Fluorid

Im Periodensystem der Elemente steht Fluor in der 7. Hauptgruppe und zählt damit zu den Halogenen. In der elementaren Form ist Fluor gasförmig, ist sehr reaktiv und giftig. Es handelt sich um ein schwach grün-gelbes Gas mit chlorähnlichem Geruch. Fluor weist die größte Elektronegativität von allen Elementen auf und kann daher selbst Sauerstoff aus seinen Bindungen verdrängen. So zersetzt es beispielsweise Wasser zum hochaggressiven Fluorwasserstoff (Flusssäure). Fluor gehört zu den stärksten bei Raumtemperatur beständigen Oxidationsmitteln.

Fluor kommt als Fluorid im gesamten Körper vor. Dabei ist die Menge in Knochen und Zähnen um ein Vielfaches höher als in Körperflüssigkeiten oder Organen.

Wichtigste Funktion: Bestandteil von Knochen und Zähnen

Lehrbüchern zufolge werden Fluoridionen im Austausch gegen Hydroxylgruppen des Kalziumapatits in Zähne und Knochen eingebaut. Der Austausch der Ionen bewirkt eine Umwandlung von Hydroxylapatit in das härtere Fluorapatit. Diese Eigenschaft macht Fluorid auch angeblich so wertvoll für die Kariesprophylaxe. Lange Zeit wurde daher davon ausgegangen, dass die positive Fluoridwirkung durch dessen festen Einbau in den Zahn bewirkt wird. Verschiedene Studien zeigten jedoch keinen Zusammenhang zwischen eingebautem Fluorid in den Zähnen und der Kariesinzidenz [Ism 2008].

Neueren Untersuchungen zufolge liegt der wesentliche Wirkmechanismus nicht im Austausch von Fluoridionen. Vielmehr wird angenommen, dass die aus Hydroxylapatit bestehenden anorganischen Anteile in Schmelz und Dentin ab einem pH-Wert von etwa 5,7 demineralisiert werden. Es kommt zum Kalziumverlust. Fluorid kann nun durch die eigene hohe Elektronegativität dafür sorgen, dass Kalzium wieder aufgenommen und eingebaut werden kann.

Fluorid stimuliert die Kalziumeinlagerung im neu gebildeten Knochen. Ein positiver Einfluss bei bestehenden Erkrankungen wie Osteoporose ist wissenschaftlich bislang nicht eindeutig belegt.

In den Zähnen fördert Fluorid in angemessener Dosierung den Zahndurchbruch und vermindert die Löslichkeit des Zahnschmelzes. Der Zahnschmelz besteht zu einem großen Anteil aus Kalzium und Phosphat. Beide Mineralien bilden Kristalle. Durch Fluorid werden im Zahnschmelz größere Kristalle gebildet. Hierdurch wird dieser widerstandsfähiger gegen Säuren, die von den im Zahnbelag vorhandenen Bakterien produziert werden. Wird Fluorid aus dem Schmelz herausgelöst, kann es den Stoffwechsel von Bakterien beeinflussen, indem diese aus Zucker weniger Säuren bilden. Da auch im Zahnbelag Kalzium enthalten ist, kann dieses durch Fluorid wieder in den Zahnschmelz eingebaut werden.

Körperbestand liegt zwischen 2 und 6 Gramm

Fluorid wird im Magen und Darm mittels passiver Diffusion aufgenommen. Die Absorptionsrate liegt zwischen 80 und 100%. Es wird im Körper rasch verteilt und besitzt eine hohe Affinität zu harten Geweben wie Knochen und Zahnschmelz. Der Körperbestand beträgt zwischen 2 und 6 g. Zu 95% ist Fluorid im Skelett gebunden, zu 5% in Zähnen, Blut und Weichgeweben. Mit einer Konzentration zwischen 200 und 2.000 mg pro kg ist die Fluoridmenge in Knochen etwa 10.000 mal so hoch wie in den Körperflüssigkeiten und parenchymatösen Organen. Im Plasma wird Fluorid an Albumin gebunden transportiert [Lev 2003]. Das aus Nahrungsmitteln sowie im Stoffwechsel anfallende Fluorid wird größtenteils über die Nieren ausgeschieden. Geringe Mengen über Schweiß und Stuhl verloren.

