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Phosphat in der Ernährung
- 1. Dr.med. Kai Hahn Dortmund
- 2. - Phosphor =essentieller Nährstoff für Organismus, Aufnahme durch Nahrungsmittel in Form organischer Ester, im Körper gebunden an Sauerstoff als Phosphat = PO4 - Organisches u. anorganisches PO4 in Nahrungsmitteln wie Fleisch, Fisch, Milch, Milchprodukte, Kartoffel-, Brot- und Mehlprodukte (14-16 mg PO4/g Protein) Boaz M J Am Diet Assoc 1996;96:1268-70 - Mehr als 80% des Körper-Phosphats als Apatit in Knochen und Zähnen, Rest über- wiegend in viszeralen- u. skelettalen Muskeln - Essentiell für menschliches Leben, fundamental für Wachstum, Erhalt und Reparatur von Gewebe, notwendig (zusammen mit Ca, max. 1:1) für Knochen- wachstum, -formation und –mineralisation - Energiereiche Phosphate (ADP, ATP) -- Treibstoff für zelluläre Prozesse, Phosphat-Gemische beeinflussen genetische Informationen, Funktion verschiedener Enzyme u. Hormone, ATP wichtige Puffer zur Kontrolle des Säure-Basen-Haushalts
- 3. Hruska KA KidneyInternational 74, 148-157 (July (2) 2008)
- 4. Phosphataufnahme über Na-PiIIb - 60% des Nahrungs-PO4 ohne hormonelle Kontrolle passiv transzellulär im Dünndarm absorbiert, übrige Aufnahme über 1-25(OH)2D3= Calcitriol vermittelt - Calcitriol öffnet Na-PO4-Kanäle (Na-Pi IIb), transportiert Na u. PO4 durch Darm- wand ins Blut, Senkung der PO4-Aufnahme durch Senkung der Calcitriol - Spiegel möglich Dünndarm
- 5. Phosphatreabsorption über Na-PiIIa - Bei normaler Nierenfunktion werden > 95% des absorbierten Phosphat renal ausgeschieden Kople JD Medicine 1973;52:597-607 - 70-90% des glomerulär filtrierten Phosphat werden in Tubuluszellen reabsorbiert Reabsorption über Na-Pi IIa: - an apikaler Membran prox. Tubulus - präformierte Rezeptor-Pools für schnellen, bedarfsgerechten Anstieg der Na-PO4-Transporter - chronische Regulation über Gen- Expression Parathormon niedrige PO4 Aufnahme FGF-23 Hauptregulatoren: 1-a Hydroxylase Gen Gen Transkription - PTH - FGF-23-Klotho - Serum PO4
- 6. bei verminderter Ausscheidung(Niereninsuffizienz) oder erhöhter Zufuhr (rel. bei Niereninsuffizienz, ungünstige PO4-Ca-Ratio, abs. durch PO4-Zusätze in Nahrungsmitteln) 1. gesteigerte fraktionelle P-Clearance Phosphatonine (FGF-23 u.a). 2. reduzierte intestinale Resorption 1-25(OH)D3
- 7. Steuerung der Phosphathomöostase Sensing (?) einer gestörten PO4-Homöostase /kl Klotho Bergwitz C Ann Rev Med 2010;61:91-104
- 8. PO4-Homöostase braucht FGF-23und Klotho sinkt Klotho - steigt PO4 trotz FGF-23-Anstieg Klotho FGF-23 FGF-23 PTH Serum-Spiegel Phosphat 1-25(OH)2D3 1-25(OH)2D3 Klotho al 1 2 3 4 5 m or PTH N Niereninsuffizienz-Stadium Kuro-o M Kidney International (2011) 79 (Suppl 121), S20–S23;
- 9. Serum PO4 imVerlauf der Niereninsuffizienz GFR < 75 ml/min korreliert invers mit FGF 23 Kestenbaum D JASN 2005;16:520 Prie D CJASN 2010;5:1717-22 verursacht aber Kollateralschäden Linksventrikuläre Hypertrophie, Atherosklerose, vaskuläre Kalzifikationen, gestörte Endothelfunktion, Progression der Niereninsuffizienz, therapieresistenter HPT, Mortalität bei prävalenten und inzidenten Dialysepatienten sowie in der Normalbevölkerung Mirza MA Atherosclerosis 2009;207:546-51 Hsu HJ Am J Med Sci 2009;337:116-22 Fliser D JASN 2007;18:2600-08 Mirza MA Atherosclerosis 2009;205:385-90 Gutierrez OM NEJM 2008;359:584-92 Jean G NDT 2009;24:2792-96 Kazama JJ KI 2005;67:1220-25; Faul C J Clin Invest doi:10.1172/JCI46122
