Eisen

Eisen ist ein wichtiger biochemischer Faktor zahlreicher Stoffwechselprozesse. Der Gesamtkörperbestand bei Erwachsenen liegt bei 2,5–4 g, wobei sich zwei Drittel davon im Hämoglobin befinden.²

Die Eisenversorgung des menschlichen Organismus wird durch die intestinale Aufnahme im Dünndarm gewährleistet, die vom Bedarf des Körpers und von der Bioverfügbarkeit in den Nahrungsmitteln abhängig ist. Der Eisenspeicher und der individuelle Versorgungsstatus des Köpers mit Eisen wirken sich jeweils auf die Absorptionsrate aus, die zudem von weiteren Faktoren beeinflusst werden kann (z.B. Ausmaß der Erythropoese, Resorptionsverhältnisse des Verdauungstraktes, Alter oder Erkrankungen, die die Eisenresorption beeinträchtigen). Besteht über längere Zeit eine unzureichende Versorgung mit Eisen, bedient sich der Körper zunächst aus gespeicherten Reserven. Sind diese aufgebraucht, stellt sich zunächst ein funktioneller Mangel ein, später dann ein klinisch manifester Eisenmangel in Form einer Anämie.

Eisen wird entweder als Hämeisen (Fe²⁺) oder als Nicht-Hämeisen, welches vorwiegend in freier dreiwertiger (Fe³⁺) und in geringer Menge in zweiwertiger Form (Fe²⁺) vorliegt, aufgenommen. Der Mensch kann Hämeisen sehr viel besser absorbieren als Nicht-Hämeisen

Eisen ist unter anderem von Bedeutung für:

Sauerstoffaufnahme und -transport

Der über die Lungen aufgenommene Sauerstoff wird mit Hilfe von Eisen an das Transporteiweiß Hämoglobin gebunden und so über das Blut in alle Organe und Gewebe des Körpers verteilt. Bei Eisenmangel sinkt der Anteil des Hämoglobins in den Erythrozyten ab, wodurch sich die Sauerstoffversorgung im Gewebe verschlechtert.

Sauerstoffversorgung der Muskulatur 

Myoglobin enthält Hämeisen und ist als Sauerstoffträger für die Sauerstoffversorgung in der Muskulatur zuständig. Bei einem Eisenmangel ist das Myoglobin stark reduziert, was sich auf die sauerstoffabhängige Kontraktionsleistung des Muskels negativ auswirkt.

Elektronentransport und Zelluläre Energiegewinnung 

Auch in den Zytochromen findet sich Hämeisen, das als Elektronentransporteur in der Atmungskette dient. Eisen spielt zudem eine wichtige Rolle für die Energiebereitstellung in der Zelle. In chemischer Verbindung mit Schwefel ist Eisen ein wesentliches Element für die Bildung der chemischen Zellenergie ATP.

Blutbildung

Eisen wird für die Blutbildung benötigt. Steht nicht genug Eisen zur Verfügung, kann nicht ausreichend Hämoglobin  gebildet werden.

Sonstiges

Eisen ist zudem an der DNA-Synthese und DNA-Transkription, bei der Zellproliferation, der Synthetisierung verschiedener Hormone (z.B. Adrenalin, Serotonin, Melatonin, Dopamin, Wachstumshormon, Schilddrüsen- und Geschlechtshormone) und der Immunabwehr beteiligt.

In der Regel enthält eine ausgewogene Kost ausreichend Eisen, um den Tagesbedarf an dem Spurenelement zu decken. Täglich werden rund 15–20 mg Eisen mit der Nahrung aufgenommen, davon werden jedoch nur rund 10 %, also 1–2 mg, resorbiert.³ Dieser Umstand wurde bei den Zufuhrempfehlungen berücksichtigt.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE)⁴ empfiehlt folgende Mengen für die tägliche Zufuhr des Biofaktors:

