Eisen, Fe

Die Versorgung mit Makro- und Mikronährstoffen ist bei einer ausgewogenen, pflanzenbasierten Ernährung mit wenig bis keinen industriell verarbeiteten Lebensmitteln in der Regel gegeben, mit Ausnahme von Vitamin B₁₂. Doch vor allem sekundäre Pflanzenstoffe sind relevant für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und Heilung von Krankheiten, obwohl sie nicht als essenzielle Nährstoffe gelten - ausser Vitamine.

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Definition

Eisen (Fe) ist ein essenzieller Nährstoff für nahezu alle lebenden Zellen, der für das körperliche Wachstum, die neurologische Entwicklung, das Funktionieren der Zellen und die Synthese einiger Hormone notwendig ist.^11,13

Vorkommen

Viele pflanzliche Lebensmittel stellen eine gute Eisenquelle dar: Kräuter z.B. getrockneter Thymian (124 mg/100 g), Nüsse, Samen und Kerne z.B. Mohnsamen (9,8), Kürbiskerne (8,1) und Hanfsamen (8,0), Hülsenfrüchte und Getreide z.B. Bohnen (10), Amaranth (7,6) und Linsen (7,4) und diverse Gemüse z.B. Brennnessel roh (2,7), Spinat (2,7) und Trockenfrüchte.² Spinat enthält relativ viel Eisen, jedoch beträgt die Resorptionsrate nur 8 %. Anders als bisher vermutet, ist nicht der hohe Oxalsäuregehalt für die geringe Resorption verantwortlich, sondern vielmehr der Gehalt an Calcium und Polyphenolen.^1,2

Lager- und Zubereitungsverluste

Es gibt davon keine Verluste. Einweichen, Keimen und Fermentieren von Getreide und Hülsenfrüchten aktivieren das Enzym Phytase, das Phytat abbaut und die Eisenverfügbarkeit verbessert.¹

Ernährung - Gesundheit

Eisen ist ein lebenswichtiges Biometall, primär wegen seiner Fähigkeit, leicht Elektronen aufzunehmen und abzugeben, indem es zwischen Eisen- (Fe²⁺) und Eisen(III)-Ionen (Fe³⁺) wechselt. Es kommt natürlich in vielen Lebensmitteln vor, ist in einigen Lebensmitteln zugesetzt und als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich. Eisen ist das Zentralatom des Hämoglobins, dem Farbstoff in den roten Blutkörperchen, und erfüllt die wichtige Funktion des Sauerstofftransports im Organismus. In der Muskulatur dient Eisen als Bestandteil des Myoglobins zur Speicherung von Sauerstoff. Zudem ist Eisen an zahlreichen enzymatischen Prozessen beteiligt, darunter an der DNA-Synthese, der mitochondrialen Atmung, der Hormonbildung und dem Zellstoffwechsel.^10,13,14

Tagesbedarf auf lange Sicht

Da der Körper nur einen kleinen Teil des Eisens resorbiert, liegt die tägliche Zufuhrempfehlung bei 10 mg für Männer und Frauen nach der Menopause, 15 mg für Frauen im gebärfähigen Alter, 20 mg für Stillende und 30 mg für Schwangere. Der proximale Dünndarm absorbiert täglich 1-2 mg Eisen aus der Nahrung, wobei die genaue Menge vom Eisenbedarf des Körpers abhängt.^3,6,12,16

Risikogruppen

Menschen mit einer Eisenspeicherkrankheit, die zu einer chronischen Eisenüberladung führt, sind besonders betroffen von der zunehmenden Verwendung von Eisen in Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln. Besonders Männer und Frauen in den Wechseljahren haben ein höheres Risiko für chronische Erkrankungen wie Herzkrankheiten und Krebs, die mit einer übermässigen Eisenzufuhr in Verbindung stehen können.¹⁵

Mangelerscheinungen bzw. Mangelsymptome

Die WHO bezeichnet den Eisenmangelanämie als den weltweit am häufigsten auftretenden Nährstoffmangel, von dem 30 % der Bevölkerung betroffen sind. An einem Eisenmangel ohne manifeste Eisenmangelanämie leiden in den Industrieländern 30–40 % der Vorschulkinder und schwangeren Frauen. Ursachen sind u.a. verminderte Zufuhr (einseitige Ernährung mit ungeeigneten Begleitstoffen, siehe oben), erhöhter Bedarf (Schwangerschaft), gesteigerter Verlust (Menstruation) oder gestörte Aufnahmefähigkeit aufgrund von Malabsorption im Darm.

Eine zu hohe gleichzeitige Zufuhr anderer Mineralstoffe wie Calcium (durch Milchprodukte) oder Zink, sowie eine Schwermetallbelastung durch Blei und Cadmium können die Eisenaufnahme hemmen. Die Symptome sind vielfältig, darunter Abgeschlagenheit, Kurzatmigkeit, Schwindel, Kopfschmerzen, brüchige Nägel und eingerissene Mundwinkel. Von einem manifesten Eisenmangel sind ca. 3 % der Frauen im gebärfähigen Alter in den USA und der EU betroffen.^1,5,8

Überversorgung

Eine langfristige Eisenzufuhr über dem Bedarf kann zu Ablagerungen und Schädigungen im Gewebe, insbesondere in der Leber, führen. Der Körper hat keine speziellen Ausscheidungsmöglichkeiten für überschüssiges Eisen. Zudem fördern hohe Ferritinspiegel die Lipidperoxidation. Mögliche Folgen sind Atherosklerose (nicht zu verwechseln mit Arteriosklerose), koronare Herzkrankheit, grauer Star und Krebs.^15,16

