Il ruolo del fosforo nell'organismo: è importante per la salute? Dove si trova la maggior parte di esso?

Come minerale abbondante e insostituibile, il fosforo è coinvolto in molti processi fisiologici del corpo umano. Qual è il suo ruolo principale? Quali sono gli alimenti ricchi di fosforo e perché è importante mantenerne livelli normali?

Quali sono gli alimenti che contengono più fosforo, nel caso in cui l'organismo non ne abbia a sufficienza?
Oppure...
Come ridurlo in caso di eccesso?

Cosa sappiamo del fosforo?

Il fosforo è un elemento chimico non metallico abbastanza abbondante nell'ambiente che ci circonda ed è un minerale essenziale per il corpo umano.

Lo conosciamo con il simbolo chimico P, che deriva dalla parola latina phosphorus.

Il nome fosforo deriva dalla parola greca phosphoros, una combinazione delle parole phos (luce) e phoros (portatore di luce), in riferimento alla capacità del fosforo di brillare al buio.

Il fosforo è un elemento del gruppo 15 della tavola periodica degli elementi chimici e si trova nel periodo 3. È classificato in un gruppo di elementi che non sono in grado di fornire un'adeguata protezione.

È classificato in un gruppo di elementi chiamato pentel, dove, oltre al fosforo, si trovano anche azoto, arsenico, antimonio e bismuto.

Lo scopritore del fosforo è il mercante e alchimista tedesco Hennig Brand, che lo isolò per la prima volta nel 1669.

La scoperta stessa fu preceduta dagli sforzi di Hennig Brand per creare la leggendaria Pietra Filosofale.

Nei suoi esperimenti lavorò con l'argilla, lasciandola prima riposare per diversi giorni e decomporsi, poi facendola bollire fino a ridurla in pasta, riscaldandola ad alta temperatura e lasciando che i vapori si condensassero.

Ottenne così una sostanza cerosa bianca che brillava al buio: il fosforo.

Il fosforo esiste in diverse forme: parliamo delle sue modificazioni allotropiche, che differiscono notevolmente per le loro proprietà.

Le due forme più comuni sono il fosforo bianco e il fosforo rosso, ma oltre a questi conosciamo anche il fosforo giallo, nero o viola.

Il fosforo bianco è un solido bianco, morbido e ceroso. Nella sua forma pura è trasparente. È insolubile in acqua. Di tutte le forme di fosforo, il fosforo bianco è il meno stabile, il più reattivo, il meno denso e il più tossico.

Ha la capacità di brillare al buio e può incendiarsi spontaneamente a contatto con l'aria, per cui deve essere sempre immerso in acqua.

L'emissione di luce del fosforo è dovuta alla sua lenta ossidazione in aria, un processo chiamato chemiluminescenza.

A causa della tendenza del fosforo lasciato all'aria a incendiarsi spontaneamente, viene talvolta definito l'elemento del diavolo.

Il fosforo giallo rappresenta il cosiddetto elemento intermedio tra il fosforo bianco e quello rosso: è un fosforo bianco che contiene piccole quantità di fosforo rosso.

Il fosforo rosso è un solido amorfo che si forma dal fosforo bianco attraverso un processo di riscaldamento o di esposizione alla luce solare. È meno tossico, meno reattivo e più stabile.

Il fosforo nero è la forma più stabile e meno reattiva del fosforo e si ottiene anch'esso dal fosforo bianco mediante riscaldamento, ma in presenza di mercurio.

Una tabella riassuntiva delle informazioni chimiche e fisiche di base sul fosforo

Presenza e usi del fosforo

Il fosforo è il dodicesimo elemento più abbondante nella crosta terrestre, ma si trova anche nello spazio (ad esempio come parte di meteoriti), nel suolo, nelle rocce o in piante e animali.

A causa della sua natura reattiva, non è presente in natura in forma libera, ma si trova soprattutto nei minerali, sotto forma di ioni fosfato o sali di fosfato.

