Peran fosfor dalam tubuh, apakah penting untuk kesehatan? Di mana Anda menemukan sebagian besar fosfor?

Sebagai mineral yang melimpah dan tak tergantikan, fosfor terlibat dalam banyak proses fisiologis dalam tubuh manusia. Apa peran utamanya? Makanan apa saja yang kaya akan fosfor dan mengapa penting untuk menjaga kadarnya tetap normal?

Apa yang paling banyak mengandung fosfor jika tidak ada cukup fosfor di dalam tubuh?
Atau...
Bagaimana cara menguranginya jika terjadi kelebihan?

Apa yang kita ketahui tentang fosfor?

Fosfor adalah unsur kimia non-logam yang cukup melimpah di lingkungan sekitar kita dan merupakan mineral penting bagi tubuh manusia.

Kita mengenalnya dengan simbol kimia P. Ini berasal dari kata Latin fosfor.

Nama fosfor berasal dari kata Yunani fosforos, yang merupakan kombinasi dari kata phos (cahaya) dan phoros (pembawa cahaya), yang mengacu pada kemampuan fosfor untuk bersinar dalam gelap.

Fosfor adalah unsur dalam Golongan 15 dari tabel periodik unsur kimia dan ditemukan dalam Periode 3.

Ini diklasifikasikan dalam kelompok elemen yang disebut pentel, di mana, selain fosfor, nitrogen, arsenik, antimon, dan bismut juga ditemukan.

Penemu fosfor adalah pedagang dan alkemis Jerman, Hennig Brand, yang pertama kali mengisolasinya pada tahun 1669.

Penemuan itu sendiri diawali dengan upaya Hennig Brand untuk menciptakan Batu Bertuah yang legendaris.

Dalam eksperimennya, dia bekerja dengan tanah liat, pertama-tama mendiamkannya selama beberapa hari dan membusuk, kemudian merebusnya menjadi pasta, memanaskannya pada suhu tinggi dan membiarkan uapnya mengembun.

Dengan demikian, ia memperoleh zat lilin putih yang bersinar dalam gelap - fosfor.

Fosfor ada dalam beberapa bentuk. Kita berbicara tentang modifikasi alotropiknya, yang sangat berbeda dalam sifat-sifatnya.

Dua bentuk yang paling umum adalah fosfor putih dan fosfor merah. Namun selain itu, kita juga mengenal fosfor kuning, hitam atau ungu.

Fosfor putih adalah padatan putih, lembut, seperti lilin, dalam bentuk murni transparan, dan tidak larut dalam air. Dari semua bentuk fosfor, fosfor putih adalah yang paling tidak stabil, paling reaktif, paling tidak padat, dan paling beracun.

Fosfor putih memiliki kemampuan untuk bersinar dalam gelap dan dapat terbakar secara spontan saat bersentuhan dengan udara, oleh karena itu harus selalu direndam dalam air.

Emisi cahaya fosfor disebabkan oleh oksidasi yang lambat di udara. Proses ini disebut chemiluminescence.

Karena kecenderungan fosfor yang tertinggal di udara untuk menyala secara spontan, kadang-kadang disebut sebagai elemen setan.

Fosfor kuning mewakili apa yang disebut sebagai peralihan antara fosfor putih dan merah, yaitu fosfor putih yang mengandung sejumlah kecil fosfor merah.

Fosfor merah adalah padatan amorf, terbentuk dari fosfor putih melalui proses pemanasan atau paparan sinar matahari, dan kurang beracun, kurang reaktif, dan lebih stabil.

Fosfor hitam adalah bentuk fosfor yang paling stabil dan paling tidak reaktif. Fosfor hitam juga diperoleh dari fosfor putih dengan cara memanaskannya, tetapi dengan adanya merkuri.

Ringkasan tabel informasi kimia dan fisika dasar tentang fosfor

Keberadaan dan penggunaan fosfor

Fosfor adalah unsur kedua belas yang paling melimpah di kerak bumi, dan juga ditemukan di luar angkasa (misalnya sebagai bagian dari meteorit), di tanah, batuan, atau pada tanaman dan hewan.

