Eisen – Ein starkes Spurenelement

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Eisen – Ein starkes Spurenelement – Teil 1
28. Januar 2013 | Von Holger Gugg | Kategorie: Aktuelles, Blogger: Holger Gugg, Sportnahrung
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Liebe BLOG-Leserinnen und -Leser, Liebe PEAK-Kundinnen und –Kunden,
hört der Schlosser das Wort „Eisen“, denkt er an ein Metall, welches er täglich verarbeitet. Kraftsportler verbinden mit „Eisen“ Gewichtsscheiben
und rostige Geräte, wie sie in Old-School-Studios heute noch stehen. Ritter trugen im Mittelalter Eisenrüstungen…uvm…
Eisen ist jedoch viel mehr als das: Es ist Bestandteil unseres Körpers und beeinflusst als Solcher immens unser Dasein und unsere Leistung.
Viele Menschen, auch Sportler, machen sich hinsichtlich der Versorgung mit Eisen eher wenig Gedanken. Wer aber zur Gruppe derer gehört, die
bereits mit der Symptomatik von zu wenig Eisen im Blut zu kämpfen hatten, ist sehr wohl bemüht, diesen Zustand wieder abzustellen, da das
Ganze sehr unangenehm werden kann.
Ich möchte mich im heutigen BLOG mit dem Spurenelement Eisen befassen und Ihnen damit einen Einblick in die Wirkungsweise dieser
durchaus bedeutenden Substanz geben.
Viel Spaß bei meinen Ausführungen.
Eisen – Ein Spurenelement
Eisen zählt zu den sog. Spurenelementen. Diese kommen eigentlich in einer Menge unter 50mg pro Kilogramm Körpergewicht im menschlichen
Körper vor. Eisen kommt hier eine Ausnahmestellung zu. Obwohl es in einer Menge von etwa 60mg pro Kilogramm Körpergewicht vorhanden ist,
gehört es dennoch dieser Kategorie an.
Spurenelemente sind essentiell, was bedeutet, dass wir zur Bedarfsdeckung auf eine Zufuhr von außen angewiesen sind, da unser Körper diese
selbst nicht oder nicht in ausreichender Menge herstellen kann.
Ein Mangel kann zu ebenso deutlichem Symptomen führen wie eine Überdosierung. Mangelzustände bei Spurenelementen treten bei falschen
oder stark einseitigen Ernährungsgewohnheiten, aufgrund vermehrter Ausscheidung, bei bestimmten Stoffwechselerkrankungen oder bei einem
zu geringeren Aufkommen in Lebensmitteln aufgrund karger Ackerböden auf.
Fazit:
Obwohl Spurenelemente in relativ kleiner Dosis im Körper vorkommen, können sowohl Missstände als auch ein Überaufkommen die
Homöostase des Körpers stören.
Wo kommt Eisen vor?
Exkurs – Was sind Häm-Proteine und Häme?
Eisen ist teilweise an sog. Häm-Proteine gebunden. Zur dieser Familie zählen mitunter Hämoglobin, Myoglobin, Zytochrome, Peroxidasen, aber
auch die sog. Thyreoperoxidase, (TPO) die später noch interessant wird, wenn wir uns mit dem Einfluss von Eisen auf die Schilddrüse befassen.
Alle Häm-Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut und haben die Fähigkeit, Häme (Hämgruppen) zu binden.
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Bei Hämen handelt es sich um komplexe Verbindungen mit einem Eisen-Ion als zentralem Atom. Der bekanntesten Vertreter, das sog. „Häm b“,
bezeichnet einen eisenhaltigen Farbstoff, der Teil der roten Blutkörperchen ist und somit direkt an der Sauerstoffversorgung beteiligt ist.
Zusammen mit Globulin, Eiweiß und Erythrozyten bildet er das Hämoglobin.
Jede Zelle des menschlichen Körpers ist zur Hämbiosynthese in der Lage. Die Tätigkeit aller Häm-Proteine ist abhängig von einer ausreichenden
Versorgung mit Eisen.
Verteilung
Ein Großteil des im menschlichen Körper befindlichen Eisens (etwa 66%) ist Teil von Hämoglobin (dem roten Blutfarbstoff) und so am
Sauerstofftransport des Blutes beteiligt.