I minerali più noti contenenti fosforo sono l'apatite (questi minerali sono anche le più importanti fonti naturali di fosforo), la wavellite o la vivianite.

Le fonti organiche di fosforo sono l'urina, la cenere d'ossa o il guano (escrementi accumulati da uccelli marini o pipistrelli).

Il fosforo e i suoi composti sono oggi utilizzati in molti settori e industrie, ad esempio:

• preparazione e produzione di vari composti del fosforo
• Produzione di fertilizzanti e pesticidi
• Produzione di fiammiferi, porcellana, fuochi d'artificio o bombe fumogene.
• Come componente di detergenti e agenti anticorrosivi
• Come addolcitore d'acqua
• Uso in bevande e polveri da forno
• Come radiomarcatore nei test biochimici

Qual è la funzione biologica del fosforo?

Il fosforo è un nutriente essenziale per la salute umana e svolge numerose funzioni fisiologiche nell'organismo.

Il corpo umano contiene in media 0,7 kg di fosforo.

La maggior parte del fosforo (fino all'85%) fa parte della molecola di idrossiapatite Ca10(PO4)6(OH)2, che è il minerale che costituisce il componente più importante dei tessuti duri di ossa e denti.

Il fosforo rimanente si trova nelle cellule dei tessuti molli (circa il 15%) e nel liquido extracellulare, soprattutto nel sangue (circa l'1%).

In termini di struttura chimica, il fosforo è più comunemente presente nell'organismo come ione inorganico, ^HPO42- o H2PO4-. Si tratta di sali dell'acido fosforico, chiamati anche fosfati.

Tuttavia, può anche essere legato a composti come i fosfolipidi di membrana, gli acidi nucleici del DNA e dell'RNA, l'ATP, la creatina fosfato o varie altre molecole organiche.

Le funzioni biologiche fondamentali del fosforo nel corpo umano comprendono:

• È un componente importante delle ossa e dei denti, coinvolto nella loro mineralizzazione, che ne garantisce la resistenza e la durezza.
• È un componente della molecola di ATP, l'adenosina trifosfato, un composto chimico che costituisce il serbatoio e la fonte primaria di energia per le cellule del corpo.
• È un componente degli acidi nucleici DNA e RNA, nei quali sono memorizzate le informazioni genetiche di un individuo.
• Come parte della molecola dei fosfolipidi, è un elemento essenziale delle membrane cellulari e ne garantisce l'integrità strutturale.
• Come ione extracellulare, è coinvolto nel mantenimento del normale pH e dell'equilibrio acido-base.
• È un componente dei carboidrati e partecipa alla conversione metabolica di proteine e grassi.
• Attiva diversi enzimi.

La via del fosforo: dall'assorbimento all'escrezione

Assorbimento

La fonte primaria di fosforo per l'organismo è il cibo. Sia la forma inorganica che quella organica del fosforo vengono assorbite dagli alimenti nel tratto digestivo. La forma inorganica predomina.

La disponibilità di fosforo per l'organismo dipende dalla natura dell'alimento: la disponibilità più bassa è data dagli alimenti a base di proteine vegetali, seguita da quelli a base di proteine animali, mentre la disponibilità più alta è data dagli additivi alimentari contenenti fosforo inorganico.

Il fosforo viene assorbito nell'intestino tenue e, in misura minore, nell'intestino crasso attraverso due vie: la diffusione senza energia (fino al 70% della frazione) o tramite trasportatori sodio-dipendenti.

Il tasso di assorbimento intestinale del fosforo è relativamente alto, pari al 50-70% del fosforo totale presente nella dieta.

L'assorbimento cervicale del fosforo è significativamente più elevato nell'infanzia (fino al 90%). Il tasso di assorbimento diminuisce lentamente con l'età.

Il fosforo rimanente che non viene assorbito nel tratto digestivo viene escreto nelle feci.

