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Antioxidantienkombinationen zur Stärkung des Immunsystems

03.10.2005  00:00 Uhr
Vitamine und Spurenelemente

Antioxidantienkombinationen zur Stärkung des Immunsystems

von Hans-Konrad Biesalski und Jana Tinz, Stuttgart

Die Vitamine C und E sowie die Elemente Zink und Selen haben einen bedeutenden Einfluss auf das Immunsystem. Eine Supplementierung der Mikronährstoffe kann Risikogruppen helfen, geschützt durch die Erkältungszeit zu kommen.

Mangelernährung stellt eine der wesentlichen Ursachen für Störungen des Immunsystems des Menschen dar (1). Bereits die suboptimale Aufnahme von Mikronährstoffen durch unzureichende Ernährung oder bedarfssteigernde Zustände, wie Krankheit oder Leistungssport, können die Funktion der Immunabwehr deutlich einschränken (2). Dies wiederum kann die Entwicklung und den Verlauf von Krankheiten beeinflussen, die den Bedarf weiter steigern und damit die Entwicklung eines Defizits einzelner oder mehrerer Mikronährstoffe begünstigen. Als Folge einer solchen suboptimalen Ernährung erhöht sich die Rate von Infektionen und die Anfälligkeit gegenüber vielen Begleiterkrankungen, besonders im Falle einer akuten Erkrankung oder eines Traumas.

Das Immunsystems ist geschwächt bei chronisch Kranken, bei Personen mit speziellen Erkrankungen des Immunsystems, bei Sportlern in unterschiedlichen Trainingsbedingungen, bei starken Stresssituationen sowie häufig bei alten Menschen (3, 4, 5). Bei all diesen Gruppen wird ein Defizit an einzelnen Mikronährstoffen als Grund für eine Immunschwäche und die daraus begünstigten rezidivierenden Infektionen oder die Chronifizierung entzündlicher Erkrankungen diskutiert. Nicht in jedem Fall lässt sich die Immunschwäche mit niedrigen Plasmawerten einzelner Mikronährstoffe in Beziehung setzen, auch wenn die gezielte Supplementierung einzelner oder mehrerer Mikronährstoffe zu einer Besserung der Immunabwehr führt. Dies liegt daran, dass die verwendeten analytischen Methoden (Konzentrationsbestimmung im Blut) nur bedingt die zelluläre Situation wiedergeben können und klinisch deutbare Zeichen der Immunschwäche meist fehlen.

Bei immungeschwächten Personen werden niedrige Blutwerte und eine suboptimale Versorgung besonders bei den Vitaminen C und E sowie den Elementen Zink und Selen beschrieben. Alle diese Mikronährstoffe gehören dem antioxidativen System an und spielen hier eine zentrale Rolle. Da chronisch entzündliche oder auch wiederkehrende akute entzündliche Erkrankungen, die besonders bei immungeschwächten Personen auftreten, mit einem verstärkten Verbrauch dieser Mikronährstoffe einhergehen, wird durch den oxidativen Stress der Bedarf gerade an diesen Mikronährstoffen deutlich erhöht.

Essenziell für die Immunfunktion

Die Vitamine C und E gehören zusammen mit dem Cofaktor der Glutathionperoxidase (GPx) zum antioxidativen System und sind hier vernetzt. Vitamin E schützt ungesättigte Fettsäuren vor oxidativen Prozessen (6). Zusammen mit Vitamin C schützt es außerdem vor einer Peroxidation der Lipide, vor allem in Zellmembranen, und bildet so ein antioxidatives Abwehrsystem (7). Vitamin C kann oxidiertes Vitamin E, wie es nach dem Abfangen freier Radikale entsteht, wieder zur aktiven Form reduzieren (8). Beide Vitamine gelten als essenziell für die normale Funktion des Immunsystems (9, 10, 11).

Zink und Selen sind über ihre Wirkungen auf das Immunsystem, vor allem auf die Expression von Zytokinen, ebenfalls eng miteinander verbunden. Hinzu kommt, dass bei verschiedenen Risikogruppen neben einer Selen-Unterversorgung auch eine suboptimale Zinkversorgung vorliegt. Umgekehrt bewirkt der Zinkmangel eine Anorexie mit allen Folgen für eine unzureichende Zufuhr von Mikronährstoffen.

