Eisen ist das technisch wichtigste Metall. Wir kennen es als Stahl, Blech usw. Ohne Eisen als Ausgangsstoff wären viele unserer heutigen Gebrauchsgegenstände nicht denkbar.
Von allen eingesetzten Metallen ist Eisen mit einem 95-prozentigen Gewichtsanteil das mit Abstand häufigste.
Die Eisenerze sind Metalloxide (z.B. Rost), denen in der Verhüttung mittels Kohle bei starker Hitze der Sauerstoff entzogen wird. Das Verfahren beherrscht der Mensch seit rund 5000 Jahren. Neben den Erzen kommt Eisen auch in elementarer Form in der Natur vor. Doch die Fundorte dieses “gediegenen Eisens“ sind rar. Selten ist auch das Meteoriten-Eisen, das Handwerker in der Antike zu kultischen Gegenständen verarbeiteten. So besteht eine Dolchklinge aus dem Grab Tutanchamuns aus dem “Himmeleisen“.
Für unseren Körper ist Eisen lebenswichtig. Es sorgt für den optimalen Transport von Sauerstoff im Blut, sodass alle Organe ausreichende Mengen des Atmosphärengases erhalten. Auch viele Enzyme arbeiten nur mithilfe von Eisen. Gerade der Energiestoffwechsel ist abhängig von der Wirkung des metallischen Elementes.
Wie Eisen dem Körper beim Sauerstoff-Transport hilft
Hämoglobin ist der Stoff, der dem Blut seine rote Farbe verleiht. Es sitzt in den Erythrozyten, den roten Blutkörperchen. Dieses Hämoglobin ist ein komplexes Eiweißmolekül, das aus 4 Untereinheiten aufgebaut ist. Es besteht aus 2 Alpha- und zwei Beta-Globulinen (2 Hbα + 2 Hbβ). Jede Untereinheit beherbergt eine prosthetische Gruppe, den sogenannten “Tetrapyrrol-Ring“, der als cyclisches Porphyrin dem Chlorophyll der grünen Pflanzen sehr ähnlich ist.
Freilich trägt unser Häm einen Eisen-II-Komplex, während im Blattgrün ein Magnesium-Ion enthalten ist. Jedes Eisen-Ion ist in der Lage, jeweils ein Sauerstoffmolekül (O2) zu binden, sodass die komplette Hämoglobin-Einheit vier Sauerstoffmoleküle binden kann. Auf diese Weise erfolgt der Transport des Sauerstoffs von den Lungen zu den Zielzellen des Organismus.
Ohne den “Eisenkern” des Hämoglobins wäre ein solcher Transport zwar möglich, aber viel weniger effektiv. So bewerkstelligen Cephalopoden (Kopffüßer, Tintenfische) den Sauerstoff-Transport mit dem analog zu unserem Blutfarbstoff aufgebauten Hämocyanin. Dort ist nicht Eisen, sondern Kupfer der O2-Binder. Dies hat zur Folge, dass die marinen Weichtiere eine eher “schlechte Kondition“ haben.
Bei “uns Wirbeltieren“ ist nicht nur das Hämoglobin mit einem Eisenion ausgestattet. Darüber hinaus gibt es noch eine Reihe von Enzymen und Proteinen, die auf Eisen angewiesen sind. Myoglobin z.B. ist ein solches Protein.
Es kommt nur im Herzmuskel und Skelettmuskeln von Menschen und Tieren vor. Der Aufbau dieses “Muskel-Hämoglobins“ entspricht weitestgehend dem des Hämoglobins. Allerdings besteht es aus nur einer Protein-Einheit, die das gleiche Porphyrin-Gerüst enthält, dessen Zentrum ein Eisenion trägt, das Sauerstoffmoleküle bindet. Die Aufgabe des Myoglobins ist es, den Sauerstoff innerhalb der Zellen von der Membran zu den Mitochondrien zu transportieren.