Aufnahme aus Wasser ist sehr hoch; Interaktionen sind eher gering

Freies Fluorid, wie im Wasser, ist für den menschlichen Organismus besser verfügbar als proteingebundenes in Nahrungsmitteln. Die Aufnahme aus dem Darm sinkt durch die Anwesenheit größerer Mengen an Aluminium, Kalzium, Magnesium oder Eisen. Die durchschnittliche Verfügbarkeit aus Fleisch liegt etwa bei 30%, aus Milch und Milchprodukten bei 70% und aus Trinkwasser zwischen 86 und 100% [Rao 1984]. Gegenüber anderen Substanzen ist Fluorid relativ stabil.

Mangelerscheinungen sind eher selten, dafür besitzt Fluor hohe Toxizität

Fluorid ist im eigentlichen Sinn kein essenzielles Spurenelement, da kein Mangelzustand ausgelöst werden kann, der allein durch die Gabe von Fluorid beseitigt wird. In Tierversuchen äußerte sich ein induzierter Mangel an Fluorid in einem verminderten Wachstum sowie einer geringeren Lebenserwartung. Zahnkaries hingegen wird nicht durch Fluoridmangel ausgelöst, sondern ist Folge einer falschen (zucker- bzw. kohlenhydratreichen) Ernährung sowie einer mangelhaften Zahnpflege. Zudem zeigen Studien, dass eine Unterversorgung während der Schwangerschaft und im Säuglingsalter das Wachstum verzögern kann. Endgültige Beweise am Menschen stehen jedoch bislang aus.

Demgegenüber steht ein hoher Toxizitätsgrad. Fluor ist hochgiftig für den menschlichen Körper, da organische Substanzen wie Eiweiße oder Fette von Fluor zu Fluorwasserstoff zersetzt werden, was sich in Form von Verätzungen bemerkbar macht. Die letale Dosis (LC50) beträgt bei elementarem Fluor 185 ppm bzw. 32 bis 64 mg/ kg Körpergewicht.

Aufgrund der Giftigkeit beziffert das Bundesinstitut für Risikobewertung die maximal zulässige Tagesdosis aus Nahrungsergänzungsmitteln mit 0 mg [BfR07]. So sind derzeit auch keine Fluorid-enthaltenden Nahrungsergänzungsmittel auf dem Markt erhältlich. Bei Mineralwässern muss der Fluoridgehalt angegeben werden, wenn dieser 1,5 mg pro Liter überschreitet (Mineral- und Tafelwasser-Verordnung). Die maximal zulässige Höchstdosis im Trinkwasser beträgt ebenfalls 1,5 mg pro Liter.

Für Fluorid sind akute als auch chronische Überdosierungserscheinungen bekannt. Akut treten Übelkeit, Erbrechen und Bauchschmerzen auf. Geringe Überdosierungen hingegen können die Organe schädigen. Ist die Zufuhr bei Kindern über einen längeren Zeitraum zu hoch, macht sich dies durch weiße (mäßige Gehalte) oder braune (sehr hohe Gehalte) Flecken im Zahnschmelz sowie einem eingeschränkten Schutz vor Karies bemerkbar. Bei Erwachsenen können Erkrankungen des Skeletts (z.B. Gelenkschmerzen und -versteifungen), eine erhöhte Kariesanfälligkeit oder Nierenschädigungen die Folge von Überdosierungen sein.

