Mineralstoffe, Mengenelemente, Spurenelemente – Wirkung, Nebenwirkung und Dosierung

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Mineralstoffe, Mengenelemente und Spurenelemente

Mineralstoff ist der Oberbegriff, der Mengenelemente und Spurenelemente zusammenfasst. Mengen – und Spurenelemente tragen ihre Besonderheit bereits im Namen: Zu den Mengenelementen zählen jene, die in größeren Mengen im Körper zu finden sind. Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium und Schwefel, aber auch die Anionen Phosphat und Chlorid werden den Mengenelementen zugeordnet. Spurenelemente sind im Körper in weit geringerer Konzentration, also in Spuren, vorhanden. Eisen, Fluorid, Jod, Zink, Selen, Mangan, Chrom, Kupfer und Molybdän gehören zu den Spurenelementen.

Ohne die Mineralstoffe wäre dem Körper unmöglich, alle Stoffwechselvorgänge am Laufen zu halten. Der Körper benötigt jedoch nicht alle Stoffe in gleicher Menge. Zwei Milligramm des Mengenlements Kalium pro Tag müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, um den Flüssigkeitsgehalt in den Zellen zu regulieren sowie in den Nerven die Weiterleitung von Nervensignale und in der Muskulatur die Kontraktionen zu ermöglichen. Mengenelemente erreichen eine Konzentration von über 50 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht[1].

Jod, das für die Synthese von Schilddrüsenhormonen benötigt wird, erledigt seine Aufgaben in deutlich geringerer Konzentration. Ein Zehntausendstel der Kalium-Konzentration genügt als täglicher Bedarf, um die die jod-abhängigen Stoffwechselvorgänge wie Energiestoffwechsel, Gehirnentwicklung, Knochenbildung und Wachstum reibungslos ablaufen zu lassen. Spurenelemente erfüllen als Bestandteil verschiedener Eiweiße oder als Cofaktoren von Enzymen sehr spezifische Aufgaben.

Die Begriffe Mengenelemente und Spurenelemente reflektieren nicht die Bedeutung der dazugehörenden Stoffe. Sie beziehen sich lediglich auf die Konzentrationen im menschlichen Körper.

Übersicht Mineralstoffe (Mengen- und Spurenelemente)

Mengenelemente:

  • Kalium
  • Calcium
  • Magnesium
  • Natrium
  • Phosphor

Spurenlemente:

  • Bor
  • Chrom
  • Eisen
  • Fluor
  • Jod
  • Kupfer
  • Mangan
  • Molybdän
  • Selen
  • Zink

 

Funktion im Stoffwechsel

Natrium liegt im Körper als positiv geladenes Ion mit dem Anion Chlorid vor. Gemeinsam sind sie für den osmotischen Druck im Blut verantwortlich. Außerhalb der Zelle ist die Natriumkonzentration deutlich höher als in der Zelle, wodurch es zu einer elektrischen Spannung an den Zellmembranen und zu einem Wasseraustausch zwischen dem intrazellulären und extrazellulären Raum kommt. Dieser Natriumgradient ist darüber hinaus Voraussetzung für die Entstehung von Aktionspotentialen, die Weiterleitung von Nervenimpulsen, für die Muskelarbeit und den Herzrhythmus. Natrium ist für die Wasserverteilung im Köper verantwortlich. Die Natrium-Konzentration hängt eng mit dem Wasserhaushalt zusammen[2].

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf an Natrium liegt bei einem Erwachsenen bei 550 Milligramm, für Chlorid bei 830 Milligramm. Empfohlen ist eine tägliche Aufnahme von 3,8 Gramm Kochsalz für Erwachsene. In Europa wird dieser Wert deutlich multimineral kapselnüberschritten: Etwa 8 bis 11 Gramm Kochsalz nimmt die Bevölkerung täglich auf. Internationale Gremien rufen zu einer Senkung des Konsums auf einen Wert, bei dem keine negativen Wirkungen festgestellt werden. Dieser Wert liegt bei fünf bis sieben Milligramm Kochsalz pro Tag[3]. Dabei sollte nicht außer Acht gelassen werden, dass viele Nahrungsmittel Kochsalz enthalten. Besonders reich an Kochsalz sind Gewürzmischungen und Brühpasten. Zirka 70 bis 75 Prozent der gesamten Aufnahmemenge stammt aus verarbeiteten Lebensmitteln. Diuretika, die die Urinausscheidung erhöhen, können hingegen die Natriumkonzentration verringern, da der Köper mit dem Urin Natrium-Ionen verliert. Bei Durchfall und Erbrechen wird ebenfalls Natrium ausgeschieden. Während starker körperlicher Anstrengung (schwere Arbeit, Sport) gibt der Köper mit dem Schweiß größere Mengen Natrium ab. Daher wird die Zufuhr von elektrolythaltigen (mit Natrium, Kalium und Magnesium) Flüssigkeiten empfohlen.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Eine erhöhte Natrium-Aufnahme führt zu einem erhöhten osmotischen Druck und steht im Zusammenhang mit dem vermehrten Auftreten von Bluthochdruck. Bluthochdruck gilt als anerkannter Risikofaktor für Herz-Kreislauf- sowie Nieren-Erkrankungen. Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen zu den häufigsten Todesursachen in Europa.