Der Eisenbedarf hängt unter anderem von Alter und Geschlecht ab. Insbesondere Frauen bis zum Alter von ca. 50 Jahren haben bedingt durch die Menstruation einen erhöhten Bedarf. Das gilt auch für Schwangere und stillende Frauen. Vor allem während der Schwangerschaft steigt der Bedarf an Eisen für den Fetus, die Plazenta und das deutlich erhöhte Blutvolumen der Mutter. Auf den Eisenstatus sollten auch Vegetarier und Veganer (insbesondere die Frauen) aufgrund ihrer eisenärmeren Ernährung achten. Kinder zwischen sechs Monaten und vier Jahren sowie Jugendliche in der Wachstumsphase brauchen viel Eisen. Auch Leistungssportler benötigen es vermehrt, um Verluste durch Schwitzen auszugleichen und für eine optimale Muskelfunktion und Regeneration.

Derzeit gibt es keine UL-Angaben (Tolerable Upper Intake Levels = UL) der Europäischen Lebensmittelbehörde (EFSA) für Eisen-Supplemente. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) kam jedoch zur Einschätzung, dass die Tageshöchstmenge von Eisen in Nahrungsergänzungsmitteln für Frauen zwischen 14 und 50 Jahren maximal 6 mg betragen sollte. Für andere Bevölkerungsgruppen hat das Institut keine entsprechenden Angaben zu Tageshöchstmengen gemacht.⁵

Grundsätzlich ist jeder Eisenmangel, der das Stadium der eisendefizitären Erythropoese erreicht hat, eine Indikation zur Eisengabe. In diesen Fällen kann die benötigte Eisenmenge deutlich über den Empfehlungen der DGE liegen. Initial wird dann mit 50-100 mg Fe²⁺ pro Tag begonnen.⁶

Laut der Nationalen Verzehrsstudie II (NVSII, 2008)⁷ liegt die mittlere tägliche Zufuhr von Eisen von

• Männern bei 14,4 mg/T

• Frauen bei 11,8 mg/T

Bei Männern liegt die mittlere Eisenzufuhr in allen Altersgruppen über den empfohlenen Referenzwerten der DGE und ist in der Gruppe der 25–34-Jährigen am höchsten. Trotzdem erreichen 14 % der Männer die empfohlene tägliche Zufuhr für Eisen nicht.

Bei Frauen weicht die Versorgungslage stark von der der Männer ab. Die über 50 jährigen Frauen erreichen zwar im Mittel die empfohlene Zufuhrmenge gut. Doch bei Frauen im Alter bis 50 Jahre sieht das ganz anders aus. Bis zum Alter von 24 Jahren erreichen Frauen im Durchschnitt nicht einmal 50 % der empfohlenen Eisenzufuhr. Bei Frauen zwischen 24 und 50 Jahren liegt die Eisenzufuhr ebenfalls noch deutlich unter dem empfohlenen Wert. Insgesamt erreichen 58 % der Frauen die empfohlene tägliche Zufuhr für Eisen nicht. Bis zum Alter von 50 Jahren trifft das auf über 75 % der Frauen zu. In den Altersgruppen der 51–64-Jährigen sinkt dieser Anteil auf 24 % bzw. bei den 65–80-Jährigen auf 36 % ab.

Zu den wichtigsten Eisen-Lieferanten zählen tierische Produkte, Eigelb, Getreideprodukte, Gemüse, Nüsse und Hülsenfrüchte.

Für die Eisenversorgung durch Lebensmittel ist nicht so sehr der Gehalt des Eisens, sondern seine Bioverfügbarkeit ausschlaggebend. So dominiert in tierischen Lebensmitteln das Hämeisen, während sich in pflanzlichen Lebensmitteln Nicht-Hämeisen befindet. Somit ist die Absorptionsrate von tierischem Eisen (30 %) deutlich höher als die aus pflanzlichen Nahrungsmitteln (5 %). Darüber hinaus wird die Aufnahme von Nicht-Hämeisen durch andere Nahrungsmittelbestandteile beeinflusst. So hemmen Phytinsäure (Hülsenfrüchte, Getreide, Mais, Soja) und Polyphenole (in Kaffee, Tee, Rotwein und Spinat), Oxalate (Spinat, Rhabarber, Kakao), Phosphate und einige Ballaststoffe die Absorption von Nicht-Hämeisen. Vitamin C hingegen führt zu einer erhöhten Eisenaufnahme, da es die Reduktion von Fe3⁺ zu Fe2⁺ erleichtert. Das gilt auch für organische Säuren (Zitronen-, Wein- und Milchsäure). Auch die gleichzeitige Zufuhr von tierischen Hämeisen erhöht die Absorption von Eisen aus pflanzlichen Lebensmitteln.

