Eisen-ScreeningDas Spurenelement Eisen ist für nahezu alle lebenden Organismen ein lebenswichtiger Nährstoff. Der Gesamteisenbestand des menschlichen Körpers beträgt etwa vier bis fünf Gramm.

Ca. 60 Prozent des Eisens befinden sich im Blutfarbstoff Hämoglobin, 5 Prozent im roten Muskelfarbstoff Myoglobin, 20 bis 30 Prozent des Eisens werden in Form der Verbindungen Ferritin und Hämosiderin gespeichert. 
Eisen ist Bestandteil zahlreicher Enzyme und dadurch auch an vielen Stoffwechselreaktionen beteiligt. Eisen kommt im Organismus in verschiedenen Oxidationsstufen vor, ganz überwiegend als Fe2+ oder Fe3+. Aufgrund der unterschiedlichen Oxidationsstufen ergibt sich bereits, dass Eisen bei der Übertragung von Elektronen eine wichtige Rolle spielt. Biochemisch werden verschiedene eisenhaltige Proteine unterschieden: Hämproteine, Eisen-Schwefelproteine, Transport- und Speicherproteine sowie Nicht-Häm-Enzyme.

Eine unzureichende Eisenversorgung betrifft viele Menschen. Die Eisenmangelanämie gehört global gesehen zu den häufigsten Erkrankungen überhaupt. Schätzungsweise dürften 1,5 Mrd. Menschen davon betroffen sein.

Ein Eisenmangel führt aber nicht nur zu einer Einschränkung der Hämoglobinbildung, sondern hat auch Auswirkungen auf alle eisenabhängigen biochemischen Reaktionen.


Wozu wird Eisen im Organismus benötigt?

Eisen ist Bestandteil des Hämoglobins, das eine zentrale Bedeutung für den Sauerstofftransport im Blut hat. Das eisenhaltige Protein Myoglobin befindet sich in den Muskelzellen und ist für den Sauerstofftransport innerhalb der Zelle notwendig. Myoglobin fördert die Übergabe des Sauerstoffs von den roten Blutkörperchen der Blutkapillare in das Zellinnere.

Eisen spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel des Gehirns. Eisenhaltige Enzyme werden für die Bildung der Nervenbotenstoffe (Neurotransmitter) Dopamin und Serotonin gebraucht. Störungen des Neurotransmitterhaushalts sind häufig mit Depressionen, Ängstlichkeit und vielen anderen psychischen Störungen assoziiert. Neben seiner Beteiligung an der Neurotransmitterbildung ist Eisen auch für verschiedene zelluläre Prozesse der Nervenzellen des Gehirns unerlässlich. Es wird z.B. für die Bildung von Nervenwachstumsfaktoren benötigt und für die Regulierung von Genen und Steuerungsmolekülen, die für die Bildung und Anpassungsfähigkeit der Synapsen erforderlich sind. Die Signalübertragung an den so genannten NMDA-Rezeptoren ist auf eine ausreichende Eisenverfügbarkeit angewiesen, ebenso die Bildung von Stickoxid, das als Signalgas im Gehirn für das Lernen und für die Gedächtnisbildung benötigt wird. Eine unzureichende Eisenversorgung in der frühen Kindheit kann bleibende Hirnschäden hinterlassen, die nicht mehr rückgängig gemacht werden können, selbst wenn später eine ausreichende Eisenzufuhr erfolgt. Schulkinder, die als Kleinkinder eine Eisenmangelanämie aufwiesen, hatten bei kognitiven Tests schlechtere Testergebnisse als Kinder mit einer guten Eisenversorgung.

Bei Kindern mit der Diagnose ADHS können sehr häufig niedrige Konzentrationen des Eisenspeicherproteins Ferritin nachgewiesen werden.

Eisen ist für die zelluläre Energiegewinnung essentiell. In den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, befinden sich mehrere eisenhaltige Verbindungen, die für die Elektronenübertragung eine zentrale Rolle spielen. Eisen ist auch für den reibungslosen Ablauf des Zitronensäurezyklus erforderlich, eines zentralen Stoffwechselweges im Organismus.

Im Leberstoffwechsel gibt es zahlreiche eisenhaltige Proteine, so genannte Cytochrome, die für Entgiftungsreaktionen benötigt werden. Verschiedene Vertreter dieser Molekülfamilie sind auch am Stoffwechsel der Steroidhormone beteiligt.

Eisen ist für die Bildung von Carnitin erforderlich. Carnitin ist ein Transportmolekül für die Fettsäuren in die Mitochondrien. Ein Carnitinmangel ist häufig mit Erschöpfung, Müdigkeit und Energieschwäche assoziiert.