Karena sifatnya yang reaktif, fosfor tidak ditemukan di alam dalam bentuk bebas, tetapi sebagian besar ditemukan dalam mineral, dalam bentuk ion fosfat atau garam fosfat.

Mineral yang paling dikenal mengandung fosfor adalah apatit (mineral ini juga merupakan sumber fosfor alami yang paling penting), wavellite atau vivianite.

Sumber fosfor organik meliputi air seni, abu tulang atau guano (akumulasi kotoran burung laut atau kelelawar).

Fosfor dan senyawanya digunakan di banyak bidang dan industri saat ini, misalnya

• Persiapan dan produksi berbagai senyawa fosfor
• Produksi pupuk dan pestisida
• Pembuatan korek api, porselen, kembang api, atau bom asap
• Sebagai komponen bahan pembersih dan bahan anti-korosif
• Sebagai pelembut air
• Digunakan dalam minuman dan bubuk kue
• Sebagai radiolabel dalam uji biokimia

Apa fungsi biologis fosfor?

Fosfor adalah nutrisi penting bagi kesehatan manusia dan memiliki banyak fungsi fisiologis dalam tubuh.

Tubuh manusia mengandung rata-rata 0,7 kg fosfor.

Sebagian besar fosfor (hingga 85%) adalah bagian dari molekul hidroksiapatit Ca10(PO4)6(OH)2, yang merupakan mineral yang membentuk komponen terpenting dari jaringan keras tulang dan gigi.

Fosfor yang tersisa ditemukan dalam sel jaringan lunak (sekitar 15%) dan dalam cairan ekstraseluler, terutama darah (sekitar 1%).

Dalam hal struktur kimia, fosfor paling sering ditemukan di dalam tubuh sebagai ion anorganik, ^HPO42- atau H2PO4-. Ini adalah garam dari asam fosfat, yang juga disebut fosfat.

Namun, fosfor juga dapat terikat dalam senyawa seperti fosfolipid membran, asam nukleat DNA dan RNA, ATP, kreatin fosfat atau berbagai molekul organik lainnya.

Fungsi biologis dasar fosfor dalam tubuh manusia meliputi:

• Merupakan komponen penting dari tulang dan gigi, yang terlibat dalam mineralisasi, sehingga memastikan kekuatan dan kekerasannya.
• Merupakan komponen molekul ATP, adenosin trifosfat, senyawa kimia yang merupakan reservoir utama dan sumber energi bagi sel-sel tubuh.
• Merupakan komponen dari asam nukleat DNA dan RNA, yang di dalamnya tersimpan informasi genetik seseorang.
• Sebagai bagian dari molekul fosfolipid, ini adalah blok bangunan penting dari membran sel dan memastikan integritas strukturalnya.
• Sebagai ion ekstraseluler, ia terlibat dalam menjaga pH normal dan keseimbangan asam-basa.
• Ini adalah komponen karbohidrat dan terlibat dalam konversi metabolisme protein dan lemak.
• Ini mengaktifkan berbagai enzim.

Jalur fosfor - dari penyerapan hingga ekskresi

Penyerapan

Sumber utama fosfor bagi tubuh adalah makanan. Baik bentuk fosfor anorganik maupun organik diserap dari makanan dalam saluran pencernaan. Bentuk anorganik mendominasi.

Ketersediaan fosfor bagi tubuh tergantung pada sifat makanan. Ketersediaan terendah berasal dari makanan berprotein nabati, diikuti oleh makanan berprotein hewani, dan ketersediaan tertinggi berasal dari bahan tambahan makanan yang mengandung fosfor anorganik.

Fosfor diserap di usus kecil dan, pada tingkat yang lebih rendah, di usus besar melalui dua rute - difusi tanpa energi (hingga 70% fraksi) atau melalui transporter yang bergantung pada natrium.

Tingkat penyerapan fosfor di usus relatif tinggi, yaitu 50-70% dari total fosfor yang ada dalam makanan.

Penyerapan fosfor secara signifikan lebih tinggi pada masa bayi (hingga 90%). Tingkat penyerapan perlahan-lahan menurun seiring bertambahnya usia.

Sisa fosfor yang tidak terserap dalam saluran pencernaan akan dikeluarkan melalui feses.