 

Funktion im Stoffwechsel

Kalium ist das wichtigste Kation im Zellinneren. Im Gegensatz zum Natrium ist die Kaliumkonzentration im Zellinneren deutlich höher als außerhalb. Es findet ein gerichteter Ionentransport statt, um diesen Konzentrationsgradient aufrecht zu erhalten: Kalium gelangt in die Zelle, Natrium wird aus die Zelle heraus transportiert.  Dieser Konzentrationsunterschied ist für den osmotischen Druck und die Ausbildung von Aktionspotentialen bedeutsam. Kalium-Ionen sind an der Muskelkontraktion und der Reizleitung im Herz und im Nervensystem beteiligt. Es ist außerdem für die pH-Wert-Regulation wichtig.

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf an Kalium beträgt zwei Gramm, die empfohlene Tagesmenge bis zu vier Gramm. Viele Nahrungsmittel enthalten Kalium. Besonders große Mengen Kalium sind in Bananen, Trockenobst, Bohnen, Kartoffeln, Steinpilze, Champions und Spinat zu finden. Kaliumsalze sind sehr gut in Wasser löslich und besitzen deshalb eine sehr gute Bioverfügbarkeit[4].

Patienten mit Magen-Darm-Erkrankungen verlieren bei heftigem Erbrechen und Durchfall Kalium. Bei einer Einnahme von Abführ- und Entwässerungsmitteln über einen längeren Zeitraum kann ebenfalls der Kaliumspiegel sinken. Bei erhöhtem Alkoholkonsum, bei starken, schweißtreibenden körperlichen Anstrengungen und bei älteren Menschen kann ein Kaliummangel auftreten. Exzessiver Genuss von Lakritz fördert die Kalium-Ausscheidung über die Niere. Ein ausgeprägter Kaliummangel erhöht das Risiko für Herzrhythmusstörungen. Deshalb muss ein Kaliumverlust ausgeglichen werden.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Der Kalium-Haushalt ist sehr eng reguliert und geringfügige Abweichungen können die Herzfunktion erheblich einschränken.

Deshalb müssen Patienten mit Herz-Kreislauf- oder Nieren-Erkrankungen regelmäßig die Kaliumwerte im Blut kontrollieren lassen.

Bestimmte Medikamente werden durch eine zusätzliche Einnahme von Kalium in ihrer Wirksamkeit verändert. Digitalis-Präparate (Herzglykoside) verlieren beispielsweise an Wirkung. Andere Wirkstoffe erhöhen Kalium zusätzlich. Zu ihnen gehören die sogenannten ACE-Hemmer (zum Beispiel Ramipril), die verschiedenen blutdrucksenkenden Sartane und Aldosteron-Antagonisten[5].

 

Funktion im Stoffwechsel

Calcium (auch Kalzium) kommt als zweiwertiges Kation im Körper vor. Es ist zusammen mit Phosphat der wichtigste Baustoff unserer Knochen und Zähne. 99 Prozent des Calciums befinden sich dort. Nur ein Prozent ist im Blut und Gewebe gelöst und für die Blutgerinnung, die Durchlässigkeit der Zellmembranen sowie der Erregbarkeit von Nerven- und Muskelzellen verantwortlich. Calcium aktiviert darüber hinaus zahlreiche Enzyme, die für den Zellstoffwechsel wichtig sind.

Der menschliche Organismus hält die Calcium-Konzentrationen in engen Grenzen konstant. Dazu dient ein Zusammenspiel verschiedener Hormone wie das Parathormon, das Vitamin D und Calcitonin. Des Weiteren beeinflussen Östrogene, Androgene, Schilddrüsen- und Wachstumshormone sowie Insulin dieses Zusammenspiel. Ein Mangel an Calcium führt zu einem Entkalken der Knochen[6],  ein Überschuss zu Harnsteinbildung und Nierenfunktionsstörungen[7].

Bedarf und Dosierung

Es wird eine tägliche Aufnahme von 1000 Milligramm für Erwachsene empfohlen[8]. Patienten mit Osteoporose sollten täglich 1500 Milligramm aufnehmen. Durch die Nahrung lässt sich der Bedarf in der Regel vollständig decken. Die calcium-reichsten Quellen sind Milch und Milchprodukte. Mit 200 Milliliter Milch, 200 Gramm Joghurt und 50 bis 60 Gramm Hartkäse wird die empfohlene Menge erreicht. Mit 100 Gramm Vollkornnudeln, 300 Gramm Brokkoli oder Fenchel, 20 Gramm Mohnsamen, 30 Gramm Mandeln und 100 Milliliter Brennesselsaft werden ebenfalls 1000 Milligramm Calcium aufgenommen. Veganer und Menschen mit Laktoseintoleranz sollten gegebenenfalls den Calcium-Bedarf durch Supplemente decken[9].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Die Aufnahme von Calcium wird durch verschiedene Stoffe herabgesetzt, die Calcium binden. Zu ihnen gehören Phosphat aus den Cola-Getränken sowie Fleisch-und Wurstwaren, Gerbstoffe, die Kaffee und Tee enthalten sind und Oxalat, das mit Rhabarber, Spinat, Kakao und Mangold aufgenommen wird.  Vitamin D, das beispielsweise in Vollkornprodukten, Hülsenfrüchten, Bananen und Aprikosen steckt, verbessert die Aufnahme des Calciums.