Vitamin C

Die Vitamin-C-Konzentration in den neutrophilen Leukozyten ist um ein Mehrfaches höher als im Plasma (12). Während einer Erkältungserkrankung sinkt verschiedenen Studien zufolge die Vitamin-C-Konzentration in den Leukozyten und auch im Plasma (13, 14, 15, 16) signifikant ab. Durch den erniedrigten Vitamin-C-Spiegel kommt es möglicherweise zu einer höheren Autoxidation mit nachfolgender Beeinträchtigung der Fähigkeit der Leukozyten zur Phagozytose beziehungsweise Chemotaxis. In vitro lässt sich die chemotaktische Aktivität der Neutrophilen durch hochdosierte Gabe von Vitamin C signifikant steigern (17, 18). Dieser Effekt tritt auch bei gesunden Probanden nach Supplementierung von 2 bis 3 g Vitamin C auf (9). Dazu passend weisen Patienten, die an Skorbut erkrankt sind, eine reduzierte Migrationsfähigkeit der Neutrophilen auf (19, 20).

Den Effekte von einer Vitamin-C-Gabe am ersten Tag einer Erkältung prüften Wissenschaftler schon in den 70er-Jahren (21). Bei einer Dosis von 8 g im Gegensatz zu 4 g Vitamin C verringerte sich die Erkältungsdauer deutlich. In einer weiteren Untersuchung verabreichten Forscher Probanden zu Beginn einer Erkältungskrankheit 3 g Vitamin C für fünf Tage (22). Die Kontrollgruppe zeigte eine mittlere Erkältungsdauer von 7,1 Tagen, während die vitaminsupplementierte Gruppe 6,5 Tage krank war. Die kürzeste Krankheitsdauer fand sich in einer Gruppe, die kontinuierlich 3 g Vitamin C pro Tag erhalten hatte und bei Ausbruch der Erkältung zusätzliche 3 g. Diese Studien geben einen Hinweis darauf, dass der Effekt einer kurzfristigen Intervention mit Vitamin C dosisabhängig sein könnte.

Vitamin C beeinflusst neben Erkältungskrankheiten auch andere Infekte. So liegt die Wahrscheinlichkeit einer Helicobacter-pylori-Infektion umso niedriger, je höher die Vitamin-C-Blutkonzentration ist, wie die Daten der NHANES-III-Studie mit 6746 Personen belegen (23). In einer doppelblinden, randomisierten Studie wurde der Effekt einer fünfjährigen Supplementierung mit 50 beziehungsweise 500 mg Vitamin C bei Patienten mit chronischer Gastritis geprüft (24). In beiden Dosierungen war ein milder Effekt auf den Krankheitsverlauf zu erkennen. Da jedoch in Gegenwart von Helicobacter pylori die Sekretion von Vitamin C aus dem Blut in den Magen gestört ist, also ein lokales Vitamin-C-Defizit besteht, könnte eine höhere Dosierung notwendig sein, um eine ausreichende Vitamin-C-Versorgung und damit eine Reduktion der Helicobacter-Infektion durch Stärkung des Immunsystems zu gewährleisten (25).

Im Alter lässt die Immunfunktion und auch die Reagibilität des Immunsystems nach, wie es auch bei immungeschwächten Personen der Fall ist. Ältere Menschen sind besonders auf eine Optimierung ihrer Nährstoffzufuhr angewiesen, da auf Grund der verminderten Stoffwechselaktivität und Energieaufnahme auch gesunde und aktive Senioren sehr anfällig für Beeinträchtigungen der Körperfunktionen sind, die mit einer geringfügigen Unterversorgung mit einzelnen Mikronährstoffen einhergehen können.

40 Prozent der in der NHANES-III-Studie befragten Über-70-Jährigen nahmen lediglich zwei Drittel der in den RDA empfohlenen Energiemenge (1600 kcal oder 6,72 MJ) zu sich (26). Da man mit einer derart eingeschränkten Nahrungsaufnahme nur durch eine sehr sorgfältige Auswahl der zugeführten Lebensmittel in den Bereich der empfohlenen Nährstoffaufnahmen, besonders für Vitamine und Spurenelemente, gelangen kann, die Lebensweise älterer Menschen jedoch häufig durch eine unausgewogene Ernährung und Multimorbidität gekennzeichnet ist, zeigen epidemiologische Erhebungen bei geriatrischen Patienten oft Plasmakonzentrationen weit unter dem Bevölkerungsdurchschnitt.

