Eisen

Was ist es und wo kommt es her?

Eisen ist das auf der Erde am häufigsten vorkommende Element und stellt für den Menschen ein essentielles Spurenelement dar. Es findet sich in vielen unterschiedlichen Nahrungsmitteln wieder, zu denen unter anderem Fleisch und Gemüse gehören und kann der Nahrung außerdem durch die Verwendung gusseiserner Töpfe und Pfannen zugefügt werden. In Supplements liegt Eisen in vielen unterschiedlichen Formen vor, von denen Eisensuccinat und Eisensulfat am besten vom Körper aufgenommen werden können, wobei Eisensulfat Magenprobleme verursachen kann. Eine gute Alternative stellen Eisenglukonat und Eisenfumurat dar. Weiterhin ist auch eine hydrolisierte Proteinchelat Form namens Ferritin erhältlich. Im Körper wird Eisen primär im Knochenmark, in der Milz und in der Leber gespeichert.

Allgemeines

Eisen trägt die Ordnungszahl 26 im Periodensystem der Elemente und besitzt das chemische Symbol Fe. Zusammen mit dem Kobalt und Nickel gehört es zu den ferromagnetischen Metallen. Es kommt in der Natur sowohl in Reinform als Metall, als auch in einer Vielzahl von chemischen Verbindungen vor. In diesen chemischen Verbindungen tritt Eisen als zwei - oder dreiwertiges Eisen auf ( Fe2+ oder Fe3+). Eisen gehört zu den Spurenelementen und ist von diesen im menschlichen Körper das häufigste. Der Gesamteisenbestand beträgt beim Erwachsenen ca. 4.000 bis 5.000 mg, also 4-5 g, davon befinden sich ca. 2.500 mg, also 2,5 g im Hämoglobin. Der Rest befindet sich den Eisendepots (ca. 1.000 mg) und im Myoglobin. In den eisenhaltigen Enzymen befinden sich ca. 8 mg. Eine ganze Epoche der Menschheitsgeschichte (von etwa 800 bis kurz vor Christi Geburt) ist nach diesem Element benannt. In dieser Zeit entdeckte der Mensch Eisen als wichtiges Ausgangsmaterial für Werkzeug und leider auch Waffen.

Aufgaben

Die wichtigste Funktion von Eisen ist die Bindung von Sauerstoff an das Molekül Hämoglobin in den roten Blutkörperchen. Auf diese Weise wird der Sauerstoff aus den Alveolen (Lungenbläschen) im Blut zu den Körperzellen transportiert. Ein Eisenmangel beeinträchtigt die Bildung von Hämoglobin, wodurch es zu der häufigsten Anämieform, der Eisenmangelanämie, kommt. Eine der Folgen davon ist eine Minderversorgung des Organismus mit Sauerstoff. Wie bereits erwähnt, wird Eisen zur Synthese des Häms und somit des Hämoglobins benötigt. Hämoglobin ist der rote Blutfarbstoff in den Erythrozyten, den roten Blutkörperchen. Es setzt sich zu ca. 94% aus dem Eiweiß Globin und zu 6% aus dem Häm, an welches das Eisen gebunden ist, zusammen. An das Hämoglobin gebundenes Eisen bindet den Sauerstoff und befördert ihn so von der Lunge zu allen Zellen des Organismus. Auf dem "Rückweg" transportiert das Hämoglobin das Kohlendioxid aus den Zellen in die Lunge zurück, wo es dann mit der Atemluft ausgeschieden wird. Kohlendioxid entsteht als Verbrennungsprodukt des zellulären Stoffwechsels. Im Kampf des Immunsystems gegen Krankheitserreger spielt Eisen eine weitere wichtige Rolle, einerseits als Bestandteil vieler Enzyme, andererseits brauchen auch die Erreger selbst Eisen zum Überleben. Die Verfügbarkeit von Eisen für in der Zelle persistierende Bakterien und ihren Wirt steht in einem fein regulierten Gleichgewicht. Zum einen benötigen die Wirtszellen Eisen als Kofaktor für die Bekämpfung von Erregern, vor allem bei der Produktion von aggressiven Sauerstoff-und Stickstoffradikalen. Zum anderen sind intrazelluläre Erreger für ihr Wachstum auf Eisen und damit auf die Eisenvorräte des Wirts angewiesen. Experimente haben gezeigt, dass sowohl ein Mangel als auch ein Überschuss an Eisen die Fresszellen des Körpers (Makrophagen) in ihrer Fähigkeit beeinträchtigt, bakterielle Erreger zu kontrollieren. Die biologische Verfügbarkeit von Eisen schwankt je nach Zusammensetzung und Art der Nahrung. So wird Eisen in zweiwertiger Form vom Körper gut aufgenommen wie z.B. das im Fleisch befindliche Ferrohäm (besteht aus Protoporphyrin u. Fe2+). Pflanzliches Eisen (Gemüse, Salate und Obst) liegt hingegen dreiwertig vor. Es muss erst zu zweiwertigem Eisen reduziert werden und kann daher im Darm schlechter aufgenommen werden. Es müssen also wesentlich größere Mengen an eisenhaltigen Lebensmitteln zugeführt werden, wenn man sich ausschließlich vegetarisch ernährt.