Calcium bildet mit Eisenpräparaten unlösliche Verbindungen und sollte deshalb nicht mit diesen zusammen eingenommen werden. Darüber hinaus wurden Wechselwirkungen mit verschiedenen Wirkstoffen wie Schilddrüsenhormone, Antiepileptika, Corticosteroide und Tetracycline festgestellt. Sie sind deshalb getrennt einzunehmen und bei der Dosierung dieser Medikamente zu berücksichtigen.  Es wird allgemein empfohlen, Medikamente nicht mit Milch zusammen zu schlucken[10].

 

Funktion im Stoffwechsel

Phosphat ist ein lebenswichtiger Bestandteil im menschlichen Organismus. Als Ester der Phosphorsäure ist es in den Nukleinsäuren enthalten, die als Desoxyribonukleinsäure (DNS, DNA) und Ribonukleinsäure (RNS, RNA) für die genetische Erbinformation essenziell sind. In Form von Adenosintriphosphat (ATP) wirkt es als Energieträger in verschiedenen Stoffwechselprozessen[11]. Eine Muskeltätigkeit ohne ATP ist beispielsweise nicht denkbar.

Phosphate stellen gemeinsam mit Calcium den Baustoff für die Knochen und Zähne dar und sorgen für deren Festigkeit. Phosphat ist in die Kommunikation zwischen den Zellen, in die Wirkung verschiedener Hormone und das Aufrechterhalten des Säure-Base-Gleichgewichtes im Körper involviert.

Bedarf und Dosierung

Bei einer normalen Ernährung nimmt der Mensch täglich etwa 1000 bis 1200 Milligramm Phosphat auf. Davon werden etwa 800 Milligramm absorbiert und stehen dem Körper zur Verfügung. Das entspricht etwa dem Bedarf eines Erwachsenen, für den 700 Milligramm ermittelt wurde. Bei Kindern und Jugendlichen ist der Bedarf höher: 1000 bis 1200 Milligramm, Kinder unter zehn Jahre sollten jedoch nur 500 bis 800 Milligramm zu sich nehmen[12] .

In nahezu allen Lebensmitteln ist Phosphat enthalten. Eiweißreiche Nahrungsmittel wie Fleisch, Fisch, Milchprodukte und Eier sind besonders phosphatreich. Getreide, Hülsen- und Trockenfrüchte sowie Nüsse sind gleichfalls Phosphat-Lieferanten[13].

In der Lebensmittelindustrie wird Phosphat als Zusatzstoff eingesetzt. Hinter den Nummern E338, E339, E340, E341 und E343 verbergen sich verschiedene Phosphat-Abkömmlinge[14]. Besonders hoch ist der Gehalt bei Cola-Getränken, Brühwürsten, Fischstäbchen und Schmelzkäse.

Der Phosphat-Bedarf orientiert sich zusätzlich an der Calcium-Aufnahme. Empfohlen wird ein Verhältnis Calcium zu Phosphat von eins zu 1,2. Dieses Verhältnis wird insbesondere wegen der vermehrten Aufnahme von Phosphat aus Lebensmittelzusatzstoffen nicht erreicht. Für Vegetarier ist es in der Regel einfacher, ein optimales Calcium zu Phosphat-Verhältnis einzuhalten[15].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Bei Nierenerkrankungen ist Vorsicht bei der Aufnahme von Phosphat geboten. Zusätzliche Aufnahme von Phosphat ist in Einzelfällen angezeigt, um den Urin anzusäuern und somit die Nierensteinbildung herabzusetzen. Phosphat wirkt wie auch Calcium und Vitamin D auf den Knochenstoffwechsel. Dabei beeinflussen sich die Komponenten gegenseitig. Ratsam ist es daher, vor der Einnahme entsprechender Supplemente einen Arzt zu kontaktieren. Medikamente zur Neutralisierung der Magensäure (Antazida) und Kalium-Supplemente enthalten häufig Phosphat. Dieses muss bei der Einnahme berücksichtigt werden.

 

Funktion im Stoffwechsel

Magnesium kommt im Körper als zweiwertiges Kation vor.

Die Tatsache, dass es etwa 300 Stoffwechselwege gibt, die ohne Magnesium nicht ablaufen können, zeigt, dass Magnesium unverzichtbar für den Körper ist. Die Energiebereitstellung, der Aufbau von Knochen und Zellen, die Synthese von Eiweißen, die Freisetzung und Wirkung von Hormonen ist an die Anwesenheit von Magnesium gebunden.

Die Steuerung von Nerven und Muskeln, die Hirnfunktionen, die Herztätigkeit und der Kohlenhydrat-und Fettstoffwechsel funktionieren nicht ohne Magnesium[16].

