Phosphat

Aufgaben im Körper

Bestandteil vieler wichtiger Moleküle

Aus dem Biologie-Unterricht ist Ihnen sicherlich der Aufbau der DNA vertraut. Das Rückgrat der DNA-Doppelhelix besteht aus sich regelmäßig abwechselnden Phosphat- und Desoxyribose-Bausteinen. Also allein für unsere DNA benötigen wir schon mal eine Menge Phosphat. Aber auch viele andere Biomoleküle wie ATP, ADP, GTP, um nur einige zu nennen, enthalten eine Phosphatgruppe als wichtiges Bauelement. Es gibt sogar eine eigene Klasse von Enzymen, die nichts anderes zu tun haben, als Phosphatgruppen von ATP auf Proteine oder andere Verbindungen zu übertragen. Denken Sie beispielsweise an den ersten Schritt der Glycolyse, bei dem eine Phosphatgruppe von ATP auf Glucose übertragen wird.

Nicht zuletzt sollen die Phospholipide erwähnt werden, die in den Membranen unserer Zellen der Hauptbestandteil der Lipid-Doppelschichten sind.

Ein Großteil des Plasma-Phosphats (ca. 55%) kommt in Form von verschiedenen Phosphat-Ionen im Zellplasma vor. Diese Phosphat-Ionen PO₄^3- , Hydrogenphosphat-Ionen HPO₄^2- ("alkalisches Phosphat") und Dihydrogenphosphat-Ionen H₂PO₄^- ("saures Phosphat") sind die wichtigsten intrazellulären Anionen. 10% des Plasma-Phosphats ist an Proteine gebunden, und ca. 35% bildet Komplexe mit Natrium-, Calcium- oder Magnesium-Ionen ^[6]. Im Extrazellulärmedium kommt dagegen nur 1% des gesamten Phosphats vor. Als Anionen dominieren hier bekanntlich die Chlorid-Ionen.

Bausubstanz von Knochen und Zähnen

Noch gar nicht erwähnt haben wir die Phosphorverbindungen in den Knochen und Zähnen, die ca. 75 bis 85% (je nach Quelle) des gesamten Phosphorbestands unseres Körpers ausmachen. Phosphor ist nämlich ein Bestandteil des Hydroxylapatits in unseren Knochen und Zähnen. Hydroxylapatit ist ein komplex aufgebautes Mineral, das aus Ca²⁺, PO₄^3- und OH^- - Ionen zusammengesetzt ist. Die Summenformel von Hydroxylapatit lautet Ca₅[OH|(PO₄)₃].

Insgesamt enthält der Körper eines erwachsenen Menschen ca. 700 ^[1,2] bis 1000 g ^[5] Phosphat und Phosphorverbindungen.

Bedarf

Der Bedarf eines Erwachsenen wird auf 580 mg / Tag geschätzt, mit dem üblichen Sicherheitszuschlag ist das dann eine empfohlene Zufuhr von ca. 700 mg / Tag. Kinder und Jugendliche haben während der Wachstumsphase einen deutlich höheren Bedarf von bis zu 1200 mg / Tag. Schwangere und Stillende sollen 800 bis 900 mg täglich aufnehmen ^[3].

Mangelerscheinungen

Phosphorverbindungen kommen in fast jedem Lebensmittel in ausreichender Menge vor. Denken Sie daran, dass Phosphor in vielen biologischen Verbindungen wie DNA, Phospholipiden etc. vorkommt, daher auch in jedem tierischen und pflanzlichen Lebensmittel.

Phosphat-Mangelerscheinungen treten aus diesem Grund so gut wie nicht auf, höchstens als Folge mancher Erkrankungen wie Durchfall, starkem Erbrechen, Nierenfunktionsstörungen. Auch starker Alkoholismus kann einen Phosphamangel nach sich ziehen, ebenso die Einnahme aluminiumhaltiger Medikamente ^[3].

Symptome eines Phosphormangels sind "Nervosität, Parästhesien und Krämpfe, die bis zum Koma reichen können". ^[3] Als Parästhesie bezeichnet man ein Sensibilitätsstörung, die sich duch Kribbeln, Taubheit der Haut, Jucken oder ähnliche Effekte äußert.

Erhalten Kinder und Jugendliche zu wenig Phosphor, kann das zu Wachstumsstörungen oder Rachitis führen, weil Phosphor ein wichtiger Bestandteil der Knochen ist.