Die Sauerstoff-Bindungsstärke des Myoglobins ist sechsmal stärker als die des Hämoglobins. Es wird darum auch diskutiert, ob das Myoglobin nicht auch die Aufgabe eines Sauerstoffspeichers ausübt. Dies ist zumindest bei Meeressäugern wahrscheinlich, da Wale einen deutlich höheren prozentualen Myoglobinanteil besitzen als z.B. die Menschen. Dies ist vermutlich der Grund, warum sie wesentlich länger tauchen können, ohne dass ihnen “die Puste ausgeht”.
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Eisen-Häme mit anderen Funktionen
Cytochrome enthalten ebenfalls Eisenionen. Es handelt sich hierbei um Proteine, die in ihrem Aufbau Strukturen enthalten, die dem Hämoglobin gleichen, also mit prosthetischen Gruppen und dem eingelagerten Eisenion-Kern.
Bei diesen Cytochromen ist das Eisenion nicht an einem Sauerstofftransport beteiligt, sondern es ist für den Elektronentransport verantwortlich. Dieser ist von zentraler Bedeutung bei der Zellatmung und enzymatischen Vorgängen z.B. bei Oxidoreduktasen etc. Diese Cytochrome kommen vornehmlich in den Mitochondrien, dem Ort der Zellatmung und Energieproduktion vor. Die Cytochrome werden unterschieden in Cytochrom a, b, c und d.
Katalasen sind Häm-Enzyme, die Wasserstoffperoxid (H2O2) zu Sauerstoff und Wasser umzuwandeln. Dieses Wasserstoffperoxid ist ein Abfallprodukt bei der Energiegewinnung in den Mitochondrien, der Oxidation von Fettsäuren usw. Es ist in der Lage, die Zell-DNA und Strukturproteine der Zellmembranen zu zerstören und somit einschneidende Störungen zu verursachen.
Krebserkrankungen, frühzeitiges Altern sind einige Beispiele für eine ungebremste Aktivität von Wasserstoffperoxid. Die Katalasen nun befinden sich in den Peroxisomen von Leber- und Nierenzellen, den Erythrozyten und in beschränktem Maße auch in den normalen Körperzellen.
Hier wird das Wasserstoffperoxid dann entsorgt, um den Organismus vor einer Schädigung zu schützen. Bei diesem “Entsorgungsvorgang” spielt wieder ein zentrales Eisenion im Enzym eine Rolle, das den für die Neutralisierung des Wasserstoffperoxids notwendigen Elektronentransfer steuert.
Die Nicht-Häm-Eisen-Proteine
Eine weitere Gruppe bilden Eisen-Enzyme, die keinen Porphyrin-Ring, also kein Häm enthalten. Zu diesen Nicht-Häm-Eisen-Proteinen gehört beispielsweise die Ribonukleotid-Reduktase des genetischen Stoffwechsels.
Es gibt darüber hinaus eine Reihe von Enzymen, die aus einem Eisen-Schwefel-Komplex aufgebaut sind. Einige Komplexe der Atmungskette, Hydro- und Nitrogenasen wären hier als Beispiele zu nennen. Das Hämerythrin in Wirbellosen ist ein Sauerstoff-bindendes Eisen-Pigment ohne Porphyrin.
Der Organismus verfügt auch über einen Eisenspeicher
Freies Eisen wirkt im Organismus toxisch. Daher wird das Metall weder in freier Form gespeichert, noch transportiert. Das Protein Ferritin bindet Eisen innerhalb der Zellen, wo das lebenswichtige Element auf diese Weise gespeichert wird.
Der größte Anteil des Ferritins befindet sich in den Zellen von Knochenmark, Leber und Milz. Mit einer Konzentration von 10 bis 300 µg/l kommt Ferritin auch im Blut vor und wird als diagnostischer Marker für den Eisenstatus herangezogen. Dieses Serum-Ferritin oder Speichereisen gilt allgemein als Richtwert, wenn die Frage nach einem Eisenmangel beantwortet werden soll.
Doch nur weniger als 1 % des Körpereisens befinden sich im Ferritin, während der Gesamtanteil in den roten Blutkörperchen 70 % beträgt. Deshalb sollten auch andere Labor-Werte überprüft werden, die im komplexen System der Eisen-Regulation relevant sind.
