Chrom – Ernährungstherapeutische Aspekte

Der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin (1763-1829) entdeckte das Element Chrom im Jahre 1797. Die wichtigsten Verbindungen stellen die dreiwertige und sechswertige Form dar, wobei die in der Natur vorkommende dreiwertige Form oxidativ am stabilsten ist und beim Menschen die größte biologische Bedeutung besitzt. Die sechswertige Form ist ein starkes Oxidationsmittel und in der Natur nur selten anzutreffen. Diese Verbindungen sind zudem sehr instabil.

Funktionen und Wirkungsweisen von Chrom

Bestandteil des Glukosetoleranzfaktors

Das Spurenelement beeinflusst als Bestandteil des Glukosetoleranzfaktors (GTF) den Kohlenhydrat-, Fett- und Eiweißstoffwechsel.

Der Glukosetoleranzfaktor stellt die biologisch aktive Form dar. Der GTF besteht vermutlich aus einem oder mehreren einander ähnlichen dreiwertigen Chromkomplexen. Am Chromatom sind Niacin, Glycin, Cystein und Glutamat und möglicherweise Asparaginsäure gebunden und wird als Chromodulin bezeichnet.

Chromodulin wirkt über die Aktivierung der Tyrosinkinase des Insulinrezeptors. Auf diese Weise steuert GTF die Bindung von Insulin an den insulinspezifischen Rezeptor. Der GTF fördert die Bildung von Insulin-Insulinrezeptor-Komplexen, die Wechselwirkungen zwischen Insulin und insulinsensitiven Geweben gewährleisten.

Weitere Funktionen

Das Spurenelement soll die Fettkonzentration des Gesamt- und LDL-Cholesterins senken und gleichzeitig das HDL-Cholesterin erhöhen. Diese Funktion scheint aber noch nicht eindeutig geklärt.

Vorkommen und Zufuhrempfehlungen

Vorkommen

In der Regel enthalten pflanzliche Lebensmittel weniger Chrom als tierische. Der Gehalt in pflanzlichen Nahrungsmitteln hängt vom Vorkommen im Boden ab. Nennenswerte Mengen sind in Bierhefe, Fleisch, Leber, Ei, Käse aber auch in Haferflocken, Tomaten, Brokkoli, Kopfsalat, Kakao und Pilzen enthalten. Auch Trinkwasser trägt zur Bedarfsdeckung bei.

Zufuhrempfehlungen

Im Durchschnitt liegt die Zufuhr in Deutschland innerhalb des geschätzten Bedarfs. Bei Stillenden wurde eine geringfügig negative Bilanz beobachtet. Der Bedarf liegt zwischen 30 und 100 µg täglich (DGE).

Unter- und Überdosierung

Mangelerscheinungen

Eine Mangelversorgung kann nur nach langfristiger totaler parenteraler Ernährung entstehen. Die Symptome äußern sich in

  • einer verminderten Glukoseintoleranz
  • stark erhöhtem Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie)
  • Fettstoffwechselstörung (Hyperlipidämie)
  • Gewichtsverlust
  • Nervenleiden
  • Störungen des Bewegungsablaufs.

Die Ernährungstherapie bei einem Mangel erfolgt über eine parenterale Substitution von dreiwertigem Chrom über zwei Wochen hinweg.

Es scheint sinnvoll, bei Typ 1 und Typ 2 Diabetikern das Spurenelement zu substituieren. So steigt bei Diabetikern mit zunehmender Glukosestoffwechselstörung der Bedarf. Demnach muss es offenbar vorhanden sein, damit Insulin seine blutzuckersenkende Wirkung in der Zelle ausüben kann. Eine tägliche Gabe von 200 bis 500 µg kann die Diabeteseinstellung deutlich verbessern.

Überdosierung/ Toxizität

Eine Überversorgung mit chromhaltigen Nahrungsmitteln wurde beim Menschen noch nicht beobachtet.

Die Toxizität der in der Nahrung enthaltenen dreiwertigen Form ist sehr gering. Lediglich bei der Verarbeitung von Leder und Edelstahl kann das extrem reaktive 6-wertige Chrom über die Lunge und den Gastrointestinaltrakt aufgenommen werden. Neben den dabei entstehenden Akutsymptomen wie Hautveränderungen kann ein erhöhtes Risiko für Lungenkrebs nicht ausgeschlossen werden.

Relevante Aspekte des Stoffwechsels

Chemie und Eigenschaften

Der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin (1763-1829) entdeckte das Element im Jahre 1797. Die wichtigsten Verbindungen stellen dreiwertiges und sechswertiges Chrom dar, wobei die in der Natur vorkommende dreiwertige Form oxidativ am stabilsten ist und beim Menschen die größte biologische Bedeutung besitzt. Die Sechswertige Form ist ein starkes Oxidationsmittel und in der Natur nur selten anzutreffen. Diese Verbindungen sind zudem sehr instabil.

Stoffwechsel

In Nahrungsmitteln enthaltenes dreiwertiges Chrom wird an Aminosäuren gebunden und über die Mukosazellen des Dünndarms, überwiegend im Jejunum (Leerdarm), absorbiert. Das Spurenelement wird in Abhängigkeit der Menge mittels passiver Diffusion oder rezeptorvermittelt (aktiver Transport) aufgenommen. Die Resorptionsrate ist mit 0,5 % (dreiwertig) bzw. 2 % (sechswertig) gering. Die tatsächliche Aufnahmemenge sinkt mit steigendem Angebot (ab etwa 40 µg). Dabei wird Chrompikolinat wesentlich besser resorbiert als beispielsweise Chromchlorid.

Das Spurenelement wird im Blut an das Transporteiweiß Transferrin gebunden. Ist die Bindungskapazität von Transferrin gesättigt, kann es auch in Verbindung mit Albumin sowie Beta- und Gamma-Globulin zu den Geweben transportiert werden. Der Gehalt des Serums beziehungsweise des Plasmas liegt etwa zwischen 0,01 und 0,05 µg/dl.

Der Körperbestand beträgt 0,2 mg. Es wird zum größten Teil in Leber, Milz, Knochen und Weichteilgeweben wie Nieren und Lunge, gespeichert. Die Konzentration in diesen Organen und Geweben liegt etwa zwischen 20 und 30 µg/ kg und schwankt in Abhängigkeit der geografischen Herkunft. Im Alter sinkt sowohl die Aufnahmemenge als auch die Konzentration in den meisten Geweben und Organen. Hierdurch wird weniger dreiwertiges Chrom in den Glukosetoleranzfaktor (GTF) eingebaut. Zudem nimmt die Fähigkeit im Alter zur Synthese des GTF ab. Dies wirkt sich auf den Kohlenhydrat-, Protein- sowie Fettstoffwechsel aus.

Das Spurenelement wird überwiegend über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden. Zwischen 80 und 97 % des glomerulär filtrierten Chroms werden in den Nieren rückresorbiert und stehen dem Organismus wieder zur Verfügung. Im Jejunum nicht absorbiertes Chrom wird mit den Fäzes ausgeschieden. Geringe Mengen gehen über Haare, Schweiß und Gallensekret verloren.

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