Eisen – Ernährungstherapeutische Aspekte

Herz-Kreislauf-System

Eisen ist ein essenzieller Baustoff für das Hämoglobin im Blut sowie das Myoglobin im Muskel. Beide Substanzen transportieren Sauerstoff und regulieren damit den Energie- und Substrathaushalt in den Zellen. Ein Gramm Hämoglobin enthält etwa 3,5 mg Eisen. Das Metall kommt im Körper in verschiedenen Oxidationsstufen vor und fungiert als Elektronenüberträger. Mit dieser Fähigkeit ausgestattet, ist Eisen elementar für zahlreiche Stoffwechselprozesse.

Zellen und Mitochondrien

In den Mitochondrien dienen Eisen-Schwefel-Komplexe als Bestandteil von Enzymen der Atmungskette (Cytochrom C-Oxidase) der Energiegewinnung. Auch wirkt Eisen hier antioxidativ und schützt die Zelle vor einer zu hohen Radikalbelastung. Schädigungen der Mitochondrien können durch einen Eisenmangel verstärkt werden. Eisen ist ebenso in den Citratzyklus (Enzym Aconitase) involviert. Eisen-Schwefel-Komplexe finden sich auch in Enzymen des Purinstoffwechsels (Xanthinoxidase) sowie des Fremdstoffabbaus (Oxidoreduktasen).

Zudem ist die DNA-Synthese auf das Spurenelement angewiesen. Hier wird Eisen im letzten Schritt für das katalysierende Enzym (Ribonukleotidreduktase) benötigt. Auch im Fettsäurestoffwechsel ist das Metall Bestandteil verschiedener Enzyme (Lipoxygenasen, Desaturasen). Hier beeinflusst es unter anderem Entzündungsreaktionen oder die Bildung von einfach ungesättigten Fettsäuren.

Gehirn und Nervensystem

Das Spurenelement ist weiterhin Bestandteil von Enzymen, die an der Bildung von Hormonen beteiligt sind. Der hierzu gehörende Neurotransmitter Dopamin ist unter anderem für die Reizweiterleitung von Signalen im Gehirn an den Bewegungsapparat zuständig.

Immunsystem

Eisen und das Immunsystem interagieren auf verschiedene Weise miteinander. Auf der einen Seite begrenzt die körpereigene Abwehr für krankmachende Keime den Zugang zu Eisen aus dem Blut. Bei chronischen Infektionen oder auch Krebserkrankungen führen die zugrundeliegenden Mechanismen bis zur sogenannten „Anämie bei chronischer Erkrankung“ (ACD), die als zweithäufigste Anämie weltweit gilt [Wei 2019].

Auf der anderen Seite benötigen Immunzellen genügend Eisen für die eigene Reifung und Funktion [Nie 2020]. Studien zeigten, dass ein Eisenmangel mit einem Gewebeschwund verschiedener Organe des Immunsystems und Veränderungen der Immunantwort verbunden sein kann [Nai 2014]. Dies betrifft unter anderem T-Zell-vermittelte Immunreaktionen und das Abtöten von Erregerstrukturen [Cro 2019].

Studien in Entwicklungsländern kamen zu dem Schluss, dass ein Eisenmangel bei Kindern die angeborene und erworbene Immunität beeinträchtigt, wodurch sich das Infektionsrisiko erhöht [Nie 2020]. Im Jahr 2020 wurde zudem bekannt, dass die unzureichende Versorgung mit Eisen über die Nahrung die Wirkung von Impfungen schwächt [Sto 2020]. Der Eisenmangel führt zu Blutarmut (Anämie). Diese wiederum schwächt die Fähigkeit des Immunsystems, Antikörper zu bilden. Daraus folgt ein unzureichender Schutz der Impfung. Die Gabe von Eisen konnte den Schutz indes verstärken.

