Welche Rolle spielt Eisen im Stoffwechsel?
Welche Mikronährstoffe sind am Eisenstoffwechsel beteiligt?

 

Ein Eisenmangel ist nicht gleichzusetzen mit Anämie

eisenmangelEisen ist ein lebenswichtiger Mikronährstoff für den Menschen und für nahezu alle anderen Lebewesen. Eine ausreichende Eisenversorgung ist aber häufig nicht gewährleistet. Weltweit haben ca. 25 Prozent der Menschen einen Eisenmangel. Nach Schätzungen leiden etwa 600 Millionen Menschen an einer Eisenmangelanämie. Der Nachweis einer Eisenmangelanämie ist beweisend für einen Eisenmangel, der Ausschluss einer Eisenmangelanämie ist aber kein Beweis für eine ausreichende Eisenversorgung.

Zu einem Eisenmangel kann es aus unterschiedlichen Gründen kommen, zum Beispiel durch eine mangelnde Eisenzufuhr oder durch eine mangelhafte Eisenresorption. Ein Eisenmangel entsteht auch dann, wenn ein erhöhter Eisenbedarf zum Beispiel in Wachstumsphasen oder in der Schwangerschaft nicht ausreichend gedeckt werden kann. Häufig ist ein Eisenmangel auch erklärbar durch Blutverluste, zum Beispiel starke Regelblutung oder Blutungen aus dem Verdauungstrakt.

 

Hepcidin reguliert den Eisenstoffwechsel

Bei einem Eisenmangel kann man unterscheiden zwischen einem absoluten Eisenmangel, d. h. entleerten Eisenspeichern, und einem funktionellen Eisenmangel, der auf einer Störung der Eisenmobilisation beruht. Hepcidin ist ein wichtiges Regulatormolekül des Eisenstoffwechsels. Bei einem absoluten Eisenmangel ist Hepcidin im Blut verringert, wodurch es im Dünndarm zu einer besseren Eisenaufnahme und zu einer vermehrten Freisetzung von Eisen aus den Speichern kommt. Bei einem funktionellen Eisenmangel kommt es meist zu einem starken Anstieg von Hepcidin, wodurch die Eisenaufnahme und Eisenfreisetzung gehemmt wird.

Rund 67 Prozent des Gesamtkörpereisens entfällt auf den Blutfarbstoff Hämoglobin, 27 Prozent auf die Eisenspeicherproteine Ferritin und Hämosiderin und dreieinhalb Prozent auf den Muskelfarbstoff Myoglobin. Nur ein sehr geringer Teil des Körpereisens ist in verschiedenen eisenhaltigen Enzymen enthalten. Es gibt zahlreiche eisenhaltige Enzyme mit unterschiedlichsten Stoffwechselfunktionen. Deshalb wirkt sich ein Eisenmangel keineswegs nur auf das blutbildende System aus.

 

