Fosfati

Che cosa sono i fosfati: clearance dei fosfati

Il fosfato è un anione (ione negativo) formato da un atomo di fosforo circondato da quattro atomi di ossigeno.

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Nell’organismo vivente il fosforo è presente per la maggior parte sotto forma inorganica (80%) nei denti e nelle ossa e in misura minore (20%) in forma organica a livello del sangue e dei tessuti molli.

Dopo essere stato introdotto per via alimentare, esso viene assorbito come fosfato inorganico in presenza di vitamina D che ne facilita i processi assimilativi.

Quando il pH del lume intestinale tende all’alcalinità oppure sono presenti cationi in grado di formare sali insolubili, il fosforo non riesce a essere metabolizzato correttamente.

La sua eliminazione, sempre in forma inorganica, si realizza attraverso l’urina e le feci e corrisponde alla frazione non assorbita che pertanto non è stata utilizzata dall’organismo.

Il fosforo si trova nell’organismo in quantità piuttosto elevate e pari a circa 650 grammi; le sue forme molecolari sono differenti e dipendono dal tipo di funzioni che devono compiere.

I composti fosforilati si trovano coinvolti in differenti metabolismi, che sono quello osseo, energetico, glucidico e lipidico.

Oltre che dal paratormone, il metabolismo di questi composti è regolato dalla vitamina D e dalla calcitonina.

L’apparato in cui si svolge principalmente il turn-over del composto è quello escretore, dove la sua eliminazione renale risulta controllata dal paratormone, responsabile della diminuzione del suo riassorbimento.

La clearance dei fosfati è un indice della funzionalità renale in quanto rappresenta la quantità di plasma filtrato nell’unità di tempo ( 1 minuto) e riferibile a dei valori soglia indicativi del fisiologico metabolismo escretore.

È un indice che viene calcolato nelle urine e che risulta notevolmente influenzato dall’attività del paratormone; aumenta in presenza di iperparatiroidismo e diminuisce in presenza di ipoparatiroidismo.

La frazione che di solito viene determinata in laboratorio è quella inorganica presente nel siero che quindi viene poi filtrata a livello glomerulare; ecco perché esiste una stretta correlazione tra fosfati ematici e urinari.

Per fosfaturia si intende indicare la concentrazione di fosforo nelle urine che presenta valori fisiologici compresi tra 0,4 e 1,3 g/die.

Funzione biologica dei fosfati

Il fosfato tricalcico (idrossiapatite) è una molecola formata da un atomo di fosforo legato a tre atomi di calcio e costituisce il componente principale del tessuto osseo e dei denti.

Insieme al calcio infatti questo elemento contribuisce alla formazione della frazione rigida dello scheletro e della matrice dentale.

Nella fosfocreatina e nei composti ad alta energia (come l’acido adenosintrifosfato o ATP) il fosforo è coinvolto nella formazione di legami energetici indispensabili per fornire all’organismo un supporto di pronto intervento in situazioni deficitarie.

A livello ematico l’elemento partecipa alla regolazione del pH entrando nella composizione dei sistemi tampone, necessari per garantire l’omeostasi metabolica dell’organismo vivente.

Grazie alle sue proprietà biochimiche, il fosforo è un importantissimo costituente di proteine, nucleotidi e acidi nucleici e fosfolipidi di membrana, responsabili della loro permeabilità.

Nel processo di fosforilazione ossidativa esso controlla il metabolismo energetico, oltre a intervenire nei processi di captazione del glucosio e di attivazione di alcune vitamine.

Si tratta quindi di un elemento coinvolto in numerose reazioni biologiche, anche se la sua funzione principale è quella collegata alla produzione di energia.

Clearance renale dei fosfati

La clearance renale dei fosfati consiste in un’analisi clinica che corrisponde alla quantità di sangue che viene depurata dai fosfati in un minuto.

È necessario un campione di urina delle 24 ore che deve essere raccolto seguendo una precisa procedura; è infatti indispensabile incominciare la raccolta al mattino, dopo lo svuotamento della vescica alla solita ora in quanto è da quel momento che bisogna raccogliere il liquido minzionale.