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf an Magnesium beträgt für Erwachsene 350 Milligramm[17]. magnesium kapseln komplexVollkorn- und Milchprodukte sowie Leber, Fisch, Geflügel, Hülsenfrüchte und Nüsse sind reich an Magnesium. Nimmt der Körper zu wenig Magnesium auf, beispielsweise bei Unterernährung oder Alkoholismus, oder verliert er es durch heftigen Durchfall oder Erbrechen oder langanhaltenden Entwässerungskuren, zeigt sich ein Magnesiummangel durch Muskelkrämpfe in den Gliedmaßen, am häufigsten als Wadenkrämpfe[18]. Über den Schweiß verliert der Körper ebenfalls Magnesium. Dies kann bei schwerer körperlicher Anstrengung zu einem Magnesium-Mangel führen. Hormonstörungen wie Schilddrüsen- und Aldosteron-Überfunktion oder Diabetes werden ebenfalls häufig von einem Magnesium-Mangel begleitet[19].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Phytate, die in hohen Mengen in Weizen-, Roggen- und Gerstenkleie sowie in Mais und Soja vorkommen, können die Magnesium-Aufnahme herabsetzen.

Die Aufnahme bestimmter Arzneimittel konkurriert mit der von Magnesium, weshalb bei gleichzeitiger Einnahme mit bestimmten Antibiotika, Eisenpräparaten, Antiarrhythmika und Herzglykosiden der Arzt konsultiert werden sollte[20]. Patienten mit Nierenfunktionsstörungen sollten die Magnesium-Supplementierung mit dem behandelnden Arzt abstimmen.

Die Magnesium-Aufnahme wird durch Kalium, Vitamin D und Vitamin B6 gefördert.

 

Funktion im Stoffwechsel

Wenig ist bekannt über die Bedeutung von Schwefel für den Stoffwechsel, obwohl er an zahlreichen lebenswichtigen Prozessen beteiligt ist. Der Schwefelgehalt im Körper ist um das Vierzigfache größer als der des Mineralstoffs Eisen[21]. Schwefel ist Bestandteil bestimmter Aminosäuren, wie Cystein und Methionin, die in den Zellaufbau involviert sind. Methionin ist am Selen-Stoffwechsel und damit an dessen antioxydativer Wirkung beteiligt. Unsere Haare und Nägel weisen den höchsten Gehalt an Schwefel auf. Außerdem sorgt es für die Stabilität des Bindegewebes. Schwefel ist außerdem in den Vitaminen B1 (Thiamin) und B7 (Biotin) enthalten[22]. Schwefel spielt eine bedeutende Rolle in der Entgiftung.

Bedarf und Dosierung

Für den Tagesbedarf gibt es keine konkreten Empfehlungen, sondern nur Schätzungen. Diese liegen bei 500 bis 100 Milligramm. Schwefel wird mit Fisch, Fleisch-und Milchprodukten aufgenommen. Veganer können ihren Bedarf über Nüsse, Kartoffeln und Hülsenfrüchten decken.

Schwefel wird in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um Lebensmittel wie Trockenobst, Kartoffelgerichte, Fruchtsäfte und Wein haltbar zu machen. Sie werden als Zusätze mit den Nummern E221 bis E228 sowie E220 deklariert.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Eine Supplementierung von Schwefel ist im Allgemeinen nicht angezeigt. In Deutschland ist Methylsulfonylmethan (MSM) als Nahrungsergänzung zugelassen. Personen, die mit Antikoagulanzien behandelt werden, sollten dieses nicht ohne Abstimmung mit dem behandelnden Arzt zu sich nehmen. In der Naturheilkunde wird Schwefel zur Entgiftung eingenommen. Es gibt zurzeit nur unzureichende Informationen zu Neben- und Wechselwirkungen für diese Anwendung[23].

 

Funktion im Stoffwechsel

Eisen ist unverzichtbar für die Sauerstoffübertragung, die Speicherung und den Transport des Sauerstoffs im Gewebe. Es kommt als zwei- und dreiwertiges Kation im Organismus vor. Hämoglobin ist für den Transport des Sauerstoffs und Myoglobin für die Speicherung verantwortlich[24]. Die Cytochrome der Atmungskette benötigen Eisen, um Elektronen zu übertragen. Es ist ein wichtiger Cofaktor für Redoxreaktionen, bei denen schädliche Radikale zerstört werden (Katalase, Peroxidase)[25].

Bedarf und Dosierung

Im Organismus sind etwa fünf bis sieben Gramm Eisen verteilt. Etwa 70 Prozent entfallen auf Hämoglobin, 10 Prozent auf Myoglobin, zirka 15 Prozent auf die Eisen-Speicherproteine Ferritin und Hämosiderin und der Rest auf Enzyme, das Eisen-Transportprotein Transferrin und die Cytochrome[26]. Nahrungsquellen für Eisen sind tierische Nahrungsmittel, aber auch Weizenkleie, Sesam, Kürbiskerne, Amaranth und Quinoa. 

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Eisenpräparate werden in Gegenwart von Säuren wie Zitronensäure oder Vitamin C besser aufgenommen. Umgekehrt senken Magensäure bindende Wirkstoffe (Antazida) die Eisen- Aufnahme. Auch Phosphate, Phytate, Polyphenole (Tannine aus Rotwein, Kaffee und Tee) und Oxalate verringern die Eisen-Aufnahme. Da Milch, Tee und Kaffee die Aufnahme herabsetzen, sollten sie nicht zusammen mit Eisenpräparaten, sondern erst drei Stunden später zu sich genommen werden.