Secara keseluruhan, sekitar 13 mg fosfor/kg berat badan per hari diserap dari makanan ke dalam darah melalui saluran pencernaan, yang kemudian digunakan oleh jaringan.

Jumlah yang lebih kecil, sekitar 3 mg fosfor/kg berat badan per hari, dikeluarkan dari tubuh melalui empedu, sekresi pankreas, dan sekresi usus.

Penyerapan fosfor dapat dikurangi oleh berbagai gangguan dan penyakit seperti gagal ginjal, pembentukan batu ginjal, gangguan penyerapan di usus kecil, penyakit tiroid atau osteomalacia (penyakit tulang).

Distribusi dan pengaturan kadar fosfor

Fosfor yang diserap beredar di dalam darah dan mencapai tempat penggunaan - terutama tulang, otot rangka, jaringan lunak dan ginjal.

Fosfor diangkut ke jaringan sebagai ion anorganik. Tingkat pengangkutan ini tergantung pada konsentrasi fosfor dalam darah, laju sirkulasi darah dan aktivitas pengangkut seluler.

Tulang adalah reservoir fosfor terbesar, dan dari tulang, fosfor dapat dilepaskan kembali ke dalam darah saat dibutuhkan.

Kadar fosfor darah normal pada orang dewasa berkisar antara 0,7 hingga 1,45 mmol/l.

Penyimpangan ke atas atau ke bawah dari tingkat ini adalah penyebab gangguan dalam tubuh. Untuk alasan ini, jumlah total fosfor dalam tubuh harus diatur.

Jaringan dan organ, tetapi juga zat aktif biologis - hormon - terlibat dalam menjaga homeostasis fosfor.

Organ-organ tersebut terutama adalah ginjal, kelenjar paratiroid, sel darah merah, dan tulang. Hormon-hormon tersebut adalah hormon paratiroid, faktor pertumbuhan fibroblast-23, dan vitamin D.

Hormon-hormon tersebut mengatur kadar fosfor dengan mempengaruhi penyerapannya di saluran pencernaan, ekskresi oleh ginjal, dan pengeluarannya dari simpanan tubuh (tulang atau sel).

Proses mempertahankan homeostasis adalah sebagai berikut. Ketika terjadi sedikit penurunan kadar fosfor dalam darah, perubahan ini dideteksi oleh kelenjar paratiroid. Kelenjar paratiroid merespons dengan memproduksi hormon paratiroid.

Hal ini merangsang pelepasan fosfor dari tulang ke dalam darah dan juga produksi bentuk aktif vitamin D. Vitamin D kemudian meningkatkan penyerapan fosfor dalam saluran pencernaan.

Pada saat yang sama, produksi faktor pertumbuhan fibroblast-23 (yang diproduksi di tulang) berkurang, sehingga mengurangi ekskresi fosfor oleh ginjal.

Sebaliknya, peningkatan kadar fosfor dalam darah akan meningkatkan produksi faktor pertumbuhan fibroblast-23. Hal ini akan merangsang ekskresi fosfor oleh ginjal. Pada saat yang sama, bagaimanapun juga, produksi vitamin D akan berkurang dan dengan demikian penyerapan fosfor dalam saluran pencernaan akan berkurang.

Kadar fosfor dalam darah atau cairan tubuh lainnya ditentukan oleh reaksinya dengan amonium molibdat membentuk amonium fosfomolibdat.

Ekskresi

Ginjal bertanggung jawab untuk mengeluarkan fosfor dari tubuh. Ini berarti bahwa rute utama ekskresi fosfor adalah urin.

Lebih dari 5.000 mg ion fosfor anorganik disaring melalui ginjal setiap hari, dan lebih dari 80% di antaranya dikembalikan ke dalam darah.

Ginjal juga merupakan organ utama yang mengatur konsentrasi fosfor dalam darah.

Sejumlah kecil fosfor dan senyawanya yang tidak terserap dalam saluran pencernaan akan dikeluarkan melalui tinja.

Apa saja sumber fosfor dalam makanan?

Fosfor masuk ke dalam tubuh terutama melalui makanan, dan pada tingkat yang lebih rendah melalui suplemen atau obat-obatan.

