Eisen

Eisen ist für den Stoffwechsel und das Wachstum fast aller Lebewesen der Erde von großer Bedeutung. Praktisch jeder menschliche Stoffwechselweg enthält Enzyme, die Eisen als Zentralatom benötigen. Eisen liegt im menschlichen Organismus größtenteils komplex gebunden vor (Eisenporphyrin-Proteine). Aufgrund der Farbstoffnatur der Porphyrine sind diese Komplexe gefärbt. Diese Eisenporphyrin-Proteine sind in vielfältiger Weise direkt oder indirekt an der Verwertung des Sauerstoffs beteiligt und zwar als Hämoproteine und Enzyme. Eisen ist somit ein besonders wichtiges Spurenelement in der gesamten Sauerstoff- und Energieversorgung des Organismus.

Eisen ist für die Bildung von Eisenprotoporphyrin, auch Häm genannt notwendig. Häm wiederum ist Bestanteil der Hämoproteine Hämoglobin (roter Blutfarbstoff in den Erythrozyten) und Myoglobin. Hämoglobin das sauerstofftransportierende Protein des Blutes und enthält mehr als die Hälfte des gesamten Eisenbestandes im Körper. Myoglobin ist übernimmt den Sauerstofftransport und -speicher im Muskelgewebe.

Zu den Hämproteinen zählen auch Oxidoreduktasen wie Katalase, Peroxidase und Cytochrome. Katalase bzw. Peroxidase sind für den Abbau von Wasserstoffperoxid wichtig während Cytochrome als Coenzyme in der Atmungskette einen wichtigen Beitrag zur Sauerstoffverwertung im Rahmen der Energiegewinnung leisten.

Eisen aus der Nahrung wird im Dünndarm (Zwölffingerdarm und Jejunum) resorbiert. Wie viel von der zugeführten Menge jedoch tatsächlich aufgenommen wird, hängt maßgeblich von der Art des Eisens ab. Zum einen unterscheidet man zwischen „Häm-Eisen“ (an Häm gebundenes Eisen) tierischer Herkunft (Fleisch) und „Nicht-Häm-Eisen“ (nicht an Häm gebundenes Eisen) pflanzlicher Herkunft bzw. aus Milch und Eiern oder aus Nährstoffpräparaten. Zum anderen gibt es noch die Differenzierung zwischen 2- und 3-wertigem Eisen.

Häm-Eisen ist eine 2-wertige Eisenverbindung und wird 4-5x besser aufgenommen als das meist 3-wertige Nicht-Häm-Eisen. (In Nahrungsergänzungsmitteln wird sowohl 2-wertiges als auch 3-wertiges Nicht-Häm-Eisen verwendet.) Häm-Eisen kann direkt von den Darmzellen aufgenommen werden und wird kaum durch andere Faktoren beeinflusst.

Nicht-Häm-Eisen, besonders 3-wertiges ist schwer löslich und  muss bevor es resorbiert werden kann, durch Ferri-Reduktase (Cytochrom b) in das besser lösliche 2-wertiges Eisen umgewandelt werden. Dieser Vorgang kann durch den gleichzeitigen Verzehr von Vitamin-C wesentlich unterstützt werden. Auch die Aminosäuren Cystein und Methionin begünstigen die Reduktion des 3-wertigen Eisens in die 2-wertige Form. Nach der Umwandlung in 2-wertiges Eisen wird dieses mithilfe des DMT1-Transporters in die Darmzellen aufgenommen und dort an das Mukosatransferrin gebunden. Mukosatransferrin (Mobilferrin) wird für den schnellen Eisenaustausch zwischen Darm und Plasma benötigt und um zu verhindern, dass das 2-wertige Eisen in wässrigen Lösungen spontan wieder zu schlecht löslichem 3-wertigem Eisen wird. Im Blut wird das 2-wertige Eisen dann durch Coeruloplasmin, ein kupferabhängiges Protein in 3-wertiges Eisen umgewandelt, damit dieses an das Transportprotein Transferrin binden kann. Transferrin kann nur 3-wertiges Eisen aufnehmen. Es wird in der Leber gebildet und befördert das Eisen im Serum z.B. zur Produktion von roten Blutkörperchen ins Rückenmark. Überschüssiges Eisen wird mit Apoferrin zu Ferritin (Speicherprotein) komplexiert und in Leber, Milz und Knochenmark gespeichert. Wird Eisen aus dem Ferritin-Speicher benötigt, muss das gespeicherte 2-wertige Eisen wiederum durch Coeruloplasmin in 3-wertiges umgewandelt werden.

