Eisen: Was Sie wissen müssen & die Rolle des Darmmikrobioms

WAS IST EISEN?

Eisen ist ein Element, das für den Menschen biologisch essentiell ist. Es ist notwendig für die Immunreaktion, den oxidativen Stoffwechsel, das körperliche Wachstum und neurologische Funktionen. Es ist ein notwendiger Bestandteil einer Reihe von Proteinen, einschließlich Hämoglobin und Myoglobin [1,2,3]. Hämoglobin ist ein Protein in den roten Blutkörperchen, das den Sauerstoff von der Lunge in den Körper transportiert, und Myoglobin ist ein Protein, das die Muskeln mit Sauerstoff versorgt. Dieser Sauerstofftransportmechanismus in unserem Körper ist eine der wichtigsten Funktionen von Eisen. Für die verschiedenen Lebensphasen gibt es unterschiedliche Empfehlungen für die tägliche Einnahme von Eisen. Um einen gesunden Eisenspiegel aufrechtzuerhalten, sollten diese empfohlenen Tagesdosen (RDI, “recommended daily intake”) eingehalten werden. 

EISENQUELLEN UND VERTEILUNG IM KÖRPER

Unser Körper kann Eisen nicht selbst herstellen, sodass wir es über die Nahrung aufnehmen müssen. Eisen ist in (rotem) Fleisch, in großen Mengen in tierischer Leber, Eigelb, Fisch und in pflanzlichen Lebensmitteln wie Nüssen und Spinat enthalten.

Nach der Einnahme wird das Eisen über Transferrin, ein spezielles Transporterprotein, an das Gewebe abgegeben [4]

• 75 % des vom Körper aufgenommenen Eisens werden für die Bildung von Hämoglobin und roten Blutkörperchen verwendet

• 10-20 % werden in Eisenspeichern, dem so genannten Ferritin, gespeichert - das Eisen muss gespeichert und über spezielle Proteine transportiert werden, damit es in der löslichen, nicht toxischen Form bleib

• 5-15 % werden für andere Prozesse im Körper verwendet.

Da Eisen im Übermaß reaktiv und toxisch ist, verfügt unser Körper über elegante Mechanismen zur Regulierung unserer Eisenspeicher, um Eisen in einem gesunden physiologischen und optimalen Bereich zu halten [5,6,7]. Sobald das Eisen jedoch aufgenommen wurde, gibt es keinen Mechanismus im Körper, der es uns ermöglicht, das Eisen loszuwerden, außer durch kleine Mengen toter Zellen oder wenn wir bluten.

Unser Körper reguliert überschüssiges Eisen, indem er es in ausreichender Menge in spezialisierten Proteinen (dem so genannten Ferritin) speichert und das körpereigene Eisen wiederverwertet, wodurch seine Aufnahme aus der Umwelt begrenzt wird. Letztendlich hängt die Menge des aufgenommenen Eisens stark von der Menge ab, die im Körper zirkuliert, und von der Menge des gespeicherten Eisens [5,6]

WAS IST EISENMANGEL?

Trotz des geologischen Reichtums an Eisen ist Eisenmangel immer noch eine der häufigsten Mangelernährungen in der Welt [8]. Dies betrifft nicht nur Menschen in einkommensschwachen und Ländern mit mittlerem Einkommen, sondern ist auch in einkommensstarken Ländern weit verbreitet, in denen andere Formen der Mangelernährung beseitigt wurde.

Von Eisenmangel sind 2 Milliarden Menschen auf der Welt betroffen!

50 % der Fälle von Anämie* werden durch Eisenmangel verursacht

*Anämie ist ein Zustand, bei dem die Anzahl der roten Blutkörperchen oder die Hämoglobinkonzentration in ihnen niedriger als üblich ist. Der von der Weltgesundheitsorganisation empfohlene Grenzwert für Anämie (Hb ,13 g/dL bei Männern, ,12 g/dL bei Frauen, ,11g/dL während der Schwangerschaft)

Da Eisen für den Sauerstofftransport benötigt wird, kann ein noch so leichter Eisenmangel zu extremer Müdigkeit und sogar Kurzatmigkeit führen. Diese Symptome proportional zum Grad des Eisenmangels [2]. Müdigkeit wiederum ist mit erheblichen körperlichen, emotionalen, psychologischen und sozialen Folgen verbunden, wobei praktisch jeder Aspekt des täglichen Lebens betroffen ist. Es wurde auch festgestellt, dass Eisenmangel mit oder ohne Anämie mit einem verringerten Myoglobingehalt in den Muskeln einhergeht, wodurch Muskelkraft und Ausdauer verringert werden [9].