Die Eisenaufnahme erfolgt in drei Schritten:

• Aufnahme aus dem Darm in die Mucosazellen (Schleimhautzellen)
• Proteinabhängiger Transport und Speicherung in den Mucosazellen
• Abgabe des Eisens an Transportproteine des Blutes

Der Organismus ist dabei in der Lage, die Resorbtion an den jeweiligen Eisenbedarf anzupassen. Bei einem erhöhten Eisenbedarf kann die Resorbtionsrate bis auf etwa 40 Prozent erhöht, bei einem hohen Eisenbestand dagegen auf etwa 5 Prozent herabgesetzt werden. Durchschnittlich wird Eisen aus tierischen Nahrungsmitteln zu etwa 20 Prozent und aus pflanzlichen Lebensmitteln zu etwa 3 bis 8 Prozent resorbiert.

Eisenhaltige Nahrungsmittel

Brot, Fleisch (besonders Schweineleber) und Wurstwaren sind die wichtigsten Quellen für die Versorgung mit Eisen. Für die Eisenzufuhr ist der Grad der Verwertung wichtig, daher gehört das Fleisch zu den wichtigsten Lieferanten. Eisen aus Fleisch wird viel besser aufgenommen als Eisen aus pflanzlichen Produkten, von denen je nach Pflanze nur zwischen 2 und 10% des enthaltenen Eisens im Darm des Menschen aufgenommen und verwertet werden kann. Vegetarier und Veganer sollten deshalb ganz besonders auf die ausreichende Versorgung mit Eisen achten. Unter Veganern versteht man Vegetarier, die auf alle tierischen Produkte, also auch auf Eier und Milch verzichten. Es kann für Vegetarier und besonders für Veganer notwendig sein, Eisen zusätzlich in Form von eisenhaltigen Präparaten zuzuführen.

In diesem Zusammenhang muss auch darauf hingewiesen werden, dass eine rein vegetarische Ernährung für Kinder in der Regel nicht die notwendige Menge an Eisen liefert. Gerade bei Kindern, die für ein gesundes Wachstum und eine optimale Entwicklung der geistigen Fähigkeiten einen erhöhten Eisenbedarf haben, kann eine Unterversorgung mit dem Spurenelement weitreichende Folgen haben.

Lebensmittel mit hohem Eisenanteil und resorbtionshemmenden Stoffen bzw. Bedingungen

• Spinat hat einen hohen Oxalsäuregehalt, der sich hemmend auf die Resorbtion auswirkt.
• Sojabohne, sie besitzt einen hohen Anteil an resorbtionshemmenden Phosphat. Das ist besonders tragisch, da die Sojsbohne ein Lebensmittel mit sehr hohem Eisengehalt ist.
• Milch und Milchprodukte hemmen die Resorbtion von Eisen wegen ihres hohen Calciumanteils. Resorbtionshemmende Stoffe bzw. Bedingungen
• bestimmte Ballaststoffe (beispielsweise Kleie)
• Calcium
• Carbonate
• Oxalate (beispielsweise Spinat, Rhabarber, Kakao)
• Phytal
• Proteinmangel in der Nahrung
• Phosphat
• Tannine (beispielsweise Tee, Kaffee)