In Form von Ferritin und Hämosiderin sind 18% des Gesamteisenbestandes als Depot-Eisen hauptsächlich in den Leberzellen und in den
Makrophagen des retikulohistiozytären Systems (RES) gespeichert. Das RES umfasst alle Zellen des retikulären Bindegewebes. Dieses
wiederum kommt in den sekundären lymphatischen Organen und im Knochenmark vor und hat die Aufgabe, Aufenthaltsraum für freie Zellen und
speziell Zellen des Immunsystems bereit zu stellen. Eisen ist also auch Teil der zellulären Immunabwehr.
Katalasen, Peroxidasen und Zytochrome enthalten etwa 0,2% des Gesamtbestandes an Eisen. Katalasen, als Sonderform der Peroxidasen,
kommen hauptsächlich in der Leber und in der Niere von und zersetzen Wasserstoffperoxid (H2O2) zu Sauerstoff und Wasser.
Wasserstoffperoxid entsteht bei der Oxidation von Fettsäuren und schädigt unser Erbgut. Zytochrome findet man in den Mitochondrien wo sie
eine Rolle bei der Zellatmung spielen. Sie geben dem braunen Fettgewebe seine charakteristische Farbe.
Etwa 0,1-0,2% des Eisenbestandes sind an Apotransferrin gebunden. Dieses Glykoprotein findet sich hauptsächlich in der Leber und in kleinen
Mengen auch in Gehirn, den Nieren, der Milz sowie beim Mann in den Hoden. Es dient dem Eisentransport zu den Zellen. Tansferrin ist das
vierthäufigste Protein im Blutplasma. Es verhindert mitunter, dass freies Eisen im Körper vorliegt. Aus freiem Eisen entstehen über
Redoxreaktionen schnell Sauerstoffradikale, welche toxische Effekte mit sich bringen. Bei einem Überaufkommen an Eisen ist die
Bindungskapazität von Transferrin schnell erschöpft.
Etwa 4,7% des Eisenbestandes entfällt auf Myoglobin, ein sauerstoffbindendes Protein, welches für den intramuskulären Sauerstofftransport
zuständig ist. Myoglobin kommt in Herz- und Skelettmuskelzellen vor. Es holt sich Sauerstoff aus dem Blut (gebunden an Hämoglobin) und gibt
ihn in den Mitochondrien wieder ab, wo er unabdingbar für die aerobe Energiebereitstellung ist.
Etwa 10% des Eisenbestandes kommt als Nichthäm-Eisen im Körper vor, d.h. sie sind nicht an Häme sondern an Peptidketten gebunden.
Funktion
Aus der Verteilung von Eisen lassen sich bereits Rückschlüsse auf die Funktionen dieses Spurenelements schließen.
Es ist beteiligt am Sauerstofftransport und der Sauerstoffaufnahme, indem es hilft, Sauerstoff über die Lungen ins Blut und weiter vom Blut in die
Zelle und auch innerhalb der Zelle zu transportieren.
Eisen ist an der Hämoglobinbildung beteiligt, in den mitochondrialen Energiestoffwechsel involviert und trägt zudem zu einer normalen
Zellfunktion bei. Ohne Eisen wären unsere Muskelzellen nicht in der Lage, Leistung zu erbringen.
Letztlich fungiert Eisen als Radikalkiller und wird auch für die volle Funktionalität des Immunsystems benötigt.
Fazit:
Viele Gewebe und Organe enthalten Eisen. Alleine diese Gegebenheit zeigt schon, dass es eine Menge unterschiedlicher Funktionen
ausübt, welche in grundlegende Vorgänge unseres Körpers eingreifen.
Eisenhaushalt
Unterscheidung
Generell gilt es, bei Eisen zwischen Hämeisen und Nicht-Hämeisen zu unterscheiden.
Bei Hämeisen handelt es sich um einen Komplex aus Eisen und Hämprotein, zu denen die bereits genannten Vertreter wie Hämoglobin,
Myoglobin oder auch Zytochrome gehören.
Bei Nichthäm-Eisen muss man nochmals zwischen einer zweiwertigem und einer dreiwertigem Form unterscheiden, wobei es im Körper
meistens in 2-wertiger Form vorliegt. Nicht-Hämeisen ist wie bereits genannt lediglich an Peptidketten gebunden und wird als „freies“ Eisen
bezeichnet.