URSACHEN VON EISENMANGEL

Die Ursachen für Eisenmangel können unterschiedlich sein. Vegetarier und Veganer sind eher von Eisenmangel betroffen. Bei einigen ist er genetisch bedingt, bei anderen durch chronische Magen-Darm-Probleme wie Morbus Crohn, Colitis ulcerosa und Zöliakie, und bei wieder anderen sind die Eisenspeicher einfach erschöpft, weil das gesamte Eisen verbraucht ist oder durch erheblichen Blutverlust, wie z.B. während der Periode, verloren geht. In anderen Worten: Eine unzureichende Eisenaufnahme in der Ernährung, chronischer Blutverlust, Schwangerschaft, Ihre Diät und starke körperliche Betätigung können zu Eisenmangel führen

Obwohl Eisen in der Nahrung vorhanden ist, wird es nur sehr schlecht aufgenommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass unser Körper uns vor den toxischen Auswirkungen von Eisen schützt, indem er dieses streng reguliert [10].

Für Menschen, die an Eisenmangel leiden oder gefährdet sind, wie z. B. menstruierende Frauen, Schwangere, Vegetarier, Veganer und Sportler, ist es von Vorteil, ihre Ernährung mit zusätzlichen Eisenpräparaten zu ergänzen, auch weil - je nachdem welche eisenhaltige Lebensmitteln Sie verzehren - Ihre Eisenaufnahme aus Nahrungsmitteln zu gering ist. Bestenfalls bis zu 13 % [11,12].In diesem Blog finden Sie weitere Informationen darüber, wer von Eisenpräparaten profitieren kann.

EISEN UND DAS DARMMIKROBIOM

Der Darm und unser Mikrobiom spielen eine große Rolle bei der Eisenaufnahme. Die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung erfolgt zunächst im Zwölffingerdarm und im proximalen Jejunum und hängt stark vom Aggregatzustand des Eisenatoms ab. Bei physiologischem pH-Wert liegt das Eisen in oxidierter Form vor Fe3+ Zustand.

Um absorbiert zu werden, muss Eisen zunächst einen wichtigen Reduktionsschritt durchlaufen. Eisen muss im<strong> eisenhaltigen Zustand (Fe2+) vorliegen oder durch ein Protein wie Häm gebunden sein. Lesen Sie hier unseren Blogpost über die detaillierten zellulären Mechanismen

Eisenpräparate werden in der Regel in verschiedenen Salzformen supplementiert (als Eisensalze wie das traditionelle Eisensulfat, Eisenfumarat und Eisengluconat), aber diese Formen können sich in ihrer Bioverfügbarkeit unterscheiden. Unter Bioverfügbarkeit versteht man die Fähigkeit der Substanz, absorbiert zu werden (durch den Darm) Hier geht um die Fähigkeit dieser Salze, Fe2+freizusetzen.

Da die Absorption der wichtigste Mechanismus zur Regulierung von Eisen in unserem Körper ist, ist es wichtig, die richtige Salzform zu wählen, die eine bessere Bioverfügbarkeit bietet, insbesondere für diejenigen, die ihr Eisen in erheblichen Mengen ergänzen müssen. Leider kann diese schlechte Absorption, insbesondere des weniger bioverfügbaren Eisensalzes, zu Darmreizungen führen Wie bereits erwähnt, ist Eisen ein reaktives Element. Wenn es in den Verdauungstrakt gelangt, oxidiert es und bildet freie Sauerstoffradikale, die Entzündungen verursachen oder die Magenschleimhaut reizen können. Letztlich führt dies zu unerwünschten Wirkungen, für die Eisenpräparate bekannt sind. Folgende Nebenwirkungen können auftreten: Verstopfung, Durchfall, Sodbrennen, Übelkeit und epigastrische Schmerzen, die bis zu 20 % der Patienten betreffen und die Einnahmetreue der verschiedenen Eisenpräparate einschränken [13]. Bei der Wahl der Art des Eisens zur Ergänzung Ihrer Ernährung sollten Sie darauf achten, dass Sie Eisenformen wählen, die a.) nachweislich besser absorbiert werden als andere herkömmliche Salze und b.) keine Darmreizungen verursachen.