Antioxidans/ Oxidans

Ein häufig vernachlässigter Aspekt ist das Potenzial von Eisen, sowohl antioxidativ als auch prooxidativ zu wirken. Je nach verfügbarer Eisenmenge kann das Metall Zellen schützen oder aber schädigen. Eisen fungiert in niedrigen Mengen als Radikalfänger und ist Cofaktor des antioxidativ wirkenden Enzyms Katalase. Andererseits wird diskutiert, ob hohe Mengen an Eisen, zum Beispiel in rotem Fleisch, das Risiko für Herz-Kreislauf- sowie Krebserkrankungen fördern kann. Noch komplizierter wird die Tatsache dadurch, dass Eisen als Regulator der Mitochondrien bei Erkrankungen wiederum protektiv und regenerationsfördernd wirken kann. So zeigte sich bei Patienten mit Herzinsuffizienz ein positiver Einfluss von Eisen, wenn die Aufnahme nicht optimal war [Had 2017].

Entgiftung

Eisen-abhängige Oxidoreduktasen indes gewährleisten die Verstoffwechselung von Giften im Körper. Eisen besitzt also auch eine Entgiftungsfunktion.

Arteriosklerose und koronare Herzerkrankungen

Eine Zusammenfassung mehrerer Studien zeigt, dass ein Eisenmangel das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie die Sterblichkeit unabhängig von einer Vorerkrankung erhöhen kann [Sch 2021].

Demnach wiesen 60 % aller Teilnehmer, die im Untersuchungszeitraum einen Schlaganfall erlitten, an einer koronaren Herzkrankheit (KHK) erkrankten oder infolgedessen verstarben, einen absoluten Eisenmangel (Ferritin <100 µg/Liter) auf. Knapp 16 % zeigten sogar einen schweren Eisenmangel (Ferritin <30 µg/Liter).

StudienteilnehmerInnen mit einem funktionellen Eisenmangel (Ferritin <100 µg/Liter und Transferrinsättigung <20 %) hatten das höchste Risiko, an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung zu versterben. Die beteiligten ForscherInnen gehen davon aus, dass mit einem verbesserten Eisenstatus jeder 8. Todesfall hätte vermieden werden können.

Die Auswertung zeigt methodisch einige Schwächen. Die WissenschaftlerInnen gehen dennoch von einem relevanten Zusammenhang aus.

Eisenmangelanämie²³

Sowohl der Blutverlust über die geschädigte Darmschleimhaut als auch eine verminderte Eisenresorption können im Laufe der Erkrankung zu einer Eisenmangelanämie führen. Besteht eine verminderte Vitamin B12-Resorption kann sich auch eine perniziöse Anämie entwickeln.

Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen³ (Morbus Crohn, Colitis ulzerosa)

Aufgrund eines blutungsbedingten Eisenmangels mit daraus resultierender Anämie kann eine Eisensubstitution die Lebensqualität von Colitis ulzerosa- und Morbus Crohn-PatientInnen verbessern [Gas 2004]. Die parenterale Verabreichung scheint aufgrund einer möglichen entzündungsfördernden Wirkung des Eisens im intestinalen Bereich vorteilhafter zu sein [Ser 2006].

Bei der Gabe von Eisentabletten sollte eine gleichzeitige Gabe von Vitamin E in Betracht gezogen werden. Eisen ist ein wirkungsvoller Katalysator der sogenannten Fenton-Reaktion, bei der hochreaktive Radikale entstehen. Die Reaktion wird stark mit der Entstehung von Krebs in Verbindung gebracht. Nicht-resorbiertes Eisen kann im Darm daher unter Umständen zu einer vermehrten Radikalbildung und folglich zu einem erhöhten Darmkrebsrisiko führen. Vitamin E-Gaben wirkten diesem Effekt im Experiment entgegen [Car 2002].

Chronische Entzündungen

Eine Unterversorgung mit Eisen kann eine anhaltende niedrig-gradige systemische Entzündung fördern und so das Altern beschleunigen. Dabei kann der Eisenmangel sowohl die Ursache sein, als auch bestehende Entzündungsprozesse verstärken, so die Forschenden. Sie schlussfolgern, dass eine engmaschigere Kontrolle des Eisenstatus in hohem Alter zum gesunden Altern beitragen kann.

In der Studie wurden dabei die Diagnostikparameter hochsensitives CRP (hs-CRP) und IL-6 (Interleukin 6) mit dem Eisenstatus in Verbindung gebracht. Bei Parameter sind Entzündungsmarker. Die TeilnehmerInnen mit einem Eisenmangel wiesen höhere Konzentrationen an beiden Markern auf [Wie 2022]. Dabei war es egal, ob der Eisenmangel mit einer Anämie einherging oder nicht.