In totale, circa 13 mg di fosforo/kg di peso corporeo al giorno vengono assorbiti dagli alimenti nel sangue attraverso il tratto digestivo, per poi essere utilizzati dai tessuti.

Una quantità minore, circa 3 mg di fosforo/kg di peso corporeo al giorno, viene escreta dall'organismo nella bile, nelle secrezioni pancreatiche e intestinali.

L'assorbimento del fosforo può essere ridotto da vari disturbi e malattie come l'insufficienza renale, la formazione di calcoli renali, i disturbi dell'assorbimento nell'intestino tenue, le malattie della tiroide o l'osteomalacia (malattia delle ossa).

Distribuzione e regolazione dei livelli di fosforo

Il fosforo assorbito circola nel sangue e raggiunge i siti di utilizzo - principalmente ossa, muscoli scheletrici, tessuti molli e reni.

Il fosforo viene trasportato ai tessuti come ione inorganico e l'entità di questo trasporto dipende dalla concentrazione di fosforo nel sangue, dalla velocità di circolazione e dall'attività dei trasportatori cellulari.

Le ossa sono il più grande serbatoio di fosforo e da esse il fosforo può essere rilasciato nuovamente nel sangue quando necessario.

I livelli normali di fosforo nel sangue di un adulto vanno da 0,7 a 1,45 mmol/l.

Le deviazioni verso l'alto o verso il basso da questo livello sono causa di disturbi nell'organismo. Per questo motivo, la quantità totale di fosforo nell'organismo deve essere regolata.

I tessuti e gli organi, ma anche le sostanze biologicamente attive - gli ormoni - sono coinvolti nel mantenimento dell'omeostasi del fosforo.

Gli organi sono principalmente i reni, le ghiandole paratiroidi, le cellule corpuscolari e le ossa. Gli ormoni sono l'ormone paratiroideo, il fattore di crescita dei fibroblasti-23 e la vitamina D. Questi regolano i livelli di fosforo regolando la quantità totale di fosforo nell'organismo.

Questi regolano i livelli di fosforo influenzandone l'assorbimento nel tratto digestivo, l'escrezione da parte dei reni e il rilascio dalle riserve corporee (ossee o cellulari).

Il processo di mantenimento dell'omeostasi è il seguente: quando si verifica un leggero calo dei livelli di fosforo nel sangue, questo cambiamento viene rilevato dalle ghiandole paratiroidi, che rispondono producendo l'ormone paratiroideo.

Questo stimola il rilascio di fosforo dalle ossa al sangue e la produzione della forma attiva della vitamina D. La vitamina D aumenta quindi l'assorbimento del fosforo nel tratto digestivo.

Allo stesso tempo, si riduce la produzione del fattore di crescita dei fibroblasti-23 (prodotto nelle ossa), riducendo così l'escrezione di fosforo da parte dei reni.

Al contrario, un aumento dei livelli di fosforo nel sangue aumenterà la produzione del fattore di crescita dei fibroblasti-23. Questo stimolerà l'escrezione renale di fosforo. Allo stesso tempo, però, si ridurrà la produzione di vitamina D e quindi l'assorbimento del fosforo nel tratto gastrointestinale.

Il livello di fosforo nel sangue o in altri fluidi corporei è determinato dalla sua reazione con il molibdato di ammonio per formare il fosfomolibdato di ammonio.

Escrezione

I reni sono responsabili dell'escrezione del fosforo dall'organismo, per cui la via principale di escrezione del fosforo è l'urina.

Ogni giorno i reni filtrano più di 5 000 mg di ioni di fosforo inorganico, di cui più dell'80% viene restituito al sangue.

I reni sono anche l'organo principale che regola la concentrazione di fosforo nel sangue.

Piccole quantità di fosforo e dei suoi composti che non vengono assorbiti dal tratto digestivo vengono escreti nelle feci.

Quali sono le fonti di fosforo nella dieta?

Il fosforo entra nell'organismo principalmente attraverso gli alimenti e, in misura minore, attraverso integratori o farmaci.