Fosfor hadir dalam makanan baik sebagai bagian alami dari makanan atau sengaja ditambahkan selama produksi dan pengolahan dalam bentuk fosfat anorganik.

Makanan yang secara alami mengandung fosfor tinggi adalah daging hewan, ikan, produk susu, telur, sereal, kacang-kacangan, biji-bijian, polong-polongan, dan sayuran. Asupan makanan ini dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan fosfor harian.

Beberapa, dan terkadang tidak sedikit, jumlah fosfor juga masuk ke dalam tubuh melalui makanan atau minuman yang sengaja ditambahkan fosfat.

Contoh yang paling terkenal adalah minuman ringan dengan rasa, produk daging, ikan, susu dan produk susu, minyak nabati, tepung, makanan yang dipanggang, es krim, sayuran dan kacang-kacangan olahan, permen, makanan diet, makanan beku, air mineral, anggur dan minuman beralkohol, dll.

Fosfat berfungsi sebagai penstabil, pengemulsi, pengangkat dan pelembab, serta pengental.

Daftar tabel bahan tambahan yang diizinkan yang mengandung fosfor dalam makanan

Makanan, bahan makanan, dan bahkan obat-obatan tertentu dapat secara signifikan mengurangi ketersediaan fosfor bagi tubuh. Hal ini terjadi, misalnya, dengan menghambat penyerapannya, memengaruhi pH dalam saluran pencernaan, dll.

Asam fitat atau fitat adalah sumber utama fosfor dalam biji atau tanaman. Fitat berikatan dengan senyawa lain dalam saluran pencernaan untuk membentuk garam yang tidak dapat dicerna oleh tubuh.

Selain itu, tubuh manusia tidak memiliki enzim fitase untuk memecah ikatan fosfor dalam molekul fitat.

Selain itu, asupan kalsium yang tinggi dalam makanan menyebabkan kalsium berikatan dengan beberapa senyawa fosfor, sehingga mengurangi penyerapannya.

Dari obat-obatan, beberapa antasida (obat yang digunakan untuk mengurangi keasaman asam lambung) seperti sukralfat, magnesium hidroksida, atau aluminium hidroksida berikatan dengan fosfor dalam makanan, dan membentuk garam yang tidak dapat diserap.

Berapa asupan harian fosfor yang direkomendasikan?

Rekomendasi untuk asupan harian rata-rata fosfor belum ditetapkan karena kurangnya data.

Namun, Otoritas Keamanan Pangan Eropa menerbitkan nilai asupan fosfor yang memadai. Asupan yang memadai adalah nilai rata-rata berdasarkan pengamatan, yang diasumsikan sesuai dengan kebutuhan populasi.

Tabel asupan fosfor harian yang memadai berdasarkan usia

Kecenderungan saat ini dalam nutrisi adalah bahwa kadar fosfor ini terlampaui beberapa kali lipat.

Apa konsekuensi dari kadar fosfor yang terganggu?

Kadar fosfor adalah dan harus diatur secara ketat di dalam tubuh. Namun, dalam keadaan tertentu, penyimpangan dari kadar fosfor darah normal dapat terjadi.

Penyimpangan yang signifikan dan berkepanjangan dianggap sebagai kondisi non-fisiologis, dan dapat menjadi penyebab berbagai komplikasi kesehatan.

Dua situasi dapat terjadi: terjadinya jumlah fosfat yang berlebihan dalam darah (hiperfosfatemia) atau, sebaliknya, kekurangan fosfat (hipofosfatemia).

Kadar fosfor yang tidak mencukupi

Terjadinya kekurangan fosfor dalam tubuh adalah kondisi yang relatif jarang terjadi. Ada beberapa penyebab hipofosfatemia, tetapi hampir tidak pernah disebabkan oleh asupan fosfor makanan yang tidak mencukupi.

Hal ini terutama disebabkan oleh diet yang mengandung fosfor alami yang cukup atau yang sengaja ditambahkan. Hal ini juga dapat disebabkan oleh regulasi homeostasis yang berfungsi dengan baik, di mana pengurangan asupan fosfor dalam makanan sebagai mekanisme kompensasi mengurangi ekskresinya oleh ginjal.

