Флуор: какви са ефектите му върху здравето? Симптоми на недостиг и излишък + интересни факти

ФЛУОР: Какво трябва да знаем за него? Какво е значението му за организма?

Основни характеристики на флуора

Флуорът е неметален химичен елемент. Той не само се среща в изобилие в природата, но е и един от микроелементите, присъстващи в човешкия организъм, и е важен за поддържане на здравето.

Той има химичен символ F. Той произлиза от латинската дума fluorum.

Флуорът е наречен на минерала флуорит, който е основният естествен източник на флуор. Частта на думата "fluo" означава "теча" на латински и се отнася до практическото използване на флуорита - той се е добавял към метални руди, за да се понижи температурата им на топене.

Флуорът е елемент от група 17 на периодичната таблица на химичните елементи и се намира в Период 2.

Той принадлежи към групата елементи, наречени халогени, в която влизат още хлор, бром и йод. Групата е наречена така заради способността на елементите ѝ да образуват соли (от гръцки hals - сол, gennaó - образувам).

При стандартно налягане и температура флуорът е бледожълт газ с дразнеща миризма. При по-ниски температури той се превръща в жълта течност.

Сред халогените той е най-лекият елемент и има най-висока електроотрицателност. Именно поради високата си електроотрицателност той е най-реактивният елемент от всички елементи в периодичната таблица.

Той реагира с почти всички елементи (с изключение на аргон, неон и хелий), а също и с повечето неорганични и органични вещества.

Флуорът е и най-силният окислител. Той реагира с много метали и ги покрива със слой флуорид.

Подобно на другите халогени флуорът се среща като двуатомна молекула, наречена F2.

Таблично обобщение на основната химична и физична информация за флуора

Флуорът е открит за първи път в съединението си флуороводородна киселина. Прекалената реактивност на флуора обаче е причинила на откривателите му значителни трудности при изолирането му от съединенията до чист елемент.

Едва през 1886 г. френският химик Анри Мойсан успява да изолира елементарен флуор чрез нискотемпературна електролиза.

За изолирането на елементарния флуор Анри Мойсан получава Нобелова награда за химия.

Флуорът е сравнително широко разпространен елемент. Той се среща естествено в атмосферата, почвата, водата, скалите с вулканичен произход, както и в растенията и животните.

Той е тринадесетият най-разпространен елемент на Земята. Съставлява 0,06-0,09 % от теглото на земната кора.

Най-високи концентрации на флуор се откриват в райони, богати на флуорни минерали, във вулканични райони, в промишлени зони, където флуорни съединения се отделят в околната среда (изгаряне на въглища, преработка на руди), или дори на места, където се произвеждат и използват торове.

Флуорът се съдържа във всички природни води, включително и в морската вода. Съдържанието му в морската вода е няколко пъти по-високо, отколкото в сладката вода.

Той се среща в природата само под формата на съединения. Свързан е в молекулите като неорганичен флуорид F-. Не се среща в свободна форма поради високата си реактивност.

Флуорсъдържащите минерали включват гореспоменатия флуорит (CaF2), както и криолит (Na3AlF6), флуорапатит (Ca5(PO4)3F), топаз, лепидолит и слюда.

Елементарният флуор или неговите съединения понастоящем се използват в много области.

Например:

• Като спомагателен агент за понижаване на температурата на топене или вискозитета при обработка на метали (алуминий или желязо).
• За почистване на метали, полиране или ецване на стъкло
• За производство на тефлон или уранов флуорид (използван в ядрената енергетика).
• Като хладилен агент в хладилници, климатици или пожарогасители (използването им за тази цел вече е ограничено поради приноса им за разрушаването на озоновия слой)
• Като добавка към питейната вода - флуориране на водата
• Като добавка в пасти за зъби
• За производството на някои лекарства

Каква е функцията на флуора в организма?

Флуорът е важен микроелемент за човешкия организъм. Въпреки че присъства в сравнително малки количества в организма, той е от съществено значение за правилното протичане на редица физиологични процеси.

В организма флуорът се среща само под формата на йон. Това е неорганичният флуориден анион F-. Затова флуорните съединения се наричат флуориди.

Най-важната биологична функция на флуора е поддържането на здрави зъби и кости.

Той се натрупва в твърдите тъкани на тялото, т.е. в костите и зъбите. Там заедно с калция и фосфора той образува кристали от минералите флуорапатит или флуорохидроксиапатит.

