Spurenelement mit Schlüsselfunktion

Ein zu niedriger Eisenspiegel gilt als die häufigste Mangelerkrankung, die je nach Stadium infolge der Anämie unter anderem mit Müdigkeit, Erschöpfung, blasser und trockener Haut, Haarausfall und Atrophie der Mund- und Rachenschleimhaut einhergehen kann. Auch Depressionen, Tachykardien, Dyspnoe und submuköse Entzündungsreaktionen als Risikofaktor für Ösophaguskarzinome können Folgen eines Eisenmangels sein.

Vor allem werdende Mütter, Frauen im gebärfähigen Alter sowie Säuglinge und Kleinkinder, aber auch Hochleistungssportler und Krebspatienten zählen zu den Risikogruppen. Die Eisensupplementation kann mit vielen Nebenwirkungen einhergehen, deren Ausschluss die entsprechende Beratung und Information in der Apotheke erforderlich machen.

Das Spurenelement Eisen hat im menschlichen Organismus eine Schlüsselfunktion. Es ist bedeutend nicht nur für den Sauerstofftransport. Das vierthäufigste Element der Erdkruste ist zudem Bestandteil Hunderter Proteine und Enzyme und damit an fast allen wichtigen Stoffwechselfunktionen beteiligt. Im Organismus existiert es in zwei- und dreiwertiger Form als Ferro- und Ferri-Verbindungen.

Beim Sauerstofftransport liegt Eisen im Hämoglobin als Häm-Verbindung, also in einem Porphyrin-Ringsystem vor, in dessen Mitte es als Zentralion angeordnet ist und so die Bindung von Sauerstoff ermöglicht. Hämoglobin in den Erythrozyten hat die Fähigkeit, Sauerstoff während der kurzen Kontaktzeit in der Lunge zu binden und bedarfsgerecht im Gewebe abzugeben.

Unter anderem im Skelett- und Herzmuskelgewebe spielt das intrazelluläre Häm-haltige Myoglobin eine wichtige Rolle, da es den Sauerstofftransport zu den Mitochondrien gewährleistet. Ein weiteres Sauerstoff-transportierendes Protein mit einem Häm-Eisen wurde erst im Jahr 2000 im Hirngewebe entdeckt. Diesem Neuroglobin wird eine neuroprotektive Wirkung zugeschrieben, da es vor allem unter ischämischen Bedingungen einen Sauerstofftransport ins und im Gehirn gewährleistet (1).

Ein Häm-Eisen ist jedoch auch Bestandteil vieler Enzyme, die am Elektronentransfer beteiligt sind. Hier kommt dem leichten Übergang zwischen den Oxidationsstufen des zwei- und dreiwertigen Eisens besondere Bedeutung zu. Eine solche Häm-Verbindung findet sich in mehreren Cytochrom-Enzymen der Mitochondrien, den Enzymen der Cytochrom P450-Familie und der endothelialen NO-Synthase, aber auch in der Thyreoperoxidase. Damit ist Eisen indirekt an der ATP-Gewinnung, der Metabolisierung körpereigener und -fremder Stoffe, der NO-Bildung und der Funktion der Schilddrüse beteiligt.

Auch im Immungeschehen hat Häm-Eisen eine zentrale Bedeutung. Cyclooxygenasen und Myeloperoxidasen, die von Immunzellen bei Entzündungsprozessen zur Immunabwehr hochreguliert werden, sind Häm-haltige Enzyme. Auch in einer Nicht-Häm-Form kann das Spurenelement als Kofaktor Bestandteil von Enzymen sein. Beispielhaft seien Tyrosin-Hydroxylase, die Hypoxie-Induzierter Faktor-, also HIF-Prolyl-Hydroxylase oder die Prolyl-Hydroxylase erwähnt, die für die Bildung unter anderem des Neurotransmitters Dopamin, des Wachstumsfaktors Erythropoetin sowie von Kollagen notwendig sind (2, 3).

Und schließlich kann Eisen auch in Form von Eisen-Schwefel-Clustern in Proteinen vorliegen. Mehrere Enzyme im Citratzyklus wie die Succinat-Dehydrogenase weisen derartige Strukturen auf. Aber auch bei DNA-Polymerasen und -Helicasen kommen Eisen-Schwefel-Cluster vor, sodass Eisen ebenso essenziell bei der DNA-Replikation und -Reparatur ist (4). Gibt es zudem eine Reihe von Proteinen, die den Transport und die Speicherung von Eisen gewährleisten, so ist eine Unterteilung in Funktions- und Speichereisen üblich.