Hipofosfatemia dikatakan terjadi ketika kadar fosfor darah turun di bawah 0,7 mmol/l.

Penurunan kadar fosfor yang ringan tidak memiliki gejala yang terlihat atau terasa pada manusia. Gejala hanya muncul ketika terjadi penurunan yang signifikan, yaitu di bawah 0,15 mmol/l.

Gejala umum hipofosfatemia yang paling umum termasuk kelemahan, malaise, gangguan sensitivitas anggota badan, tremor, kehilangan nafsu makan.

Gejala otot meliputi inkoordinasi, kelemahan hingga kelumpuhan otot total dan rhabdomyolysis (kelainan yang ditandai dengan rusaknya serat otot rangka).

Ada juga nyeri tulang, gangguan mineralisasi tulang yang menyebabkan rakhitis pada anak-anak dan osteomalasia pada orang dewasa (penyakit tulang yang ditandai dengan pelunakan dan perubahan bentuk tulang), anemia, gangguan sel darah putih dan trombosit, peningkatan kerentanan terhadap infeksi, gangguan pernapasan atau kekurangan oksigen dan penyakit jantung.

Bentuk defisiensi fosfor yang parah dapat mengancam jiwa.

Penyebab utama hipofosfatemia meliputi:

• Asupan fosfor makanan yang tidak mencukupi - hal ini dapat menyebabkan kondisi kelaparan
• Gangguan penyerapan fosfor - malabsorpsi, penyakit Crohn, penyakit radang usus
• Asupan vitamin D yang tidak mencukupi, yang mengurangi penyerapan fosfor dalam darah
• Peningkatan ekskresi fosfor oleh ginjal
• Penyakit kelenjar paratiroid
• Perubahan hormon
• Keracunan logam berat
• Penurunan kalium dan magnesium dalam darah, kadar glukosa darah yang tinggi
• Konsumsi alkohol yang berlebihan
• Obat-obatan tertentu (misalnya antasida, diuretik, hormon steroid, hormon paratiroid)

Penggunaan terapi penggantian hormon pada wanita pascamenopause dikaitkan dengan peningkatan ekskresi fosfor oleh ginjal, sehingga menurunkan kadar fosfor dalam tubuh.

Ada juga beberapa kelompok populasi yang dianggap berisiko mengalami penurunan atau kekurangan kadar fosfor dalam tubuh, misalnya

• Bayi prematur (yang memiliki simpanan fosfor yang rendah dalam tulang mereka)
• Orang dengan kelainan metabolisme fosfor bawaan (kelainan hormon yang bertanggung jawab untuk mengatur homeostasis fosfor, kelainan pengangkut fosfor)
• Orang dengan malnutrisi berat (berat badan lahir rendah atau berat badan rendah, anoreksia, alkoholisme, masalah mengunyah dan menelan, kanker, sirosis, dll.)
• Orang yang mengonsumsi makanan tinggi kalori dan rendah fosfor

Bagaimana cara mengobati hipofosfatemia?

Kekurangan fosfor terutama diobati dengan meningkatkan asupan fosfor dalam makanan atau mengonsumsi obat dan suplemen yang mengandung fosfor.

Metode spesifik suplementasi fosfor selalu bergantung pada tingkat keparahan defisiensi dan kesehatan pasien.

Untuk defisiensi fosfor ringan hingga sedang, asupan makanan tinggi fosfor (susu skim cocok) atau penggunaan obat-obatan dan suplemen (misalnya untuk pasien dengan intoleransi susu) sudah cukup.

Sediaan farmasi yang mengandung fosfor tersedia dalam bentuk monokomponen (biasanya dibuat secara terpisah di apotek) atau dalam bentuk kombinasi (dalam bentuk suplemen multivitamin atau mineral).

Fosfor paling sering ditemukan dalam bentuk garam natrium, kalium, atau kalsium dari asam fosfat.

Suplemen multivitamin atau mineral biasanya mengandung sejumlah kecil fosfor dan oleh karena itu tidak terutama digunakan untuk mengobati kekurangan fosfor.

Pemberian suplemen yang mengandung fosfor sering dikaitkan dengan terjadinya diare.