Става дума за процеса на минерализация, който прави тези тъкани достатъчно здрави и твърди.

В това отношение флуорът изпълнява следните функции:

• Той е ключов елемент в развитието на зъбите, тъй като подпомага техния растеж и формиране.
• Той действа като превантивно средство срещу кариес.
• Използва се при лечението на зъбен кариес, тъй като може да забави или обърне прогресията на съществуващите кариозни лезии.
• Той образува защитен слой върху повърхността на зъбите, като по този начин намалява нивото на вредното въздействие на киселините от храната или киселините, произвеждани от бактериите, присъстващи в устната кухина.
• Важен е за поддържане на здравината и твърдостта на зъбите и зъбния емайл.
• Допринася за подобряване на костната плътност и твърдост, като прави костите по-здрави и стабилни.

Как действа флуоридът при предотвратяването на кариес?

Ефектът на флуорида за поддържане на здравето и здравината на зъбите може да се обясни с три механизма:

1. той подпомага минерализацията на зъбите
2. предотвратява деминерализацията на зъбите
3. забавя растежа на бактериите и намалява тяхното въздействие

Зъбите и зъбният емайл са подложени на постоянно повтарящите се процеси на деминерализация (освобождаване на минерали от зъбните тъкани) и реминерализация (повторно отлагане на минерали в зъбните тъкани) по време на растежа и развитието, както и през целия живот на човека.

Деминерализацията води до намаляване на здравината и устойчивостта на зъбния емайл и може да доведе до кариес.

Бактериите, които се намират в устната кухина, играят важна роля в деминерализацията. Бактериите метаболизират захар и произвеждат млечна киселина.

Когато рН на слюнката спадне под критичната стойност от 5,5, започва процес на деминерализация и може да възникне кариес.

При деминерализацията от емайла се освобождава минералът хидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2. Това е най-важният градивен елемент на твърдите зъбни тъкани и осигурява тяхната здравина и твърдост.

Ако в устната кухина има флуорид, той се свързва с повърхността на емайловите кристали и ги предпазва от разтваряне. По този начин той може да намали скоростта на освобождаване на минерала, т.е. да предотврати деминерализацията.

Впоследствие, когато рН се повиши над критичната стойност, флуоридът задейства процеса на реминерализация. Той се абсорбира в емайла и допринася за образуването на минерала флуорохидроксиапатит.

Реминерализацията е възстановителен процес. Той може да се осъществи само ако в слюнката има достатъчно количество от необходимите вещества. Едно от тези вещества е флуоридът.

Основният ефект на флуорида е локален. Много е важно той да присъства в слюнката в достатъчна концентрация.

Когато циклите на деминерализация и реминерализация се повтарят, външните части на зъбния емайл могат да се променят с течение на времето и да станат по-устойчиви на киселинната среда. Това се дължи на факта, че критичната стойност на рН на новообразуваните кристали се понижава (напр. до рН 4,5).

Третият механизъм, чрез който флуоридът спомага за поддържането на здрави зъби, е въздействието му върху бактериите в устната кухина - антибактериалният му ефект.

Съществуват няколко бактерии, които причиняват кариес. Най-важната от тях е Streptococcus mutans.

Флуоридът може да действа върху бактериалните клетки. Той инхибира ензимните им системи, влияе върху пропускливостта на клетъчните мембрани или намалява количеството киселина, произвеждана от бактериите.

Следователно в този случай става дума за непряко въздействие върху деминерализацията на зъбните тъкани.

Роля на флуорида в организма

Основните източници на флуорид за организма са питейната вода и храната. Най-голяма част от флуорида постъпва в организма през храносмилателния тракт.

Флуоридът обаче може да попадне в организма и чрез вдишване или контакт с кожата.

Най-често срещаните експозиции на флуорид са при прием на храна, пиене, употреба на продукти, съдържащи флуоридни съединения, като паста за зъби, бои, пестициди или дейности по обработка на метали или стъкло.

Абсорбция

Флуоридът, погълнат с храна или питейна вода, се абсорбира сравнително бързо и във висока степен в храносмилателния тракт. До почти 90 % от общото количество флуорид в погълнатата храна се абсорбира в стомаха (малцинство) и в тънките черва (мнозинство).

Флуорът от погълнатата храна реагира с киселинното съдържание в стомаха. Впоследствие той се абсорбира главно като натриев флуорид, водороден флуорид или флуоросилициева киселина.