Besonders hoch ist der Gehalt des Biofaktors in folgenden Nahrungsmitteln:⁸

Fleisch/Meerestiere/Eier

• Leber und Herz von Rind/Lamm und Schwein

• Leberwurst/-pastete

• Blutwurst

• Austern

• Miesmuscheln

• Eigelb

Obst

• getrockneten Aprikosen und Feigen

• Rosinen

Gemüse, Kräuter, Pilze

• Amaranth

• Kürbis

• Schwarzwurzel

• Topinambur

• Spinat

• Rote Beete

• Brennnessel, Basilikum, Dill

• Pfifferlinge, getrocknete Steinpilze

Hülsenfrüchte

• Sojabohne (und Sojamehl)

• Linsen

• Weiße Bohnen

• Erbsen

• Kichererbsen

Getreideprodukte

• Haferflocken (Vollkorn)

• Kleieflocken

• Hirse

• Weizenkeime

• Roggen

• Vollkornmehl

Nüsse/Samen

• Haselnüsse

• Leinsamen

• Kürbis-, Pistazien-, Pinien-, Sonnenblumenkerne

Der Eisenmangel entsteht bei einem Missverhältnis zwischen Eisenaufnahme und -bedarf. Er verläuft in Stadien. Eine negative Eisenbilanz führt initial zu einem Speichereisenmangel (ohne Symptome), dann zu einer eisendefizitären Erythropoese und zum Schluss zu einem Abfall des Hämoglobinwerts unter die Norm (Eisenmangelanämie).^9,10

Latenter Eisenmangel

Ein latenter Eisenmangel kann sich mit typischen Symptomen wie Müdigkeit, Schwäche, Appetitlosigkeit, Infektanfälligkeit, Kopfschmerzen, Blässe, Konzentrationsstörungen, Mundwinkelrhagaden und Magen-Darm-Beschwerden zeigen. Das Speichereisen ist zwar vermindert, es zeigen sich jedoch noch keine funktionellen Auswirkungen (Ferritin vermindert; Hämoglobin (Hb), MCV (mittlere Volumen eines einzelnen Erythrozyten) und MCH (durchschnittlicher Hämoglobin-Gehalt eines einzelnen Erythrozyten) sind im Normbereich).

Eisenmangelanämie (mikrozytäre, hypochrome Anämie)                                                   

Bei der Eisenmangelanämie sind die Hämoglobinsynthese und die Erythrozytenbildung gestört, da nicht genügend Eisen für die Erythropoese zur Verfügung steht. Neben den Symptomen des latenten Eisenmangels zeigen sich Störungen an Nägeln und Haaren sowie auf der Haut. Es kann auch zu Glossitis mit Zungenbrennen kommen. Bei der Eisenmangelanämie sind die Erythrozyten zu klein und enthalten nur wenig Hämoglobin. MCV und MCH sind ebenfalls vermindert. Die Konzentration des Speicherproteins Ferritin ist erniedrigt, während das Transporteiweiß Transferrin sowie die löslichen Transferrinrezeptoren sTfR erhöht sind.

Funktioneller Eisenmangel                                                                                                 

Ein funktioneller Eisenmangel wird häufig durch ein chronisches Krankheitsgeschehen verursacht. Dabei mobilisieren Infektionen oder Entzündungen das Speichereisen und erhöhen den Serumferritinspiegel, was wiederum die Hepcidinproduktion anregt. Die Eisenabsorption wird auf diese Weise gehemmt, obwohl die Eisenspeicher geschwächt sind. Der Ferritinwert ist normal oder erhöht, die Transferrinsättigung erniedrigt oder die hypochrome Erythrozytenfraktion liegt über 10 %.