Antibiotika, Goldverbindungen zur Behandlung rheumatischer Erkrankungen und Schilddrüsenhormone (Thyroxin) können in ihrer Wirkung durch Eisenpräparate beeinflusst werden. Rücksprachen mit dem behandelnden Arzt sind in diesen Fällen zu empfehlen[27].

 

Funktion im Stoffwechsel

Jod ist ein entscheidender Baustein für die Bildung der Schilddrüsenhormone Trijodthyorin (T3) und Thyroxin (T4). Die beiden Schilddrüsenhormone T4 und T3 sind an der Regulation zahlreicher lebenswichtiger Stoffwechselvorgänge wie Wachstum, Entwicklung, Grundumsatz und normaler Wärmeerzeugung des Körpers beteiligt. Sie tragen zur Steuerung des Eiweiß-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels bei und beeinflussen die körperliche und geistige Entwicklung sowie die Leistungsfähigkeit und die Psyche.

Bedarf und Dosierung

Im menschlichen Körper befinden sich etwa 20 bis 30 Milligramm Jod, wobei etwa 75 bis 80 Prozent in der Schilddrüse lokalisiert sind.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt die tägliche Aufnahme multimineral kapselnvon 200 Mikrogramm Jod pro Tag[28], bei Schwangeren etwas mehr. Die tatsächliche Jodaufnahme liegt jedoch darunter: Die DGE schätzt diese auf 110 bis 120 Mikrogramm (2003). Jod ist in großen Mengen in Meeresfrüchten und Fisch enthalten. Außerdem findet es sich in Eiern, Milchprodukten und Nahrungsmitteln, die jodiertes Salz enthalten.

Die Tagesdosis Jod wird mit 50 Gramm Schellfisch, 80 Gramm Seelachs oder ein Kilogramm Spinat erreicht[29]. Besonders hohe Gehalte an Jod sind in Algen und Seetang. Getrocknete Produkte dieses Ursprungs können bis zu 11 Tausend Mikrogramm pro Gramm Trockengewicht enthalten[30].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Bei Zufuhr von mehr als 500 Mikrogramm Jod täglich sprechen Experten von einem Jodexzess. Kurzzeitige Überdosierungen bis zu 1000 Mikrogramm bleiben ohne Folgen, da der Körper das überschüssige Jod mit dem Urin ausschleust.

Die Jodaufnahme wird durch Nitrat und Thioisocyanat behindert. Während letztere Verbindung aus Lebensmitteln wie Kresse, Senf, Rettich, Mais und Hirse wegen der geringen Mengen kaum Bedeutung hat, setzt sie, wenn sie aus dem Zigarettenqualm stammt, die Jod-Aufnahme in die Schilddrüse nachweisbar herab.

Bestimmte Medikamente verdrängen Schilddrüsenhormone und beschleunigen somit deren Abbau und Ausscheidung. Barbiturate, Phenytonin (bei Epilepsie und Herzrhythmusstörungen), Rifampizin (Antibiotikum) und Dioxine (aus Verbrennungsrückständen[31]) gehören dazu[32].

 

Funktion im Stoffwechsel

Fluor kommt als Anion (Fluorid) im Körper vor, ist ein wichtiger Bestandteil der Zähne und Knochen und trägt zu deren Härtung bei.

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf am Fluorid beträgt 3,8 Milligramm[33].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Fluorid ist für Erwachsene nahezu unbedenklich, wie in verschiedenen Untersuchungen gezeigt werden konnte[34]. Kinder sollten jedoch nicht zusätzlich fluorid-haltige Zahnpasta verwenden, wenn sie sich einer Fluorid-Vorbeuge unterzogen haben[35].

 

Funktion im Stoffwechsel

Zink ist in verschiedenen Enzymen und Cofaktoren, beispielsweise in Superoxid-Dismutasen enthalten, Enzyme, die gegen aggressive Sauerstoffspezies schützen. Zink wird für die Insulin-Produktion und die Synthese von Eiweißen und Nukleinsäuren benötigt. Es ist darüber hinaus an der Immunabwehr beteiligt.

Bedarf und Dosierung

Der Zink-Bedarf wird auf 10 bis 15 Milligramm pro Tag geschätzt[36]. Als Zink-Quellen dienen Innereien, Meeresfrüchte, Fisch, Weizen und rotes Fleisch.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Zink-Ergänzungen sind in der Regel nur über einen kurzen Zeitraum notwendig und sollten nicht 25 Milligramm pro Tag überschreiten. Bei höheren Dosierungenzink kapseln können Beschwerden auftreten und die Aufnahme anderer wichtiger Spurenelemente, wie beispielsweise Kupfer herabgesetzt werden[37]. Auf der anderen Seite wird die Aufnahme von Zink durch hohe Konzentrationen an Eisen, Phosphat, Calcium und Kupfer behindert. Langandauernde Überdosierung mit mehr als 150 Milligramm pro Tag beeinträchtigen das Immunsystem und die Blutbildung (da Eisenaufnahme behindert wird).