Dies trifft vor allem für Vitamin C zu. Während die Plasmakonzentration in der deutschen Bevölkerung bei 61,3 µmol/l liegt, weisen geriatrische Patienten im Durchschnitt nur 28,4 µmol/l auf. Die weit verbreitete Medikamenteneinnahme bei Älteren kann die oft schon latent vorhandene Vitaminmangelsituation zusätzlich verschärfen.

Vitamin E

Eine suboptimale Vitamin-E-Versorgung wirkt allgemein immunsuppressiv. Dies scheint unter anderem auf eine gesteigerte Produktion des Prostaglandins E2 (PGE2), das die humorale und zelluläre Immunität herabsetzt, zurückzugehen (27, 28). Bei älteren Menschen ist neben anderen Mikronährstoffen auch die Vitamin-E-Konzentration verringert (29). Immungeschwächte Erwachsene mit Erkrankungen wie Aids, rheumatoider Arthritis oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen weisen ebenfalls erniedrigte Vitamin-E-Blutwerte auf (30, 31, 32).

Neuere Studien zeigen, dass bei älteren Personen eine erhöhte Aufnahme von Vitamin E erforderlich ist, um Funktionen des Immunsystems aufrechtzuerhalten und um die verminderte zelluläre Immunantwort zu fördern (33, 34, 35). Eine Untersuchung an polymorphkernigen neutrophilen Zellen (PMN) ergab, dass die Gabe von 400 IU Vitamin E die Phagozytoserate der Zellen steigert, deren bakterizide Aktivität allerdings senkt (36). Die gesteigerte Phagozytoseaktivität der Vitamin-E-angereicherten PMN könnte vermehrt Sauerstoff-Anionen freigesetzt und merklich die Wasserstoffperoxid-Mengen reduziert haben, was zu einem verminderten Töten von Bakterien führte.

In einer anderen Studie erhielten 13 männliche Erwachsene (zwischen 25 und 30 Jahre alt) und fünf männliche Jugendliche (zwischen 13 und 18 Jahre alt) 300 mg dl-α-Tocopheryl-Acetat täglich über drei Wochen. Die bakterizide Aktivität peripherer Leukozyten nahm signifikant zu, eine Auswirkung auf die verzögerte Immunantwort (DTH, »Delayed-type hypersensitivity«-reaction) zeigte sich allerdings nicht (37).

Da eine Vielzahl von Parametern des Immunsystems, wie die Thymusgewebemasse, Antikörperantwort, DTH-Reaktion oder T-Zell-Proliferation mit zunehmendem Alter in ihrer Aktivität abnehmen, versuchen Wissenschaftler Wege zu finden, diese Störungen der Regulation des Immunsystems zu beheben (38). So kann eine Vitamin-E-Supplementierung bei älteren Personen die Immunabwehr verstärken, wie einige Studien zeigen (34, 39, 40). In einer Untersuchung erhielten 34 gesunde Männer und Frauen über 60 Jahre entweder Sojaöl als Placebo oder 800 mg dl-α-Tocopherol über 30 Tage hinweg. Durch die Vitamin-E-Supplementierung nahm der Plasma-Vitamin-E-Spiegel, die DTH-Reaktion, die mitogene Antwort auf Con A und die IL-2-Produktion zu. In einer weiteren Studie wurden 60 mg, 200 mg oder 800 mg Vitamin E oder Placebo pro Tag an ältere Personen verabreicht, um zu testen, wie sich eine Supplementierung über einen längeren Zeitraum und mit einer optimaleren Vitamin-E-Konzentration auswirkt. Auch hier zeigte sich ein positiver Einfluss auf das Immunsystem im Vergleich zur Placebogruppe. Ein Unterschied zwischen jungen und älteren Personen ergab eine Studie, in der Probanden aus zwei Altersgruppen jeweils 400 mg RRR-α-Tocopherol oder Placebo über sechs Monate erhielten. Nach zwei Monaten wurde bei allen Probanden ein durch Vitamin E reduzierter Spiegel an peroxidierten Lipiden im Plasma gemessen. Nach sechs Monaten jedoch zeigte sich dieser Effekt nur noch bei den älteren Versuchsteilnehmern. In beiden Altersgruppen war die DTH-Antwort verstärkt. Diese Steigerung fiel allerdings bei den älteren Probanden stärker aus als bei den Jüngeren.