Tierische Produkte enthalten sowohl Häm-Eisen als auch Nichthäm-Eisen, wobei der Anteil an Häm-Eisens hoch an zusetzen ist. Pflanzliche
Lebensmittel liefern ausschließlich Nichthäm-Eisen.
Bei Eisen muss zwischen Häm-Eisen und Nicht-Hämeisen unterschieden werden!
Resorption (Bioverfügbarkeit)
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Häm-Eisen
Von allen Eisenformen besitzt Häm-Eisen die beste Bioverfügbarkeit. Nur etwa 1/3 der Eisenaufnahme findet über Häm-Eisen statt, dennoch
decken wir 2/3 unseres Bedarfs über diese Eisenform. Die Resorption findet im oberen Dünndarm durch Mucosazellen statt.
Interessant:
Der Häm-Eisenanteil von Rindfleisch, Schweinefleisch und Lammfleisch beträgt etwa 60%. Der Anteil in Geflügelfleisch beträgt 20-40%.
Fisch liefert je nach Sorte zwischen 18 und 75% Häm-Eisen.
Nichthäm-Eisen
Ob das Eisen in seiner zweiwertigen oder dreiwertigen Form vorliegt, nimmt Einfluss auf die Bioverfügbarkeit wobei 2-wertiges Eisen besser
aufgenommen wird. Dreiwertiges Nichthäm-Eisen muss zur Resorption erst in eine zweiwertige Form reduziert werden, bevor es von
Transportproteinen in die Darmzellen befördert wird.
Die Bioverfügbarkeit hängt mitunter stark von sonstigen Nahrungsbestandteilen ab. In Pflanzen befinden sich zwar Ligande, welche die
Resorption verbessern, aber auch Phytate, Polyphenole und Phosphate, welche die Resorption reduzieren, indem sie mit Eisen schwer lösliche
Verbindungen eingehen. Bei Spinat muss man beispielsweise trotz des hohen Eisengehalts dank des hohen Oxalsäuregehalts von einer
schlechten Ausbeute ausgehen.
Der gleichzeitige Verzehr von Fleisch, Vitamin A oder Vitamin C kann die Aufnahme des Eisens aus pflanzlichen Lebensmitteln verbessern.
Häm-Eisen wird am besten aufgenommen. Bei Nicht-Hämeisen aus pflanzlichen Lebensmitteln kann die Aufnahme durch einige
Gegebenheiten beeinflusst werden.
Steuerung der Eisenresorption
Unser Körper reguliert den Eisenhaushalt über die jeweilige Resorptionsquote, also die Menge an Eisen, welche von der über die Nahrung
aufgenommen Menge tatsächlich ins Blut gelangt. Sie beträgt beim Mann im Normalfall 6%, bei der Frau 12%, kann bei einer
Eisenmangelsituation bis zu 20% ansteigen und ist generell von der Versorgungssituation und der Speichergröße abhängig. Gesteuert wird
dieser Mechanismus neuen Untersuchungen zufolge durch das Hormon Hepcidin, welches der Leber entstammt. Ein hohes Aufkommen an
Gesamtkörpereiweiß, aber auch Entzündungen und Infektionen stimulieren die Hepcidinsynthese und hemmen so die Eisenabsorption sowie die
Freisetzung von Eisen aus Speichern in der Milz oder der Makrophagen. Anämie (Blutarmut), Hypoxie (Sauerstoffmangel), erhöhte
Erythropoetinspiegel (EPO) und ineffektive Erythropoese (Bildung von roten Blutkörperchen) drosseln die Synthese und heben die Aufnahme
somit an. Auf diese Weise wird die Menge zirkulierenden Eisens reguliert.
Daneben findet die Steuerung der Eisenresorption auch über eine veränderte Genexpression statt. Nahrungsbedingter Eisenmangel steigert die
Expression der Gene Dcyt, Ferroportin und DMT1. Hohe Einzeldosen reduzieren diese. Die Folge daraus ist ebenfalls eine veränderte
Resorption.
Die Resorption von Eisen wird über den zellulären Eisenspeicher und das Eisenangebot aus der Nahrung durch hormonelle Steuerung
und Veränderung der Genexpression reguliert.
Interessant:
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Der täglich stattfindende Eisenaustausch in den Geweben bewegt sich um Rahmen von 40mg.