- 10. Warum wird PO4so eng gesteuert? „Phosphat = das Molekül des Alterns“ Kuro-o M Mech Aging Dev 2010;131:270-5
- 11. Phänotypwechsel von Gefäßmuskelzellenund Kalzifikation Na-Pi-Transporter Pit-1 transportiert P in glatte Gefäßmuskelzellen, intrazelluläres P stimuliert Expression von osteogenen Proteinen und steigert Ca/P Beladung von Matrixvesikeln, die nach Ausschleusung extrazellulär Nidus für Mineralisation bilden Giachelli CM JASN 2003;14.300-04
- 13. 40538 Hämodialysepatienten Signifikante lineareZunahme des Sterberisikos in Abhängigkeit vom Serum-P ab Konzentration > 5 mg/dl sowie inverse Epidemiologie für niedrige Serum-P-Spiegel Block GA JASN 2004;15:2208-18
- 14. Erhöhte PO4 Spiegelkorrelieren mit kardiovaskulären Erkrankungen sowie Mortalität schon bei CKD 2-4 und auch bei Nierengesunden Mortalität (Kestenbaum et al) eGFR < 60ml/min Kardiovaskuläre Mortalität (Menon et al) Mortalität (Tonelli et al) Kardiovaskuläre Mortalität (Tonelli et alö) eGFR > 60ml/min Inzidente KHK (Dhingra et al) -5 1 1,5 Adjustiertes Risiko (95% Konfidenzintervall) Risikoanstieg pro 1mg/dl höherem PO4-Spiegel Kestenbaum B JASN 2005;16:520-28 Menon V AJKD 2005;46:455-63 MDRD Tonelli M Circulation 2005;112:2627-33 CARE Dinghra R Arch Int Med 2007;167:879-85
- 15. Immer dann, wennHomöostase-Steuerung gestört ist: 1. verminderte Ausscheidung bei fortschreitender Niereninsuffizienz 2. erhöhte Zufuhr rel. bei Niereninsuffizienz, ungünstige PO4-Ca-Ratio abs. durch PO4-Zusätze in Nahrungsmittel Phosphatmengen aus heutiger Ernährung überfordern bereits beim Nierengesunden bzw. der „alternden Niere“ die Regulationsmechanismen und verursachen vielfältige und schwerwiegende Gesundheitsprobleme
- 16. Mehr Proteinkonsum –mehr Phosphat Anteil Anteil US Diät US Diät Average consumption of meat, dairy and fish has increased strongly over the last fifty years in the European Union. Today’s consumption is twice the world average. Current preferences of Proteinkonsum in USA ist mehr European consumers lead to a range of negative als doppelt so hoch wie empfohlen impacts, such as extensive land use (also outside Europe), biodiversity loss and human http://www.cdc.gov/nchs/nhanes/nhanes2007-2008/nhanes07_08.htm health risks. © PBL Netherlands Environmental Assessment AgencyThe Hague, 2011I
- 17. Einige Gemüse (Bohnen),Obst (Birnen), Cerealien und Nüsse enthalten organisches Phosphat zumeist in Form von Phytinsäure oder Phytat Bohn L J Zhejiang Univ Sci B 2008;9:165-91 Sandberg AS Br J Nutr 1986;55:245-54 Bioverfügbarkeit von pflanzlichem Phosphat relativ niedrig (< 50%), da beim Menschen degradierendes Enzym Phytase fehlt. Intestinale Resorption von Phosphat aus pflanzlichen Proteinquellen ist trotz augenscheinlich höherem Phosphatgehalt /g Protein geringer. Sullivan C JAMA 2009;301:629-35 Probleme: - Einige Pflanzen und Bohnen haben hohen Kalium-Gehalt - Phytase in Hefe in gesäuertem Körnerbrot ermöglicht bessere intestinale Absorption gegenüber Cerealien oder Fladenbrot Zhang H Eur J Nutr 2007;46:95-102
- 18. Effekt eines Wechselsder Eiweißquelle (tierisch auf pflanzlich) Moe S C JASN 2011;6:257
- 19. Effekt eines Wechselsder Eiweißquelle (tierisch auf pflanzlich) Phosphatzufuhr 800 mg/d, entweder aus fleischlastiger- oder vegetarischer Kost verbessert CKD-MBD Parameter Moe S C JASN 2011;6:257
