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Eisen – Ein starkes Spurenelement – Teil 1

Fleisch EisenquelleLiebe 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.

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)

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.

Fleisch, reich an gesättigten Fettsäuren

 

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.

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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:

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.

Eisengehalt von Lebensmitteln

Darstellung: Eisengehalt asugewählter Lebensmittel

 

Fazit:

5mg Eisen sind NICHT 5mg Eisen. Für eine gute, möglichst unbeeinflusste  Eisenversorgung sollte man sich aufgrund des hohen Häm-Eisenanteils 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.

 

Peak Blogger Holger GuggSportliche Grüße

Ihr

Holger Gugg

www.body-coaches.de

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