Eisenmangel

Eisenmangel ist neben dem Jodmangel das in Industrieländern am häufigsten auftretende Defizit bei den Mineralstoffen und die Eisenmangelanämie ist weltweit die häufigste Eisenmangelkrankheit. Generell kommt ein schwerer Eisenmangel in Europa jedoch sehr selten vor, von einem leichten bis mittleren Eisenmangel sind jedoch viele Menschen, insbesondere Frauen (die Zahlen schwanken zwischen 20 und 50%) betroffen. Er kann beispielsweise bei stark einseitiger Ernährung (Diät, kein Fleisch) auftreten sowie durch die vornehmliche Zufuhr schlecht verwertbarer Eisenverbindungen. Eisen kann auch durch stärkere Blutungen verloren gehen, beispielsweise während der Menstruation, durch Verletzungen und durch häufiges Blutspenden. Erkrankungen im Magen-Darm-Kanal können die Eisenaufnahme beeinträchtigen, etwa durch unzureichende Umwandlungsprozesse. Ein Eisenmangel kommt auch im Rahmen bestimmter Krankheiten (z.B. Infektionen, Hormonstörungen Rheuma, Krebs vor oder kann durch Arzneimittel (z.B. Antibiotika, einige schmerz- und entzündungshemmende Medikamente) entstehen. Ein Mangel an Vitamin B6 kann zum Eisenmangel beitragen. Symptome für Eisenmangel sind fehlende körperliche und psychische Leistungsfähigkeit, Müdigkeit, Schwäche, Kopfschmerzen, Wetterfühligkeit, Nervosität und Reizbarkeit. Es kann zu Blässe, spröder, rauer Haut und zu brüchigem Haar kommen, Rillen in den Fingernägeln und Risse in den Mundwinkeln können sich bilden. Weiter können Herzklopfen, Atemnot, Zungenbrennen und Verstopfung entstehen. Ein Eisenmangel verhindert auch die Aktivität wichtiger Enzyme, die wiederum an vielen Körperprozessen beteiligt und damit beeinträchtigt sind. Weiter wird die Thermoregulation (Wärmehaushalt des Körpers) gestört, es können Abwehrschwächen auftreten und die Anfälligkeit für Infektionen kann steigen. Gewarnt wird vor der Gefahr einer Frühgeburt bei Schwangerschaften. Diese ist bei Frauen, die an Eisenmangel leiden, deutlich höher. Auch das Risiko einer Totgeburt steigt.

Sicherheit und Nebenwirkungen

Eisen ist für die meisten Menschen bei einer oralen Einnahme in angemessenen Mengen wahrscheinlich sicher und unbedenklich. Es kann jedoch Nebenwirkungen inklusive Magenverstimmung, Magenschmerzen, Verstopfung, Durchfall, Übelkeit und Erbrechen hervorrufen. Die Einnahme von Eisen Supplements mit Nahrung scheint diese Nebenwirkungen zu reduzieren. Nahrung kann jedoch auch die Eisenaufnahme reduzieren. Aus diesem Grund sollte Eisen wenn möglich auf leeren Magen eingenommen werden. Wenn es zu viele Nebenwirkungen hervorruft, kann es mit Nahrung eingenommen werden. Man sollte versuchen Eisen nicht in Kombination mit Nahrungsmitteln einzunehmen, die Milchprodukte, Kaffee, Tee oder Zerealien enthalten. Es gibt viele Formen von Eisenprodukten wie Eisensulfat, Eisengluconat, Eisenfumarat und andere. Von einigen Eisenprodukten wie Produkten, die einen Polysaccharid Eisen Komplex enthalten, wird behauptet, dass sie weniger Nebenwirkungen als andere Eisenprodukte hervorrufen. Es gibt jedoch keine wissenschaftlichen Beweise, die diese Behauptungen unterstützen. Einige magensaftresistent verkapselte Eisenprodukte oder Eisenprodukte mit einer verzögerten Freisetzung könnten bei einigen Menschen Übelkeit hervorrufen. Diese Produkte werden außerdem schlechter vom Körper absorbiert. Flüssige Eisen Supplements könnten die Zähne schwarz verfärben. Es gibt Bedenken, dass eine hohe Eisenzufuhr das Risiko für Herzkrankheiten erhöhen könnte. Einige Studien zeigen, dass Menschen, die viel Eisen zu sich nehmen – insbesondere in Form von Nahrungsmittelquellen wie rotem Fleisch –, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit Herzkrankheiten entwickeln. Dies könnte insbesondere bei Menschen, die unter Diabetes vom Typ 2 leiden, der Fall sein. Diese Beobachtungen sind jedoch umstritten. Andere Studien zeigen nicht, dass Eisen das Risiko für Herzkrankheiten erhöht. Es ist zu früh, um eine abschließende Aussage darüber treffen zu können, ob Eisen das Risiko für Herzkrankheiten erhöht.

