リン は元素記号 P の化学元素です。非金属として、それは周期表の第 5 主族にあり、原子番号または原子番号 15 を運びます。 りん 地球の地殻では 0.09% として与えられます。 リン 人間にとって必須のミネラルであり、体内に最も多く存在するミネラルです。 カルシウム. リンは非常に反応性が高いため、主に結合した形で自然界に存在します。 酸素 (O) の塩として リン酸 （H3PO4）– リン酸塩 (PO43-)、 水素化 リン酸 (HPO42-)、リン酸二水素 (H2PO4-) – およびアパタイト (化学的に類似したグループの総称で、詳細は不明です) ミネラル 一般化学式 Ca5(PO4)3(F,Cl,OH))、フルオロアパタイト、クロロアパタイト、ハイドロキシアパタイトなど。 人体において、リンは次のような有機化合物の必須の構成要素です。 炭水化物, タンパク質, 脂質, 核酸、ヌクレオチドおよび ビタミン、および無機化合物の カルシウム リン酸塩 またはハイドロキシアパタイト (Ca10(PO4)6(OH)2) は、骨格や歯に局在し、特に重要です。 その化合物では、リンは主に -3、+3、および +5 の原子価状態で存在します。 リンは、ほぼすべての食品に含まれています。 大量の リン酸塩 乳製品、肉、魚などのタンパク質が豊富な食品に特に含まれています。 卵. リン酸塩 - 特定のオルトリン酸塩 (PO43-)、二リン酸塩、三リン酸塩、およびポリリン酸塩 (それぞれ、XNUMX、XNUMX、およびいくつかのオルトリン酸の縮合生成物) の使用により、次のように 食品添加物、例えばpH調整剤として（pHを一定に保つ）、 乳化剤 （油などの混和しないXNUMXつの液体と 水）、酸化防止剤（望ましくない酸化を防ぐ）、 防腐剤 （抗菌効果、保存）、離型剤、さらには、肉やソーセージ製品、プロセスチーズなどの工業加工食品、 パン ベーカリー製品、すぐに食べられる食事やソース、コーラを含む飲料やソーダは、リン酸塩の含有量が高い場合があります [4, 7-9, 15, 16, 18, 25, 27]。
吸着
食事性リン酸塩は、ほとんどが有機化合物の形をしています。例えば、リン酸化タンパク質、 リン脂質-そして最初に特定のホスファターゼに吸収されなければなりません (酵素, リン酸 腸細胞のブラシ膜のリン酸エステルまたはポリリン酸から 上皮 小腸) 無機リン酸塩として吸収されるため 十二指腸 そして空腸。 10 日のリン酸塩摂取量の約 XNUMX% を占めるポリリン酸塩 (いくつかのオルトリン酸塩の縮合生成物) も、加水分解 ( 水) 腸の前にホスファターゼによって 吸収 （腸からの吸収）、一方、オルトリン酸（PO43-）は元の形でほぼ完全に吸収されます。 ポリリン酸塩の凝縮度 (架橋度) が高いほど、腸管腔での酵素切断が少なくなり、糞便 (便) に吸収されずに排泄されるポリリン酸塩が多くなります。 その化合物から溶解したリン酸塩 (遊離の無機リン酸塩) は、主に 粘膜 の細胞（粘膜細胞） 十二指腸 (十二指腸) と空腸 (jejunum) は、それぞれ、アクティブな、 ナトリウム- 優先的に使用する依存メカニズム 水素化 リン酸 (HPO42-) を基質として使用。 さらに、無機リン酸塩が傍細胞から (腸上皮細胞の間質空間を介して) 電気化学的勾配に沿って血流に入る受動的なプロセスが存在します。 傍細胞 吸収、を含む腸管全体で発生します コロン （大腸）は、リン酸塩を大量に摂取すると特に重要になります。 アクティブに比べて 吸収 ただし、受動的な腸内吸収はそれほど効果的ではありません。そのため、リン酸の増加に伴い、吸収された総量が絶対的に増加します。 線量、しかし相対的な観点からは減少します。質量 腸の上皮細胞を介した輸送) リン酸の再吸収は、 副甲状腺ホルモン （PTH、で合成されたペプチドホルモン 副甲状腺), カルシトリオール (生理学的に活性な形態 ビタミンD）と カルシトニン (C 細胞で合成されるペプチド ホルモン 甲状腺)、受動的な傍細胞輸送プロセスは、 ホルモン 記載されています。 