Eisen im menschlichen Körper

Der menschliche Körper benötigt für viele lebensnotwendigen Funktionen Eisen. Es ist außerdem das Spurenelement, welches in der höchsten Konzentration im menschlichen Körper vorliegt. Eisenmangel ist ein weit verbreitetes Problem.

Der menschliche Körper hat einen Eisengehalt von 3-5g. Der tägliche Eisenbedarf liegt bei etwa 12-15mg. Nur ein Teil des durch die Nahrung zugeführten Eisens wird im Magendarmtrakt aufgenommen und dem Organismus zur Verfügung gestellt. Eisen liegt entweder als zweifach positiv (Fe2+) oder dreifach positiv (Fe3+) geladenes Ion vor. Nur das Fe2+ kann durch die Darmzellen aufgenommen werden. Daher führt die gleichzeitige Aufnahme von Vitamin C, welches Eisen in die zweifach geladene Form umwandelt, zu einer besseren Resorption. Außerdem kann Eisen sehr gut in Häm-gebundener Form aufgenommen werden. Häm ist ein Molekül, welches in vielen Proteinen das Eisen bindet - wie beispielsweise dem roten Blutfarbstoff, dem Hämoglobin. Daher wird tierisches Eisen, das in hohem Anteil in dieser Form vorliegt, gut resorbiert.

Sobald das Eisen in die Darmzelle aufgenommen wird, gibt es zwei Möglichkeiten:
das Eisen kann entweder über Transporter in das Blut abgegeben und dem Kreislauf zugeführt werden. Besteht bereits eine hohe Eisenkonzentration im Blut, werden diese Transporter weniger aktiv und das Eisen reichert sich stattdessen vermehrt in Speichern in den Zellen (dem Ferritin) an. Da die Lebensdauer der Darmzellen begrenzt ist, wird in diesem Zustand mit dem regelmäßigen Abschilfern dieser Darmzellen vermehrt auch das in ihnen gespeicherte Eisen über den Stuhl ausgeschieden. Viele Zellen geben im Zustand hoher Eisenreserven vermehrt Ferritin an das Blut ab. Aus diesem Grund kann der Ferritinspiegel als grobes Maß für den Eisengehalt im Körper angesehen werden.
Im Blut bindet Eisen an das Eisentransportprotein Transferrin. Da ungebundenes Eisen beispielsweise für Nieren- und Leberzellen schädlich ist, muss Transferrin im gesunden Körper stets im vorliegen, um das Eisen zu binden, damit es nicht frei im Körper ist. Normalerweise sind etwa 15-45% der Eisenbindungsstellen des Transferins belegt (Transferrinsättigung). Mit diesem Wert kann der aktuelle Eisenbedarf des Körpers bestimmt werden. Durch die hohe Kapazität des Transferrins können auch größere Mengen freigesetzten Eisens abgefangen werden, ohne dass eine Schädigung durch freies Eisen zu befürchten ist.
Pro Tag verliert der Mensch etwa 1-2mg Eisen. Dies ist überwiegend auf absterbende Haut- und Darmzellen zurückzuführen. Blutungen (und damit auch die Menstruation) haben einen großen Einfluss auf den Eisenverlust, da mit jedem Milliliter Blut etwa 0,5mg Eisen verloren gehen. Dies ist eine mögliche Erklärung dafür, dass überwiegend Frauen an Eisenmangel leiden. Der Körper hat abgesehen vom normalen Zelluntergang keine Möglichkeit Eisen auszuscheiden. Daher ist es essentiell, dass die Eisenaufnahme streng reguliert wird. Ein Mechanismus, um die Aufnahme zu vermindern, liegt in der Ausschüttung des Proteins Hepcidin durch die Leber. Hepcidin bindet an Eisentransporter im Darm und führt zu deren Abbau. Eine Erkrankung, bei der dieser Mechanismus nicht mehr funktioniert, die erbliche Hämochromatose, führt zu schwerer Eisenüberladung der Leber und in der Folge unbehandelt zum Leberversagen.