Die maximale verträgliche Eisenmenge – die höchste Zufuhr, bei der keine unerwünschten Nebenwirkungen zu erwarten sind – liegt bei folgenden Mengen:

• Kinder und Kleinkinder unter 14 Jahren: 40 mg/Tag
• Menschen ab 14 Jahren (inklusive schwangeren und stillenden Frauen): 45 mg/Tag

Diese Mengen gelten nicht für Menschen, die sich aufgrund eines Eisenmangels in ärztlicher Behandlung befinden.

Überdosierung und Vergiftung

Als Nebenwirkung einer erhöhten Eisenaufnahme kann eine Dunkelfärbung des Stuhls auftreten, die medizinisch keine Bedeutung besitzt. Weitere Symptome sind Schwäche, Blaufärbung von Lippen, Händen und Nägel, Verdauungsbeschwerden, Durchfall, Verstopfung, bis zum Koma möglich. Eine Überdosierung tritt selten auf, zu viel Eisen wird beim Gesunden ausgeschieden. Dennoch kann es durch die versehentliche Einnahme größerer Mengen an eisenhaltigen Arzneimitteln oder Präparaten zu einer Eisenvergiftung kommen. Dies ist bei Erwachsenen selten, bei Kindern sind diese Unglücksfälle, die einen tödlichen Ausgang haben können, jedoch häufiger. Die tödliche Dosis beträgt ca. 35-630 mg/kg Körpergewicht (handelsübliche Eisentabletten enthalten jeweils etwa 40 bis 100 mg Eisen). So können bei Kleinkindern mit einem Körpergewicht von 10 Kilogramm u.U. bereits 5 Eisentabletten tödlich wirken. Die Symptome einer akuten Eisenvergiftung treten etwa 30 bis 120 Minuten nach der Einnahme auf und bestehen in heftigem Erbrechen, starken Magenschmerzen und Durchfall. Durch die hohen Flüssigkeitsverluste kann eine Schocksituation eintreten, die zum Tod führen kann. Wenn sich die Patienten von den ersten Symptomen erholt haben, kann es etwa einen Tag später zu einem starken Blutdruckabfall, zu Krämpfen und zu einer schweren Leberentzündung kommen. Bei einer Überdosierung von Eisen wird das Trinken von Milch empfohlen, wodurch die Bildung von Eisenproteinkomplexen, also die Bindung des Eisens an in der Milch enthaltene Proteine, erfolgen kann.

Vorsichtsmaßnahmen und Warnungen

Schwangerschaft und Stillzeit: Eisen ist für schwangere und stillende Frauen, die genug Eisen im Körper gespeichert haben, bei einer Verwendung unterhalb der maximalen verträglichen Menge von 45 mg elementarem Eisen pro Tag wahrscheinlich sicher und unbedenklich. Höhere Mengen sind bei oraler Einnahme wahrscheinlich nicht sicher und unbedenklich. Wenn man nicht unter einem Eisenmangel leidet, sollte man nicht mehr als 45 mg elementares Eisen pro Tag zu sich nehmen. Höhere Dosierungen rufen regelmäßig Nebenwirkungen im Bereich von Magen und Darm wie Übelkeit und Erbrechen hervor. Hohe Hämoglobinspiegel zum Zeitpunkt der Geburt werden mit Problemen bei der Geburt in Verbindung gebracht. Hämoglobin ist das Molekül in den roten Blutkörperchen, das Eisen enthält.