Funktionen im Körper

Eisen hat folgende Funktionen:^1,4,6,11

• Sauerstofftransport: Eisen ist Bestandteil des Hämoglobins in den roten Blutkörperchen. Die roten Blutkörperchen transportieren den Sauerstoff im Blut und bringen ihn von der Lunge in die Zellen.
• Sauerstoffspeicherung: Eisen ist Bestandteil des Myoglobins im Cytoplasma der Muskelzellen. Es erleichtert die Übergabe des Sauerstoffs von den roten Blutkörperchen, der Kapillaren ins Cytoplasma und in die Mitochondrien der Muskelzellen.
• Energiestoffwechsel: Eisen spielt wichtige Rollen in den Kraftwerken der Zellen, den Mitochondrien.
• Bestandteil von vielen Enzymen.
• Immunität: Bei der angeborenen Immunität reguliert Eisen die Funktion der myeloischen Zellen und kontrolliert die Produktion von antimikrobiellen Effektoren wie Stickstoffmonoxid und Hydroxylradikalen. Im adaptiven Immunsystem spielt es eine wichtige Rolle bei der klonalen Expansion von Lymphozyten-Untergruppen.

Aufnahme und Stoffwechsel

Der Zwölffingerdarm spielt eine wichtige Rolle bei der Aufnahme von Eisen aus der Nahrung. Er speichert das aufgenommene Eisen in den Darmzellen oder setzt es in den Blutkreislauf frei, wo es sich an das Transportprotein Transferrin bindet. Verschiedene Gewebe nehmen das Eisen auf und nutzen es für Prozesse wie die Produktion von roten Blutkörperchen im Knochenmark und die Muskelfunktion. Die Milz, Leber und das Knochenmark recyceln Eisen aus alten roten Blutkörperchen. Die Leber hat eine wichtige Speicher- und Regulationsfunktion. Durch die Produktion des Hormons Hepcidin steuert sie die Abgabe von Eisen aus den Enterozyten und Makrophagen in den Blutkreislauf. Dies ermöglicht eine Feinregulierung der Eisenkonzentration im Blut.

Bei der Betrachtung von Eisengehalten in Lebensmitteln ist die Bioverfügbarkeit zu berücksichtigen. Das ist das Mass, in dem der Körper das in der Nahrung vorliegende Eisen aufnehmen und verwerten kann. Eisen in der Nahrung kommt in zwei Formen vor: Häm-Eisen und Nicht-Häm-Eisen. Häm-Eisen (zweiwertiges Eisen, Fe²⁺) aus tierischen Produkten (v.a. als Hämoglobin und Myoglobin vorkommend) ist besser verfügbar und die Resorption ist weitgehend unabhängig von anderen Nahrungsinhaltsstoffen. Dies liegt daran, dass 4 der 6 Bindungsstellen des Häm-Eisens bereits fest besetzt sind. Dadurch können keine unlöslichen Komplexe mit anderen Komplexbildnern (Chelatoren) entstehen. Die Resorptionsrate liegt bei 10-24 %.

Die Resorptionsquote von Eisen aus pflanzlicher Herkunft (dreiwertiges Eisen Fe³⁺, Nicht-Häm-Eisen) liegt deutlich tiefer bei 3–8 %. Vegetarier sollten darauf achten, ausreichend Vitamin C und organische Säuren wie Zitronensäure und Milchsäure mit der Nahrung aufzunehmen, da diese die Eisenabsorption aus pflanzlichen Lebensmitteln erhöhen. Vitamin C kann unter anderem die Eisenaufnahme vervierfachen. Zudem ist es empfehlenswert, Vollkorngetreideprodukte zu bevorzugen, insbesondere Sauerteigbrot als Option für Brot.

In Pflanzen vorkommende Verbindungen wie Phytate, Oxalate, Polyphenole und Tannine vermindern die Aufnahme von Nicht-Häm-Eisen, ebenso wie einige Medikamente, z.B. Protonenpumpenhemmer.^6,8,9,15,17

Speicherung - Verbrauch - Verluste

In einem 70 kg schweren Mann befindet sich insgesamt etwa 3500–4000 mg Eisen. Der grösste Teil (65 % oder 2300 mg) ist im Hämoglobin der roten Blutkörperchen gebunden. Etwa ein Zehntel (350 mg) des gesamten Eisens ist im Myoglobin der Muskeln sowie in Enzymen und Cytochromen anderer Gewebearten enthalten. Vom Rest befinden sich etwa 500 mg in den Makrophagen, während sich ungefähr 200–1000 mg in den Hepatozyten in Form von Ferritin befinden. Zudem sind 150 mg Eisen im Knochenmark vorhanden. Eisenverluste entstehen durch die unvermeidliche Ausscheidung über Urin, Fäzes, Haut und Schweiss. Bei Frauen kommt zusätzlich der Blutverlust während der Menstruation hinzu.^4,9,17

Strukturen

Eisen ist ein Übergangsmetall mit dem Elementsymbol Fe (lateinisch ferrum) und der Ordnungszahl 26. Im Körper liegt Eisen meist an Proteine gebunden und in Form von Fe²⁺- oder Fe³⁺-Ionen vor.