Krebserkrankungen²

Rotes Fleisch wird von der WHO als „wahrscheinlich krebserregend“ eingestuft und als potenzieller Risikofaktor für die Entstehung von Dickdarmkrebs betrachtet [WHO 2015].

Unter anderem wird das im roten Fleisch enthaltene Hämeisen als ursächlich angeführt. Die möglichen zugrundeliegenden Mechanismen sind Gegenstand intensiver Forschung. Nachgewiesen ist, dass Hämeisen in Darmzellen über die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies oxidativen Stress auslöst und die (DNA der) Darmzellen schädigt, was potenziell Krebserkrankungen fördert [Sei 2020].

Auf der anderen Seite können Darmzellen einen Schutzfaktor, das Enzym HO-1, bilden. HO-1 baut Hämeisen zu anorganischem Eisen ab und macht dieses damit unschädlich [Sei 2020].

Für das Krebsrisiko ist vermutlich die Balance zwischen der Konzentration an toxischem Hämeisen und der Fähigkeit der Darmzellen, den Schutzfaktor HO-1 zu bilden, mitentscheidend.

Vorkommen

Eisen kommt sowohl in zahlreichen pflanzlichen als auch tierischen Nahrungsmitteln vor.

Bedarf und Risikogruppen

Der Mensch benötigt täglich etwa 1 mg verfügbares Eisen. Durch die schlechte Aufnahmerate aber steigt der Bedarf auf etwa 10 bis 12 mg. Bei Frauen erhöht sich der Bedarf aufgrund des Menstruationszyklus auf 15 mg und gleicht sich nach der Menopause dem Bedarf von Männern an.

Schwangere benötigen täglich 30 mg Eisen. In der Stillzeit werden 20 mg täglich veranschlagt (siehe Referenzwerte der DGE).

Neben Frauen und Vegetariern bzw. Veganern zählen auch Schwangere und Stillende sowie Kinder zu den Risikogruppen. Ein Eisenmangel in Schwangerschaft und in den ersten Lebensjahren kann zu schweren Entwicklungsverzögerungen führen.

Auch Leistungssportler sind häufig von einem Eisenmangel betroffen. Sportler verlieren durch sogenannte Mikroblutungen in der Muskulatur und im Darm sowie mit dem Schweiß hohe Mengen an Eisen. Insbesondere bei jungen Läuferinnen besteht durch die Monatsblutungen ein zusätzliches Risiko.

Schlussendlich steigt bei diversen Erkrankungen bzw. bei der Einnahme bestimmter Medikamente das Risiko für eine Unterversorgung.

Mangelerscheinungen

Ursachen: Die unzureichende Versorgung mit Eisen über einen längeren Zeitraum kann in einen manifesten Mangel münden. Weltweit sollen 2 Milliarden Menschen davon betroffen sein. Neben der unzureichenden Zufuhr über die Nahrung können auch starke Blutverluste infolge von Verletzungen oder Operationen sowie Geschwüren ursächlich sein. Ebenso kommen bestimmte Erkrankungen, krankhafte Schweißabsonderungen und starke Menstruationsblutungen in Betracht. Die Verluste betragen bei der regulären Menstruation etwa 40-60 ml Blut mit 15-30 mg Eisen. Diese können aber bis auf pathologische 400 ml mit 150 bis 300 mg Eisen ansteigen.

Mögliche Symptome:

• eine beeinträchtigte Leistungsfähigkeit (schnelle Ermüdbarkeit, Leistungsabfall, Konzentrationsstörungen, Vergesslichkeit, Kopfschmerzen, Nervosität, innere Unruhe)
• blasse Haut und Schleimhäute
• ein gestörter Wärmehaushalt (Frieren im Warmen, vermehrtes Schwitzen)
• Kurzatmigkeit
• eine erhöhte Infektanfälligkeit/ ein gestörtes Immunsystem
• Appetitlosigkeit, Magen-Darm-Beschwerden
• trockene Haut, Haarausfall/ stumpfes und gespaltenes Haar sowie brüchige Nägel
• Zungenbrennen und Schluckbeschwerden

Folgen: Es werden zunehmend weniger rote Blutkörperchen gebildet. Zeigen sich diagnostisch niedrige Konzentrationen an Ferritin, Hämoglobin und/ oder Erythrozyten, liegt eine Eisenmangelanämie vor, die in eine Blutarmut mündet. Nach WHO-Angaben leiden 30% der Weltbevölkerung daran [WHO 2001].