- 20. Tatsächlicher PO4 Gehaltvon Lebensmitteln wird häufig unterschätzt: Vergleich von Lebensmitteltabellen mit chemischer Analyse ergab Abweichungen von 15- 25% Oenning LL J Am Diet Assoc 1988;88:1076-80 Besseres PO4 Maß ist PO4- Protein-Ratio - Unabhängig von Größe der Nahrungsportion - fokussiert auf PO4 und Protein - zeigt höhere Ratio für Nahrungsmittel mit höherer PO4-Menge aber ähnlichem Proteingehalt (z.B. verschiedene Käsesorten) - besonders anschaulich bei Nahrungsmitteln mit besonders hohem PO4-Gehalt/PO4-Zusatz aber nur geringem Proteinanteil (z.B. Softdrinks) - Nachteil: keine Information zu Bioverfügbarkeit oder intestinaler Resorption von PO4 in unterschiedlichen Nahrungsmitteln Kalantar-Zadeh K CJASN 2010;5:519-30 PO4-Protein-Ratio (mg/g) bei verschiedenen Lebensmitteln Hühnereiweiß 1,4 Thunfisch in H2O 6,4 Eigelb 22,8 Walnüsse 25,0 Kondensmilch 63,3 Cheeseburger 10,5 Edamer 15,8 Feta Käse 24,0 Lipton Eistee 98-114 Cola 62,0
- 21. Phosphate sind Hauptbestandteilvieler Nahrungsmittelzusätze in industriell ver-arbeiteten Lebensmitteln Sherman RA Semin Dial 2007;20:16-8 Zhang H Eur J Nutr 2007;46:95-102 verlängern Haltbarkeit, verhindern mikrobielles Wachstum, verbessern Farbe und Aussehen, verstärken Geschmack, reduzieren Kochverluste, erhöhen H2O-gehalt Sullivan C JAMA2009;301:629-35 Kemi VE Public Health Nutr 2009;12:1885-92 Dusek M Meat Sci 2003;65:765-9 Anorganisches Phosphat in Additiven ist nicht protein-gebunden, liegt in Salzen vor (schnelle Dissoziation, hohe intestinale Absorbtion >90% vs. 40-60% bei organischem PO4) Sullivan CM J Ren Nutr 2007;17:350-54 Calvo MS Nutrition 2000;16:564-66 Poly- und Pyrophosphate sind meist verwandte Additive in Fleisch Jastrzebska A LWT Food Sci Technol 2008;41:2037-103 oft durch E-Nummern oder Funktionsbezeichnungen verschleiert (E 338-341, E 450-452, Stabilisatoren, Emulgatoren, Säuerungsmittel) Hersteller sind nicht verpflichtet, Phosphatgehalt mengenmässig zu deklarieren Karalis M J Ren Nutr 2006;16:79-81 häufige Quellen anorganischen Phosphats sind Softdrinks, Fast-Food, verarbeitete Fleischprodukte, Schmelzkäse, Tiefkühlnahrung, Snacks, Instant-Produkte, gefrorene Backwaren Murphy-Gutekunst L J Ren Nutr 2007;17:31-6 dto. Nephrol Nurs J 2005;32:443-5
- 22. PO4-Gehalt in prozessiertenFleischprodukten Seit 1990er Jahren ist tägliche Phosphatzufuhr durch Nahrungsmittelzusätze von 500 auf über 1000 mg angestiegen Sullivan C JAMA 2009;301:629-35 Sullivan CM J Ren Nutr 2007;17:350-54 Calvo MS J Nutr 1996;126:1168-80 Uribarri J CJASN 2009;4:1290-92 Anstieg der PPR bei prozessierten Fleischprodukten mit P-Zusatz ohne P-Zusatz P-Prot-R Kochschinken Geröstete Geröstete Truthahnbrust Hühnerbrust Protein-Nahrungsquellen mit PO4-zusätzen beinhalten >100 mg/g Protein zusätzliches PO4 mit Anstieg der PO4/Prot-Ratio von 9,2 mg/g auf 15,3 mg/g Benini O J Ren Nutr 2011;21:303-08
- 23. Häufigkeit von Nahrungsmittelzusätzen in meist verkauften Lebensmitteln Anzahl Nahrungsmittel Prozessierte gefrorene Produkte Getrockene Nahrungsmittelmixturen Verpacktes Fleisch Brot u. Backwaren Suppen Jogurt Softdrinks, Sprudelgetränke Gefrorenes Gemüse Regalhaltbare Fruchtsäfte Cerealien Fertiggerichte Snacks Käse abgepackt Saucen, Menagen Dosengemüse Bild % Anteil von Nahrungsmitteln mit Phosphatzusätzen Shegal A ASN Kidney Week 2011
- 24. Phosphatzusatzfreie Gerichte inFast Food Restaurants Shegal A ASN Kidney Week 2011