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Die Funktionen des Eisens im Körper sind äußerst vielfältig. Die mengenmäßig bedeutendste Aufgabe ist der Transport von Sauerstoff im Blut: über die Hälfte des Gesamteisens liegt im roten Blutfarbstoff, dem Hämoglobin vor. Diese Aufgabe kann kein anderes Element übernehmen, da eisenhaltiges Hämoglobin den Sauerstoff in der Lunge schnell aufnimmt, im Gewebe allerdings auch wieder abgibt.
Die Symptome eines Eisenmangels ergeben sich daher überwiegend auf der verminderten Menge an Hämoglobin und der sich daraus ergebenden zu geringen Sauerstoff-Transportkapazität des Blutes.
Im Muskelgewebe liegt ein ähnliches Protein vor, das Myoglobin, welches Sauerstoff speichert und bei hohem Sauerstoffbedarf die Leistungsfähigkeit von Ausdauermuskulatur aufrechterhält und dieser ihre rote Farbe gibt.
Eisen spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung des Sauerstoffs zu Kohlenstoffdioxid in der Zelle.
Die Giftwirkung von Zyankali beruht auf der Blockade eines eisenhaltigen Proteins, des Cytochrom c, wodurch es zu innerem Ersticken kommt.
Und die wichtigsten Enzyme, die den Abbau von körpereigenen und körperfremden Substanzen wie Giften und Medikamenten einleiten, sind ebenfalls eisenhaltig.

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Eisenmangel gehört zu den häufigsten und klinisch bedeutsamsten Mangelerkrankungen. Weltweit sind etwa 30% der Weltbevölkerung betroffen, Frauen ungefähr fünfmal häufiger als Männer. Die wichtigsten Gründe sind Mangelernährung und verstärkte Menstruationsblutungen; aber auch chronische Darmerkrankungen und Blutverluste durch Operationen oder Verletzungen können einen Eisenmangel auslösen oder weiter verschlechtern. Auch der erhöhte Eisenbedarf in der Schwangerschaft kann zu Eisenmangel führen.
Da die Eisenaufnahme des Darmes begrenzt ist, ist eine Therapie häufig schwierig und langwierig. Eisenmangel kann sich zu einer Eisenmangelanämie (Blutarmut) steigern. Dabei nimmt die Größe der roten Blutkörperchen ab und sie enthalten weniger roten Blutfarbstoff, sodass die Sauerstofftransport-Kapazität des Blutes abnimmt. Die Symptome sind Müdigkeit, Blässe, eventuell Atemnot und Herzrasen. Außerdem kann es zu Mundwinkelrhagaden (schmerzhafte, häufig entzündete Einrisse der Mundwinkel), Nagel- und Haarveränderungen kommen.
Die Diagnose Eisenmangel kann anhand eines verminderten Ferritin- und eines erhöhten Transferrinspiegels gestellt werden (Ersteres steht für den niedrigen Eisengehalt, Letzteres für den hohen Eisenbedarf). Die Eisenmangelanämie wird im Blutbild anhand der Zahl der roten Blutkörperchen und der Hämoglobinkonzentration im Blut bestimmt. Therapeutisch sollte primär eine eventuelle Grunderkrankung, die zu dem Eisenmangel führt, behandelt werden und langfristig eine Ernährung eingehalten werden, welche eine ausreichende Eisenzufuhr gewährleistet. Ansonsten kann Eisen auch in Form von Tabletten oder aber, sollte dies nicht zum Erfolg führen, intravenös verabreicht werden.

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Ein Risikofaktor für Eisenmangel ist eine vegane Ernährung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass viele tierischen Lebensmittel - hier ist insbesondere Leber zu nennen - relativ große Mengen an Eisen enthalten und dieses überwiegend als Hämeisen vorliegt, welches gut resorbiert wird. Allerdings weisen auch viele vegane Lebensmittel einen vergleichbaren Eisengehalt auf, sodass durch eine bewusste Auswahl eisenreicher Nahrungsmittel auch für Veganer ein Eisenmangel verhindert werden kann. Zu pflanzlichen Nahrungsmitteln mit viel Eisen zählen Getreidesorten wie Weizen- und Roggenvollkorn, Haferflocken sowie Nüsse und weiße Bohnen. Allerdings ist zu beachten, dass das in Pflanzen überwiegend vorkommende freie Eisen besonders empfindlich gegenüber anderen Nahrungsmitteln ist, die die Eisenaufnahme hemmen (wie Tannine) oder fördern (Vitamin C). Je nach Bedarf und fördernden bzw. hemmenden Substanzen schwankt die Eisenresorption zwischen etwa 4% und 40%.

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