Zink bildet mit einigen Wirkstoffen unlösliche Verbindungen, was die Wirkung herabsetzt. Dazu zählen Tetracykline (Antibiotika) und Penicillamin (Rheumamittel)[38]. Deshalb muss ein zeitlicher Abstand von vier Stunden bei der Einnahme beider Inhaltsstoffe eingehalten werden. Zink behindert darüber hinaus die Aufnahme einiger Antibiotika. Phytinsäure, die in Vollkornbrot, Mais und Bohnenkeimlingen ist, setzt ebenfalls die Zink-Aufnahme herab.

 

Funktion im Stoffwechsel

Selen ist als Selenocystein Bestandteil von zwei wichtigen Enzymen: der Glutathionperoxidase und der Thyroxin-5‘-Deiodase. Glutathionperoxidase ist mit selen kapseln komplexder Umsetzung von Sauerstoffradikalen an der Abwehr von oxidativem Stress beteiligt. Thyroxin-5‘-Deiodase spielt im Stoffwechsel der Schilddrüsenhormone eine Rolle. 

Bedarf und Dosierung

Empfohlen wird die tägliche Aufnahme von 30 bis 70 Mikrogramm Selen[39]. Selen ist in Fleisch, Leber, Meeresfischen, Eiern, Linsen und Spargel enthalten. Für die allgemeine Prävention werden 70 bis 200 Mikrogramm Selen aus Selenhefe und Natrium-Selenat empfohlen.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Überdosierungen mit Selen zeigen sich durch chronischen Haarausfall und brüchige Fingernägel sowie dem typischen knoblauch- oder rettichartigen Mundgeruch. Selen wird schlechter aufgenommen in Gegenwart von Alkohol, von verschiedenen Medikamenten wie Antazida, Abführmitteln, Zytostatika und Vitamin C. Natriumselenit darf nicht mit Vitamin C zusammen eingenommen werden. Schwermetalle wie Blei, Quecksilber und Cadmium verringern die Selen-Aufnahme[40].

 

Funktion im Stoffwechsel

Kupfer kommt im Stoffwechsel des Menschen hauptsächlich als zweiwertiges Kation vor. Es ist für die Wundheilung und anti-oxidative Abwehr wichtig. Kupfer ist Bestandteil zahlreicher Metalloproteine oder Cofaktor vieler Enzyme, beispielsweise verschiedener Oxidasen. Kupfer kann in zwei Oxidationsstufen auftreten und ist somit in der Lage, in elektronenübertragenden Reaktionen mitzuwirken. Kupferhaltige Enzyme sind essentielle Bestandteile der Enzymreaktionen in der Atmungskette, für die Synthese von Neuropeptidhormonen (Katecholaminen) und dem Bindegewebe[41]. Im Nervensystem spielt Kupfer bei der Myelinbildung eine Rolle.

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf an Kupfer wird für Erwachsene auf eins bis 1,5 Milligramm geschätzt[42]. In der Nahrung kommt Kupfer in tierischen Innereien (Leber), Fisch, Vollkornprodukten, Nüssen, Kakao, Kaffee und grünen Gemüsesorten vor.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Der Wert für eine noch tolerable Aufnahme von Kupfer beträgt 10 Milligramm pro Tag[43]. Bei einem Kupfer-Überschuss klagen die Betroffenen über Übelkeit, Durchfälle und Krämpfe. Chronische Überdosierungen werden beispielsweise durch Trinkwasser verursacht, wenn sich bei einem pH-Wert von kleiner als sechs Kupfer-Ionen aus Kupfer-Installationen lösen und in das Trinkwasser gelangen[44]. Hochdosierte Penicillamin- oder Antazida-Gaben sowie massive Aufnahme von Cadmium, Zink, Eisen oder Molybdän verändern die Kupfer-Aufnahme und Ausscheidung und auf diese Weise dessen Verteilung im Körper[45].

 

Funktion im Stoffwechsel

Mangan ist Bestandteil der Superoxid-Dismutase, der Arginase und der Pyruvat Carboxylase. Es ist am Arginin- und Pyruvat-Stoffwechsel beteiligt[46],[47]. Superoxid Dismutase beseitigt reaktive Sauerstoff-Spezies, die Proteine und das Genom schädigen könnten (oxidativer Stress).

Bedarf und Dosierung

Die tägliche Aufnahme beträgt zwei bis fünf Milligramm täglich. Es gibt zahlreiche Lebensmittel, die Mangan enthalten, jedoch überwiegend weniger als 5 Milligramm pro Kilogramm. Die Konzentrationen können jedoch erheblich schwanken. Reis, Getreide, Teeblättern und Nüssen können beispielsweise Mengen von mehr als zehn Milligramm, in seltenen Fällen sogar bis zu 30 Milligramm pro Kilogramm enthalten[48].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Bei einer erhöhten Magnesium-Einnahme von über 200 Milligramm pro Tag kann die Resorption von Mangan sinken. Phosphat, Kobalt, Phytinsäure, beispielsweise aus Getreide oder Hülsenfrüchten, Oxalate oder Tannine aus Tees beeinträchtigen die Aufnahme von Mangan [49]. Die Mangan-Aufnahme kann auch durch Medikamente wie Antazida (Magensäure neutralisierend), solche, die Magnesium enthalten, Abführmittel oder Antibiotika herabgesetzt werden[50].