Die verschiedenen Studien zeigen, dass Vitamin E zusätzlich zu seiner, die zellvermittelte Immunantwort verstärkenden Wirkung, über eine Modulation der Zytokinproduktion die katabolischen Folgen entzündlicher Prozesse und der Akut-Phase-Reaktion beeinflussen kann.

Zink

Zink spielt eine bedeutende Rolle für das Wachstum und die Entwicklung des Organismus sowie die einwandfreie Funktion des Immunsystems. Es ist unter anderem am Energiestoffwechsel, Proteinauf- und -abbau, an der Nukleinsäure-Biosynthese, am CO2-Transport und an der Stabilisierung von Proteinen beteiligt und verringert die Entstehung freier Radikale (41, 11). Eine suboptimale Versorgung mit Zink steigert die Sensitivität des Organismus gegenüber verschiedenen Krankheitserregern.

Zink greift in Prozesse der Immunabwehr ein: Es beeinflusst die Lymphozytenreifung, Zytokinproduktion, Entstehung freier Radikale, Regulation der Apoptose und die Transkription von Genen. Im Falle einer Unterversorgung mit Zink ist das Vermögen der Makrophagen, Parasiten zu vernichten, stark eingeschränkt (42). Weiterhin ist die Produktion von Zytokinen, Antikörper-produzierenden Zellen, T-Helferzellen und die Aktivität natürlicher Killerzellen (NK-Zellen) vermindert. Die Abwehr gegen verschiedene Infektionskrankheiten ist reduziert.

Besonders bei alten Menschen ist eine suboptimale Zinkversorgung in Zusammenhang mit einem geschwächten Immunsystem beschrieben worden (43). Bei Aids ist der biochemisch wie klinisch nachgewiesene Zinkmangel neben dem Selenmangel das am häufigsten beobachtete Mikronährstoffdefizit (44). Bei Zink wie auch bei Selen besteht eine Korrelation zwischen der Schwere des Krankheitsbildes beziehungsweise dem Krankheitsverlauf und dem Ausmaß des Mangels (45). Bei einer Vielzahl weiterer pathologischer Bedingungen sind Zinkdefizite nachgewiesen. Dabei konnte in den meisten Fällen eine Supplementierung einzelne Symptome sowie den biochemischen Status verbessern. Die meisten Effekte zeigt Zink dabei auf Indikatoren des Immunsystems, da dies von einer suboptimalen Versorgung besonders betroffen ist.

In einer kürzlich erschienenen Studie an 115 Bewohnern eines Altenheims in Australien wurde eine klare Beziehung zwischen erniedrigtem Zinkstatus, reduziertem immunologischem Status (verringerte Lymphyozytenzahl) und erhöhter Sterblichkeit gezeigt (46). Bei diesen sonst unauffälligen Personen waren biochemische Zeichen eines Zinkmangels festgestellt worden.

Ursachen für eine unzureichende Zinkversorgung sind vielfältig und können sowohl durch erhöhten Verbrauch, eingeschränkte Aufnahme als auch durch erhöhte Ausscheidung bedingt sein. Ein erhöhter Verbrauch besteht nicht nur in Schwangerschaft und Stillzeit, sondern auch bei Infektionen, Autoimmunerkrankungen, Traumen, Verbrennungen und Operationen (47). Liegt ein geschwächtes Immunsystem vor, so kann dies einerseits Folge einer suboptimalen Zinkversorgung sein, andererseits kann die Störung des Immunsystems mit einem erhöhten Verbrauch einhergehen, der durch eine normale Ernährung nicht gedeckt werden kann. So können chronische Entzündungen wie rheumatoide Arthritis oder chronisch entzündliche Darmerkrankungen auf Grund einer gestörten Immunfunktion zu einer Zinkverarmung beitragen, die sich biochemisch und klinisch nachweisen lässt (48, 49, 50, 51).