- 25. Unterschied zwischen Nahrungsmittelzusatz undVerarbeitungshilfsmittel Wann ist ein Nahrungsmittelzusatz ein Verarbeitungshilfsmittel? Verarbeitungshilfsmittel Hersteller A: o produziert eine Öl-Emulsion - Inhaltsstoffe sind Sonnenblumenöl, Palmöl, Wasser - beinhaltet Lecithin als Emulgator - beinhaltet Polyphosphat als Antioxidans Diese Emulsion beinhaltet Nahrungsmittelzusätze Lecithin und Polyphosphat, die als solche auf der Verpackung gekennzeichnet sind modifiziert nach Winger R Phosphates in the Food Industry
- 26. Unterschied zwischen Nahrungsmittelzusatz undVerarbeitungshilfsmittel Wann ist ein Nahrungsmittelzusatz ein Verarbeitungshilfsmittel? Verarbeitungshilfsmittel Hersteller B: o produziert einen Kuchen - verwendet die Emulsion von Hersteller A als geringfügigen Inhaltsstoff bzw. Verarbeitungshilfsmittel - möchte mit der Kombination aus Sonnenblumen- und Palmöl einen bestimmten Fettgehalt erreichen Inhaltsliste enthält: - Sonnenblumenöl, Palmöl Lecithin und Polyphosphat haben keine Funktion im Kuchen, sind nur Verarbeitungshilfsmittel für Hersteller B und werden daher nicht gekennzeichnet modifiziert nach Winger R Phosphates in the Food Industry
- 27. TT Shegal A ASN Kidney Week 2011 Phosphatadditive Intervention: - Aufklärung über PO4-Additive - Lesen der Inhaltsstoffe auf Lebensmittelpackungen - Beratung bei Menu-Auswahl in Restaurants Shegal A ASN Kidney Week 2011 TEXT
- 28. TT Shegal A ASN Kidney Week 2011 Intervention: - Aufklärung über PO4-Additive - Lesen der Inhaltsstoffe auf Lebensmittelpackungen - Beratung bei Menu-Auswahl in Restaurants Shegal A ASN Kidney Week 2011
- 29. TT Shegal A ASNKidney Week 2011
- 30. Phosphat(zusätze) und Knochen Gesunder Knochen braucht Phosphat und Calcium PO4-Bedarf durch Nahrung praktisch immer gedeckt, eher Überangebot, nur in seltensten Fällen Mangel (Sepsis, Alkoholismus, COPD)) zuviel an PO4 wirkt gravierend auf Ca-Haushalt , da PO4 die Ca- Aufnahme aus Darm behindert. Aus Knochensicht enthält ideales Lebensmittel viel Calcium aber wenig Phosphat optimales Calcium - Phosphat Verhältnis 1:1 z. B. Naturjoghurt 120 mg Ca2+ : 100 mg PO4 aber Quark enthält bereits doppelt so viel PO4 wie Ca2+ Pommes Frites, Bratwurst, Mayonaise, Cola = Calcium – Phosphat 1 : 10
- 31. Ohne Phosphat wäreCola schwarz. Phosphat unterbricht Glykierungsreaktion, die ungebremst dazu führt, dass sich das Gebräu schwarz färbt Phosphatgehalt von Cola darf bis 700 mg/l betragen, was 50-75% der empfohlenen Tageszufuhr an Phosphat entspricht und in flüssiger Form noch besser absorbiert wird The „Soda- Debate“ – ein weltweites Problem thecoca-colacompany.com Täglich werden 1,6 Milliarden Dosen u. Flaschen Coca Cola weltweit getrunken Derbyshire D Mail Online 28.6.2012
- 32. „The Soda Debate“ Cola-Getränke verursachen Knochenbrüche Hohe PO4 Aufnahme durch Cola-Getränke verursacht Hypocalcämie und erhöhte Ca- Exkretion mit konsekutiver Verminderung des Knochenmineral- gehalts, Entwicklung von Osteoporose und erhöhter Frakturrate Massey LK J Am Diet Assoc 1982:80:581-83 Whiting SJ Nutr Res 2001;21:1107-15 McGartland C J Bone Miner Res 2003;18:1563-69 Ma D Calcif Tissue Int 2004;75:286-91 Cola Konsum korreliert mit erhöhter Frakturrate bei Mädchen Whyshak G Arch Pediatr Adolesc Med. 2000;154(6):610-613
- 33. „The Soda Debate“ Verhältnisvon Knochendichte am Femurhals und Cola-Konsum bei 1413 Frauen in der Framingham Osteoporose Studie (DXA-Osteodensitometrie, multivariat adjust.) Tucker K L et al. Am J Clin Nutr 2006;84:936-942