 

Funktion im Stoffwechsel

Chrom ist als dreiwertiges Ion (Cr-III) Bestandteil des Glukosetoleranzfaktors (GTF), der Insulin-Rezeptoren stimuliert und den Kohlenhydrat-, Fett – und Proteinstoffwechsel beeinflusst. Ein Mangel an GTF wird mit verminderter Glucose-Toleranz in Verbindung gebracht[51].

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf eines Erwachsenen beträgt 30 bis 100 Mikrogramm42. Als Nahrungsergänzung wird eine Obergrenze von 60 Mikrogramm pro Tag empfohlen. Oberhalb dieser Menge ist eine Steigerung der Wirkung nicht mehr zu erwarten[52].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Mit Vitamin C lässt sich die Chrom-Aufnahme steigern. Chrom und Eisen konkurrieren um die Bindungsstellen auf dem Transportprotein des Eisens, dem Transferrin. Massive Chrom-Gaben könnten die Sättigung des Transferrins mit Eisen herabsetzen[53].

 

 

Funktion im Stoffwechsel

Die Gesamtmenge an Molybdän im erwachsenen menschlichen Körper liegt bei 10 Milligramm. Das Spurenelement Molybdän kommt als aktive Form in einem Komplex, der Bestandteile verschiedener Enzyme ist, vor. Dieser Komplex wird Molybdän Cofaktor (Abk.: MoCo; englisch: molybdenum cofactor) genannt. Enzyme, die in einem Molybdän katalysierten Transfer ein Sauerstoffatom von Wasser auf ein Substrat katalysieren können, sind: Sulfitoxidase, Xanthinoxidase-Dehydrogenase und Aldehydoxidase. Sie sind  beispielsweise am Abbau schwefelhaltiger Aminosäuren oder von Purin zu Harnsäure beteiligt und setzen den oxidativen Stress herab[54].

Bedarf und Dosierung

Der tägliche Bedarf eines Erwachsenen an Molybdän wird auf 50 bis 100 Mikrogramm geschätzt. Es existiert jedoch keine exakte Vorstellung von den Mengen, die der Mensch tatsächlich benötigt[55]. Mölybdän-reich sind Hülsenfrüchte, Nüsse und Getreide[56]. Mit 30 bis 40 Prozent tragen Brot und Backwaren am stärksten zur Molybdän-Aufnahme bei. In Mitteleuropa wird die mittlere Aufnahme auf 60 bis 150 Mikrogramm geschätzt.

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Wechselwirkungen von Molybdän sowie Sulfat- und Kupfer-Ionen führen zu einer verringerten Resorption von Kupfer bzw. Molybdän[57]. Im Gegensatz zu Kupfer, Mangan oder anderen Schwermetallen weist Molybdän eine geringe Toxizität auf.

Erst eine 50-fache Überdosierung kann auf lange Zeit Gicht verursachen.

Unphysiologisch hohe Kupfer- oder Schwefel-Konzentrationen im Körper können Molybdän binden und den Transport zu den Geweben verhindern, so dass dort ein Mangel entsteht[58].

 

Funktion im Stoffwechsel

Bis 1981 wurde Bor keine Bedeutung für den menschlichen Stoffwechsel beigemessen. Inzwischen listet die WHO Bor als wahrscheinlich essenzielles Spurenelement[59]. Noch ist wenig bekannt über die biochemische Funktion beim Menschen. Nach bisherigen Erkenntnissen beeinflusst Bor den Steroidstoffwechsel. Bor ist in die Synthese von Testosteron und Östrogen involviert, gleichzeitig schützt es diese vor dem vorzeitigen Abbau. Darüber hinaus wurden Einflüsse auf die Bildung von Vitamin D sowie Zusammenhänge zwischen der Bereitstellung von Bor und bestimmten Gehirnaktivitäten nachgewiesen[60]. Darüber hinaus konnte ein positiver Effekt von Bor bei Arthritis als Gelenkerkrankung festgestellt werden. Gemeinsam mit dem Energieträger ATP (Adenosintriphosphat) verbessert Bor Reparaturprozesse in der Zelle und hemmt zusammen mit Vitamin C und biologisch aktiven Pflanzenpigmenten (Bioflavonoiden) den Abbau von Hyaluronsäure, einer für die Gleitfähigkeit der Gelenke sowie für das Bindegewebe wichtigen Substanz[61].

Bedarf und Dosierung

Bor ist vorwiegend in pflanzlichen Lebensmitteln enthalten. Vegetarier sind bezüglich der Aufnahme für dieses Element im Vorteil. Bor gilt wegen seinem extrem niedrigen Bedarf von weniger als einem Milligramm täglich zu den sogenannten Ultraspurenelementen. Da es jedoch keine abschließenden Untersuchungen zum täglichen Bedarf gibt, empfiehlt die Europäische Lebensmittelbehörde (EFSA) nicht mehr als 10 Milligramm pro Tag aufzunehmen[62]. Für Gesunde sind 3 Milligramm täglich ausreichend, in Studien zur therapeutischen Anwendung bei Osteoporose, Arthritis, Potenzstörungen oder Beschwerden in den Wechseljahren wurde eine Dosis von sechs bis 18 Milligramm angewendet. Für eine langfristige Zufuhr wurden 20 Milligramm pro Tag als noch sichere Menge ermittelt[63].