Vielfältige Funktionen von Eisen

  • Eisen spielt eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel. Mehrere Enzyme des Citratzyklus und der Atmungskette enthalten Eisen. Die Bedeutung des Eisens für den Energiestoffwechsel beschränkt sich also nicht nur auf den Sauerstofftransport und auf die Sauerstoffspeicherung, vielmehr ist Eisen direkt an der Bildung der „Energiewährung“ ATP beteiligt. Eisen ist auch für die Bildung von Carnitin erforderlich. Bei einem Carnitinmangel kommt es zu einer Einschränkung der Fettverbrennung in den Mitochondrien.
  • Eine ausreichende Eisenverfügbarkeit ist auch unerlässlich für die Entgiftungskapazität der Leber. Eisen ist Bestandteil der Cytochrom P450-Enzyme, die für viele Entgiftungsreaktionen benötigt werden.
  • Eisen wird auch für die Kollagensynthese benötigt und spielt eine wichtige Rolle für die Stabilität der Kollagene.
  • Eisen ist auch an der Endothelfunktion beteiligt. Mithilfe eisenhaltiger NO-Synthasen wird das Signalgas NO gebildet, das für die Erweiterung der Blutgefäße eine zentrale Rolle spielt.
  • Eisen ist auch erforderlich für die Immunkompetenz, insbesondere für die Aktivität der Leukozyten. Eisen begünstigt die Polarisierung des Immunsystems in Richtung einer TH1–Immundominanz, d. h einer vermehrten Bildung proentzündlicher Zytokine. Ein Eisenmangel favorisiert hingegen die Entstehung von Allergien.
  • Eisen hat zahlreiche Funktionen im Nervensystem. Es ist beteiligt an der Bildung der Katecholamine und von Serotonin. Bei einem Eisenmangel kommt es zu einer verminderten Bildung von Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin und Serotonin. Eisen ist erforderlich für die Myelinbildung. Bei Kindern mit einem Eisenmangel konnte zum Beispiel nachgewiesen werden, dass Nervenimpulse aus dem Gehör- und dem Sehsinn verlangsamt weitergeleitet werden. Zu erwähnen ist auch, dass Eisen für die Energieversorgung der Nerven eine große Rolle spielt.
  • Eisen ist essenziell für den Stoffwechsel der Schilddrüsenhormone als Bestandteil des Enzyms Thyreoperoxidase (TPO). Bei der Hashimoto-Thyreoiditis besteht oftmals ein Eisenmangel.
  • Mehrere Enzyme des Steroidhormonstoffwechsels sind eisenabhängig. Eisen wird auch für die körpereigene Bildung von Cholesterin benötigt. Aus Cholesterin entsteht unter Beteiligung von Eisen Pregnenolon als Ausgangssubstanz für die Bildung aller Steroidhormone.
  • Die Katalasen sind eisenhaltige Enzyme, die für den Abbau von Wasserstoffperoxid benötigt werden und deshalb für den antioxidativen Schutz des Organismus erforderlich sind.
  • Weiterhin ist Eisen beteiligt an der Bildung von Genbausteinen sowie von verschiedenen Molekülen im Stoffwechsel der ungesättigten Fettsäuren (Prostaglandine, Arachidonsäure). Weitere Funktionen eisenhaltiger Enzyme: Vitamin-A-Stoffwechsel, Taurinsynthese, Gallensäuren-Biosynthese, Bildung von Calcitriol etc.

 

Symptome eines Eisenmangels

Aus den Stoffwechselfunktionen von Eisen geht hervor, dass ein Eisenmangel zu vielfältigen Symptomen und Krankheiten führen kann, zum Beispiel Anämie, Müdigkeit, Abgeschlagenheit, Herzmuskelschwäche, Störungen der Blutdruckregulation, brüchige Haare und Nägel, vermehrte Faltenbildung, kognitive Entwicklungsstörungen bei Kindern, Beeinträchtigung mentaler Funktionen bei Erwachsenen, Störungen des Immunsystems, Störungen der Wärmeregulation, Kopfschmerzen und vieles mehr.

Bei einem nachgewiesenen Eisenmangel ist natürlich eine Supplementierung von Eisen notwendig. Bei einer oralen Eisentherapie ist aber zu beachten, dass hohe Eisendosierungen den Serumspiegel des Hepcidins erhöhen. Bei einem Anstieg von Hepcidin ist die Eisenaufnahme der nachfolgenden oralen Eisengabe deutlich reduziert. Daher ist es empfehlenswert, Eisen in hoher Dosierung nur jeden zweiten Tag einzunehmen.

 

Für den Eisenstoffwechsel sind viele Mikronährstoffe beteiligt

Eine Eisentherapie ist nur dann erfolgreich, wenn gleichzeitig alle am Eisenstoffwechsel beteiligten Mikronährstoffe in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Folgende Mikronährstoffe haben eine besondere Bedeutung im Eisenstoffwechsel:

Vitamin A

Forscher aus Brasilien veröffentlichten 2018 eine Metaanalyse über den Einfluss einer Vitamin-A-Supplementierung auf den Eisenstatus. Die Metaanalyse der verfügbaren klinischen Studien zeigte, dass eine Vitamin-A-Supplementierung das Anämierisiko um 26 Prozent verminderte und die Hämoglobinspiegel im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Vitamin-A-Gabe erhöhte. Vitamin A veränderte nicht die Prävalenz eines Eisenmangels bei Kindern und Teenagern. Bei Schwangeren und stillenden Frauen wurde aber ein signifikanter Anstieg des Ferritinspiegels beobachtet.