Diabetes: Es gibt Bedenken, dass eine Ernährung, die reich an Eisen ist, bei Frauen mit Diabetes vom Typ 2 das Risiko für Herzkrankheiten erhöhen könnte, auch wenn dies bisher noch nicht bewiesen wurde. Wenn man unter Diabetes leidet, sollte man mit seinem Arzt über die Eisenzufuhr sprechen.

Magen- und Darmgeschwüre: Eisen kann Reizungen hervorrufen und diese Erkrankungen verschlimmern.

Entzündungen im Bereich des Darms wie Kolitis Ulcerosa oder Morbus Crohn: Eisen könnte Reizungen hervorrufen und diese Leiden verschlimmern.

Hämoglobin Erkrankungen wie Thalassämie: Eine Einnahme von Eisen könnte bei Menschen, die unter diesen Erkrankungen leiden, zu hohe Eisenmengen im Körper zur Folge haben. Aus diesem Grund sollten Menschen, die unter einer solchen Erkrankung leiden, keine Eisenpräparate zu sich nehmen, wenn diese nicht ärztlich verordnet wurden.

Frühchen: Die Verabreichung von Eisen an Frühchen mit niedrigen Vitamin E Blutspiegeln kann ernsthafte Probleme hervorrufen. Der Vitamin E Mangel sollte ausgeglichen werden, bevor Eisen verabreicht wird. Aus diesem Grund sollte man die Verabreichung von Eisen an Frühchen mit einem Arzt absprechen.

Wechselwirkungen

Bei einer Kombination von Eisen mit folgenden Medikamenten sollte man vorsichtig sein

Antibiotika (Quinolon Antibiotika)

Eisen könnte die Menge an Antibiotika, die der Körper absorbiert, reduzieren. Die Einnahme von Eisen in Kombination mit Quinolon Antibiotika könnte die Wirksamkeit dieser Antibiotika reduzieren. Um diese Interaktion zu vermeiden, sollte man Eisen zwei Stunden vor oder zwei Stunden nach Antibiotika einnehmen.

Antibiotika (Tetracylin Antibiotika)

Eisen kann im Magen an Tetracylin Antibiotika anbinden und die Menge an Tetracylin Antibiotika, die der Körper absorbieren kann, reduzieren. Die Einnahme von Eisen in Kombination mit Tetracylin Antibiotika könnte die Wirksamkeit von Tetracylin Antibiotika reduzieren. Um diese Interaktion zu vermeiden, sollte Eisen zwei Stunden vor oder vier Stunden nach der Einnahme von Tetracylin Antibiotika eingenommen werden.

Bisphosphonate

Eisen kann die Menge an Bisphosphonaten, die der Körper absorbiert, reduzieren. Die Einnahme von Eisen in Verbindung mit Bisphosphonaten kann die Wirksamkeit von Bisphosphonaten reduzieren. Um diese Interaktion zu vermeiden, sollte man Bisphosphonate mindestens 2 Stunden vor Eisen oder später am Tag einnehmen.

Levothyroxin

Levothyroxin wird bei einer Schilddrüsenunterfunktion verwendet. Eisen kann die Menge an Levothyroxin, die der Körper absorbiert, reduzieren. Die Einnahme von Eisen in Verbindung mit Levothyroxin könnte die Wirkung von Levothyroxin reduzieren.

Penicillamin

Penicillamin wird bei der Wilson Krankheit und rheumatischer Arthritis verwendet. Eisen kann die Menge an Penicillamin, die der Körper absorbiert, reduzieren. Die Einnahme von Eisen in Verbindung mit Penicillamin könnte die Wirkung von Penicillamin reduzieren. Um diese Interaktion zu vermeiden, sollte man Eisen zwei Stunden vor oder zwei Stunden nach Penicillamin einnehmen.