PTHによる細胞内リン酸再吸収の制御、 カルシトリオール, カルシトニン については、以下でさらに詳しく説明します。 リン酸の吸収率は、成人期よりも成長期の方が高くなります。 たとえば、リン酸陽性の乳児、幼児、子供のリン酸吸収 (リン酸塩の摂取量がリン酸塩の排出量を上回る)、成人は混合物から無機リン酸塩を吸収するのに対し、65-90% ダイエット 55-70% で。 生物学的年齢に加えて、リン酸塩 バイオアベイラビリティ また、食事性リン酸摂取量のレベル – 逆相関 (リン酸摂取量が多いほど、バイオアベイラビリティが低下する) – リン酸化合物のタイプ、および食品成分との相互作用にも依存します。 以下の要因がリン酸の吸収を阻害します。
- 特定の摂取量の増加 ミネラル & 微量元素、 といった カルシウム, アルミニウム, 鉄 – 不溶性複合体の形成による遊離リン酸塩の沈殿。
- 食事中のカルシウム:リン酸 (Ca:P) 比は、小児では 0.9～1.7:1 でなければなりません。 成人は特定の食事の Ca:P 比を維持する必要はありません。
- フィチン酸 (ミオイノシトールの XNUMX リン酸エステル) – 穀物や豆類では、リン酸はフィチン酸として結合した形で主に存在し、フィターゼ (水分保持によってフィチン酸を分解する酵素) が存在しないため、人体は利用できません。結合したリン酸を放出します) 消化管で; 微生物のフィターゼまたは植物由来のフィターゼの活性化によってのみ、例えば、サワードウまたは特別な生地管理によるパン製造において、発酵および発芽中に、リン酸塩がその複合体から放出され、再吸収される。
穀物、野菜、豆類などの植物性食品のフィチン酸含有量が高いため、 ナッツ、動物由来の食品からのリンは、ほとんどが利用可能です。 植物由来のフィチン酸が豊富な食品は、最大 50% 少ない可能性があります。 バイオアベイラビリティ. たとえば、肉からのリンの吸収率は平均で最大 69% です。 ミルク ～64%、チーズから～62%、全粒ライ麦から パン 平均して、リンの約 29% のみが腸で吸収されます。 以下の要因がリン酸の吸収を促進します。
体内での分布
体内のリンの総量は、新生児で約 17 g (0.5%)、成人で 600 ～ 700 g (0.65 ～ 1.1%) です。 その 85% 以上は、リン酸カルシウムとハイドロキシアパタイト (Ca10(PO4)6(OH)2) の形でカルシウムを含む無機化合物に、それぞれ骨格と歯に見られます。 体のリンの 65 ～ 80 g (10 ～ 15 %) は、主に有機化合物の成分として局在しています。 アデノシン 三リン酸（ATP、ユニバーサルエネルギーキャリア）と クレアチン リン酸塩（PKr、筋肉組織のエネルギー供給者）、 リン脂質など – などの残りの組織に 脳, 肝臓 そして筋肉。 細胞外空間には、体のリンの約 0.1% しか含まれていません [2, 5, 7-9, 11, 15, 18, 25, 27]。 全リンストックの約 1.2 g (0.2 ～ 5 %) は容易に交換され、XNUMX 日 XNUMX 回まで代謝されます。 脳 そして最速 血 セル– 赤血球 （赤血球）、 白血球 （白い 血 セル）、 血小板 （血小板）。 に 体液、リンは約 30% の無機形態で、主に二価 (二価) として存在します。 水素化 リン酸 (HPO42-) および一価 (一価) リン酸二水素 (H2PO4-)。 さらに、リン酸エステル、脂質結合リン酸およびタンパク質結合リン酸などの有機リン酸化合物が存在します。 生理学的 pH 7.4 では、HPO42- と H2PO4- の比率は 4:1 です。 pH が上昇すると、リン酸に結合したプロトン (H+ イオン) が環境中にますます放出されるため、強アルカリ性条件下 (pH = 13) では、主に PO43- と HPO42- が見られます。 対照的に、強酸性条件下 (pH = 1) では、リンが環境から H+ イオンをますます引き出して結合するため、H3PO4 と H2PO4- が優勢になります。 