La raccolta deve essere fatta durante l’intera giornata e la notte successiva, esattamente fino alla stessa ora di inizio della procedura, dato che non bisogna perdere nessuna frazione del liquido.

Il fosforo, come accennato, è un elemento presente nell’organismo sotto forma di fosfato e si comporta come componente indispensabile per la maggior parte di reazioni biochimiche.

Inoltre esso permette la formazione e successiva liberazione di energia mediante il metabolismo dell’ATP (acido adenosin-TRI-fosfato, contenente appunto tre atomi di fosforo) che si trasforma in ADP (acido adenosin-DI-fosfato, contenete due atomi di fosforo).

Durante questa trasformazione, il composto libera un certo quantitativo di energia, immediatamente disponibile per l’organismo.
La reazione è reversibile e può partire dall’ADP che si trasforma in ATP immagazzinando energia di deposito.

Il fosforo è presente in elevate concentrazioni nel tessuto osseo e nei denti, oltre che a livello del sistema nervoso, dove partecipa a numerosi processi di neurotrasmissione degli impulsi.

Per valutare la clearance dei fosfati è necessario conoscere contemporaneamente i valori del fosforo presente come fosfato nel sangue (fosfatemia) e il volume di urina emessa in un minuto.

Tenendo conto che i fosfati passano nel filtrato glomerulare con una concentrazione uguale a quella che hanno nel sangue, poiché non vengono né eliminati né riassorbiti a livello tubulare, il calcolo della clearance dei fosfati è quindi un indice per valutare con attendibilità la quantità di filtrato glomerulare prodotto in un minuto.

Pertanto essa viene considerata un valore indicativo della funzionalità renale.
I valori fisiologici di riferimento sono compresi tra 8 e 13 ml/minuto.

Iperfosfatemia

L’iperfosfatemia è un sintomo di notevole rilevanza per indicare una seria insufficienza renale in quanto i reni, non funzionando in maniera fisiologica, non riescono a filtrare il fosforo che tende quindi ad accumularsi nel sangue sotto forma di fosfato.

In casi particolarmente gravi i soggetti vengono sottoposti a dialisi, un trattamento necessario quando la clerance dei fosfati presenta valori molto alterati; tuttavia i pazienti dializzati non riescono a riportare nella norma la fosfatemia che risulta refrattaria a qualsiasi trattamento.

L’iperfosfatemia è strettamente collegata al metabolismo dell’ormone paratiroideo il cui ruolo è fondamentale nella regolazione del metabolismo del fosforo dato che diminuisce il suo riassorbimento.

Una bassa concentrazione di paratormone è responsabile dell’aumentata concentrazione di fosfati nel sangue.

Una situazione analoga si verifica nei casi di chetoacidosi diabetica, una complicanza acuta del diabete mellito di tipo 1, dove l’omeostasi globale si modifica con alterazione di tutti i parametri vitali.

Una condizione particolare nella quale si manifesta iperfosfatemia si verifica nella sepsi, quando cioé l’intero organismo è interessato a un’infezione grave e refrattaria alle tradizionali terapie.

Uno spropositato incremento della concentrazione di fosfati nel sangue può dipendere anche da un’eccessiva assunzione di fosforo per via orale, di solito avvenuta accidentalmente.

Nella maggior parte dei casi l’iperfosfatemia risulta asintomatica, almeno nelle prime fasi, quando invece l’insufficienza renale incomincia ad essere di grado moderato-serio ha inizio una sintomatologia ancora non ben definita.

In una fase successiva (insufficienza renale grave), il fosforo tende a legarsi al calcio, che quindi diminuisce la sua concentrazione ematica (ipocalcemia) con l’insorgenza di crampi muscolari di sempre maggiore intensità.

Contemporaneamente si può verificare un aumento nella sintesi del paratormone, responsabile di tutti sintomi ad esso collegati, in primis una debolezza muscolare diffusa a tutto il corpo.

La presenza di elevate concentrazioni di fosfati e di calcio può determinare la formazione di cristalli localizzati a livello istologico; si tratta di un fenomeno di calcificazione secondaria che, qualora si presenti sulle pareti vasali, potrebbe causare il loro indurimento (arteriosclerosi).