Il fosforo è presente negli alimenti come parte naturale o viene aggiunto deliberatamente durante la produzione e la lavorazione sotto forma di fosfati inorganici.

Gli alimenti naturalmente ricchi di fosforo sono la carne animale, il pesce, i latticini, le uova, i cereali, le noci, i semi, i legumi e le verdure. L'assunzione di questi alimenti può coprire la maggior parte del fabbisogno giornaliero di fosforo.

Alcune quantità di fosforo, a volte non trascurabili, entrano nell'organismo anche attraverso alimenti o bevande a cui vengono intenzionalmente aggiunti fosfati.

Gli esempi più noti sono le bibite aromatizzate, i prodotti a base di carne, il pesce, il latte e i latticini, gli oli vegetali, la farina, i prodotti da forno, i gelati, le verdure lavorate e la frutta secca, i dolci, gli alimenti dietetici, i cibi surgelati, le acque minerali, il vino e gli alcolici, ecc.

I fosfati agiscono come stabilizzatori, emulsionanti, agenti lievitanti e umidificanti e addensanti.

Elenco tabellare degli additivi autorizzati contenenti fosforo negli alimenti

Alcuni alimenti, ingredienti alimentari e persino farmaci possono ridurre significativamente la disponibilità di fosforo per l'organismo, ad esempio inibendone l'assorbimento, alterando il pH del tratto digestivo, ecc.

L'acido fitico o fitato è la principale fonte di fosforo nei semi o nelle piante. Il fitato si lega ad altri composti nel tratto digestivo formando sali indigeribili per l'organismo.

Inoltre, l'organismo umano non dispone dell'enzima fitasi per scindere il legame del fosforo nella molecola del fitato.

Inoltre, l'elevato apporto di calcio nella dieta fa sì che esso si leghi ad alcuni composti del fosforo, riducendone l'assorbimento.

Tra i farmaci, alcuni antiacidi (farmaci utilizzati per ridurre l'acidità del succo gastrico) come il sucralfato, gli idrossidi di magnesio o gli idrossidi di alluminio si legano al fosforo presente nella dieta, formando con esso dei sali non assorbibili.

Qual è la dose giornaliera raccomandata di fosforo?

Le raccomandazioni per l'assunzione media giornaliera di fosforo non sono state stabilite a causa della mancanza di dati.

Tuttavia, l'Autorità europea per la sicurezza alimentare pubblica i valori per l'assunzione adeguata di fosforo. L'assunzione adeguata è un valore medio basato sull'osservazione e si presume che corrisponda alle esigenze della popolazione.

Tabella delle assunzioni giornaliere adeguate di fosforo per età

La tendenza attuale nell'alimentazione è che questi livelli di fosforo vengono superati più volte.

Quali sono le conseguenze di un'alterazione dei livelli di fosforo?

I livelli di fosforo sono e devono essere strettamente regolati nell'organismo. Tuttavia, in determinate circostanze, si verificano deviazioni dai normali livelli di fosfato nel sangue.

Deviazioni significative e prolungate sono considerate una condizione non fisiologica e possono essere la causa di varie complicazioni per la salute.

Possono verificarsi due situazioni: la presenza di quantità eccessive di fosfato nel sangue (iperfosfatemia) o, al contrario, una carenza di fosfato (ipofosfatemia).

Livelli insufficienti di fosforo

La carenza di fosforo nell'organismo è una condizione relativamente rara. L'ipofosfatemia può avere diverse cause, ma quasi mai è dovuta a un apporto insufficiente di fosforo con la dieta.

L'ipofosfatemia è dovuta principalmente al fatto che la dieta contiene una quantità sufficiente di fosforo naturale o deliberatamente aggiunto. Può anche essere dovuta a una regolazione ben funzionante dell'omeostasi, in cui una riduzione dell'assunzione di fosforo con la dieta, come meccanismo di compensazione, ne riduce l'escrezione da parte dei reni.

