессы функционирования головного мозга.

Фосфорная кислота принимает участие в усвоении жиров, выработке и распаде гликогена, синтезе лецитина, необходимого для клеточных оболочек, в том числе мозга. Поскольку лецитин расходуется при повышенных физических нагрузках, нужно в таких случаях обязательно увеличивать количество фосфора в рационе.

Взаимодействие фосфора с кальцием – очень важное условие здоровья организма. Считается нормальным соотношение фосфора к кальцию 1:1,5 или 1:2. Нарушение этого равновесия грозит риском отложения кальция в тканях. Паратиреоидный гормон усиливает выведение фосфора с мочой, инсулин снижает его уровень в крови за счет стимулирования поступления в клетки, кальцитонин повышает уровень фосфора в крови и способствует его отложению в костной ткани.

Если обмен фосфора нарушен, и его накопилось избыточно в организме, это может говорить о развитии почечной недостаточности, нарушении работы щитовидной железы, возможном лейкозе. Дефицит фосфора может свидетельствовать об остеопорозе, острых заболеваниях печени, инфекционных болезнях, а также о недостатке или нарушении всасывания витамина D. Отрегулировать недостаток содержания фосфора в организме можно попробовать коррекцией ежедневного рациона, подбирая продукты, где много этого микроэлемента.

Усвоение фосфора и продукты с высоким его содержанием

Много фосфора содержится в некоторых растительных продуктах – например, бобовых, зерновых, но из-за присутствия в них некоторых кислот растительный фосфор плохо усваивается человеческим организмом. А вот из мяса и рыбы фосфор усваивается почти на 90%, неплохо всасывается он и из молочных продуктов.

Перечень некоторых продуктов, богатых фосфором (в мг на 100 г)

Совет! Оптимальным вариантом восполнения запасов фосфора в организме считаются молочные продукты, поскольку в них дополнительно содержится легкоусвояемый кальций, и оба микроэлемента идеально сбалансированы

В желудке фосфорная кислота из продуктов отщепляется от органических соединений, с которыми поступила в организм и всасывается в тонком кишечнике. Здесь всасывание фосфора усиливает щелочная фосфатаза. Выработка этого фермента зависит от количества витамина D. Далее усвоенный фосфор направляется в печень, работает как активатор ферментов и выработки жирных кислот, используется в виде солей костями и мышцами, участвует в других реакциях. Если в плазме крови становится недостаточно фосфора, он восстанавливается за счет запасов костной ткани. Когда фосфора многовато в плазме, он откладывается в скелете. Остатки усвоенного фосфора в виде фосфата кальция выводятся из организма через кишечник и почки. За сутки почками фильтруется около 200 ммоль фосфата, а выводится около 26.

Сочетание фосфора с другими веществами значительно влияет на его усвояемость. Так, ухудшается его всасывание при высоком содержании в продуктах сахара и фруктозы, магния и железа, а улучшается – в присутствии витамина А и витамина F. Фосфор плохо усваивается в присутствии алкоголя, кофе, черного чая.

Много фосфора теряется при отваривании продуктов в большом количестве воды. Он переходит в бульон, а также при предварительном обжаривании продуктов перед тушением. Для того чтобы максимально сохранить фосфор в пище, их желательно нарезать непосредственно перед готовкой, варить в маленьком количестве воды. Продукты нужно хранить в закрытых упаковках без доступа света.

Нормы употребления фосфора и последствия его возможного дефицита

При сбалансированном регулярном питании количество фосфора в организме обычно сохраняется в норме, хотя стоит помнить, что, к примеру, в консервы для сохранности продукта добавляются фосфаты, и при большом количестве консервированных продуктов в рационе вероятно превышение количества фосфора в организме.

Норма фосфора, которая ежедневно должна поступать в организм

При тяжелых физических нагрузках или спортивных тренировках нужно принимать в 2 раза больше фосфора, чем обычно. Во время беременности ежедневную норму фосфора увеличивают в 3, при грудном вскармливании – в 3,8 раза (после консультации с врачом и под его контролем).

Недостаток фосфора в организме гораздо опаснее его избытка, поскольку он провоцирует нарушение обменных процессов, нарушает работу нервной системы, становится причиной костно-мышечных патологий. Факторами, способствующими недостатку фосфора, могут стать:

• «голодные» диеты, в том числе монодиеты;
• сильные пищевые отравления с продолжительным нарушением нормальной работы кишечника;
• веганство с употреблением растительных продуктов, выращенных на бедных фосфором почвах;
• сильные стрессы, физические переутомления, интенсивный рост у подростков, беременность;
• злоупотребление сладкими газировками;
• употребление большого количества БАД с магнием, кальцием, алюминием, барием – они способствуют связыванию фосфора и его усиленному выведению;
• хронические заболевания почек, околощитовидных желез, сахарный диабет.