Fluorid ist in Trinkwasser enthalten, aber auch in Lebensmitteln angereichert

Die Fluoridgehalte im Trinkwasser unterliegen großen regionalen Schwankungen und betragen in der regel zwischen 0,2 und 1,7 mg/ l. Meerwasser enthält rund 1 mg Fluorid/ l. In Deutschland sind die Fluoridgehalte des Trinkwassers jedoch eher niedrig. Mehr als 90% des Trinkwassers enthalten weniger als 0,3 mg Fluorid/ l. Die zuständigen Gesundheitsämter oder Landesbehörden können über die regionalen Fluoridgehalte im Trinkwasser Auskunft geben.

Kuh- und Frauenmilch weisen geringe Mengen, in Abhängigkeit der Versorgung der Mütter, auf. Kuhmilch enthält etwa 20 µg/ l; Muttermilch zwischen 5 und 25 µg/ l. Die Gehalte in Nahrungsmitteln liegen durchschnittlich unter 1 mg/ kg Frischgewicht. Dabei enthalten Meerestiere größere Mengen als Landtiere. Schwarzer Tee enthält bis 1,2 mg Fluorid/ l. Weitere Quellen sind Mineralwässer, Getreideprodukte, Nüsse, Leber, Fleisch und Spargel sowie fluoridiertes Speisesalz.

Als Fluoridierung wird die Zugabe von Fluoriden insbesondere zu Speisesalz, Trinkwasser oder Tabletten und Zahnpasten bezeichnet. Hierzu zählt auch das direkte Auftragen höher konzentrierter Fluoridgele und -lösungen auf die Zähne zur Kariesprophylaxe.

Tatsächlicher Bedarf ist fragwürdig und umstritten

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung beziffert die wünschenswerte Aufnahme für Jugendliche und Erwachsene, Frauen, Stillende und Schwangere mit 3,1 mg/ Tag und für Männer mit 3,8 mg/ Tag (DGE-Referenzwerte).

Da Fluorid aber vermutlich nicht den essenziellen Spurenelementen zuzuordnen ist und die physiologisch wirksame Menge in einem engen Bereich liegt, sind die Zufuhrempfehlungen unter den Experten umstritten. So empfiehlt die Deutsche Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde eine Änderung der derzeitigen Empfehlungen. Diese umfasst:

  • keine Fluoridierungsmaßnahmen vor dem 6. Lebensmonat, da Fluorid präeruptiv nicht wirksam ist
  • Kinderzahnpasta mit 500 ppm Fluorid statt 250 ppm, da die Wirksamkeit von 250 ppm nicht belegt ist
  • die Verwendung von Fluoridsalz statt Tabletten, da die Toxizität hier besser umgangen werden kann

Zudem besteht bei der breiten Verwendung von fluoridiertem Speisesalz bei gleichzeitiger Gabe von Fluoridtabletten die Gefahr einer Fluorose.

Die für die Kariesprophylaxe empfohlene optimale Fluoridaufnahme liegt bei einer täglichen Gesamtaufnahme von etwa 0,05 mg Fluorid/ kg Körpergewicht. Neben der auf natürliche Lebensmittel, Wasser und fluoridiertes (und jodiertes) Speisesalz beschränkten Aufnahme, empfiehlt das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) die lokale Applikation von fluoridhaltigen Zahnpflegemitteln zur Kariesprophylaxe. So kann eine gesundheitsschädigende Wirkung durch eine zu hohe Aufnahme ausgeschlossen werden. Von einer Zufuhr in Form von Nahrungsergänzungsmitteln rät das BfR ab.

Die tägliche Fluoridaufnahme der Bevölkerung in Deutschland ist gering. Diese liegt bei Kleinkindern etwa bei 0,1 bis 0,2 mg und bei Erwachsenen etwa zwischen 0,4 und 0,6 mg pro Tag. Eine Gefahr, über Trinkwasser – nicht zu verwechseln mit Mineralwasser – zu viel Fluorid aufzunehmen, besteht in Deutschland nicht.

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