Частта от флуора, която не се абсорбира в стомашно-чревния тракт, се отделя с фекалиите (приблизително 10 %).

Абсорбцията на флуорид може да бъде повлияна от допълнителен едновременен прием на храна.

Например калцият, алуминият или магнезият водят до значително намаляване на абсорбцията на някои флуорни съединения, тъй като те образуват неразтворими и трудно усвоими комплекси с флуора.

Разпределение

Чрез абсорбция от стомашно-чревния тракт флуоридът навлиза в кръвообращението и се разпределя чрез кръвта до необходимите места.

В кръвта флуоридът се свързва с плазмените протеини. Най-високата си концентрация в кръвта той достига приблизително 20-60 минути след поглъщането.

Количеството флуор в организма на възрастен човек е приблизително 3 mg. Почти цялото количество (99 %) е концентрирано в твърдите минерализирани тъкани - кости и зъби. Останалите 1 % се отлагат в меките тъкани.

Когато приемът на флуор е прекомерен, той започва да се отлага в по-големи количества в меките тъкани.

Няколко фактора влияят върху общото съдържание на флуорид в организма. Те включват киселинно-алкалния баланс, състава на кръвта, хормоналната активност, функцията на бъбреците, генетични фактори, диета, физическа активност и дори надморска височина.

Флуоридът е в състояние да премине и през плацентата. Количеството, което преминава през плацентата, зависи от количеството флуорид в кръвта на майката. Колкото по-голямо е то, толкова по-голям е делът на флуорида в плацентата.

Концентрацията в плацентата е приблизително 60 % от общата концентрация на флуорид в кръвта на майката.

Ако концентрацията на флуорид в кръвта на майката се увеличи значително, плацентата може да действа като бариера. Тя предотвратява преминаването на прекомерни количества флуорид към плода, като по този начин го предпазва от високите концентрации.

Флуоридът преминава в малки количества и в кърмата.

Екскреция

Флуоридът се отделя от организма главно чрез бъбреците. Това означава, че той се отделя с урината.

Тъй като концентрацията на флуорид в кръвта не се регулира от процеса на хомеостаза, бъбреците са основният орган, отговорен за регулирането и поддържането на физиологичните нива на флуорид в човешкото тяло.

Заболявания или различни нарушения на бъбречната функция водят до задържане на флуорид в организма и по този начин до повишаване на нивата на флуорид.

Незначителна част от флуорида се отстранява и чрез потта, слюнката или фекалиите.

Какъв е препоръчителният дневен прием на флуорид?

Препоръки за среден дневен прием на флуорид не са установени поради липса на данни.

Европейският орган за безопасност на храните обаче публикува стойности за адекватен прием на флуорид. Адекватният прием е средна стойност, основана на наблюдения. Приема се, че той е достатъчен за нуждите на населението.

Освен това съществува и горна граница на прием на флуорид, която все още е поносима за хората. Тази граница представлява максималният дългосрочен дневен прием на флуорид от всички източници, при който не съществува риск от неблагоприятни последици за здравето.

Таблично обобщение на адекватния дневен прием и горната граница на приема на флуорид по възраст

Храни и други източници на флуорид

Въпреки че флуоридът е важна част от ежедневието ни, ежедневно консумираме сравнително малки количества от него.

Питейната вода е източникът на по-голямата част от флуорида за нашия организъм. Флуоридът присъства естествено в питейната вода. В днешно време концентрацията на флуорид във водата се увеличава умишлено чрез добавяне на флуорид. Това се нарича флуориране на водата.

В допълнение към питейната вода, общото количество флуорид, което човек приема през деня, включва и фракции от храни или други продукти, които използва ежедневно.

Съдържанието на флуорид в храните обикновено е ниско (по-малко от 0,05 mg/100 g) и само 0,3-0,6 mg допринасят за общия дневен прием на флуорид.

Храните, по-богати на флуорид, включват например чайове, мляно пилешко месо, съдържащо смлени кости, месни консерви, морска риба (особено ако се консумира с кости, например сардини), зърнени храни, плодови сокове (особено гроздов сок), мляко или бебешки храни.

Сред растенията чаеното дърво (китайски чай) е добър източник на флуорид. Флуоридът е концентриран главно в листата ѝ. Колкото по-кисела е почвата, върху която растението, толкова повече флуорид се натрупва в него.