Fazit:
Die Versorgung mit Eisen gestaltet sich kompliziert, da es sowohl mehrere Formen mit unterschiedlicher Bioverfügbarkeit, also auch
körpereigene Hormone und weitere Vorgänge gibt, die Einfluss auf die Resorption von Eisen nehmen. Wichtig zu wissen ist, dass bei
der Aufnahme von Häm-Eisen die Wahrscheinlichkeit einer unbeeinflussten Aufnahme höher ist als bei Nicht-Hämeisen.
Eisenbedarf
Der tatsächliche Eisenbedarf liegt bei 0,5-1,5mg pro Tag. Mit Ausnahme der Menstruation bei der es zu höheren Verlusten kommen kann, beträgt
der normale tägliche Eisenverlust etwa 1mg und findet über den Darm, die Nieren und die Haut statt. Leider genügt es nicht, lediglich 0,5-1mg
Eisen täglich aufzunehmen, da wie oben genannt die Resorptionsquote von Nahrungseisen sehr gering ausfällt. Die richtige
Einnahmeempfehlung lautet daher 10mg pro Tag bei Männern und 15mg pro Tag bei Frauen (10mg in den Wechseljahren). Höhere Mengen
werden in der Schwangerschaft oder beim Stillen nötig. Die langfristig höchst tolerierbare Dosis (Upper Level) liegt bei 45mg pro Tag.
Interessant:
Je 2 ml Blut verlieren wir etwa 1mg Eisen. In der Menstruation verlieren Frauen im Durchschnitt 30-60ml Blut.
Fazit:
Aufgrund der niedrigen Resorptionsquote muss Eisen in weitaus höherer Menge über die Nahrung aufgenommen werden, als der reale
Bedarf wäre. Frauen haben generell einen höheren Eisenbedarf als Männer.
Eisengehalt in Lebensmitteln
Tabellen zum Eisengehalt von Lebensmitteln sind sehr trügerische Aufstellungen. Die Werte vieler (vor allem pflanzlicher) Lebensmittel
suggerieren einen hohen Eisenanteil der allerdings aufgrund sehr schlechter Resorptionsquoten auch um ein Vielfaches schlechter ausfallen
kann, wenn man diese nicht durch bestimmte Maßnahmen wie die bereits genannte gleichzeitige Aufnahme von Vitamin A, C oder Fleisch
verbessert.
Anbei eine Darstellung zum generellen Eisenaufkommen in Lebensmitteln, die Sie, liebe Leserinnen und Leser, jetzt bereits besser interpretieren
können als noch vor Beginn des BLOGs.
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Darstellung: Eisengehalt asugewählter Lebensmittel
Fazit:
5mg Eisen sind NICHT 5mg Eisen. Für eine gute, möglichst unbeeinflusste Eisenversorgung sollte man sich aufgrund des hohen HämEisenanteils vorwiegend an tierische Eisenquellen wie Fleisch halten.
Zusammenfassung
In Teil 1 habe ich versucht, Ihnen das Spurenelement Eisen mit all seinen Funktionen und seinen unterschiedlichen Formen vorzustellen. Wir
haben erfahren, dass Eisen als Spurenelement zwar nur in geringer Menge in unserem Körper vorkommt, dennoch aber weitreichende Aufgaben
erfüllt. Was den Eisenhaushalt angeht, gestaltet sich eine versorgungsgerechte Aufnahme als schwieriges Unterfangen, da wir mit sehr vielen
Variablen zu kämpfen haben. Unterschiedliche Eisen-Formen werden unterschiedlich gut aufgenommen. Andere Nahrungsmittelbestandteile
können die Aufnahme entweder verbessern oder aber auch verschlechtern. Letztlich entscheiden körpereigene Regulationsmechanismen
zudem, wie viel Eisen letztlich tatsächlich im Blut ankommt.
In Teil 2 möchte ich auf das Thema Eisenmangel eingehen und die Frage aufgreifen, inwieweit eine Supplementierung mit Eisen sinnvoll oder
sogar gefährlich sein kann.
Bis dahin verbleibe ich mit den besten Wünschen.
Sportliche Grüße
Ihr
Holger Gugg
www.body-coaches.de
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Tags: Eisen, Spurenelemente
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