Auch das Eisentransport-Protein ist ein Anhalts-Punkt für die Eisenversorgung. Dieses Transferrin kann erhöht sein bei Anämien, Schwangerschaften oder Infektionen.
Eisenmangel
Eisenmangel (Sideropenie) entsteht, wenn die Eisenverfügbarkeit des Körpers geringer ist als der Eisenbedarf. Dabei muss zunächst berücksichtigt werden, dass in verschiedenen Situationen der Bedarf erhöht sein kann. Dies ist der Fall in der Schwangerschaft und Stillzeit sowie in der Wachstumsphase. Auch Frauen in der ersten Lebenshälfte leiden aufgrund des Blutverlustes durch die Menstruation verstärkt unter Eisenmangel.
In den allermeisten Fällen, in denen ein Eisenmangel festgestellt wird, handelt es sich nicht um zu geringe Aufnahme, sondern um Probleme des Eisenstoffwechsels. Ist nur der Ferritin-Wert zu niedrig, sollte der Arzt immer auch den Hämoglobin-Wert bestimmen lassen. Denn Ferritin wird nur in außerordentlich geringen Mengen ins Blut-Serum freigesetzt und die interzellulären Konzentrationen des Proteins sind schwer messbar.
Angezeigt ist bei Eisenmangel auch die Kontrolle der Ceruloplasmin-Konzentration. Das Kupfer-Protein fungiert unter anderem als Ferroxidase, die zweiwertiges Eisen zu dreiwertigem oxidiert. Dieses oxidierte Eisen kann dann an Transferrin binden. Das Eisen-Recycling-System arbeitet bei Kupfermangel nicht oder nur unzureichend und täuscht dann einen Eisenmangel vor. In Wirklichkeit ist aber nur der Eisenstoffwechsel durch einen Kupfermangel gestört. Möglich ist daneben ein Defizit an Vitamin A und D. Die beiden Vitalstoffe spielen eine Rolle im Kupferhaushalt und beeinflussen daher auch indirekt die Bioverfügbarkeit von Eisen.
Nur bei extrem hoher körperliche Beanspruchung eine höhere Eisenaufnahme. Auch wenn bei einer Anämie Vitamin B12 supplementiert wird, braucht der Körper zur Blutbildung auch mehr Eisen. Daneben führen blutbildende Medikamente wie Erythropoetin ebenfalls zu erhöhten Eisenbedarf.
Die Eisen-Zufuhr muss erst bei echtem Eisengenmangel gesteigert werden, In der überwiegenden der Zahl Fälle liegen Blutverluste unterschiedlicher Ursache vorliegen. Dazu gehören Menstruationsblutungen, Aderlässe, Blutspenden oder chronische Magen-Darm-Blutungen.
Ein Eisen-Defizit das alleine durch unzureichende Ernährung verursacht ist, ist hierzulande sehr selten. Manchmal sind Resorptions-Störungen die Ursache. Dies kommt im Zuge einiger Darmerkrankungen wie Morbus Crohn, Zöliakie und dem gesamten Komplex des Leaky-Gut-Syndroms vor. Diese Darmstörungen können gleichzeitig auch die Eisenverwertung durch den Stoffwechsel beeinträchtigen. Dieses Phänomen zählt zu den funktionellen Eisenmangel-Syndromen, die auch bei Krebserkrankungen, bestimmten rheumatoiden Krankheiten und Herzschwäche auftreten.
Die Symptome des Eisenmangels oder verringerter Bioverfügbarkeit sind Konditions- und Konzentration-Schwäche, Haut- und Schleimhaut-Läsionen, Kopfschmerzen und Depressionen. Auch das Restless-Legs-Syndrom kann auf Eisenmangel beziehungsweise auf eine Eisenverwertungsstörung hindeuten.
Lebensmittel mit Eisen
Man kann nun den teuren Weg über die pharmazeutischen Eisenpräparate gehen oder aber verstärkt eisenreiche Lebensmittel verzehren. Geeignet sind Fleisch, Leber, Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte und grünes Gemüse wie Kohl und Kräuter. Spinat ist der Eisenklassiker, allerdings enthält er nicht mehr Eisen als andere grüne Pflanzen. Der angeblich überhohe Eisengehalt der Blätter geriet einst durch einen Kommafehler in die Fachliteratur.