Нехватку фосфора в организме можно заподозрить при частых простудных заболеваниях, постоянном чувстве слабости и разбитости, онемении кожи или повышении ее чувствительности, нарушениях памяти и концентрации внимания, необъяснимой раздражительности и депрессиях, постоянном ощущении тревоги, пропавшем аппетите.

Последствием дефицита фосфора, если не принять своевременные меры к восстановлению его уровня, могут стать:

• пародонтоз;
• остеопороз;
• геморрагические высыпания на коже;
• ожирение печени;
• неврологические заболевания;
• боли в мышцах и суставах;
• развитие дистрофии миокарда.

Продолжительный дефицит фосфора чреват развитием артрита, хрупкости костей, нервного истощения.

Совет! При недостатке фосфора в организме, если он не вызван нарушением всасывания вещества из-за болезней, лучше восполнить его при помощи коррекции рациона питания. Прием биодобавок и аптечных препаратов фосфора может стать причиной передозировки и связанных с ней неприятностей со здоровьем

Если же речь идет о хронической недостаточности фосфора, врач принимает решение о коррекции состояния путем введения АТФ, кальция глицерофосфата, фитина, натрия фосфата, других необходимых в конкретной ситуации препаратов.

Препараты фосфора и особенности их назначения, опасности передозировки

Препараты с содержанием фосфора достаточно разнообразны, чтобы выбрать подходящий для решения возникшей проблемы, обусловившей дефицит этого элемента в организме.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Назначается при заболеваниях нервной системы, мышечных дистрофиях, дистрофии сердечной мышцы, спазмах сосудов сердца, двигательных нарушениях при болезни Паркинсона.

Фосфрен. Содержит органический фосфор, лецитин, соли кальция и железа. Назначается при неврастении, переутомлении.

Фитин. Представляет собой смесь фосфорных кислот, солей кальция, магния и фосфора. Рекомендуется при неврастениях, половых расстройствах, переломах, проявлениях рахита, анемии, гипотонии.

Натрия фосфат. Применяют при отравлениях, повышенной кислотности, иногда как легкое слабительное.

Глицерофосфат. Назначается как тонизирующее и укрепляющее средство для повышения активности организма при плохом питании, истощении нервной системы.

Липоцеребрин. Назначают при нервных истощениях, пониженном артериальном давлении и переутомлении.

Если нет дополнительных условий со стороны врача, препараты принимают по 1 таблетке или чайной ложке (в зависимости от формы) 2-3 раза в день на протяжении месяца. АТФ вводится внутримышечно первых 22 дня по 1 мл 1 раз в день, затем дважды в день, общий курс 40 инъекций.

Очень важно при дополнительном приеме препаратов фосфора тщательно следить за составом ежедневного меню и не допускать сбоев в назначенных врачом дозировках, чтобы избежать риска переизбытка фосфора в организме. Причиной передозировки на фоне приема биодобавок и препаратов с фосфором может стать высокое содержание этого вещества в магазинных продуктах и напитках. Именно фосфорные соединения препятствуют комкованию и слеживанию кофе, какао, сухих сливок и других сыпучих продуктов, повышают объем колбасных изделий, обеспечивают мягкость плавленым сырам и гомогенность сгущенке, продлевают срок хранения молока и мясных продуктов.

Причиной избыточного накопления фосфора может стать и нарушение обмена веществ, прием гормональных препаратов, хроническое отравление при постоянной работе с фосфорсодержащими веществами.

Избыток фосфора в организме проявляется мелкими кровоизлияниями на глазной сетчатке, плохой свертываемостью крови. Если не принять меры вовремя, запускается процесс образования камней в почках, развивается анемия, жировая дистрофия мелких сосудов сердца, печени и почек. Хроническое отравление красным фосфором может стать причиной повторяющихся пневмоний. Одна из форм отравления избытком фосфора – некроз челюстей, который проявляется упорными зубными болями, их расшатыванием и выпадением.

Очень опасен для человека белый фосфор. Его избыток в организме проявляется головной болью и рвотой, слабостью, желтушным цветом кожи, чувством жжения в желудке. Если отравление приняло хроническую форму, значительно повышается риск нарушения работы сердца и нервной системы, обменных процессов в костной ткани. При попадании на кожу белый фосфор оставляет тяжелые ожоги, поскольку способен тлеть. При остром отравлении этим видом фосфора первой помощью становится промывание желудка и прием слабительных, ожоги обрабатываются медным купоросом.

Подробнее про фосфор в организме человека - про его роль, пользу для здоровья, признаки дефицита, чем опасен избыток фосфора – смотрите в видео ниже.