Der Einfluss von Vitamin A auf den Eisenstoffwechsels ist vielschichtig. Es wird ein direkter Effekt auf die Bildung roter Blutkörperchen diskutiert. Möglicherweise beeinflusst Vitamin A auch die Genexpression des Erythropoetins. Studien neueren Datums belegen, dass Vitamin D wie auch Vitamin A die Aufnahme und Verwertung von Eisen beeinflussen. Ein Mangel an Vitamin A erhöht die Produktion von Hepcidin in der Leber und in den Immunzellen, wodurch die Eisenaufnahme und zelluläre Eisenverwertung beeinträchtigt wird.

Bei Entzündungen kommt es je nach Dauer zu einem mehr oder weniger ausgeprägten Absinken des Vitamin A im Plasma. Wenn eine Entzündung längere Zeit anhält, kann dies die Versorgung verschiedener Gewebe mit Vitamin A gefährden und eine Anämie begünstigen.

 

Vitamin D

Aktuelle Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass der Vitamin-D-Status für die physiologische Verwertung von Eisen eine wichtige Rolle spielt. Vitamin D beeinflusst wie Vitamin A das Regulatorprotein Hepcidin sowie den Eisentransporter Ferroportin. Eine hochdosierte Gabe von Vitamin D führte in einer Studie zu einem signifikanten Anstieg der 25(OH)D-Konzentration, gleichzeitig kam es zu einem 34-prozentigen Abfall der Hepcidinspiegel im Blut. Bei verschiedenen Formen einer Anämie sollte also immer auch auf einen gesunden Vitamin-D-Status geachtet werden.


Vitamin B2

Eine unzureichende Vitamin-B2-Versorgung hat einen nachteiligen Einfluss auf den Eisenstoffwechsel. Derzeit ist doch nicht völlig geklärt, über welche Mechanismen Vitamin B2 den Eisenstoffwechsels beeinflusst. Eine Studie chinesischer Wissenschaftler aus dem Jahr 2014 konnte nachweisen, dass eine unzureichende Aufnahme von Vitamin B2 das Anämierisiko bei erwachsenen Chinesen erhöhte. Wissenschaftler aus Kanada und Malaysia haben 2019 publiziert, dass Frauen mit einem Vitamin-B2-Mangel im Vergleich zu Frauen mit normalem Vitamin-B2-Status ein doppelt so hohes Risiko für die Entwicklung einer Anämie hatten.


Vitamin B6

Vitamin B6 ist ein wichtiges Coenzym für die Hämsynthese. Ein Vitamin-B6-Mangel stört deshalb die Hämoglobinbildung und führt zu einer mikrozytären Anämie.


Vitamin B12 und Folsäure

Ein Vitamin-B12-Mangel bewirkt eine Verlangsamung der Blutbildung. Die Zahl der Erythrozyten ist vermindert, und es kommt zu einem Auftreten von überdurchschnittlich großen hämoglobinreichen Erythrozyten. Dieselben Blutveränderungen treten auch bei einem Folsäuremangel auf. Anhand der Veränderungen des Blutbildes kann also nicht unterschieden werden, ob primär ein Folsäuremangel oder ein B12-Mangel vorliegt.

Vitamin C

Vitamin C vermag die Bioverfügbarkeit von Eisen in Nahrungsmitteln zu erhöhen. Dieser Effekt ist mit einer erhöhten Eisenabsorption im Darm verbunden, wobei Vitamin C sowohl die Nichthäm- wie auch die Häm-Eisenaufnahme verbessert. Möglicherweise erhöht Vitamin C auch die Stabilität von intrazellulärem Ferritin, wodurch der Abbau von Ferritin in der Zelle verhindert wird.