Si parla di ipofosfatemia quando i livelli di fosforo nel sangue scendono al di sotto di 0,7 mmol/l.

Una lieve diminuzione dei livelli di fosforo non comporta sintomi visibili o avvertibili nell'uomo, mentre i sintomi compaiono solo quando si verifica una diminuzione significativa, cioè al di sotto di 0,15 mmol/l.

I sintomi generali più comuni dell'ipofosfatemia sono debolezza, malessere, ridotta sensibilità degli arti, tremore, perdita di appetito.

I sintomi muscolari comprendono incoordinazione, flaccidità fino alla paralisi muscolare completa e rabdomiolisi (un disturbo caratterizzato dalla rottura delle fibre muscolari scheletriche).

Si manifestano anche dolori ossei, disturbi della mineralizzazione ossea che portano al rachitismo nei bambini e all'osteomalacia negli adulti (malattia ossea caratterizzata da rammollimento e deformazione delle ossa), anemia, disturbi dei globuli bianchi e delle piastrine, maggiore suscettibilità alle infezioni, problemi respiratori o carenza di ossigeno e malattie cardiache.

Le forme gravi di carenza di fosforo possono essere pericolose per la vita.

Le cause principali dell'ipofosfatemia sono:

• Insufficiente apporto di fosforo con la dieta - questo può portare a condizioni di inedia
• Disturbi dell'assorbimento del fosforo - malassorbimento, malattia di Crohn, malattia infiammatoria intestinale
• Assunzione insufficiente di vitamina D, che riduce l'assorbimento del fosforo nel sangue
• Aumento dell'escrezione renale di fosforo
• Malattie delle ghiandole paratiroidi
• Cambiamenti ormonali
• Avvelenamento da metalli pesanti
• Diminuzione del potassio e del magnesio nel sangue, alti livelli di glucosio nel sangue
• Consumo eccessivo di alcol
• Alcuni farmaci (ad es. antiacidi, diuretici, ormoni steroidei, ormone paratiroideo)

L'uso della terapia ormonale sostitutiva nelle donne in postmenopausa è associato a un aumento dell'escrezione di fosforo da parte dei reni, con conseguente riduzione dei livelli di fosforo nell'organismo.

Esistono inoltre diversi gruppi di popolazione considerati a rischio in termini di sviluppo di livelli ridotti o insufficienti di fosforo nell'organismo. Ad esempio:

• Neonati prematuri (che hanno scarse riserve di fosforo nelle ossa)
• Persone con errori innati del metabolismo del fosforo (disturbi degli ormoni responsabili della regolazione dell'omeostasi del fosforo, disturbi dei trasportatori del fosforo)
• Persone con grave malnutrizione (basso peso alla nascita o peso corporeo, anoressia, alcolismo, problemi di masticazione e deglutizione, cancro, cirrosi, ecc.)
• Persone che seguono una dieta ricca di calorie e povera di fosforo.

Come si cura l'ipofosfatemia?

La carenza di fosforo viene trattata principalmente aumentando l'apporto di fosforo con la dieta o assumendo farmaci e integratori appropriati contenenti fosforo.

Il metodo specifico di integrazione del fosforo dipende sempre dalla gravità della carenza e dallo stato di salute del paziente.

Per una carenza di fosforo lieve o moderata, è sufficiente l'assunzione di alimenti ad alto contenuto di fosforo (il latte scremato è adatto) o l'uso di farmaci e integratori (ad esempio per i pazienti con intolleranza al latte).

I preparati farmaceutici contenenti fosforo sono disponibili in forma monocomponente (solitamente preparati separatamente in farmacia) o in forma combinata (sotto forma di integratori multivitaminici o minerali).

Il fosforo si trova più comunemente sotto forma di sali di sodio, potassio o calcio dell'acido fosforico.

Gli integratori multivitaminici o minerali contengono solitamente piccole quantità di fosforo e non sono quindi utilizzati principalmente per trattare la carenza di fosforo.