Auch pathogene Bakterien (die Bakterien, die krank machen können), die sich im Darm aufhalten, brauchen Eisen zum Überleben, werden aber normalerweise wegen des Konkurrenzkampfes um Eisen zwischen dem Körper und anderen Bakterien in Schach gehalten. Wenn hohe Eisendosen zugeführt werden, erhalten diese Krankheitserreger all das Eisen, das sie zum Gedeihen brauchen, was zu einem Ungleichgewicht zwischen guten und schlechten Bakterien führen kann (“Dysbiose”) [14].

Eisen wird im Zwölffingerdarm absorbiert, und wenn die Integrität dieses Darmabschnitts zerstört ist, ist auch die Fähigkeit zur Eisenaufnahme verringert. Daher ist ein harmonisches Gleichgewicht in der Zusammensetzung des Darms für die Eisenhomöostase unerlässlich. Ein probiotischer Stamm wie Lactobacillus fermentum, ein Probiotikum, das in der menschlichen Mikrobiota vorkommt, weist eine bemerkenswerte eisenreduzierende Aktivität auf. Das bedeutet, dass er in der Lage ist, Eisen von Fe3+ (der nicht absorbierbaren Form) zu Fe2+ (der Form, in der es absorbiert werden muss) zu reduzieren. Dieser probiotische Stamm ist in der Lage, einen speziellen Metaboliten zu produzieren, der die Absorption durch die DMT1-Transporter (Lesen Sie hier für weitere Informationen) aus den Darmzellen (Enterozyten) erhöhen kann. In einer systematischen Übersichtsarbeit wurde ebenfalls nachgewiesen, dass die Verwendung von einem anderen Lactobacillus-Stamm, Lactobacillus plantarum LP299v, die Absorption von Nicht-Häm-Eisen bei aktiven kaukasischen Europäern verbessern kann [15].

SCHLUSSFOLGERUNGEN

• Eisen ist biologisch essenziell und ist in den meisten Fällen der Nährstoff, der Sauerstoff zu unseren Zellen und Geweben transportiert.

• Unser Körper verfügt über einen strengen Mechanismus zur Regulierung des Eisengehalts im Körper: dieser wird hauptsächlich über die Hemmung der Eisenaufnahme geregelt.

• Die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung ist gering, sodass Personen mit Eisenmangel von Ergänzungsmitteln profitieren können, aber die richtige Art von Eisenpräparaten zu wählen ist wichtig, um die Bioverfügbarkeit ohne Darmreizung zu nutzen. Diese sollten Teil der Checkliste für Ihre Eisenergänzung sein.

• Überschüssiges Eisen reizt den Darm, und kann zu einer übermäßigen Vermehrung schlechter Bakterien führen und das natürliche Gleichgewicht des Mikrobioms stören.

• Die Zusammensetzung des Mikrobioms im Darm ist ebenfalls wichtig, da bestimmte mikrobiotische Stämme wie Lactobacillus fermentum und Lactobacillus plantarum die Effizienz der Eisenaufnahme beeinflussen können.

• Daher ist es wichtig, die Fähigkeit der Probiotika zu verstehen, nicht verfügbares Eisen in seine verfügbare Form umzuwandeln oder Metaboliten zu bilden, die indirekt die Eisenaufnahme im Darm erhöhen. Die Zugabe dieser Stämme in der Ernährung kann die Eisenaufnahme fördern und das natürliche Gleichgewicht des Mikrobioms aufrechterhalten.