Trotz der besseren Verwertbarkeit von Eisen aus Fleisch (Häm-Eisen) können auch daraus  maximal 30-40% vom Körper genutzt werden. Im Vergleich dazu; die Resorption von Nicht-Häm-Eisen liegt sogar nur bei ca. 5-10%. Die empfohlene tägliche Eisenzufuhr liegt deshalb bei 10-15 mg, damit der tatsächliche Bedarf von 1-2 mg am Tag gedeckt werden kann.

Die Aufnahme von Nicht-Häm-Eisen wird durch verschiedene Faktoren gehemmt oder optimiert. Besonders um die Verwertbarkeit von 3-wertigem Nicht-Häm-Eisen zu verbessern, sollte auf die sich positiv oder negativ auswirkenden Umstände geachtet werden.

Pflanzenstoffe wie Phytinsäure (in Getreide, Reis, Soja, …), Oxalat (in Spinat, Rhabarber, …), Alginat und Polyphenole (z.B. Tannine aus schwarzem Tee oder Kaffee) z.B. bilden mit Eisen schwer resorbierbare Verbindungen. Auch Phosphate in Lebensmitteln und Medikamente wie  Lipidsenker oder Antibiotika (Tetrazykline) vermindern die Aufnahmequantität. Zu wenig Magensäure (auch durch Magensäurebinder) oder eine zu geringe Säurekonzentration (auch durch Antazida) spielen ebenfalls eine große Rolle bei niedrigen Eisenwerten. Anorganische Mineralstoffe müssen erst durch die Säure zur Lösung gebracht werden, damit diese dann resorbiert werden können. Hier kann oft schon der Verzehr säurebildender oder säurehaltiger Nahrungsmittel Abhilfe schaffen. Auch Milchprodukte, aus deren Milchzucker Darmbakterien Milchsäure bilden, haben positiven Einfluss auf die Eisenresorption. Außerdem verbessern Vitamin-B6 und B12, Jod, Cobalt, Kupfer, Zink, Mangan und Vitamin-E die Eisenaufnahme.

Zu hohe Dosierungen der Mineralien oder von Vitamin-E lassen den positiven Effekt jedoch schnell in einen negativen umschlagen. Die Einnahme von großen Mengen Calcium oder Magnesium verschlechtert ebenfalls die Eisensituation.

Alkohol fördert die Eisenaufnahme aber auch die Eisenüberladung. Die längerfristige Eiseneinnahme birgt somit für Alkoholkranke die Gefahr einer Siderose.

Die Ausscheidung von überschüssigem Eisen erfolgt über den Stuhl, der sich bei der Einnahme von Eisenpräparaten meist dunkel färbt.

Organische Eisenverbindungen wie Chelat, Gluconat, Fumarat oder Citrat sind verträglicher als anorganische (z.B. Sulfat). Sie verursachen keine Verstopfung und sind zudem keine Gefahr für die Vitamin-E-Versorgung (anorganisches Eisen zerstört Vitamin-E).

Eisenmangel begünstigt Bauchspeicheldrüsenentzündung.

Die Einnahme von Eisen sollte während einer Infektion gemieden werden, da Bakterien Eisen zur Vermehrung benötigen! Bei Hämochromatose wird von der Eisen-Einnahme dringend abgeraten!