L’iperfosfatemia viene messa immediatamente in rapporto con il valore della clearance dei fosfati che risulta alterata e che costituisce un indice particolarmente attendibile per la diagnosi di insufficienza renale.

Questo esame deve di norma essere affiancato da altre indagini, come il dosaggio della creatinina e la clearance dell’urea, analisi specifiche per la funzionalità renale.

Generalmente quando il medico sospetta un malfunzionamento dell’apparato escretore prescrive anche un’ecografia addominale completa, finalizzata a definire la morfologia dei reni.

I reperti morfologici di questo organo sono particolarmente utili a fini diagnostici in quanto consentono di visualizzare con precisione le zone non funzionanti, che di solito mostrano un’evidente variazione di spessore.

Ipofosfatemia

Una concentrazione di fosfati nel sangue che si presenta più bassa della norma (ipofosfatemia) può essere di due tipi:

Come accennato, i fosfati sono coinvolti soprattutto nel metabolismo energetico e quindi nel controllo della maggior parte delle reazioni biochimiche dell’organismo.

L’ipofosfatemia subentra solitamente in associazione a chetoacidosi diabetica, nella malnutrizione protratta, nelle gravi forme di alcolismo e in presenza di ustioni diffuse.

Il calo improvviso della concentrazione di fosfati può influire anche a livello dell’apparato cardio-vascolare provocando gravi alterazioni della frequenza del battito, fino ad arrivare al decesso.

I fattori eziologici maggiormente coinvolti sono riconducibili innanzitutto all’iperproduzione di ormone paratiroideo, all’impiego continuativo di farmaci diuretici (responsabili dell’eliminazione del composto in seguito all’aumentata filtrazione glomerulare) e all’assunzione di teofillina (medicinale per l’asma) oppure di antiacidi a base di alluminio.

In queste condizioni il paziente si mostra dapprima asintomatico e soltanto quando i valori di fosfato raggiungono livelli estremamente bassi subentra uno stato di debolezza generalizzata tendente ad aggravarsi velocemente.

In caso di ipofosfatemia di lieve entità si nota una fragilità del tessuto osseo spesso confusa con osteoporosi, dato che le manifestazioni sono analoghe.

Anche in questo caso i risultati dei test ematici devono essere messi in confronto con la clearance dei fosfati, che risulta altrettanto alterata.

La carenza di fosfati è un segnale che indirizza il medico a risalire più a monte della semplice disfunzione renale in quanto implica un più complesso dismetabolismo.

Se infatti l’apparato escretore filtra meno fosfati nell’unità di tempo significa che nel sangue la loro concentrazione è stata modificata e tale condizione può essere causata da numerosi fattori eziologici.

Nell’ipofosfatemia acuta i sintomi sono piuttosto evidenti e riscontrabili con una certa sicurezza, mentre nella forma cronica di solito è necessario effettuare un certo numero di indagini prima di arrivare a formulare una diagnosi.

Anche in questo caso è opportuno completare il quadro anamnestico con una serie di esami ematochimici e con un’ecografia addominale finalizzata a valutare l’aspetto morfo-funzionale dei reni.

Interpretazione dei risultati

La clearance dei fosfati è un’analisi che viene richiesta insieme ad altri test finalizzati principalmente a definire lo stato funzionale del rene, ma anche nelle forme di diabete scompensato oppure in seguito a alimentazione squilibrata e troppo ricca di fosfati.

Questi composti infatti sono indispensabili alla vita, ma non devono superare una certa concentrazione (soglia) dato che tale condizione comporta i rischi sopra esposti.

Di norma l’analisi viene associata al dosaggio della calcemia in quanto calcio e fosforo hanno un metabolismo strettamente collegato e sempre in relazione alla funzionalità renale.

I fosfati presenti nell’organismo sono prevalentemente inorganici e soltanto in misura minore sotto forma organica; i loro compiti sono collegati a:

Il metabolismo dei fosfati dipende dalla loro introduzione tramite il regime dietetico, che consente l’assorbimento intestinale e dall’escrezione da parte dei reni: tali reazioni devono mantenersi in equilibrio.