Eisenmangel während und nach der Schwangerschaft 

Eisenmangel zählt zu den häufigsten Problemen in der Geburtshilfe. Grund ist ein erhöhter Sauerstoff- und damit auch Eisenbedarf der Schwangeren, da sowohl der Fetus als auch die Plazenta Eisen aufnehmen. Zudem steigt das Blutvolumen der Schwangeren. Den erhöhten Bedarf über die Nahrung zu decken, ist anspruchsvoll, und nur wenige Frauen schaffen das. Daher leiden viele Schwangere unter einem Eisenmangel mit Müdigkeit und Leistungsabfall, fast 10 % sogar unter einer Anämie.11 Bei zu niedrigem Hämoglobinwert besteht die Gefahr, dass das Kind mit Sauerstoff unterversorgt wird. Je nach Schweregrad kann eine Eisenmangelanämie bei schwangeren Frauen bis hin zu einer erhöhter Abortrate, Frühgeburtlichkeit, geringerem Geburtsgewicht sowie Entwicklungsstörungen des Kindes führen. Zudem wird bei schwerem Eisenmangel das Immunsystem der Mutter geschwächt. Während der Schwangerschaft sollte daher der Eisenhaushalt konstant überprüft werden und in begründeten Fällen Eisen substituiert werden. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt eine Eisenergänzung während der gesamten Schwangerschaft.12 Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass auch ein sehr hoher Hämoglobinwert zu einer Minderversorgung des Fetus über die Plazenta führen kann. Bei der Schwangeren-Vorsorge wird daher der Hämoglobinspiegel regelmäßig bestimmt.

Durch den Blutverlust während der Geburt ist der Eisenbedarf postpartum ebenfalls erhöht. Auch hier sollten die Eisenwerte im Auge behalten werden. Gegebenenfalls kann auch hier eine orale Eisensupplementation (allein oder in Kombination mit Folsäure) in den 6–12 Wochen nach der Geburt angezeigt sein.¹³

Wachstumsstörungen bei Kindern                                                                                       

Bei Kindern können sich durch einen schweren chronischen Eisenmangel Wachstumsstörungen, neurologische und kognitive Defizite entwickeln, die im schlimmsten Fall sogar irreversibel sein können.

Ein Eisen-Mangel kann durch Blutverluste, ungenügende Eisen-Zufuhr oder eine Aufnahmestörung im Magen-Darm-Trakt verursacht werden. Das kann u.a. folgende Gründe haben:

Unzureichende alimentäre Zufuhr

z.B. durch einseitige eisenarme Ernährungsformen, Unterernährung, vegetarische oder vegane Ernährung

Blutverluste

durch z.B. verstärkte oder zu häufige Menstruation, Verletzungen, innere Blutungen, vor allem Blutungen im Magen-Darm-Trakt, Tumore, Operationen, Blutspenden, Geburt, Dialyse

Verminderte Resorption

(z.B. bei Zöliakie, chronisch entzündliche Darmerkrankungen)

Langdauernde Einnahme von Medikamenten

(z.B. Arzneien, die die Resorption im Darm beeinflussen (Prevacid, Prilosec), Antibiotika (Tetracycline, Doxocyclin), Protonenpumpeninhibitoren. Die Resorption von Eisen wird zudem durch die gleichzeitige Anwendung von Cholestyramin, Antazida sowie sehr hoch dosierten Kalzium- und Magnesium-Ergänzungspräparaten herabgesetzt.

Genetisch verursachte eisenrefraktäre Eisenmangelanämie

(IRIDA für iron-resistant iron deficiency anemia), eine sehr selten vorkommende Krankheit

Infektion mit Parasiten

(z.B. Hakenwurm)

Gesteigerter Eisenbedarf durch Wachstum

(Kleinkinder und Jugendliche im Wachstumsalter, bei Einsetzen der Menstruation)

Gesteigerter Eisenbedarfs durch Schwangerschaft und Stillzeit

Eisen kann die Magenschleimhaut reizen und zu gastrointestinalen Beschwerden wie Schmerzen, Krämpfen und Übelkeit führen. Auch Durchfall oder Verstopfung können auftreten. Eine Überdosierung infolge einer nicht indizierten Substitution kann in seltenen Fällen und schlimmstenfalls zur Eisenüberladung bis hin zu Organschäden führen.