Sophie Cochez

Sophie Cochez hat einen Master-Abschluss in medizinischer Biologie, mit besonderem Schwerpunkt in Mikrobiologie und Biotechnologien. Da sie sich für die Gesundheitswissenschaften begeistert, sammelte sie ihre ersten Berufserfahrungen in einem klinischen Forschungszentrum, einer CNRS-Einheit (Centre national de la recherche scientifique), um ihre Masterarbeit zum Thema "Die Verwendung von Antikörper-Arrays zur Analyse menschlicher Krebsproteome - und ihre Anwendungsperspektive für die Brustkrebsdiagnose" zu entwickeln. CNRS FRE 2230

Referenzen:

1. Institute of Medicine (US) Panel on Micronutrients. Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc. Washington (DC): National Academies Press (US); 2001. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK222310/ doi: 10.17226/10026
2. Houston BL, Hurrie D,Graham J, et al. Efficacyof iron supplementation on fatigue and physical capacity in non-anaemic irondeficient adults: a systematic review of randomisedcontrolled trials. BMJ Open 2018;8:e019240. doi:10.1136/ bmjopen-2017-019240
3. Aggett PJ. Iron. In: Erdman JW, Macdonald IA, Zeisel SH, eds. Present Knowledge in Nutrition. 10th ed. Washington, DC: Wiley-Blackwell; 2012:506-20.
4. Abbaspour N, Hurrell R, Kelishadi R. Review on iron and its importance for human health. J Res Med Sci 2014;19:164-74.
5. Anderson J. G and Frazer D.M. Current Understanding of Iron homeostasis. Am J Clin Nutr 2017;106(Suppl):1559S–66S.2017,
6. Camaschella, Clara, Antonella Nai, and Laura Silvestri. "Iron metabolism and iron disorders revisited in the hepcidin era." Haematologica 105.2 (2020): 260.
7. Gasche, C., Lomer, M. C., Cavill, I., & Weiss, G. (2004). Iron, anaemia, and inflammatory bowel diseases. Gut, 53(8), 1190–1197. https://doi.org/10.1136/gut.2003.035758
8. World Health Organization. (2016). Guideline: Iron supplementation
9. EFSA NDA Panel (EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies), 2015. Scientific Opinion on Dietary Reference Values for iron. EFSA Journal 2015; 13 ( 10):4254, 115 pp. doi:10.2903/j.efsa.2015.4254
10. Ems T, St Lucia K, Huecker MR. Biochemistry, Iron Absorption. [Updated 2022 Apr 21]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448204/
11. Stoffel, N. U., Cercamondi, C. I., Brittenham, G., Zeder, C., Geurts-Moespot, A. J., Swinkels, D. W., Moretti, D., & Zimmermann, M. B. (2017). Iron absorption from oral iron supplements given on consecutive versus alternate days and as single morning doses versus twice-daily split dosing in iron-depleted women: two open-label, randomised controlled trials. The Lancet. Haematology, 4(11), e524–e533. https://doi.org/10.1016/S2352-3026(17)30182-5
12. Abbaspour N, Hurrell R, Kelishadi R. Review on iron and its importance for human health. J Res Med Sci 2014;19:164-74.
13. Cancelo-Hidalgo MJ, Castelo-Branco C, Palacios S, et al. Tolerability of different oral iron supplements: a systematic review. Current Med Research & Opinion. 2013;29(4): 291-303. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23252877
14. Rusu, I. G., Suharoschi, R., Vodnar, D. C., Pop, C. R., Socaci, S. A., Vulturar, R., Istrati, M., Moroșan, I., Fărcaș, A. C., Kerezsi, A. D., Mureșan, C. I., & Pop, O. L. (2020). Iron Supplementation Influence on the Gut Microbiota and Probiotic Intake Effect in Iron Deficiency-A Literature-Based Review. Nutrients, 12(7), 1993. https://doi.org/10.3390/nu12071993
15. Vonderheid, S.C.; Tussing-Humphreys, L.; Park, C.; Pauls, H.; Hemphill, N.O.; LaBomascus, B.; McLeod, A.; Koenig, M.D. A Systematic Review and Meta-Analysis on the Effects of Probiotic Species on Iron Absorptionand Iron Status. Nutrients 2019, 11, 2938