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 Kidney International 74, 148-157 (July (2) 2008)

4. Phosphataufnahme über Na-Pi IIb
- 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-Pi IIa
- 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-23 und 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 im Verlauf 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 PO4 so eng gesteuert?
„Phosphat = das Molekül des Alterns“
Kuro-o M Mech Aging Dev 2010;131:270-5

11. Phänotypwechsel von Gefäßmuskelzellen und 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 lineare Zunahme 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 Spiegel korrelieren 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, wenn Homöostase-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 Wechsels der Eiweißquelle (tierisch auf pflanzlich)
Moe S C JASN 2011;6:257

19. Effekt eines Wechsels der 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 Gehalt von 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 Hauptbestandteil vieler 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 prozessierten Fleischprodukten
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 in Fast Food Restaurants
Shegal A ASN Kidney Week 2011

25. Unterschied zwischen
Nahrungsmittelzusatz und Verarbeitungshilfsmittel
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 und Verarbeitungshilfsmittel
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 ASN Kidney 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 wäre Cola 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“
Verhältnis von 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 Sensibilisierung von Ärzten, Politikern und Allgemeinbevölkerung!

38. Was müssen wir tun?
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 für die Aufmerksamkeit !