Mineralien – Spurenelemente

Für den Menschen unentbehrliche Elemente mit nachgewiesener physiologischer Funktion, deren Gehalt im Körper weniger als 50 mg/kg Körpergewebe und die notwendige Zufuhr < 50 mg/d beträgt (Ausnahme: Eisen)

Eisen:
Wichtigste Funktionen: Bestandteil zahlreicher sauerstoff- und elektronenübertragender Wirkgruppen (Hämoglobin, Myoglobin, Cytochrome usw.)
Eisenbestand: ca. 4gr bei einem 70kg schwerem Mann (davon 66% im Hämoglobin, 19% als Depot). ca. 3,5gr bei einer 60kg schweren Frau
Absorption: Aufnahme in Zelle via Endozytose als Fe-Transferrin
Hemmende Faktoren: Phytat, Oxalat, Nahrungsfasern usw.
Fördernde Faktoren: Vitamin C, Citronensäure
Durchschnittliche Absorptionsraten: Fleisch: 22-30%, Leber: 30%, Spinat: 2-3%
Ausnutzung steigt bei Mangel, in der Schwangerschaft, im Wachstum (Werte bis 50% erreichbar)
Stoffwechsel: Eisen-Verluste über Faeces, Urin, Schweiß (insgesamt ca. 1 mg/d); bei Frauen kommen im Monat noch ca. 15 mg aufgrund der Menstruation hinzu
Wachstum und Schwangerschaft steigern den Bedarf
Mangelerscheinungen: Frühe Form: Schleimhautveränderungen, Kopfschmerzen, Ermüdung
manifest: hypochrome Anämie (Blutarmut)
-> Körperliche Leistungsfähigkeit sinkt
-> Gestörte Thermoregulation
-> Anfälligkeit für Malaria
-> Verzögerte geistige Entwicklung
-> Verhaltensstörungen

Jodid:
Jodbestand Erwachsener: 10-20 mg (8-15 mg in der Schilddrüse; Rest intrazellulär in Geweben)
Physiologische Funktionen: Aufbau der Schilddrüsenhormone Trijodthyronin (T3) und Tetrajodthyronin (T4)
T3 und T4 steuern vielfältige metabolische Prozesse (Grundumsatz + Temp. steigen, Entwicklung des ZNS etc.)
Absorption und Stoffwechsel: Absorption von Jodid (Jodat wird vorher zu Jodid reduziert) im oberen Dünndarm (Rate ca. 90%)
Bindung an Plasma-Eiweiße
Bedarfsabhängige Aufnahme von Jodid in die Schilddrüse durch aktiven Transport (Na-J-Symporter, Jodpumpe)
Schilddrüse: -> Oxidation von Jodid zu elementarem Jod
-> Einbau von Jod in Tyrosylreste des Thyreoglobulins (Glycoprotein)
-> Kopplungsreaktionen – Bildung von thyreoglobulingebundenes T3 & T4
Ausscheidung: zu 90% über Niere; nur ca. 15 ug über Stuhl. Bei mehr als 100ug/g Kreatinin: ausreichende Jodid-Versorgung
Mangel: Fetus (Kretinismus, Anstieg der Rate von Todgeburten und Missbildungen)
Neugeborene (Neugebohrenenkropf, Störungen der Gehirnreifungen und des Wachstums, Hördefekte, Atemnotsyndrom)
Pubertät (juveniler Kropf, Störungen der Hirnentwicklungen, höheres Risiko für Arterioskleorse, Strukuturveränderungen der Schilddrüse)
Erwachsene (Kropf- und Strukturveränderungen der Schilddrüse, höheres Risiko für Arterioskleorse, gestörte Fruchtbarkeit)
Empfohlene Zufuhr: ca. 200ug/d
Vorkommen: viel in jodiertem Speisesalz, Seefisch, Mineralwässern

Selen:
Kommt in verschiedenen Oxidationsstufen vor: Organisch (-2): Se-Methionin, Se-Cystein, Anorganisch: Selenite (Gips)
Gesamtbestand: ca. 13-20 mg (Leber, Niere, Zähne usw.)
Zufuhr mit der Nahrung: ca. 70 ug/d
Absorption: Aktive Aufnahme von Se-Methionin im oberen Dünndarm (nahezu 100%)
Absorptionsraten für anorganisches Selen deutlich niedriger (ca. 50%)
Transport im Plasma gebunden an das Selenoprotein P – Aufnahme in Gewebe
Physiologische Funktionen: Bildung von Se-haltigen Proteinen bzw. Proteinuntereinheiten (Mensch: ca. 20 bekannt)
-> (mit)verantwortlich für die jeweilige Proteinfunktion
Bekanntester Vertreter: Glutathionperoxidase
Stoffwechsel: Ausreichende Zufuhr notwendig für optimale antioxidative Aktivität:
-> Abfangen niedermolekularer Hydroperoxide bzw. Reduktion der Lipidperoxide (scavenger-Wirkung)
–> Verhinderung einer oxidativen Zerstörung von Zellmembranen
–> vermindertes Risiko für Tumorerkrankungen
Mangel: Bei Menschen nur eine in China auftretende Erkrankung (Keshan disease: Kardiomyopathie) durch Se-Mangel bedingt (Aufnahme unter 11 ug/d)
Bei Se-Plasma-Werten < 60 ug/L erhöhte Inzidenz für ischämische Herzerkrankungen
Einzeldosis von 200.000ug letal. Ab 800ug beginn chronischer Selenvergiftung.
Empfohlen: ca. 50ug/d
Vorkommen: Abhängig vom Selen-Gehalt der Anbauflächen:
-> Deutscher Weizen: 2 ug/100 g; US-Weizen: bis zu 100 ug/100 g
Hohe Vorkommen in Innerein und Gerstenkörnern.