La somministrazione di integratori contenenti fosforo è spesso associata alla comparsa di diarrea.

In caso di grave carenza di fosforo o in pazienti che non sono in grado di assumerlo per bocca, si ricorre alla somministrazione parenterale (endovenosa).

La somministrazione parenterale di fosforo deve essere monitorata a causa della possibile formazione di cristalli di fosfato di calcio e del rischio di carenza di calcio. L'uso di fosfato di potassio o, meglio ancora, di sali organici di fosforo è preferibile ed elimina il problema della formazione di cristalli.

Quantità eccessive di fosforo

L'iperfosfatemia è una condizione in cui il livello di fosforo nel sangue sale oltre 1,6 mmol/l.

La presenza di livelli elevati di fosforo nell'organismo è relativamente rara negli individui sani: quando si ingerisce una quantità eccessiva di fosforo con la dieta, i meccanismi di regolazione la espellono attraverso i reni.

La presenza di elevati livelli di fosforo è associata a un'alterata escrezione di fosforo, il che significa che l'iperfosfatemia è spesso associata a un'alterata funzione renale o a una malattia renale.

Le cause principali dell'iperfosfatemia comprendono:

• Aumento dell'assunzione di fosforo (ad esempio per via endovenosa).
• Assunzione eccessiva di vitamina D, che aumenta l'assorbimento del fosforo nell'intestino.
• Rapido rilascio di fosforo dalle cellule e dai tessuti nel sangue.
• Impedita escrezione renale di fosforo (in caso di insufficienza renale o malattia renale cronica)
• Infiammazione del pancreas
• Malattia delle ghiandole paratiroidi
• Rabdomiolisi, sindrome da disfacimento tumorale (alterazione del metabolismo causata dall'improvviso disfacimento delle cellule tumorali durante il trattamento del tumore).

Tra le conseguenze più importanti degli elevati livelli di fosforo nel sangue vi è l'aumento della funzione paratiroidea e l'aumento associato della produzione di ormone paratiroideo.

Per mantenere l'omeostasi, l'organismo cerca di ridurre i livelli eccessivi di fosforo nel sangue espellendo il fosforo attraverso i reni. Tuttavia, quando la funzione renale è compromessa, questo sforzo è inutile e porta alla produzione di quantità inutilmente elevate di ormone paratiroideo.

Un livello elevato di fosforo nel sangue porta anche alla sua reazione con il calcio per formare cristalli di fosfato di calcio, che si depositano nei tessuti molli del corpo.

Questo provoca la calcificazione dei tessuti molli, compreso il tessuto sottocutaneo e nervoso o il tessuto dei vasi sanguigni, con conseguente sviluppo di malattie vascolari e cardiache.

L'iperfosfatemia causa anche lo sviluppo di bassi livelli di calcio nel sangue.

L'eccesso di fosforo di per sé non comporta di solito alcun sintomo, mentre i sintomi compaiono quando i livelli di calcio si riducono in modo significativo a causa degli elevati livelli di fosforo.

Si parla di ipocalcemia. I sintomi dell'ipocalcemia possono quindi essere legati anche all'iperfosfatemia.

L'eccesso di fosforo provoca anche una diminuzione dei livelli di magnesio, compromette ulteriormente la funzione renale e può causare insufficienza renale.

Come trattare l'iperfosfatemia?

Per il trattamento dell'eccesso di fosforo nell'organismo vengono utilizzate diverse procedure.

L'assunzione e l'assorbimento possono essere regolati con una dieta a ridotto apporto di fosforo o con l'uso di sostanze che legano il fosforo nell'ambiente del tratto digestivo e che formano complessi non assorbibili (ad esempio, idrossido di alluminio, carbonato di alluminio).

L'escrezione renale di fosforo nelle urine può essere aumentata anche dall'uso di diuretici (solo se il paziente ha reni normalmente funzionanti).

I pazienti con iperfosfatemia che presentano anche un danno renale sono solitamente sottoposti a dialisi.