Allgemeines über Eisen

Eisen 320Eisen ist ein sehr häufiges Element auf der Erde. Auf die gesamte Erde bezogen hat Eisen mit 29 Prozent, nach Sauerstoff mit 32 Prozent, den zweithöchsten Massenanteil aller Elemente. In der Erdkruste hat Eisen einen Anteil von 5,6 Prozent. Die Metalle Aluminium, Eisen, Calcium, Natrium, Magnesium und Kalium haben insgesamt einen Massenanteil von 24,7 Prozent in der Erdkruste, wobei unter diesen sechs Metallen Eisen das einzige schwerere Metall darstellt.

Eisen und Nickel besitzen die größte Kernbindungsenergie aller chemischen Elemente. Mit anderen Worten: Sie sind die stabilsten Elemente in der Materie überhaupt. Eisen ist der Endpunkt von Kernfusionsreaktionen. Unter Kernfusion versteht man das Verschmelzen von leichten Atomkernen zu schweren Elementen, unter Freisetzung von Energie. Kernfusionsreaktionen sind aber nur bis zum Element Eisen möglich, weil die Bildung schwerer Elemente nur unter Aufwendung von Energie möglich ist. Kernfusionsreaktionen sind die Energiequelle der Sterne. Im Verlauf der Sternentwicklung werden immer schwerere Elemente "erbrütet", wobei die Bildung von Eisen sozusagen der Endpunkt der Energiebildung ist. Bei Sternen, die größer als acht Sonnenmassen sind, besteht der Kern aus purem Eisen. Eisen wird also ständig in Sternen gebildet und ist deshalb ein sehr häufiges Element im Kosmos...weiter

Wissenschaftler aus den USA und Polen publizierten im Dezember 2015 einen Fachartikel, der sich mit dem aktuellen Erkenntnisstand über die gesundheitliche Bedeutung des Spurenelements Selen beschäftigte. Selen ist in den Körpergeweben weit verbreitet und an vielen physiologischen Prozessen beteiligt. Selen spielt eine wichtige Rolle für die Bildung von Schilddrüsenhormonen und für die weibliche und männliche Fruchtbarkeit. Ein niedriger Selen-Plasmaspiegel in der frühen Phase der Schwangerschaft ist ein zuverlässiger Vorhersageparameter für ein niedriges Geburtsgewicht eines Neugeborenen. Ein Selenmangel kann zu Störungen der Skelett- und Herzmuskulatur führen, die durch Veränderungen der Muskelphasen charakterisiert sind. Selen ist wichtig für die Physiologie des Gehirns. Bei Patienten mit gestörten kognitiven Funktionen und neurologischen Störungen finden sich häufig niedrige Selenkonzentrationen.Ein niedriger Selenstatus ist mit einer erhöhten Inzidenz verschiedener Erkrankungen verbunden, z.B. mit einem vermehrten Auftreten von KHK und verschiedenen Tumorarten.

Das aufgenommene Selen wirkt prinzipiell durch Selenoproteine; dies sind Proteine mit enzymatischer Aktivität, die Selen in Form von Selenocystein beinhalten. Derzeit sind 25 Selenoproteine beim Menschen identifiziert. Die Bildung von Selenoproteinen ist unterschiedlich empfindlich gegenüber der Selenversorgung. Selenoproteine wie Typ I Iodothyronine deiodinase (DIO1) und Selenoprotein P werden selbst bei einem länger andauernden Selenmangel in relativ hohen Mengen gebildet. Die Expression anderer Selenoproteine wie Glutathionperoxidase 1 fällt hingegen stark ab, wenn die Selenversorgung schlecht ist.

Selenoproteine funktionieren nicht nur als antioxidative Enzyme, z.B. ist das Selenoprotein R sehr wichtig für die Reparatur oxidierter Methioninreste in Proteinen. Das gleiche Protein spielt auch eine wichtige Rolle für die Kontrolle des Zusammenbaus von Aktin.

Selenoprotein T ist wichtig für die Regulierung der Betazellfunktion der Bauchspeicheldrüse und für die Glukosehomöostase. Selenoprotein N ist erforderlich für die Regulierung der intrazellulären Calciummobilisierung. Selenoprotein P ist das Transportprotein von Selen in die peripheren Gewebe.

Wie bereits erwähnt, kann Selen anstelle von Schwefel in Cystein eingebaut werden. Selen kann aber auch unter Bildung von Selenomethionin den Schwefel im Methionin ersetzten. Da die Zellen nicht zwischen Methionin und Selenomethionin unterscheiden, wird Selenomethionin auch anstelle von Methionin in Proteine eingebaut, wodurch dem Selenomethionin eine Funktion als Selenspeicher zukommt. Das in Proteine eingebaute Selenomethionin kann sozusagen ein Selenspeicher für die Zeiten eines Selenmangels darstellen.