Hier ist eine Liste von Lebensmitteln, die eine gute Eisenquelle darstellen:
- Rotes Fleisch: Rotes Fleisch wie Rindfleisch, Lamm und Schweinefleisch sind besonders reich an Eisen. Es wird empfohlen, mageres Fleisch zu wählen und es richtig zuzubereiten, um den Fettgehalt zu minimieren.
- Geflügel: Hähnchen und Putenfleisch sind ebenfalls gute Quellen für Eisen. Entfernen Sie vor dem Kochen die Haut, um den Fettgehalt zu reduzieren.
- Fisch und Meeresfrüchte: Bestimmte Fischarten wie Thunfisch, Sardinen und Muscheln sind reich an Eisen. Darüber hinaus enthalten auch andere Meeresfrüchte wie Austern, Krabben und Garnelen nennenswerte Mengen an Eisen.
- Hülsenfrüchte: Linsen, Bohnen, Kichererbsen und Erbsen sind nicht nur eine hervorragende Proteinquelle, sondern auch reich an Eisen. Sie können in vielen Gerichten wie Suppen, Eintöpfen und Salaten verwendet werden.
- Nüsse und Samen: Besonders Mandeln, Cashewnüsse, Kürbiskerne und Sesam sind reich an Eisen. Sie können als Snack gegessen oder in Salate und Müsli gestreut werden.
- Dunkles Blattgemüse: Grünes Blattgemüse wie Spinat, Grünkohl, Mangold und Rucola enthalten nicht nur Eisen, sondern auch andere wichtige Nährstoffe wie Kalzium und Vitamin C, die die Eisenabsorption fördern können.
- Vollkornprodukte: Haferflocken, brauner Reis und Vollkornbrot sind nicht nur ballaststoffreich, sondern auch gute Eisenquellen. Achten Sie darauf, Vollkornprodukte zu wählen, um von ihren gesundheitlichen Vorteilen zu profitieren.
- Trockenfrüchte: Rosinen, getrocknete Aprikosen, Pflaumen und Feigen sind konzentrierte Quellen von Eisen. Sie können als Snack gegessen oder zu Müslis und Backwaren hinzugefügt werden.
Eisengehalt verschiedener Lebensmittel (pro 100g)
Rotes Fleisch 2,6 – 3,5 mg
Leber (Rind) 18 mg
Geflügel (Hähnchen) 0,7 – 1,4 mg
Fisch (Thunfisch) 1,0 – 1,3 mg
Muscheln 6,0 mg
Austern 5,0 mg
Linsen 3,3 – 3,8 mg
Bohnen 2,0 – 2,7 mg
Kichererbsen 2,9 mg
Erbsen 1,5 – 1,7 mg
Mandeln 3,7 mg
Cashewnüsse 2,2 – 3,2 mg
Kürbiskerne 8,8 mg
Sesam 10,4 mg
Spinat 2,7 mg
Grünkohl 1,5 mg
Mangold 1,9 mg
Rucola 1,5 mg
Haferflocken 4,7 mg
Brauner Reis 0,8 – 1,5 mg
Vollkornbrot 1,8 mg
Rosinen 2,5 mg
Getrocknete Aprikosen 2,7 mg
Pflaumen 0,9 mg
Feigen 2,0 mg
Bei einem Eisenmangel sollte eine bewusst eisenreiche Ernährung nicht begleitet sein von dem Genuss von Kaffee, schwarzem Tee oder Milch, denn dies senkt die Eisenaufnahme deutlich. Auch eine erhöhte Mineral-Aufnahme wie beispielsweise Calcium, Magnesium und Phosphate kann die Eisen-Resorption behindern. Leider gehören Ballaststoffe ebenfalls zu den “Eisenräubern“. Desgleichen empfiehlt sich ein Verzicht auf Antazida (Magensäure-Hemmer), sowie Oxalsäure.