Zink:
Bestand: ca. 1,5gr in der Muskulatur, 500-800mg in den Knochen usw.
Physiologische Funktionen: Cofaktor für verschiedene Enzyme (ca. 50; z.B. Carboanhydrase, ADH)
Bestandteil von Transkriptionsfaktoren
Intrazelluläre Speicherung von Insulin als Zn-Komplex
Dämmerungssehen (Retina)
Status: Bestimmung von Enzymaktivität
Absorption: Aktiver Transport, der durch Mangel und andere Faktoren (Hormonstatus, Stress etc.) stimuliert wird (Regulation der Zn-Homöostase);
Rate ca. 30%. Verminderung der Absorption durch Phytate, Nahrungsfasern, Oxalate, Alkoholismus usw.
Im Plasma Bindung an Albumin
Mangel: Symptome abhängig von Alter und Geschlecht (Kindesalter: Wachstumsstörungenm Erwachsene: Haarausfall, Hautveränderungen, Infektanfälligkeit, gestörte Wundheilung)
Mangel möglich bei: Parenteraler Ernährung, bei Darmerkrankungen, bei strengen Vegetariern und genetisch bedingter Zink-Malabsorption
Empfohlene Zufuhr: Männer 10mg/d und Frauen 7mg/d
Zufuhr: Tatsächliche Zufuhr liegt in der Regel ca. 20% unter dem Referenzwert; Mangelerscheinungen treten deshalb nicht auf
-> bei der Schätzung der Zufuhr eingesetzte Absorptionsrate ist relativ gering (ca. 20%); aufgrund des hohen Fleischkonsums ist dieser Wert wahrscheinlich höher
Zink weist geringe Toxizität auf
Hohe Vorkommen in Edamer, Kalbsleber

Fluorid:
Ausschließlich chemisch gebunden
Körperbestand: 2-5 g (95% in Knochen und Zähnen)
Funktion: Einbau in Zahn- und Knochensubstanz (Fluor-Apatit) -> Stabilisierung (Härtung)
Unentbehrlichkeit immer noch fraglich
Absorption/Stoffwechsel: Rate abhängig von Bindung an Nahrungsbestandteilen (aus wässriger Lösung: quantitative Aufnahme (25% bereits im Magen,
Hemmung durch Kationen (Salzbildung))
Verteilung um Körperwasser (erscheint z.B. auch im Speichel)
Aufnahme in die Gewebe – Einbau, Ausscheidung zu 90% über die Niere
Mangel: Nicht ausreichende Härtung von Zähnen und Knochen
-> Kariesrisiko beträchtlich höher
-> nicht ausreichende Knochen-Calcifizierung (Osteoporoserisiko höher)
Problem: Spanne zwischen erwünschter und toxikologischer Wirkung gering
Fluoridierung des Trinkwassers kann Häufigkeit für Karies deutlich mindern
Empfohlene Zufuhr ca. 3,5mg/d
Vorkommen: Gehalt in Lebensmitteln generell gering: Schwarztee, Trinkasser und Schalentiere haben recht hohen Gehalt

Kupfer:
Kommt in der Natur als metallisches Kupfer und als Salz (Cu2+) vor
Bestand im Körper: 100 – 150 mg
Physiologische Funktionen: Bestandteil von Enzymen (Substrat in der Regel O2) und Sauerstofftransportproteinen:
Caeruloplasmin (Ferrooxidase I), Oxidation von Fe2+ -> Fe3+, Superoxid-Dismutase usw.
-> Beteiligung am endogenen antioxidativen System
Absorption, Stoffwechsel: Überwiegend passive Diffusion (Dünndarm; teils Magen), Absorptionsrate 35 – 70%, abhängig von anderen Nahrungsbestandteilen:
-> Aminosäuren, Fructose hoch
-> Andere zweiwertige Ionen und Phytate runter
Nach Aufnahme Bindung an Metallothionin und Transport im Pfortaderblut an Proteine z.b. Albumin und Aminosäuren gebunden, danach
Aufnahme in die Leber und Einbau in Zielproteine oder (als Caeruloplasmin) wieder Abgabe ins Blut (Transport zu Zielgeweben)
Rezeptor-vermittelte Aufnahme ins Gewebe. Ausgeschieden wird es via Galle (Homöostase)
Mangel: Symptome (ansteigender Grad des Mangels)
Verminderung der Granulocyten/Leukocyten und Erythrocyten – gesteigerte Infektanfälligkeit
Hautveränderungen (Depigmentierungen); ZNS-Störungen
Skelettverformungen
Anämie
Anstieg Gesamt-Cholesterol
Toxizität: Generell gering; durch LM Vergiftungen nicht zu erwarten
Ausnahme: Trinkwasser (Verwendung von Cu-Rohren), wenn pH-Wert des Wassers niedrig (eigene Quelle)
Bei beruflicher Disposition: Erbrechen, Leberschädigung, Blutbildveränderungen
Empfohlene Zufuhr: ca. 1-1,5mg/d
Vorkommen: Wichtigste Kupferquellen sind Vollkornprodukte, Innereien (Leber), Nüsse
Pflanzliche LM weisen durchschnittlich höhere Gehalte auf

Chrom: Bestandteil (als Cr3+) des Glucosetoleranzfaktors -> Cofaktor für die Reaktion des Insulins mit dem Rezeptor