- 34. „The Soda Debate“ Cola enthält Phosphorsäure (H3PO4) und Koffein PO4-lastige , Ca-arme Ernährung Hypocalämie PTH-Anstieg H3PO4 in Soft Drinks metab. Azidose Knochenresorption Ca - PO4-Verhältnis in Soft-Drinks ist schlecht PO4-Gehalt in Milch = 14 mg/dl MutterM, 92 mg/dl KuhM, Ca-Gehalt = 120 mg/dl, PO4-Gehalt in Soft-Drinks = 16,1-19,7 mg/dl , Ca-Gehalt nahezu 0 mg/dl Koffein verursacht Knochenabbau über renale Ca-Verluste (Diurese) Massey LK J Nutr 1993;123:1611-14 Libuda L Am J Clin Nutr 2008;;88:1670-77 DONALD-Studie Rapuri PB Am J Clin Nutr 2001;74:694-700 (Frauen mit tt-Genotyp für VDR haben stärkeren Knochenverlust) Tägl. Konsum von 330 mg Koffein = 4 Tassen Kaffee ist assoziiert mit Risikoanstieg für osteoporotische Frakturen, spez. bei Frauen Hallström H Osteoporosis 2006;17:1055-64
- 35. Phosphat und Lungenkrebs Jin H Am J Respir Crit Care Med Vol 179. pp 59–68, 2009 Tumor pathology of the lungs in K-rasLA1 mice. Five-week- old K-rasLA1 male mice were fed a normal-phosphate (Pi) (0.5% Pi) and high-Pi diet (1.0% Pi) for 4 weeks. (A) K-rasLA1 mice lungs showing numerous visible lesions (arrows and dotted circles) in normal diet (left) and high Pi diet group (right). (B) Tumor lesion numbers in the surface of the lungs.
- 36. Phosphat und Hautkrebs Camalier CE Cancer Prev Res 2010;3:359-370. LPD = 0,2% Pi HPD = 1,2% Pi High Phosphate Diet promotes skin tumorigenesis in DMBA/TPA-treated FVB/N mice. A, HPD increases skin papilloma number in Di-Methyl-Benz-Antracen/TPA-treated FVB/N mice: B, HPD accelerates early skin papilloma growth: skin papilloma dimensions were measured weekly C, HPD accelerates the first appearance of skin papilloma number in DMBA/TPA-treated FVB/N mice D, LPD does not affect body weight in DMBA/TPA-treated FVB/N mice
- 37. Information und Sensibilisierungvon Ärzten, Politikern und Allgemeinbevölkerung!
- 38. Was müssen wirtun? Patienten und Ärzte: - Vermeidung von zu PO4-lastiger Nahrung - bei Niereninsuffizienz frühzeitig PO4-Binder Forscher: - Abklärung der Effekte von PO4 in frühen CKD-Stadien und in Normalbevölkerung Politiker: - Forderung nach qualitativer und quantitativer Kennzeichnung von Phosphatgehalt und –additiven - gesetzl. Limitierung von PO4-Zusätzen Information und Sensibilisierung von Ärzten, Politikern und Allgemeinbevölkerung!
- 39. Phosphat – Fazit:Dosis facit venenum Paracelcus Phosphat ist essentiell für menschliches Leben und wird eng reguliert Hohe Phosphatlast bei Niereninsuffizienz und in heutiger Nahrung überfordert Regulationsmechanismen Phosphat verursacht Phänotypwechsel von Gefäßmuskelzellen und endotheliale Dysfunktion Erhöhte Phosphatspiegel korrelieren mit Kalzifizierungen, kardiovaskulärem Risiko und Mortalität Phosphatadditive werden nahezu vollständig resorbiert und verursachen erhebliche Gesundheitsschäden an Knochen und Gefäßen Phosphat in Fast-Food und Soft-Drinks ist besonders gefährlich Ohne strengere Begrenzung/Reglementierung der Phosphatzusätze haben Konsumenten keine Chance gegen phosphat-induzierte Gesundheitschäden
- 40. Vielen Dank fürdie Aufmerksamkeit !
Hinweis der Redaktion
- #34 Least-squares mean (±SEM) femoral neck bone mineral density (BMD) by total cola intake in the women. The analysis was adjusted for age, height, BMI, smoking status, alcohol use, physical activity score, season of measurement, menopausal status, estrogen use, and intakes of total energy, calcium, vitamin D, caffeine from noncarbonated beverages, and noncola carbonated beverages. *Significantly different from women who consumed <1 serving cola/mo, P < 0.05 (analysis of covariance with Tukey's adjustment).