Zudem kann es zu Wechselwirkungen mit Medikamenten kommen. So können Eisensalze die Resorption von Tetracyklinen, Penicillamin, Levodopa und Methyldopa vermindern und die Resorption von Chinolon-Antibiotika (z. B. Ciprofloxazin, Levofloxazin, Norfloxazin, Ofloxazin) beeinflussen. Bei Patienten, die eine Substitutionstherapie mit Thyroxin erhalten, können Eisensalze die Resorption von Thyroxin vermindern. Die gleichzeitige Einnahme von Eisensalzen mit nichtsteroidalen Antirheumatika kann die Reizwirkung des Eisens auf die Schleimhaut des Magen-Darm-Traktes verstärken.

Durch eine erhöhte Eisenresorption im Dünndarm kommt es bei der heriditären Hämochromatose zu einer Eisenakkumulation in verschiedenen Organen, insbesondere in Leber, Bauchspeicheldrüse und Herz, durch die es langfristig zu einer Gewebeschädigung kommt. In Folge kann es z.B. zu Diabetes mellitus, Kardiomyopathien, Arthropathien oder Infektanfälligkeit kommen. Unbehandelt besteht aufgrund der starken Anreicherung von Eisen in der Leber die Gefahr einer Leberzirrhose. Die Behandlung hat den Entzug von Eisen zum Ziel. Eine Eisen-Supplementation ist daher absolut kontraindiziert. 

¹

Max Rubner-Institut (MRI): Nationale Verzehrsstudie II. Ergebnisbericht, Teil 2. Karlsruhe, 2008. www.mri.bund.de/fileadmin/MRI/Institute/EV/NVSII_Abschlussbericht_Teil_2.pdf, S. 135-136

² Biesalski, HK: Vitamine und Minerale. Stuttgart: Thieme Verlag, 2016, S. 119

³ Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie (Hrsg.): S1-Leitlinie: Eisenmangelanämie, 2016

⁴

www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/eisen/

⁵

Weißenborn A et al.: Höchstmengen für Vitamine und Mineralstoffe in Nahrungsergänzungsmitteln, J Consum Prot Food Saf (2018) 13:25–39. link.springer.com/article/10.1007/s00003-017-1140-y/fulltext.html

⁶ Deutsche Gesellschaft für Hämatologie und Medizinische Onkologie e.V. (Hrsg.): Leitlinie Eisenmangel und Eisenmangelanämie. Empfehlungen der Fachgesellschaft zur Diagnostik und Therapie hämatologischer und onkologischer Erkrankungen, 2011

⁷

Max Rubner-Institut (MRI): Nationale Verzehrsstudie II. Ergebnisbericht, Teil 2. Karlsruhe, 2008. www.mri.bund.de/fileadmin/MRI/Institute/EV/NVSII_Abschlussbericht_Teil_2.pdf, S. 135-136

⁸ Elmadfa, I: Die große GU Nährwert Kalorien-Tabelle, München: Gräfe und Unzer, 2013

⁹ Deutsche Gesellschaft für Hämatologie und Medizinische Onkologie e.V. (Hrsg.): Leitlinie Eisenmangel und Eisenmangelanämie. Empfehlungen der Fachgesellschaft zur Diagnostik und Therapie hämatologischer und onkologischer Erkrankungen, 2011

¹⁰ Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie (Hrsg.): S1-Leitlinie: Eisenmangelanämie, 2016

¹¹

Immel-Sehr A: Schwangerschaft: Wie sinnvoll sind Supplemente? Pharmazeutische Zeitung 2012; 37 www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php

¹² World Health Organization (WHO): Guideline: Daily iron and folic acid supplementation in pregnant women. Geneva, World Health Organization, 2012

¹³ World Health Organization (WHO): Guideline: Iron supplementation in postpartum women. Geneva: World Health Organization, 2016