Bei Männern liegt die empfohlene Tagesdosis Eisen bei 10 mg.
Frauen über 19 Jahren brauchen rund 18 mg und in der Schwangerschaft sogar 27 mg pro Tag. Ab einem Alter von 50 Jahren sind dann nur noch 8 mg am Tag erforderlich. Bei Babys und Kindern ist der Eisenbedarf von der jeweiligen Wachstumsphase abhängig.
So sollten bis zum Alter von einem halben Jahr nur 0,27 mg Eisen aufgenommen werden. Bis zum ersten Geburtstag sind dann 11 mg pro Tag notwendig. Danach brauchen Kinder bis zum 3. Geburtstag nur 7 mg täglich. Im Alter von 4 bis 8 Jahren steigt der Bedarf dann auf 10 mg Eisen jeden Tag.
Kinder vom 10. bis zum 14. Lebensjahres sollten 8 mg aufnehmen. Jungen im 15. bis zum Beginn des 20. Lebensjahr brauchen 8 mg Eisen am Tag und Mädchen im gleichen Alter 15 mg. Menschen mit Anämie sollten sich täglich 150 bis 200 mg zuführen.
GUT ZU WISSEN: Vitamin C kann hier neben seinen sonst günstigen Effekten auf den Organismus mit einer weiteren “guten Tat” aufwarten, denn es erhöht bei gleichzeitiger Einnahme die Resorptionsrate von eisenhaltigen Nahrungsmitteln.
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Wann sind Eisentabletten notwendig?
Eine normale Ernährung liefert genug Eisen. Weil ein Kupfermangel die weitaus häufigere Ursache des scheinbaren Eisenmangels ist, kann eine Kupfer-Supplementation diese Eisenverwertungsstörung beseitigen. Einer Studie zufolge erhöht Eisen zwar den Hämoglobin-Wert, der allerdings nach einigen Wochen wieder abfällt. Dann hat der Körper versucht, die toxischen Mengen an ungebundenem Eisen durch die Hämoglobin-Produktion zu entsorgen.
Eisen-Präparate sind also nur sinnvoll, wenn ein echter Eisenmangel diagnostiziert wird, wenn also chronischer Blutverlust, etwa durch starke Regelblutungen oder eine Resorptions-Störung vorliegt. Ist eine Mangelernährung die offensichtliche Ursache, reicht eine einfache Normalisierung der täglichen Kost.
Es kann jedoch Gründe für eine Supplementierung mit dem Element geben. Besonders bei einer Anämie (=Blutarmut) verspricht die Aufstockung schnelle Besserung. Aber auch bei Konditionsschwäche, Schlafstörungen, in der Schwangerschaft und bei Immunschwäche kann die zusätzliche Eisen-Aufnahme sinnvoll sein. Dafür stehen verschiedene Zubereitungen zur Verfügung.
Eisen-Präparate gibt es in Form von flüssigen Lösungen, Kapseln und Tabletten. Säfte und Emulsionen gelten dabei als die am besten verträglichen Varianten. Unterschiede gibt es auch bei den Inhaltsstoffen. Weit verbreitet ist die Supplementierung mit Eisengluconat. Die organische Verbindung ist das Salz einer Zuckersäure.
Eisen-III-Citrat ist besonders dann geeignet, wenn eine Nierenerkrankung vorliegt, weil damit die Phosphatwerte gesenkt werden können. Anorganische Mineralien in den Präparaten sind beispielsweise das häufig verwendete Fe2(SO4)3 (Eisen-III-Sulfat) und FeSO4 (Eisen-II-Sulfat).
Die Einnahme der Eisen-Präparate erfolgt auf nüchternen Magen. Leider können dann einige Nebenwirkungen wie Magenschmerzen, Sodbrennen, Übelkeit, Erbrechen oder Durchfall auftreten. Weniger unangenehm ist die Verfärbung des Urins und schwarzer Stuhl.
Die Begleiterscheinungen können weitestgehend vermieden werden, wenn die Einnahme der Präparate zum Essen erfolgt. Dann ist allerdings die Resorption von Eisen nicht optimal.