Консумацията на лекарства, хранителни добавки, използването на флуорни пасти за зъби или други продукти за устна хигиена (води за уста, пяни, гелове, лакове, професионални стоматологични продукти и т.н.) също допринасят за общия дневен прием на флуорид.

Храните, които потенциално могат да повлияят на нивата на флуорид в организма, включват например хлориди, които се съдържат по-специално в готварската сол. Ниският прием на хлориди намалява скоростта на отделяне на флуорид от бъбреците и по този начин увеличава задържането му в организма.

Освен това диетата, богата на месни протеини, води до задържане на повече флуориди.

Гореспоменатите калциеви, алуминиеви или магнезиеви съединения също са отговорни за значителното намаляване на абсорбцията на флуорид.

Флуориране на водата и храните - какво е значението?

Флуорирането на вода или други храни е процес на умишлено добавяне на флуорид в контролирани количества, за да се увеличи концентрацията му в тези продукти.

Целта на тази мярка е да се осигури систематичен прием на флуорид от населението, без да е необходимо този прием да се контролира активно. Това е и опит да се гарантира, че флуоридът се приема в количествата, необходими за поддържане на здравето и за предотвратяване на здравните последици от евентуален недостиг.

Флуорирането на водата е въведено за първи път през 1945 г. в САЩ и все още се практикува в много страни по света.

Въвеждането на флуорирането на водата е довело до значително намаляване на разпространението на зъбния кариес сред населението, както при млечните, така и при постоянните зъби. Следователно то е ефективна превантивна мярка срещу зъбния кариес при децата и възрастните.

Важно е при флуорирането на водата нивото на флуорида да не се превишава до степен, която да доведе до токсичност и странични ефекти.

Поради това оптималната концентрация на флуорид в питейната вода се определя между 0,8 и 1,5 mg/l (в Европа).

В допълнение към флуорирането на водата се използват и алтернативни методи, като например добавяне на флуорид към млякото или трапезната сол.

Тези методи се използват в по-малка степен, главно в райони, където стоматологичните услуги са ограничени или където флуорирането на обществената вода е невъзможно.

Флуорирането отдавна е обект на много спорове, особено поради връзката му с появата на отрицателни ефекти върху човешкия организъм. През годините то намери много противници.

Някои изследвания показват, че прекомерният прием на флуорид от децата допринася за негативни последици върху развитието на мозъка им. И поради тази причина при флуорирането трябва стриктно да се спазват установените пределни концентрации.

Флуорид в пасти за зъби или като хранителна добавка

Успехът на флуорирането на водата за намаляване на честотата на зъбния кариес и забавяне на прогресията на съществуващите кариозни лезии доведе до разработването на много продукти, съдържащи флуорид.

Те включват хранителни добавки, пасти за зъби, води за уста или професионални стоматологични продукти като пяни, гелове, лакове и други.

Първата паста за зъби, съдържаща флуорид, по-специално натриев флуорид, е произведена през 1955 г.

Тези продукти също допринасят значително за общото количество флуорид, което се приема ежедневно в организма.

Поради това едновременната им употреба заедно с приема на флуорирана вода поражда опасения по отношение на превишаването на допустимите граници за дневен прием.

Децата са особено изложени на риск в това отношение.

Децата са изложени на повишен риск от поглъщане на паста за зъби при миене на зъбите. Изчислено е, че децата на възраст под 6 години поглъщат приблизително 0,3 mg флуорид от пастата за зъби всеки път, когато мият зъбите си.

Затова се препоръчва родителите да наблюдават децата си, когато си мият зъбите.

Трябва да се използват пасти за зъби с по-ниско съдържание на флуорид. Върху четката за зъби трябва да се нанася малко количество, с размер на оризово зърно за малки деца под 3 години и с размер на грахово зърно за по-големи деца на възраст от 3 до 6 години.

Употребата на флуорни добавки обикновено се препоръчва за деца с висок риск от кариес или като алтернатива, когато е налична само нефлуорирана вода.

Понастоящем флуоридът се предлага на пазара само като част от многокомпонентни продукти - мултивитаминни или минерални добавки.

Как се проявява недостигът и излишъкът на флуорид?

Когато недостигът на флуорид е силен или продължителен, нивата на флуорид в организма спадат.

Засега единствената известна последица от този недостиг е повишеният риск от кариес при хора на всякаква възраст.

Обратно, високите нива на флуорид се срещат много по-често.