このように、リンは酸塩基内でリン酸二水素-リン酸水素系 (H2PO4- 凝血 H+ + HPO42-) として機能します。 セル内のバッファとして、 血 血漿および尿中 (→ pH の維持)。 血中の全リンは約 13 mmol/L (400 mg/L) です。 血漿中の無機リン酸塩 (成人 0.8-1.4mmol/l [2, 7, 25-27]; 小児 1.29-2.26mmol/l) は、45% が複合体化、43% がイオン化、12% が結合している タンパク質. 血中の有機リン酸化合物には、血漿のリポタンパク質（脂質とタンパク質の集合体）や リン脂質 of 赤血球 （赤血球）。 血清リン酸塩濃度は、以下の要因の影響を受けます。
- サーカディアン (身体自身の周期的) リズム – リン酸塩の血清レベルは、朝/朝に最も低く、午後/夕方に最も高くなります。
- 生物学的年齢
- 幼児、幼児、学童は、成人よりも血中リン酸濃度が有意に高い (→ 骨の石灰化)。
- 加齢とともに、血清リン酸塩濃度の低下が観察されます - カルシウム濃度は比較的狭い範囲内に保たれ、生涯を通じて同じです
- 性別
- 食物摂取の質と量
- リン酸化合物の種類と量
- 吸収促進因子に対する吸収阻害因子の比率。
- 過剰な炭水化物摂取 – 特に糖尿病性ケトアシドーシス (血中のケトン体 (有機酸) の過剰濃度によるインスリンの非存在下での重度の代謝脱線 (過酸性化)) または重度の栄養失調 (栄養失調) 後の再認識 (食物摂取の再開) )、細胞外 (細胞外) リン酸濃度の低下につながります – 低リン血症 (リン酸欠乏症) – 細胞内 (細胞内) の糖分解 (炭水化物分解) の増加のため、リン酸エステル、例えばリン酸化反応 (細胞の結合) のための ATP が増加するため分子に対するリン酸基）およびATP合成のためのADP（アデノシン二リン酸）が提供されなければならず、これらは血液から取り出されます
- 体内で吸収および排泄されるリン酸の量。
- ホルモン 相互作用 – 副甲状腺ホルモン、カルシトリオール、 カルシトニン およびその他の ホルモン （下記参照）。
- 例えば、アルコール乱用 (アルコール乱用) や炭水化物の過剰 (過剰) 摂取後など、細胞内と細胞外のスペース間のリン酸分布の変化。 これにより、糖分解の増加により細胞内リン酸含量が増加し、細胞外リン酸含量が減少する可能性があります。原因については、最大 2 mg/dl の変動 (変動) が発生する可能性がありますが、これは必ずしもそれぞれ供給不足または供給過剰を反映しているわけではありません。
上にリストされたメカニズムの強い影響が時々あるため、血清リン酸塩レベルはリンの総体内蓄積量を決定するための適切な尺度ではありません。
排泄
リン酸塩の排泄は、60-80% が腎臓から、20-40% が糞便 (糞便) 経由で起こります。 糞便から排出されるリン酸塩は、体重 0.9kg あたり 4～70mg です。 このうち、ほとんど (~80-XNUMX%) は腸で吸収されないリンであり、より少ないパーセンテージはリンが 消化管。 の中に 腎臓、リン酸塩は糸球体 (140-250 mmol/日) でろ過されます (毛細血管 血管のもつれ 腎臓) および – との同時輸送 ナトリウム イオン (Na+) – 近位尿細管 (腎尿細管の主要部分) で 80 ～ 85% 再吸収されます。 腎で排泄される量（ 腎臓) リン酸塩は血清リン酸塩に依存する 濃度 – リン酸摂取量との正の相関 (摂取量が多いほど血液中のリン酸濃度が高くなります) – および尿細管で再吸収されるリン酸の量。 ろ過されたリン酸塩の量が近位尿細管の最大輸送量を超えると、リン酸塩が尿中に現れます。これは、血漿中のリン酸塩含有量が > 1 mmol/l の場合であり、健康な人ではすでに超えています。 乳児では、腎機能がまだ十分に発達していないため、特にリン酸塩の腎排泄能力が低い。 したがって、 母乳 リン含有量が少ない。 腎からのリンの排泄を定量化するには、24 時間尿を採取する必要があります。