Kupfer

Am Eisenstoffwechsel sind zwei kupferhaltige Enzyme beteiligt, nämlich Coeruloplasmin und Ferroxidase 2, die Eisen-2-Ionen zu Eisen-3-Ionen oxidieren können. Dieser Schritt ist erforderlich, damit das Protein Transferrin mit Eisenionen beladen werden kann. Bei einem Kupfermangel zeigt sich eine Störung der Eisenmobilisierung aus den Speichern, was die bedeutende Rolle von Kupfer im Eisenstoffwechsel unterstreicht.

Zink

Zink ist Cofaktor von über 300 Enzymen und ist auch für die Häm-Biosynthese erforderlich, was einen Zusammenhang zum Eisenstoffwechsel herstellt. Wissenschaftler aus Japan konnten in einer Studie bei Heimbewohnern nachweisen, dass die Serum- Zinkkonzentration positiv mit Hämoglobin und der Zahl der roten Blutkörperchen korrelierte. Bei höheren Zinkkonzentrationen bestand ein vermindertes Risiko für Anämie.

Cystein

Cystein ist eine schwefelhaltige Aminosäure und eine wichtiger Ausgangssubstanz für die Bildung von Glutathion. Glutathion ist ein wichtiges Regulatormolekül des Zellstoffwechsels und spielt in diesem Zusammenhang auch eine große Rolle für die Regulierung des zellulären Eisenstoffwechsels.

Cystein ist auch ein Schwefellieferant im Stoffwechsel. Eisen-Schwefel-Cluster sind Mehrfachkomplexe aus Eisen und Schwefel, die als Cofaktoren an Enzymreaktionen beteiligt sind. Eine große Bedeutung haben diese Eisen-Schwefel-Zentren im Citratzyklus und in der Atmungskette.

Histidin

Histidin wird heute zu den essenziellen Aminosäuren gezählt. Es ist aufgrund seiner chemischen Eigenschaften ein wichtiger Ligand für Metallionen und spielt eine große Rolle für die Bindung von Eisen im Hämoglobinmolekül und in den anderen eisenhaltigen Proteinen wie Myoglobin, Cytochrome und Peroxidasen.

Andere Wechselwirkungen

Häufig sind bei Patienten mit niedrigen Ferritinkonzentrationen relativ hohe Manganwerte im Vollblut nachweisbar. Dies ist dadurch zu erklären, dass bei einem Eisenmangel vermehrt Mangan resorbiert wird. Ein Eisenmangel begünstigt auch die Aufnahme von Blei. Sowohl ein Eisenmangel wie auch eine Bleibelastung sind für die kindliche Hirnentwicklung äußerst nachteilig. Gerade bei Kindern sollte deshalb ein Eisenmangel in jedem Fall vermieden werden.
Ein Eisenmangel begünstigt auch die Aluminiumanreicherung im Organismus. Eine geringe Eisenbeladung des Eisenspeicherproteins Ferritin kann dazu führen, dass dann vermehrt Aluminiumionen an Ferritin gebunden werden.

Fazit:
Der Eisenstoffwechsel ist sehr komplex. Eine Eisenmangelanämie ist beweisend für einen Eisenmangel. Ein Eisenmangel liegt aber auch sehr oft vor, wenn noch keine Veränderungen des roten Blutbildes nachweisbar sind. Für einen normal funktionierenden Eisenstoffwechsel sind verschiedene Mikronährstoffe erforderlich. Deshalb ist eine ausschließliche Eisensupplementierung häufig nicht erfolgsversprechend, vielmehr müssen bestehende Mikronährstoffmängel erkannt und entsprechend ausgeglichen werden. Als Mikronährstoffanalyse des Eisenstoffwechsels empfehlen wir das Große Eisenprofil des Diagnostischen Centrums für Mineralanalytik und Spektroskopie.

 

 

Referenzen:

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Großes Eisenprofil

Groes Eisenprofil 150Das Große Eisenprofil ist eine aussagekräftige Mikronährstoffanalyse, die den Eisenstoffwechsel betrifft. Neben zahlreichen Mikronährstoffen, werden auch verschiedene Parameter des Eisenstoffwechsels bestimmt, um auch abzuklären, wie hoch der Stoffwechselbedarf an Eisen ist...weiterlesen

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