Überversorgung

Zu viel Phosphor ist nicht gut. Nimmt man mit der Nahrung einmal zu viel Phosphor auf, kann das zu Durchfall, Erbrechen, Blähungen oder Sodbrennen führen. Der überschüssige Phosphor wird dann über die Nieren ausgeschieden.

Nimmt man jedoch dauerhaft zu viel Phosphorverbindungen mit der Nahrung auf, wird es kritisch. Dann bildet das Phosphat mit dem Calcium schwerlösliches Calciumphosphat, das zu Ablagerungen in den Gefäßen und Nieren führen kann, man "verkalkt" dann sozusagen. Außerdem nimmt dann der Calciumspiegel im Organismus ab, und daher steigt die Konzentration des Parathormons an. Das hat wiederum zur Folge, dass mehr Calcium aus den Knochen freigesetzt wird (siehe "Parathormon") ^[1].

Wenn die Phosphor-Überversorgung längere Zeit bestehen bleibt, kann es wegen der erhöhten Parathormon-Ausschüttung zu Veränderungen der Knochenstruktur kommen, Osteoporose oder Knochenbrüche können die Folge sein ^[1].

Phosphatreiche Nahrungsmittel

Abgesehen von Cola, die reine Phosphorsäure als Geschmacks- und Säuerungskomponente enthält, gibt es auch viele andere Lebensmittel mit einem hohen Gehalt an Phosphaten.

Im Prinzip enthält ja jedes tierische oder pflanzliche Lebensmittel Phosphate, denn die Zellen der Tiere und Pflanzen enthalten DNA, RNA, ATP, ADP und viele andere organische Phosphor-Verbindungen. Hier einige Beispiele aus [3] für besonders phosphathaltige Lebensmittel:

• Bierhefe: 1.900 mg / 100 g
• Schmelzkäse: 944 mg / 100 g
• Emmentaler Käse: 620 mg / 100 g
• Sonnenblumenkerne: 618 mg / 100 g

Resorption

Nur PO₄^3- wird resorbiert

Die Zellen des Dünndarms können nur anorganisches Phosphat PO₄^3- aufnehmen. Der meisten Phosphor, den wir mit der Nahrung aufnehmen, liegt allerdings in Form organischer Phosphate vor (denken Sie wieder an DNA, Phospholipide, ATP und so weiter). Spezielle Enzyme im Dünndarm müssen die Phosphat-Ionen erst aus diesen Verbindungen herauslösen und bereitstellen.

Passive Resorption bei hohen Konzentrationen

Bei hohen Phosphatkonzentrationen im Dünndarmlumen erfolgt eine einfache passive Diffusion des freigesetzten Phosphats PO₄^3- . Auch im Dickdarm kann Phosphat bei entsprechend hohen Konzentrationen durch einfache Diffusion resorbiert werden.

Aktive Resorption bei niedrigen Konzentrationen

Bei niedrigeren Phosphatkonzentrationen wird das Phosphat dann über spezielle Transporter in der Bürstensaummembran der Enterocyten aufgenommen, nämlich von dem Na⁺-abhängigen Carrierprotein NaPi-IIb ^[3].

Einzelheiten zu diesem Transportprotein finden sich in der Dissertation von Perihan Nalbant. Das für unsere Zwecke Wichtige ist im folgenden Kasten zusammengefasst.

Exkretion

Überschüssiges Phosphat wird mit dem Urin ausgeschieden, ein Teil des Phosphats wird von der Niere aber auch rückresorbiert. Laut [4] geschieht die Phosphat-Rückresorption in der Niere ebenfalls über einen NaPi-IIb-Transporter, also fast genau so wie im Dünndarm.

Bei Krankheiten mit eingeschränkter Nierenfunktion kann die Niere nicht mehr so viel Phosphat auszuscheiden wie bei einem gesunden Menschen. Der Phosphatspiegel im Blut steigt dann an. Das kann dann aber zu Knochenerkrankungen und Verkalkung der Gefäße führen ^[8].

Homöostase

Bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Phosphatspiegels im Blut sind mehrere Hormone und Organe beteiligt. Im Dünndarm wird Phosphat aus der Nahrung resorbiert, in der Niere wird ein Teil des Phosphats rückresorbiert, und überflüssiges Phosphat wird mit dem Urin ausgeschieden. Außerdem ist die Phosphat-Homöostase eng mit der Calcium-Homöostase verbunden.