なぜなら、腎リンの排泄は、朝と朝の尿リン酸という明確な昼夜のリズムに左右されるからです。 濃度 が最低、午後/夕方が最高です。 生理学的 (代謝にとって正常な) 条件下では、310 ～ 1,240 mg (10 ～ 40 ミリモル) のリン酸が 24 時間以内に尿中に排泄されます。 が高いことを示すいくつかの兆候があります。果糖 ダイエットの形で総エネルギーの-20% 果糖 （フルーツ シュガー)-尿中のリン酸の損失を増加させ、リン酸陰性に導く （リン酸塩の排泄はリン酸塩の摂取量を上回る） あ ダイエット 低い マグネシウム 同時に、この効果を強化します。 原因は、フィードバック メカニズムの欠落であると考えられています。 果糖 代謝により、平均以上の量のフルクトース-1-リン酸がフルクトースから合成 (形成) されます。 肝臓 リン酸塩の消費を伴い、細胞に蓄積します – 「リン酸塩トラップ」。 ドイツでのフルクトースの消費量は、フルクトースシロップや グルコース・果糖液糖（トウモロコシ シロップ) – 同時に減少 マグネシウム 摂取 – この栄養素の相互作用はますます重要になってきています。 腎リン排泄または尿細管リン吸収のプロセスは、ホルモンによって制御されます。 ながら 副甲状腺ホルモン (で合成されるペプチド ホルモン 副甲状腺）、カルシトニン（C細胞で合成されるペプチドホルモン） 甲状腺）、エストロゲン（ステロイドホルモン、女性ホルモン）、 チロキシン (T4、甲状腺ホルモン) 腎臓からのリンの排泄を増加させ、成長ホルモンによって減少し、 インスリン （血液 シュガー-ペプチドホルモンの低下）、および コルチゾール (異化 (分解) 代謝プロセスを活性化するグルココルチコイド)。 腎リン排泄に対する刺激効果は、カルシウム摂取量の増加によっても引き起こされ、 アシドーシス (体の過酸度、血液 pH < 7.35)。
リン酸ホメオスタシスのホルモン調節
リン酸ホメオスタシスの調節はホルモンの制御下にあり、主に腎臓を介して行われます。 さらに、骨はミネラル貯蔵庫としての生理学的機能と 小腸. リン酸代謝はさまざまなホルモンによって調節されていますが、その中で最も重要なものは次のとおりです。
- 副甲状腺ホルモン（PTH）
- カルシトリオール（1,25-ジヒドロキシルコレカルシフェロール、1,25-（OH）2-D3）
- カルシトニン
記載されている ホルモン リン酸塩の放出または骨への取り込み、腸のリン酸塩の吸収、および腎臓のリン酸塩の排泄にそれぞれ影響を及ぼします。 無機リン酸塩の代謝は、カルシウムの代謝と密接に関係しています。 副甲状腺ホルモンとカルシトリオール
血清カルシウム濃度が低下した場合 – リン酸塩の過剰摂取 (→ 不溶性リン酸カルシウム複合体の形成) または血漿中の過剰なリン酸塩濃度 (→ 腎 1,25 の閉塞、 2-(OH)3-D1 合成) – 副甲状腺ホルモン (PTH) は、副甲状腺細胞で次第に合成され、血流に分泌 (分泌) されます。 PTH は腎臓に到達し、近位尿細管 (尿細管の主要部分) で 25-α-ヒドロキシラーゼ (分子にヒドロキシル (OH) グループを挿入する酵素) の発現を刺激し、それによって 3-OH-D25 (1,25 -ヒドロキシコレカルシフェロール、カルシディオール) の生物活性型である 2-(OH)3-DXNUMX へ ビタミンD [1-4、14、15、18、25、27]。 骨では、PTH と 1,25-(OH)2-D3 が破骨細胞の活動を刺激します。 つながる 骨物質の分解に。 カルシウムはハイドロキシアパタイト（Ca10(PO4)6(OH)2）の形で骨格系に貯蔵されるため、カルシウムイオンとリン酸イオンが同時に骨から放出され、細胞外空間に放出されます [1-3, 15, 16, 18 ].の刷子縁膜で 十二指腸 および空腸では、1,25-(OH)2-D3 が活性な経細胞性カルシウムおよびリン酸の再吸収を促進し、両方の輸送を促進します。 ミネラル 細胞外空間に[1-4、15、16、18、25、27]。 腎臓では、PTH は尿細管リン酸の再吸収を阻害し、尿細管カルシウムの再吸収を促進します。 