Eisen kann auch giftig sein
Denn auch hier ist ein Zuviel zuviel. Bekanntermaßen sind alle Substanzen ab einer bestimmten Konzentration toxisch. Bei Eisen ist aber auch entscheidend, ob es als Fe2+ oder als Fe3+ vorliegt. Große Mengen an Fe2+, die reduzierte Form, produzieren freie Radikale, die die gleichen zerstörerischen Mechanismen in Gang setzen wie Wasserstoffperoxid. Bei einem Kind sind 1 g lebensbedrohlich, 3 g oft tödlich.
Bei Erwachsenen verursachen 2 bis 3 g ernstzunehmende Vergiftungserscheinungen. Symptome des gefährlichen Eisenüberschusses sind krampfartige Bauchschmerzen, Gelenkbeschwerden und Stiche in der Brust. Langfristig hohe Eisenspiegel, bei denen das überschüssige Eisen im Blut nicht mehr ans Hämoglobin, Ferritin und Transferrin gebunden werden kann, führen zu einer Ablagerung von Eisensalzen in der Leber. Das Organ sondert in diesem Fall auch große Mengen Ferritin ins Blut ab, wodurch die Leberstörung messbar ist. Die Ursachen dafür sind einerseits eine hohe Eisenaufnahme, andererseits auch ein Mangel an Kupfer. Durch zu wenig Kupfer wird die Aktivität des Transferrin-Gens gesteigert, sodass Eisen nicht mehr ausreichend recycelt werden kann. Hinzu kommt, dass auch die membranständigen Eisen-Transport-Proteine Hephaestin und Ferroportin kupferabhängig arbeiten. Ist die Funktion durch Unterversorgung mit dem Spurenelement eingeschränkt, können spezialisierte Makrophagen Eisen kaum noch ausschleusen, das in Transferrin gebunden zum Knochenmark transportiert wird. Dort produziert der Organismus die roten Blutkörperchen.
So entstehen Ablagerungen, die die Leber schädigen. Eine Erkrankung, die diese Vorgänge mit sich bringt, ist die Hämochromatose, eine Form der Eisenspeicherkrankheit. Hier kommt es zu einer erhöhten Resorption von Eisen im Dünndarmbereich. Das Gesamteisen des Organismus, das zwischen 2 und 6 g liegt, steigt dann auf über 80 g an. Solch hohe Werte führen auf die Dauer zu einer Schädigung von einer Reihe von Organen.
Besonders betroffen ist die Leber, aber auch Herz, Bauchspeicheldrüse, Hirnanhangdrüse, Milz, Haut, Gelenke usw. werden in Mitleidenschaft gezogen. Die Hämochromatose ist oft eine vererbte Erkrankung. Angesichts der massiven Schädigungen, die von einer langfristig übersteigerten Eisenzufuhr ausgehen können, ist die Einnahme eines Eisenpräparates nur dann zu empfehlen, wenn ein deutlicher Eisenmangel vorliegt.
Ein weiterer negativer Effekt einer überschießenden Eisenkonzentration ist die gesteigerte Empfindlichkeit und Anfälligkeit für eine Reihe von Infektionskrankheiten. Hier sind besonders zu nennen die Salmonellose, AIDS, Tuberkulose etc.
Dies ist bei Patienten mit Hämochromatose beobachtet worden, bei denen diese Anfälligkeiten besonders deutlich ausgeprägt waren. Besteht die überhöhte Konzentration von Eisen aus Fe2+, dann scheint auch das Gehirn zu neurodegenerativen Krankheiten zu neigen, wie Parkinson und Alzheimer. Man weiß allerdings bislang noch nicht, ob die gefundenen Ablagerungen des Eisens die Ursache oder die Folge der Erkrankungen sind.
Patienten mit Hämochromatose müssen streng auf eine eisenarme Ernährung achten. Da dies jedoch sehr schwierig ist, sind Aderlässe oder Blutspenden erforderlich und auch unproblematisch.
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Dieser Beitrag wurde letztmalig am 13.08.2023 aktulisiert.
