A high P intake is deleterious to chronic kidney disease (CKD) patients, but based on more recent data, it has also been associated with an increased risk of osteoporosis and cardiovascular diseases in the general population. In addition to several natural sources of P (especially dairy products, meats, whole grains, legumes, and eggs), the use of P additives in the food industry is common and further increases P intake. In this thesis, P contents of foods were analysed and the effects of different P sources on mineral metabolism were compared in healthy young female subjects.
In Studies I and II, the objective was to measure both total phosphorus (TP) and in vitro digestible phosphorus (DP) contents of selected foods and to compare the amounts of TP and DP and the proportion of DP to TP among different foods. In DP analysis, samples were digested enzymatically in principle in the same way as in the alimentary canal before P analyses. The results suggest that the absorbability of P may differ substantially among different foods. Despite high TP content, legumes may be a relatively poor P source. In foods containing phosphate additives, the proportion of DP is high, which supports previous conclusions of the effective absorbability of P from P additives. Among foods of animal origin, the highest TP and DP contents were found in processed and hard cheeses; the lowest, in milk and cottage cheese.
Studies III and IV were controlled intervention studies in healthy young women. Each subject served as her own control, and the order of the study sessions was randomized. Markers of mineral metabolism from blood and urine samples were measured. In Study III, acute effects of dietary P from three different food sources (meat, cheese and whole grains) and a phosphate supplement on calcium (Ca) and bone metabolism were investigated. Only the phosphate supplement increased serum parathyroid hormone (S-PTH) concentration compared with the control session. Relative to the control session, meat increased markers of both bone formation and bone resorption. Cheese decreased S-PTH and bone resorption. These data suggest that the metabolic response was different for different foods.
The purpose of Study IV was to determine whether the effects of mono- and polyphosphate salts (MP and PP, respectively) used as additives differ on markers of Ca and P metabolism in young women. In both MP and PP sessions, serum phosphate, urinary phosphate, and S-PTH increased relative to the control session. PP decreased urinary Ca more than did MP. The results suggest that PP binds Ca in the intestine better than does MP. In the long run, increased S-PTH, caused by either an MP or PP salt, could have negative effects on bone metabolism.
In summary, the studies support the previous understanding of differences in P absorbability and mineral metabolism. This is relevant regarding the diets of CKD patients, but may also have a wider relevance if the significance of high P intake in the aetiology of cardiovascular diseases and osteoporosis is confirmed.Runsas fosforin saanti on haitallista kroonisesta munuaisten vajaatoiminnasta kärsiville, mutta viimeaikaisten tutkimusten perusteella se saattaa lisätä myös sydän- ja verisuonitautien sekä osteoporoosin riskiä väestötasolla. Fosforia saadaan luontaisesti useista eri lähteistä kuten maidosta, lihasta, viljasta, palkoviljasta ja kananmunista. Fosforin saanti on kuitenkin lisääntynyt myös elintarviketeollisuuden kasvaneen lisäainefosfaattien käytön seurauksena. Tässä väitöskirjassa tutkittiin elintarvikkeiden fosforipitoisuuksia sekä verrattiin eri fosforilähteiden vaikutuksia mineraaliaineenvaihduntaan terveillä nuorilla naisilla.
Ensimmäisessä ja toisessa osatyössä määritettiin yhteensä 42 fosforin saannin kannalta keskeisen tuotteen kokonais- ja liukoisen fosforin pitoisuus sekä vertailtiin liukoisen fosforin osuutta kokonaisfosforista eri elintarvikkeiden välillä. Liukoisen fosforin pitoisuus kuvaa sitä osuutta kokonaisfosforista, joka imeytyy suolistosta verenkiertoon. Tulosten perusteella fosforin imeytyvyys eri tuotteiden välillä voi vaihdella paljon. Huolimatta suuresta kokonaisfosforipitoisuudesta palkoviljatuotteet voivat olla melko huonoja fosforilähteitä. Lisäainefosforia sisältävissä tuotteissa liukoisen fosforin osuus oli huomattavan suuri, mikä tukee aiempaa käsitystä fosforin tehokkaasta imeytyvyydestä epäorgaanisista fosfaattiyhdisteistä.
Kolmas ja neljäs osatyö olivat ajan ja ravinnon suhteen kontrolloituja interventiotutkimuksia nuorilla naisilla. Kolmannessa osatyössä tutkittiin neljän eri fosforilähteen (liha, vilja, juusto ja lisäainefosfaattiseos) akuutteja vaikutuksia mineraaliaineenvaihduntaan 15 terveellä nuorella naisella. Tutkimuksessa todettiin ainoastaan lisäainefosfaattiseoksen nostavan seerumin lisäkilpirauhashormonin (PTH) pitoisuutta. Pitkään jatkuessaan koholla oleva seerumin PTH-pitoisuus on haitallista luustolle. Vilja nosti seerumin fosfaattipitoisuutta vähemmän kuin muut fosforilähteet, mikä viittaa siihen, että viljan fosfori on huonommin imeytyvää kuin muista fosforilähteistä peräisin oleva fosfori. Fosforilähteiden vaikutukset mineraaliaineenvaihduntaan poikkesivat siis toisistaan johtuen fosforin erilaisesta imeytyvyydestä ja fosforilähteiden sisältämistä muista ravintoaineista.
Neljännessä osatyössä vertailtiin kahden eri lisäainefosfaattiyhdisteen, mono- ja polyfosfaatin, vaikutuksia fosfori- ja kalsiumaineenvaihdunnan merkkiaineisiin 14 terveellä nuorella naisella. Molemmat fosfaattiyhdisteet nostivat seerumin PTH- ja fosfaattipitoisuutta sekä lisäsivät fosfaatin eritystä virtsaan. Polyfosfaatti vähensi kalsiumin eritystä virtsaan monofosfaattia voimakkaammin, joten se saattaa sitoa kalsiumia suolessa monofosfaattia enemmän. Molemmat fosfaattiyhdisteet vaikuttaisivat imeytyvän yhtä tehokkaasti ja nostavan seerumin PTH-pitoisuutta.
Väitöskirjan tulokset tukevat aiempaa käsitystä siitä, että fosforilähteiden välillä on eroja imeytyvyydessä ja vaikutuksessa mineraaliaineenvaihduntaan. Tällä on merkitystä kroonisesta munuaisten vajaatoiminnasta kärsivien ruokavaliossa, ja ehkä myös laajemmalti, mikäli runsaan fosforin saannin merkitys myös sydän- ja verisuonitautien ja osteoporoosin syytekijänä vahvistuu