最後に、骨からの動員と腸からの再吸収によって血液中に蓄積したリン酸塩の腎排泄が増加します。 血清リン酸レベルの低下は、一方では組織中のリン酸カルシウムの沈殿を防ぎ、他方では骨からのカルシウム放出を刺激し、血清カルシウムを支持します。 濃度 [1-3、15、16、18、27]。 個々のコンパートメント (生体膜によって区切られた身体の部分) 間のカルシウムとリン酸の移動に対する PTH とカルシトリオールの影響の結果、細胞外カルシウム濃度の増加と血清リン酸レベルの減少が起こります。 の患者では 慢性腎不全 （慢性 腎不全)、糸球体濾過量が低下し、リン酸塩の排泄が不十分になり、カルシウムの再吸収が不十分になります。 その結果、血清カルシウム濃度が低下し (低カルシウム血症)、血漿中のリン酸含有量が増加します (高リン血症 (リン酸過剰))。 最後に、PTHの分泌が増加します – 二次 副甲状腺機能亢進症 (副甲状腺機能亢進) – 腎臓、腸、および上記の影響を引き起こします 骨格 (→ リン酸カルシウムの動員が増加すると、 骨粗しょう症 (骨損失))。 しかし、腎機能が低下しているため、血清リン酸濃度の上昇は PTH によって正常化することができません。 血清リン酸レベルが 7 mmol/L を超えると、リン酸カルシウムと結合して難溶性で非吸収性のリン酸カルシウム複合体が形成されます。骨) 血液などの領域 船、腎臓（→腎石灰沈着）、 関節、および筋肉、そして最終的には反応性炎症を伴う可能性があり、 壊死 影響を受けた組織の（→病的な細胞死）。 したがって、既存の腎不全では、食事からのリン摂取量を 800 日 1,000 ～ XNUMX mg に制限する必要があり、疾患の重症度に応じて、リン吸着剤 (薬物 カルシウムなどの複合体形成による吸収からリン酸塩を除去するもの） 塩、表示（表示）しています。 過去には、 アルミニウム 化合物は、腎不全患者のリン酸吸収を阻害するためによく使用されました。 今日、これらの化合物は主に 炭酸カルシウム、以来、 アルミニウム 量が多いと有毒（有毒）効果があります。 血清カルシトリオール値の長期上昇 つながる 副甲状腺細胞の PTH 合成および増殖 (成長および増殖) の阻害 – 負のフィードバック。 このメカニズムは、副甲状腺細胞のビタミン D3 受容体を介して進行します。 カルシトリオールがそれ自体に特異的なこれらの受容体を占める場合、ビタミンは標的器官の代謝に影響を与える可能性があります。 カルシトニン
血清カルシウム濃度が上昇すると、甲状腺 C 細胞はカルシトニンを合成して分泌 (分泌) します。 骨では、カルシトニンは破骨細胞の活動を阻害し、骨組織の分解を阻害し、骨格へのカルシウムとリン酸の沈着を促進します。 十二指腸（小腸) および空腸 (空腸) では、ペプチド ホルモンが腸細胞 (小腸の細胞) へのカルシウムとリン酸の積極的な吸収を低下させます。 上皮)。 同時に、カルシトニンは尿細管の再吸収を阻害することにより、腎臓でのカルシウムとリン酸の排泄を刺激します。 これらのメカニズムを通じて、カルシトニンは血清カルシウム濃度とリン酸濃度の両方を低下させます。 カルシトニンは、PTH の直接的な拮抗薬 (反対者) です。 したがって、細胞外遊離カルシウムが増加すると、細胞からの PTH の合成と分泌が促進されます。 副甲状腺 および PTH 誘発性腎 1,25-(OH)2-D3 産生は減少する。 これにより、骨からのリン酸カルシウムの動員が減少し、腸管のカルシウムとリン酸の再吸収が減少し、尿細管のカルシウム再吸収が減少し、腎カルシウムの排泄が増加します。 行動の仕組み カルシトニンの - 細胞外遊離カルシウム濃度と血清リン酸レベルの減少です。 リン酸塩代謝のホルモン調節により、リン酸塩摂取量の変化や、比較的高レベルのリン酸塩への耐性に適応することができます。 1,240 mg/日の推奨。 血清濃度が比較的狭い範囲内で一定に保たれるカルシウムとは異なり、リン酸ホメオスタシスはそれほど厳密に制御されていません [1,350-700, 6, 8, 15]。