Eisen ist ein Cofaktor der Katalase und der Peroxidasen und dadurch ein Teil der antioxidativen Abwehr des Organismus. Auf der anderen Seite kann Eisen aber auch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies generieren, z.B. in weißen Blutkörperchen im Rahmen der Bekämpfung von Erregern. Bei einem Eisenmangel sind die Aktivität der Granulozyten und die Zahl der Lymphozyten vermindert.

Eisenhaltige Enzyme werden für die Synthese von Schilddrüsenhormonen und für die Bildung von DNA-Bausteinen gebraucht, außerdem ist Eisen am Stoffwechsel von Schwefel und Vitamin A beteiligt sowie an verschiedenen Enzymreaktionen im Stoffwechsel der Fette und Prostaglandine.

Die Bildung des Signalgases Stickstoffmonoxid (NO) erfolgt mit Hilfe der eisenhaltigen NO-Synthasen. NO ist von großer Bedeutung für die Funktionsfähigkeit der Blutgefäße, insbesondere für die Regulierung der Gefäßweite, die Erweiterung der Blutgefäße, die Verringerung der Verklebung der Blutplättchen etc. Eine unzureichende NO-Verfügbarkeit gilt inzwischen als bedeutender Risikofaktor für die Entstehung der Atherosklerose und der arteriellen Hypertonie. NO wird auch von den Zellen des Immunsystems gebildet und dient als „Kampfgas“ vor allem zur Bekämpfung intrazellulärer Erreger wie Viren. Wie bereits oben erwähnt, wird NO ebenso von den Nervenzellen des Gehirns gebildet und ist dort an der Nervenübertragung an bestimmten Rezeptortypen beteiligt.

Eisen ist auch für die Signalübertragung erforderlich. Die eisenhaltige Guanylcyklase bildet das Signalmolekül cGMP, das eine ganze Reihe von Signalen im Stoffwechsel vermittelt, z.B. die Entspannung der Muskulatur, die Erweiterung der Blutgefäße, den Ionentransport in Nieren und Darm, die Funktionsfähigkeit der Sehstäbchen und vieles mehr.

Eisen ist ein wichtiges Spurenelement für den korrekten Aufbau der Kollagene und damit auch für die Struktur- und Funktionsfähigkeit von Bindegewebe, Knorpel, Knochen und Haut.

Bei einem Eisenmangel kommt es zu einer vermehrten Schwermetallresorption, besonders bei Kindern. Eine Schwermetallbelastung z.B. mit Blei in Kombination mit einem Eisenmangel hat besonders nachteilige Effekte auf den Gehirnstoffwechsel.

Neben seinen biochemischen Funktionen im Stoffwechsel könnte Eisen auch noch andere „biophysikalische“ Wirkmechanismen besitzen. Bereits vor rund 20 Jahren konnte eine Forschergruppe am California Institute of Technology nachweisen, dass die meisten Regionen des Gehirns 5 Mio. Magnetit-Kristalle pro Gramm aufweisen. Es gilt aber nach wie vor als ungeklärt, wozu das Gehirn diese magnetischen eisenhaltigen Kristalle bildet. Jedenfalls ist bekannt, dass Magnetit mehr als 1 Mio. mal stärker auf ein äußeres Magnetfeld reagiert als jedes andere biologische Material.

Der Eisenstoffwechsel ist sehr komplex. Eine überhöhte Eisenzufuhr kann auch nachteilige Effekte haben, deshalb sollte eine Eisentherapie auf keinen Fall als Selbstmedikation durchgeführt werden, sondern sollte erst nach sorgfältiger Diagnostik des Eisenstatus durch den Arzt erfolgen.

 

Referenzen:
  • Cem Ekmekcioglu, Wolfgang Marktl: Essenzielle Spurenelemente; Springer/ Wien 2006
  • Hans Konrad Biesalski und Peter Grimm: Taschenatlas Ernährung; Georg Thieme Verlag 2011
  • Zina Kroner: Vitamins and Minerals; Greenwood 2011
  • M. Schartl et al.: Biochemie und Molekularbiologie des Menschen; Elsevier 200
Foto: © Zerbor - Fotolia.com

 



 

Laborparameter


Bestimmt im Blut/ Serum werden:

• Eisen
• Ferritin
• Transferrin
• Transferrinsättigung
• löslicher Transferrin-Rezeptor
• hochsensitives CRP
• Vitamin A
• Kupfer

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