Reich an Bor sind Mandeln, Advocado, Nüsse, Rosinen (etwa 2 bis 14 Milligramm pro 100 Gramm), Gurken (3,6 Gramm pro 100 Gramm), Hülsenfrüchte, grünes Blattgemüse und Obst. In Bier, Wein und Mineralwasser ist ebenfalls Bor enthalten[64].

Nebenwirkung und Wechselwirkung

Bor wird nur langsam über die Niere ausgeschieden, so dass es sich im Körper anreichern kann. Bei einer hohen Aufnahme über einen längeren Zeitraum kann dies zu Störungen bis zu toxischen Effekten führen. Kinder, Schwangere und Stillende gehören unter diesem Aspekt zur Risikogruppe.

Die Aufnahme von Bor sowie deren Wirkung wird durch Alkohol und chlorhaltige Antibiotika beeinträchtigt[65].

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Quellen

relevante Quellen

[1] Löffler/Petrides: Biochemie und Pathobiochemie. 9. Auflage. Springer 2014, ISBN 978-3-642-17971-6.

[2] https://www.apotheken-umschau.de/laborwerte/natrium

[3] https://www.efsa.europa.eu/de/press/news/050622

[4] AWMF-Leitlinien der artierielle Hypertonie der Deutsche Hochdruckliga e.V. DHL und die Deutsche Hypertonie Gesellschaft, AWMF-Register Nr. 046/001, 2008

[5] https://www.herzstiftung.de/Magnesiummangel-Kaliummangel.html

DAWSON-HUGHES, B. et al.: A controlled trial of the effect of calcium supplementation on bone density in postmenopausal women. In: The New England Journal of Medicine, S. 878-883, 1990

[6] CURHAN, G. et al. Comparison of dietary calcium with supplemental calcium and other nutrients as factors affecting the risk for kidney stones. In: Annals of Internal Medicine 7, Vol. 126, S. 497-503, 1997

[7] DAWSON-HUGHES, B. et al.: A controlled trial of the effect of calcium supplementation on bone density in postmenopausal women. In: The New England Journal of Medicine, S. 878-883, 1990

[8] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/calcium/

[9] KASPER, H.: Ernährungsmedizin und Diätetik. 7. Aufl., Urban und Schwarzenberg, München 1991 LEITZMANN, C.; HAHN, A.: Vegetarische Ernährung. UTB, Stuttgart 1996

[10] Biesalski, H.-K.: Ernährungsmedizin. Thieme, Stuttgart 2017

[11] https://www.apotheken-umschau.de/laborwerte/phosphat

[12] Christen, P., Jaussi, R., Benoit, R.: Biochemie und Molekularbiologie. Springer, Berlin 2016

[13] https://www.lebensmittellexikon.de/p0000730.php

[14] https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Lebensmittelzusatzstoffe

[15] Claus Leitzmann, Andreas Hahn: Vegetarische Ernährung. UTB GmbH, 1998

[16] https://www.mdpi.com/2072-6643/7/9/5388

[17] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/magnesium/

[18] https://www.apotheken-umschau.de/laborwerte/magnesium

[19] Frohn B, Weckerle P. Magnesium, Neue Erkenntnisse & Anwendung im Alltag. Gesund und Fit Verlag; 2009

[20] Walker A F et al. Magnesium Research. 16 (2003) 183-191.

[21] https://praxistipps.focus.de/schwefel-im-koerper-was-sie-darueber-wissen-sollten_106070

[22] Kalman, D.S. et al.: Influence of methylsulfonylmethane on markers of exercise recovery and performance in healthy men: a pilot study. Journal of the International Society of Sports Nutrition, Vol. 9, pp. 1-11 (2012)

[23] https://www.mdpi.com/2072-6643/9/3/290

[24] https://www.apotheken-umschau.de/laborwerte/eisen

[25] https://www.apotheken-umschau.de/Eisenmangelanaemie/Eisen-richtig-einnehmen-543929.html

[26] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/eisen/

[27] https://www.my-cme.de/wp-content/uploads/arztcme_eisenmangel-folgen_2019.pdf

[28] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/jod/

[29]https://www.gesundheit.de/ernaehrung/naehrstoffe/mineralstoffe-und-spurenelemente/jod

[30] Heseker, H., Heseker, B.: Die Nährwerttabelle. Umschau, Neustadt an der Weinstraße 2015

[31] https://www.bfr.bund.de/de/a-z_index/dioxin-4554.html

[32] https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2007/daz-36-2007/basiswissen-ernaehrung-teil-17

[33] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/fluorid/

[34] https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/68/wr/mm6804a3.htm?s_cid=mm6804a3_e

[35] https://www.bfr.bund.de/cm/343/fuer-gesunde-zaehne-fluorid-vorbeugung-bei-saeuglingen-und-kleinkindern.pdf

[36] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/zink/

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[39] https://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/selen/

[40] https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2008/daz-11-2008/selen

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