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Die richtige Dosis

16.08.2004  00:00 Uhr

Mineralstoffe und Spurenelemente

Die richtige Dosis

von Thomas Ettle und Klaus Schümann, München/Weihenstephan

Spurenelemente sind nur in kleinsten Mengen im menschlichen Körper vorhanden, doch die meisten von ihnen sind für physiologische Prozesse von großer Bedeutung und daher lebensnotwendig. Sie müssen regelmäßig mit der Nahrung aufgenommen werden. Zu geringe Mengen können zu Mangelzuständen, zu hohe Dosen zu Vergiftungen führen.

Spurenelemente wie Chrom, Eisen, Iod, Kobalt, Kupfer, Mangan, Molybdän, Nickel, Selen, Vanadium und Zink gehören zu den Mikronährstoffen. Sie sind dadurch definiert, dass sie weniger als 0,01 Prozent zum Körpergewicht beitragen. Im Vergleich zu Mengenelementen wie Calcium, das etwa 1 bis 1,2 kg ausmacht, Kalium (140 g) oder Magnesium (24 g) liegt ihr Bestand erheblich niedriger. So kommen im menschlichen Körper etwa 2,2 bis 3,8 g Eisen, 50 bis 120 mg Kupfer und zwischen 13 und 20 mg Selen vor. Unabhängig von ihrer geringen Menge kann der Organismus ohne die Zufuhr einiger dieser Elemente nicht auskommen – sie haben essenzielle Funktion.

Damit Mikronährstoffe als essenziell gelten, müssen sie verschiedene Schlüsselkriterien erfüllen: Es muss wichtige Enzyme oder Metalloproteine geben, deren Funktion davon abhängt, dass die essenziellen Spurenmetalle in ihre funktionellen Gruppen eingebaut sind. Da Enzyme und Transportproteine sich bei ihrer Funktion nicht verbrauchen, können die essenziellen Spurenmetalle trotz ihrer geringen Menge einen entscheidenden Beitrag für biologischen Schlüsselfunktionen leisten. Außerdem muss eine unzureichende Versorgung zu Mangelerscheinungen führen, die in Abhängigkeit von der physiologischen Funktion der metallabhängigen Proteine für die einzelnen Elemente spezifisch sind. Wegen der Bedeutung der von ihnen abhängigen Enzymsysteme hat die Evolution Mechanismen entwickelt, um die Versorgung mit essenziellen Spurenmetallen auch bei knappem Angebot in der Nahrung möglichst lange sicherzustellen. Resorption und Ausscheidung können im Mangel gesteigert beziehungsweise erniedrigt sein, oder der Körper legt in Zeiten üppiger Zufuhr Speicher an. Die bedarfsgerechte Steuerung dieser Mechanismen dient auch, um einer Überladung bei Überangebot entgegenzuwirken.

Neben den essenziellen Funktionen sind für einige Spurenmetalle „pharmakologische“ Wirkungen beschrieben, die die Gesundheit beziehungsweise einen Genesungsvorgang fördern. Sie treten meist bei Dosierungen oberhalb der Deckung des essenziellen Bedarfs auf. Wie bei allen Pharmaka ist für diese Wirkungen ein Nachweis zu fordern.

Blei, Cadmium oder Quecksilber wurden früher „toxische“ Spurenelemente genannt, weil ihre toxischen Wirkungen im Vordergrund stehen. Diese Metalle erfüllen die oben genannten Kriterien nicht. Toxische Wirkungen sind aber eine Funktion der Dosis und treten oberhalb einer individuellen Schwelle auch bei allen essenziellen Metallen auf.

Eine Frage der Dosierung

Bei niedriger Zufuhr können bei jedem Element Mangelerscheinungen auftreten, bei höheren Dosen „pharmazeutische“ oder sogar toxische Wirkungen. Daher haben Experten versucht, nach einem einheitlichen System Grenzwerte für eine sichere Zufuhr aufzustellen, um einseitige Mangelzustände und Intoxikationen bei der täglichen Zufuhr mit der Nahrung oder mit Supplementen zu vermeiden. Ein Beispiel dafür sind die Zufuhrempfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE), die „upper levels“ der Scientific Committee on Food der Europäischen Union oder die „Dietary Reference Intakes“ des US-amerikanischen Food and Nutrition Bords.

Unter dem geschätzten durchschnittlichen Bedarf (estimated average requirement, EAR) ist die Zufuhr zu verstehen, bei der 50 Prozent einer Population keinen Mangel aufweisen. Die tägliche Zufuhrempfehlung (recommended dietary allowance, RDA) leitet sich aus diesem Wert ab und liegt zwei Standardabweichungen über dem EAR. Sie entspricht einer Bedarfsdeckung für 97,5 Prozent der Bevölkerung. Diese Ableitung ist mit der adäquaten Aufnahme (adequate intake, AI) zu vergleichen, die an gesunden Probanden beobachtete durchschnittliche tägliche Aufnahme, die üblicherweise oberhalb des RDA liegt. Sie ist die Zielgröße für die tägliche Aufnahme eines Spurenelements aus Nahrung und Supplementen.

Um die Obergrenze für die Zufuhr festzusetzen, werden Daten für die niedrigste Dosis gesucht, bei der toxische Symptome auftreten (lowest observed adverse effect level, LOAEL) oder nach der höchsten Zufuhr, bei der die Symptomatik nicht mehr auftritt (no observed adverse effect level, NOAEL). Diese Größe wird mit einem Unsicherheitsfaktor (UF) multipliziert, der die Unsicherheit quantifiziert, die zum Beispiel durch eine niedrige Fallzahl bei der Bestimmung des LOAEL oder durch die Übertragung von Befunden vom Tier auf den Menschen entsteht. Das Ergebnis dieser Abwägung ist die sichere Obergrenze (upper safe level, UL), ein Wert für die tägliche Zufuhr, bei der das Risiko für Schädigungen nahe Null liegt. Die gesundheitlich unbedenklich Zufuhr über einen längeren Zeitraum, also für die Vermeidung von Mangel und Überdosierung, liegt zwischen der täglichen Zufuhrempfehlung (RDA) und der sicheren Obergrenze (UL).

Dabei ist zu beachten, dass die Zufuhrempfehlungen verschiedener Gremien voneinander abweichen können. Das liegt daran, dass zum Teil verschiedene Werte für den NOAEL, LOAEL oder EAR als Ausgangspunkt gewählt und entsprechend unterschiedliche Unsicherheitsfaktoren eingesetzt wurden. Außerdem sind die Werte für die diätetische Zufuhr über einen langen Zeitraum bestimmt. Kurzzeitige Über- oder Unterschreitungen sind daher unbedenklich. Weiterhin ist zu beachten, dass die ermittelten Werte nicht für medizinische Indikationen gelten. Zum Ausgleich von klinisch manifesten Mangelerscheinungen kann therapeutische vorübergehend die Zufuhr erheblich höherer Mengen erforderlich werden, die dann ärztlich verordnet und überwacht werden sollte. Top

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