Der größte Teil der organischen und anorganischen Selenverbindungen wird relativ leicht aus der Nahrung absorbiert. Die Aufnahme der Selenverbindungen geschieht hauptsächlich im Dünndarm über verschiedene Mechanismen. Die Leber ist das Schlüsselorgan für den Selenstoffwechsel, in der die meisten Selenverbindungen synthetisiert werden. Hydrogenselenit (H2Se) ist das Vorläufermolekül für selenhaltige Proteine. Hydrogenselenit kann u.a. aus Natriumselenit hergestellt werden.

In einigen Studien zeigte Selen einen krebsvorbeugenden Effekt. Nach aktuellen Erkenntnissen ist aber davon auszugehen, dass der Zusammenhang zwischen dem Selenstatus und dem Auftreten bestimmter Tumore U-förmig ist. Von einer Selenaufnahme dürften hauptsächlich Menschen mit einem niedrigen Selenspiegel profitieren. Bei einem hohen Selenstatus könnte eine weitere Selenaufnahme eher nachteilig wirken. Es ist noch nicht ausreichend bekannt, über welche Mechanismen der krebspräventive Effekt des Selens zustande kommt. Beteiligte Faktoren sind sicherlich eine Veränderung des Karzinogenstoffwechsels, Stimulierung der DNA-Reparatur, Modulierung der Entzündungs- und Immunaktivität, Regulation des Zellzyklus, Verhinderung von Zellmotilität und Angiogenese. Möglicherweise wirkt Selen über viele verschiedene Mechanismen. Ein besseres Verständnis der Selenbiologie ist deshalb sehr wichtig für einen gezielten Einsatz von Selen in der Krebsprävention und -behandlung. Die höchsten Selenkonzentrationen werden in der Niere gefunden, gefolgt von Leber, Milz, Pankreas und Herz. Das Gehirn nimmt insofern eine privilegierte Stellung ein, weil die Selenkonzentration auch bei einem Selenmangel relativ hochgehalten wird, woraus bereits hervorgeht, dass Selen für die physiologischen Funktionen des Gehirns eine bedeutende Rolle spielt. Selenoproteine zeigen einen Schutzeffekt gegenüber neurodegenerativen Prozessen, indem sie ROS eliminieren und den antioxidativen Schutz verbessern.

Referenz:
Jagoda K. Wrobel, Ronan Power et al.: Biological Activity of Selenium: Revisted, Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Miami; 2015



Zukünftige Forschungen sollten also darauf abzielen, den Nutzen und die möglichen Risiken einer Selensupplementierung in Zusammenhang mit Gehirnstörungen zu ermitteln.

Mineralstoffe

Calcium (Ca)

Eine Person mit 70 kg Körpergewicht enthält etwa 1,1 kg Calcium, das bis auf wenige Gramm Bestandteil des Knochensystems und der Zähne ist. Die Knochen bestehen zu etwa 50 Prozent aus Kollagenen und zu 50 Prozent aus der Calciumverbindung Hydroxyapatit. Der Zahnschmelz besteht sogar zu 95 Prozent aus Hydroxyapatit. Die zehn Gramm Calcium, die nicht im Knochengewebe gebunden sind, haben zahlreiche wichtige Funktionen im Stoffwechsel. Calciumionen haben eine herausragende Bedeutung als "second messenger", d.h. als Botenstoffe für die Regulierung von Signalen im Zellstoffwechsel. Erregbare Zellen wie die Nervenzellen und die Muskelzellen enthalten Calciumkanäle, die eine schnelle Veränderung der Calciumkonzentrationen ermöglichen. Calcium ist erforderlich für die Nervenimpulsübertragung, die Muskelkontraktion, die Verengung und Erweiterung von Blutgefäßen und die Freisetzung von Hormonen wie Insulin etc...

 

Magnesium (Mg)

Der Körperbestand an Magnesium beträgt rund 25 g, von denen sich etwa 60 Prozent in den Knochen befinden. Magnesium ist ein typischer intrazellulärer Mineralstoff, nur etwa ein Prozent des Magnesiums befindet sich außerhalb der Zellen. Magnesium ist Cofaktor und Aktivator von ca. 300 Enzymen. Es bildet Komplexe mit Adenosintriphosphat (ATP), das für die meisten energieverbrauchenden Reaktionen im Stoffwechsel die Energie liefert. Magnesium ist auch für die ATP-Synthese erforderlich, so dass bei einem Magnesiummangel die Energiebereitstellung im Stoffwechsel beeinträchtigt ist, und es deshalb zu einer Verlangsamung von Stoffwechselprozessen kommt...weiter

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