Високите нива на флуорид са по-често срещани.

Излишъкът на флуорид в организма се дължи на приема на високи дози флуорид, най-често от неконтролирана комбинация от различни източници - питейна вода, хранителни добавки, паста за зъби и продукти за устна хигиена.

Повишените нива на флуорид са опасни за организма. Те предизвикват редица неблагоприятни симптоми и могат да доведат до токсичност.

Децата и лицата с известна свръхчувствителност към флуорида и неговите съединения са изложени на риск от токсичност.

До 80 % от случаите на флуоридна токсичност се наблюдават при деца под 6-годишна възраст поради поглъщане на паста за зъби или други продукти за устна хигиена.

Най-ниската доза флуорид, при която вече могат да се наблюдават остри неблагоприятни ефекти, е 5 mg/kg телесно тегло.

Най-честите симптоми на острата токсичност включват:

• Прекомерно слюноотделяне
• Гадене и повръщане
• коремна болка
• Диария
• Плитко дишане и слаб сърдечен ритъм
• Изпотяване
• Обща слабост и треперене
• Спазми

Неблагоприятните ефекти на флуорида върху храносмилателния тракт се дължат на образуването и действието на флуороводородната киселина.

По-рядко се появяватглавоболие, умора, сърбеж, слабост и изтръпване на крайниците. При тежки отравяния се стига до увреждане на тъканите, дихателни и сърдечни проблеми.

Счита се, че ниво на флуорид в кръвта от 9,1 mg/l вече не е съвместимо с живота.

В допълнение към горепосочените симптоми повишените нива на флуорид причиняват редица други нарушения, които обикновено не са видими с очите.

В кръвта отделените флуорни йони се съединяват с калция и в значителен излишък предизвикват спадане на нивото на калция - хипокалциемия.

Във високи дози флуоридът стимулира функцията на остеобластите (клетките, които разграждат костната тъкан) и на свой ред потиска функцията на остеокластите (клетките, които изграждат костната тъкан).

Той също така причинява забавяне на много ензимни системи.

Хроничният, т.е. дългосрочният прием на високи дози флуорид в организма води до болки в ставите, удебеляване и увеличаване на костната плътност.

Флуорозата като сериозна последица от прекомерното количество флуорид

Най-сериозната последица от хроничното предозиране с флуорид е развитието на зъбна флуороза.

Това е нарушение в развитието на зъбния емайл, което се появява в периода на формиране на зъбния емайл и се причинява от прекомерното системно излагане на флуорид през първите шест до осем години от живота.

По този начин зъбната флуороза засяга децата. След като развитието на зъбите приключи, флуороза вече не се развива дори при високи нива на флуорид в организма.

Засегнатият емайл съдържа повече протеини, по-порьозен е и по-малко прозрачен в сравнение със здравите зъби.

Първоначалната форма на зъбната флуороза се проявява с появата на малки непрозрачни петна или петна върху емайла.

При по-напредналата до тежка форма петната са по-големи и по-изразени и са оцветени в жълто или светлокафяво. През зъбите преминават тесни бели хоризонтални линии. Емайлът е деформиран, порьозен и дори загубен.

При млечното съзъбие флуорозата най-често се среща по кътниците или очните зъби. При постоянното съзъбие тя се среща по кътниците и предните зъби.

Следователно флуорозата на зъбите е в известен смисъл естетически проблем.

Тежките случаи на хронично предозиране с флуорид могат да доведат и до костна флуороза. Тя се развива в продължение на години.

Тя се характеризира с промени в структурата на костите. Образуват се прекомерни количества неминерализирана костна тъкан, а минерализацията на костите също е нарушена.

В ранните етапи костната плътност се увеличава. Въпреки това костите са крехки и лесно се чупят.

С течение на годините заболяването прогресира до болки и скованост в ставите, мускулна слабост, калциране на връзките и сухожилията и дори загуба на подвижност или проблеми с нервите.

Накрая можем да споменем страничните ефекти, причинени от флуорид, вдишан или в контакт с кожата.

Те включват дразнене на лигавиците на дихателните пътища, очите и кожата и евентуално развитие на чернодробни и бъбречни нарушения.

Интересни статии за здравето:

• Как да имаме здрави зъби и защо кариесът е опасен?
• Има ли значение и какво се използва за запечатване на зъбите?
• Как да изберем подходяща четка за зъби и защо е важен правилният избор?