Pada defisiensi fosfor yang parah atau pada pasien yang tidak dapat mengonsumsi fosfor melalui mulut, pemberian parenteral (intravena) dilakukan.

Pemberian fosfor secara parenteral harus dipantau karena kemungkinan terbentuknya kristal kalsium fosfat dan risiko kekurangan kalsium. Penggunaan kalium fosfat atau, lebih baik lagi, garam organik fosfor lebih disukai dan menghilangkan masalah pembentukan kristal.

Jumlah fosfor yang berlebihan

Hiperfosfatemia adalah suatu kondisi di mana kadar fosfor darah naik di atas 1,6 mmol/l.

Terjadinya kadar fosfor yang tinggi dalam tubuh relatif jarang terjadi pada individu yang sehat. Ketika jumlah fosfor yang berlebihan tertelan dalam makanan, mekanisme pengaturan mengeluarkan jumlah yang berlebihan tersebut melalui ginjal.

Adanya kadar fosfor yang tinggi dikaitkan dengan gangguan ekskresi fosfor. Ini berarti hiperfosfatemia paling sering dikaitkan dengan gangguan fungsi ginjal atau penyakit ginjal.

Penyebab utama hiperfosfatemia meliputi:

• Peningkatan asupan fosfor (misalnya secara intravena).
• Asupan vitamin D yang berlebihan, yang meningkatkan penyerapan fosfor dalam usus
• Pelepasan fosfor yang cepat dari sel dan jaringan ke dalam darah
• Gangguan ekskresi fosfor oleh ginjal (pada gagal ginjal atau penyakit ginjal kronis)
• Peradangan pankreas
• Penyakit kelenjar paratiroid
• Rhabdomyolysis, sindrom kerusakan tumor (gangguan metabolisme yang disebabkan oleh kerusakan sel tumor secara tiba-tiba selama pengobatan tumor)

Di antara konsekuensi terpenting dari peningkatan kadar fosfor darah adalah peningkatan fungsi paratiroid dan peningkatan produksi hormon paratiroid.

Untuk mempertahankan homeostasis, tubuh berusaha mengurangi kadar fosfor yang berlebihan dalam darah dengan mengeluarkan fosfor melalui ginjal. Namun, ketika fungsi ginjal terganggu, upaya ini sia-sia. Hal ini menyebabkan produksi hormon paratiroid dalam jumlah yang tidak perlu.

Tingginya kadar fosfor dalam darah juga menyebabkan reaksinya dengan kalsium untuk membentuk kristal kalsium fosfat, yang disimpan dalam jaringan lunak tubuh.

Hal ini menyebabkan pengapuran jaringan lunak, termasuk jaringan subkutan dan jaringan saraf atau jaringan pembuluh darah. Konsekuensinya adalah berkembangnya penyakit pembuluh darah dan jantung.

Hiperfosfatemia juga menyebabkan perkembangan kadar kalsium darah yang rendah.

Kelebihan fosfor itu sendiri biasanya tidak memiliki gejala. Gejala muncul ketika kadar kalsium berkurang secara signifikan karena peningkatan kadar fosfor.

Jadi, gejala hipokalsemia juga dapat berhubungan dengan hiperfosfatemia.

Kelebihan fosfor juga menyebabkan penurunan kadar magnesium, yang selanjutnya merusak fungsi ginjal dan dapat menyebabkan gagal ginjal.

Bagaimana cara mengobati hiperfosfatemia?

Beberapa prosedur digunakan dalam pengobatan kelebihan fosfor dalam tubuh.

Asupan dan penyerapannya dapat diatur dengan diet pengurangan dengan mengurangi asupan fosfor makanan atau dengan penggunaan zat pengikat fosfor di lingkungan saluran pencernaan yang membentuk kompleks yang tidak dapat diserap (misalnya, aluminium hidroksida, aluminium karbonat).

Ekskresi fosfor oleh ginjal ke dalam urin juga dapat ditingkatkan dengan penggunaan diuretik (hanya jika pasien memiliki ginjal yang berfungsi normal).

Pasien dengan hiperfosfatemia yang juga mengalami kerusakan ginjal biasanya menjalani dialisis.