Proprio per controllare l’omeostasi dei fosfati è necessario eseguire sia la fosfatemia che la clearance dei fosfati, due analisi in grado di evidenziare se non sussistono squilibri organici.

Per una corretta interpretazione dei risultati è opportuno eseguire:

Generalmente questo pannello si utilizza in caso di sospetta insufficienza renale e richiede una ripetizione dei test a intervalli regolari di 2-3 settimane, in rapporto anche a un regime alimentare specifico per pazienti affetti da patologie renali.

Bisogna considerare che la dieta deve limitare l’assunzione di proteine (e quindi di fosforo), e, poiché spesso tali disturbi sono collegati anche al diabete, essa deve ridurre moltissimo l’introduzione di carboidrati semplici (glucidi).

È fondamentale effettuare gli esami sopra elencati in seguito a un periodo di nutrizione controllata in modo tale da eliminare il rischio di modificazioni ponderali dei fosfati dovute ai cibi.
Queste indagini richiedono pertanto una preparazione molto scrupolosa.

Quando si evidenziano valori particolarmente elevati di fosfati, spesso sono presenti problemi alla calcificazione conseguenti alla deposizione di fosfato di calcio nei tessuti (condizione altamente nociva).

In questi casi, fortunatamente rarissimi, è necessario intervenire tempestivamente in quanto c’é il rischio che la calcificazione vada a interessare il tessuto cardiaco, alterando in maniera spesso irreversibile la funzionalità del miocardio.

Una corretta interpretazione dei risultati deve poi tenere conto dell’età del paziente dato che nei bambini i livelli di fosfati sono fisiologicamente maggiori rispetto a quelli degli adulti (durante l’infanzia le ossa sono in continua crescita).

I livelli di fosfati ematici e urinari vengono inoltre modificati dall’assunzione di farmaci, in particolare diuretici e lassativi, dei quali è necessario sospendere l’assunzione almeno 48 ore prima dei test.

La clearance dei fosfati risente in modo particolare di eventuali somministrazioni di glucosio per via endovenosa, che deve essere evitata nelle 48 ore antecedenti all’esame.

Bisogna anche sospendere l’impiego di integratori a base di vitamina D in quanto, come esposto, il suo metabolismo è collegato a quello dei fosfati.

Le modificazioni dei livelli di fosfati vengono evidenziate grazie al loro collegamento con i livelli di calcio, che essendo parte integrante delle analisi standard eseguite normalmente, possono mettere in allarme il medico sulla possibilità di un malfunzionamento renale.

Infatti il riscontro di valori alterati della calcemia comporta un successivo controllo dei livelli di fosforo sia nel sangue che nell’urina.

Reni e fosfati

Tra le varie funzioni fisiologiche svolte dai reni, una di queste riguarda il mantenimento dell’omeostasi dei fosfati, dato che questi organi svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione della concentrazione di fosforo ematico.

Per il benessere dell’organismo è necessario che l’escrezione urinaria del fosforo (valutabile tramite la clearance dei fosfati) corrisponda esattamente all’assorbimento netto dell’elemento a livello del tratto gastrointestinale.

In presenza di una funzionalità renale corretta, la concentrazione dei fosfati a digiuno viene mantenuta entro l’interno di un ristretto intervallo poiché i reni ben funzionanti rimuovono dal sangue gli eccessi di questi composti.

Se il rene è ammalato, i fosfati non vengono eliminati in maniera adeguata e la fosfatemia tende ad aumentare, incrementando il rischio di patologie cardiovascolari per i motivi sopra esposti.

È evidente quanto sia vitale evitare l’iperfosfatemia per mantenere le concentrazioni di fosfato entro la soglia fisiologica.

Proprio a causa del fondamentale ruolo svolto dall’apparato escretore nel mantenimento dell’omeostasi del fosforo, la clearance dei fosfati costituisce un indice di grande attendibilità per evidenziare la presenza della malattia renale cronica, una patologia spesso difficilmente diagnosticabile.

Questo disturbo che come indicato dal suo appellativo tende a cronicizzarsi, può comportare conseguenze incompatibili con la vita nei casi in cui si verifichi un interessamento cardiaco, consistente nella progressiva calcificazione delle miofibrille che non sono più in grado di contrarsi, provocando un arresto cardiaco.