Chloramphenicol

Eisen ist wichtig für die Produktion roter Blutkörperchen. Chloramphenicol könnte die Bildung neuer roter Blutkörperchen reduzieren. Eine Langzeiteinnahme von Chloramphenicol könnte die Auswirkungen von Eisen auf die Bildung roter Blutkörperchen reduzieren. Da die meisten Menschen Chloramphenicol jedoch nur für einen kurzen Zeitraum einnehmen, stellt dies kein großes Problem dar.

Prophylaxe

Es gibt eine Reihe von Gründen, aus denen der tägliche Eisenbedarf nicht gedeckt wird, bzw. aus denen ein erhöhter Eisenbedarf resultiert. Dies sind vor allem schwangere und stillende Frauen, oder Menschen, die aufgrund ihrer Ernährungsgewohnheiten nicht genug Eisen aufnehmen. Um möglichen Erkrankungen durch Eisenmangel vorzubeugen, ist es in diesen Fällen erforderlich, zusätzlich mittels Eisenpräparaten Eisen zu sich zu nehmen. Diese Präparate sollten aber nur über einen begrenzten Zeitraum eingenommen werden, weil bei einem Gesunden nach Auffüllen der Eisenspeicher keine dauerhafte Zufuhr von Eisen in Form von Arzneimitteln notwendig ist. Personen, die unter chronischem Eisenmangel leiden, ohne dass eine Fehl- oder Mangelernährung vorliegt, sollten auf chronischen Blutverlust im Magen-Darm-Trakt untersucht werden.

Bedarf

Von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung werden zur gesunden Ernährung für Personen ab dem 8. Lebensjahr 10 bis 12 mg Eisen empfohlen. Vom Eintritt der Regel bis zur Menopause sollten Frauen aufgrund des monatlichen Blutverlustes etwas mehr, nämlich 15 mg Eisen aufnehmen. Einen besonders hohen Eisenbedarf haben schwangere und stillende Frauen. Ihr Bedarf beträgt etwa 30 mg für schwangere bzw. 20 mg für stillende Frauen. Frauenärzte empfehlen meist die Einnahme von Eisenpräparaten, weil dieser Bedarf nicht immer durch die Nahrung gedeckt werden kann. Ein Mehrbedarf an Eisen kann u.a. bei Kindern im Wachstum, Senioren, Sportlern, Vegetariern, häufigen Blutspendern und bei einer Reihe von Erkrankungen (z.B. Blutkrankheiten, Rheuma und Tumoren) auftreten. Vitamin C, einige Aminosäuren und Fruktose verbessern beispielsweise die Aufnahme von Eisen. Oft ist das Eisen in Eisenpräparaten deshalb in Kombination mit Vitamin C enthalten. Andere Stoffe, wie z.B. Tannine aus Kaffee oder Tee und Oxalsäure aus Spinat hemmen dagegen die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung.

Bedarf im Sport

Da der ungehinderte Sauerstofftransport innerhalb des Körpers und die Funktion eisenhaltiger Enzymsysteme im Energiestoffwechsel wichtige Voraussetzungen für die körperliche Höchstleistung darstellen, ist Eisen für den Sportler ein wichtiges Spurenelement. Eine unzureichende Versorgung führt zu einem merklichen Leistungsabfall. Der normale Eisen-Bedarf beträgt 1,5 bis 2mg täglich. Der Eisen-Bedarf des Sportlers ist aber bis zum Doppelten des Normalen erhöht. Meine Empfehlung ist eine Dosis von 30 bis 40mg am Tag wenn möglich über die Nahrung entnähmen. Supplements nur einnehmen, wenn vom Arzt verordnet wird.

Referenzen

1. Diebschlag W (1985) Die optimale Ernährung für Sportler. Leistungssport 1/85
2. Findlay S, Podolsky D, SilbernerJ (1992) Iron And Your Heart. U.S. News & World Report 21.09.1992