Toxitität (Giftigkeit)

Ursachen: Bei nachgewiesenem Mangel besteht die Therapie in der Gabe von Eisenpräparaten über einen begrenzten Zeitraum. Diese werden allerdings meist schlecht vertragen und können zu einer Eisenüberladung führen. Daher sollte die Zufuhr von Eisen in konzentrierter Form immer unter ärztlicher Kontrolle erfolgen.

Mögliche Symptome und Folgen:

Eine Überladung an Eisen macht sich kurzfristig mit einer Dunkelfärbung des Stuhls, Verstopfung oder Durchfall, Appetitlosigkeit und Übelkeit sowie Magendrücken oder in einzelnen Fällen mit Überempfindlichkeitsreaktionen bemerkbar.

Langfristig können Schäden der Bauchspeicheldrüse und der Leber auftreten, da sich das Eisen in den Speicherorganen mehr und mehr ablagert. In schweren Fällen kann dies ohne Behandlung tödlich enden. Auch chronischer Alkoholismus und verschiedene Eisenspeichererkrankungen (Hämochromatosen) können zu einer Eisenüberladung führen.

Normalerweise sorgt ein hochkomplexes und ausgeklügeltes Regulationssystem im Körper dafür, dass nicht zu viel Eisen im Körper gespeichert wird. Daher ist eine zu hohe Zufuhr über natürliche Nahrungsmittel eher selten. Große Mengen rotes Fleisch stehen zumindest in Verdacht, über die prooxidative Wirkung von Eisen Zellen und Gewebe zu schädigen.

Andererseits ist nur über die Ernährung eine adäquate Versorgung mit Eisen gewährleistet. Wer seinen Bedarf optimal decken will, bevorzugt natürliche Nahrungsmittel, die sowohl aus tierischen als auch aus pflanzlichen Produkten bestehen. Fertignahrungsmittel und Fastfood sind aufgrund hoher Gehalte an Phosphaten eher selten zu verzehren. Bei hohen Gehalten an sogenannten Antinährstoffen empfiehlt sich eine entsprechende Vor- und Zubereitung der Lebensmittel wie Fermentieren und Wässern/ Einweichen von Getreide, Hülsenfrüchten und Nüssen. Vegetarier und Veganer können zusätzlich auf Eisen-angereicherte Lebensmittel zurückgreifen. Risikogruppen sollten ihren Eisenstatus regelmäßig messen lassen.

Bestimmung Status

Der Eisenwert, der routinemäßig oft erhoben wird (oder wurde), reicht alleine nicht aus, um einen Mangel anzuzeigen. Dieser ist schwankungsanfällig und kann schnell fehlinterpretiert werden. Sinnvoll ist es, bei Verdacht auf einen Eisenmangel den Transferrin- und den Ferritinwert mitzubestimmen. Bei einem Eisenmangel zirkulieren mehr Moleküle des Transportproteins Transferrin im Blut, während die nachweisbare Menge des Eisen-Speichereiweißes Ferritin sinkt.

Kaffee³

Kaffee hemmt tendenziell die Aufnahme von Eisen in den Körper [Smo 2016].

Vitamin A³

Ein Vitamin-A-Mangel kann eine durch Eisenmangel hervorgerufene Anämie (Eisenmangelanämie; Blutarmut) verschlechtern. Studien ergaben, dass eine Supplementation mit Vitamin-A positive Auswirkungen auf diese Form der Anämie hat und den Eisenstatus bei Kindern und Schwangeren verbessert. Die kombinierte Einnahme von Vitamin A und Eisen zeigte einen besseren Therapieerfolg der Anämie als die alleinige Einnahme von Eisen oder Vitamin A.

Zugelassene Gesundheitsaussage: Vitamin A trägt zu einem normalen Eisenstoffwechsel bei.

Vitamin C²

Ascorbinsäure (Vitamin C) fördert die Aufnahme von Eisen und dessen Bindung an Eiweiß in der Zelle, sodass Eisen keine Radikale bilden kann.