Dal momento che è molto difficile limitare l’introduzione di fosfati mediante l’alimentazione, i pazienti affetti da questa malattia assumono farmaci chelanti del fosfato, che ne riducono l’assorbimento a livello intestinale in quanto incentivano l’eliminazione attraverso le feci.

Esiste una netta differenza di concentrazione tra fosfati intracellulari ed extracellulari, infatti i primi risultano essere circa cinquanta volte superiori rispetto ai secondi, che si trovano nel sangue.

Diventa pertanto indispensabile agire a livello del controllo intracellulare che coinvolge la maggior concentrazione di questi composti.

L’assorbimento dei fosfati, che avviene per diffusione a livello intestinale, precede la fase di utilizzazione e poi quella di escrezione, che coinvolge un trasporto attivo a livello tubulare.

Questi composti, particolarmente abbondanti nell’infanzia in relazione al processo di sviluppo delle ossa, aumentano il loro consumo negli adulti in caso di danneggiamento del tessuto osseo o dentale.

Il problema principale riconducibile al loro metabolismo si collega alla necessità di mantenere l’omeostasi per due motivi: da un lato anche minime variazioni ponderali possono innescare disturbi molto gravi e d’altro lato la loro influenza sui reni è decisamente significativa.

Essendo i principali composti coinvolti nelle reazioni energetiche, i fosfati sono caratterizzati da un turn-over veloce e continuativo che contribuisce ad affaticare i reni.

Essi infatti sono gli organi che più di ogni altro si occupano di controllare la percentuale di fosfati nel sangue, e quindi il funzionamento dell’intero organismo.

Un eventuale eccesso di questi composti (che costituisce un grave pericolo per la salute) viene rapidamente filtrato dai reni per poi essere eliminato con la minzione (via preferenziale rispetto a quella intestinale).

Quando insorge iperfosfatemia è necessario valutare contemporaneamente la clearance dei fosfati in quanto con ogni probabilità i reni non sono in grado di eliminarli efficacemente.

La dose giornaliera di fosfati è la seguente:

I reni, come accennato funzionano come attenti guardiani dell’organismo eliminando tempestivamente gli eccessi di fosfati mediante un’aumentata filtrazione glomerulare.

Quando il valore della fosfatemia è in equilibrio con quello della clearance renale, significa che non sono presenti disturbi del ricambio.

In caso di patologie renali invece questi organi non filtrano adeguatamente il sangue in quanto affetti da un’insufficienza funzionale; succede allora che le sostanze non filtrate rimangono nel sangue.

Un eccesso di fosfati ematici può avere ripercussioni sia a breve che a lungo termine: nel primo caso si nota iperfosfatemia con tutti i sintomi ad essa connessi; nel secondo caso si instaura un peggioramento della malattia renale.

Tale condizione viene evidenziata dallo squilibrio tra i valori della fosfatemia e quelli della clearance dei fosfati; è chiaro che la discrepanza è riconducibile a unità di misura differenti che quindi devono essere interpretate da personale qualificato.

Inoltre bisogna tenere presente che questo genere di analisi richiede una specifica preparazione non soltanto dal punto di vista dietetico, ma anche in relazione all’assunzione di farmaci.

Anche se esiste una procedura standard per calcolare la clearance che ogni laboratorio dovrebbe utilizzare, è sempre consigliabile fare attenzione ai valori di riferimento riportati sul referto.

Quando il medico sospetta un’insufficienza renale, gli esami ematochimici di primo livello non prevedono la clearance dei fosfati che viene di solito effettuata in un secondo tempo, dopo la creatininemia e il valore di filtrazione glomerulare.

I fosfati (e quindi il fosforo) come altri ioni viene filtrato con un notevole dispendio energetico che, in caso di patologie renali, risulta ancora maggiore.

Proprio per questo motivo sarebbe consigliabile effettuare una clearance dei fosfati ogni volta che il pannello renale risulti alterato, per evitare che si manifestino potenziali peggioramento dello stato morboso.

Bisogna inoltre considerare che presa isolatamente la clearance dei fosfati non riveste valore diagnostico, ma unicamente suppositivo.