Selen

Die Bedeutung des Mikronährstoffs Selen für die normale Aktivität des Immunsystems wird durch eine Vielzahl an experimentellen, epidemiologischen und klinischen Daten belegt. Selen ist essenziell für den Schutz der Zellen und Gewebe vor oxidativen Schäden, für die normale Funktion des Immunsystems und für den Schutz vor verschiedenen Tumorarten (52, 53, 54). Für eine angemessene immunstimulierende und tumorpräventive Wirkung wird eine Supplementierung mit 200 µg Selen pro Tag empfohlen (55). Diese ergänzend zugeführte Selenmenge führt zu einem Boost-Effekt: T-Lymphozyten und natürliche Killerzellen werden verstärkt gebildet und aktiviert (56). Da die Aktivierung des Immunsystems vor allem im Alter abgeschwächt ist, spielt eine Supplementierung mit Selen eine wichtige Rolle.

Das Element wirkt außerdem antioxidativ und entzündungshemmend, indem es die Produktion freier Radikale und reaktiver Sauerstoffspezies sowie von Entzündungsmediatoren (Prostaglandine und Leukotriene) hemmt (52). Die Anwesenheit von Vitamin E verstärkt diese Effekte des Selens noch zusätzlich. Der Vitamin-E-Spiegel wie auch der Selen-Spiegel im Blut sinken mit zunehmendem Alter (57).

Bei unzureichender Selenversorgung kommt es zu mehr oder weniger stark ausgeprägten Störungen der IL-2-vermittelten Wirkungen auf T-Zellen, B-Zellen, NK-Zellen, Makrophagen und Neutrophile (58). Dadurch werden chronisch entzündliche Erkrankungen begünstigt, die wiederum den Selenverbrauch steigern. So finden sich bei Personen mit Störungen des Immunsystems und damit einhergehenden chronischen oder auch akuten Erkrankungen Selendefizite und suboptimale Versorgungen. Niedrige Blutwerte finden sich bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, bei traumatisierten Patienten und bei Atemnotsyndrom des Erwachsenen (ARDS) (59, 60). Besonders auch bei Aids besteht eine Korrelation zwischen niedrigem Selenstatus und Schwere des Krankheitsbildes.

Die Selensupplementierung stimuliert das Immunsystem stark. So steigert die Gabe von 200 µg Selen pro Tag die T-Zell-vermittelte Immunantwort, erhöht die Lymphozyten-Stimulierbarkeit und die NK-Zell-Aktivität (55). Eine Supplementierung mit Selen (100 µg pro Tag über sechs Monate) kann die altersabhängige Reduktion der Immunantwort bei älteren Menschen aufhalten (61). Die Gabe von Zink (45 mg über 60 Tage) normalisiert bei Patienten mit rheumatoider Arthritis die Zinkkonzentrationen der mononucleären Zellen im Blut und steigert die Phagozytoseaktivität von Patienten mit entzündlichen rheumatischen Erkrankungen (62, 63). In einer placebokontrollierten Doppelblind-Studie mit 55 Patienten mit rheumatoider Arthritis besserte sich nach 90 Tagen Supplementierung mit 200 µg Selen pro Tag im Vergleich zur Kontrollgruppe die klinische Symptomatik signifikant (64).

 

Fazit Die Vitamine C und E sowie die Elemente Zink und Selen wirken direkt auf das Immunsystem. Bei Unterversorgungen, wie sie durch unterkalorische oder einseitige Ernährung entstehen können, oder aber bei erhöhtem Bedarf durch chronische oder akute Erkrankungen scheint daher eine Supplementierung sinnvoll. Diese kann besonders bei immungeschwächten alten Personen und chronisch Kranken empfohlen werden. Bei einer Reihe von Menschen mit krankheitsbedingter Immunschwäche sind Defizite der Vitamine C, E sowie Zink und Selen beschrieben. Die Kompensation solcher Defizite wirkt sich günstig auf die Immunfunktion aus.

 

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Für die Verfasser:
Professor Dr. Hans-Konrad Biesalski
Universität Hohenheim
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