Spurenelemente ...

 

Eisen

 

Eisen gehört zu den lebenswichtigen (‚essentiellen’) Spurenelementen. Es ist das häufigste Spurenelement mit einem Gesamtbestand im menschlichen Körper von 4 – 5 g.

 

VORKOMMEN (... UND FUNKTIONEN ...)

  • Im Hämoglobin (roter Blutfarbstoff).
  • Im Myoglobin (roter Muskelfarbstoff).
  • In Enzymen (z. B. Zytochrome, Peroxidase, Katalase).
  • Im Monozyten-Makrophagen-System (insb. von Leber, Milz und Knochenmark) als Ferritin und Hämosiderin.

Davon sind jeweils gespeichert:

  • 67 % im Blutfarbstoff Hämoglobin (ca. 2,5 g).
  • 27 % in den Eisendepots als Speichereisen (ca. 1 g).
  • 3,5 % im Myoglobin (ca. 130 mg).
  • 2,2 % im sog. ‚labilen Eisenpool’ als Serumeisen (ca. 80 mg).
  • 0,2 % in eisenhaltigen Enzymen (ca. 8 mg).

.

Hämoglobin

Sog. ‚roter Blutfarbstoff’: Enthält Globin (als Apoprotein) und 4 Häm (als prosthetische Gruppe) ...

 

Apoproteine enthalten nicht ihre prosthetische Gruppe und sind im Allgemeinen biologisch inaktiv.

Die prosthetische Gruppe ist i. e. S. das kovalent ans Apoenzym gebundene Coenzym; i. w. S. der Nichtproteinanteil zusammengesetzter Proteine. [Pschyrembel]

 

VORKOMMEN:

  • In Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und in geringerer Menge im Plasma (an Haptoglobin gebunden).

Haptoglobin wird in der Leber gebildet und gehört zu den ‚Akute-Phase-Proteinen’.

  • „Seine Aufgabe ist die Bindung und der Transport von Hämoglobin, um es dem Abbau im Retikuloendothelialen System (RES) zuzuführen und die Ausscheidung von Eisen über die Nieren, sowie deren Schädigung durch Hämoglobin zu verhindern.
  • In diesem Zusammenhang ist Haptoglobin entscheidender Marker für das HELLP-Syndrom [Form der Präeklampsie], einem schweren mütterlichen Notfall in der Geburtshilfe.“

[Quelle und zum Weiterlesen

http://de.wikipedia.org/wiki/Haptoglobin etc.]

 

* RES = Retikuloendotheliases System (alte Bezeichnung); neue Bezeichnung: Monozyten-Makrophagen-System. Dazu gehören auch die Osteoklasten (= gewebetypische Makrophagen; Zellen, die Knochensubstanz resorbieren) und Zellen der Mikroglia (= kleine spindelförmige Zellformen der Neuroglia des ZNS mit kurzen Fortsätzen).

 

AUFGABEN:

Bindung und Transport des in der Lunge aufgenommenen Sauerstoffs und Mitbeteiligung an der pH-Regulation des Blutplasmas.

 

Zur Erinnerung ...

Blutplasma enthält Proteine (Albumine, Globuline, Fibrinogen).

[Blutplasma ohne Fibrinogen ist Blutserum; s. u.]

Aufgaben:

Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen.

Abtransport von Kohlendioxid und Stoffwechselprodukten.

Wärmeregulation.

Verteilung von Enzymen und Hormonen.

 

ABBAU:

Abgebaut wird Hämoglobin zu Bilirubin, und das dabei freiwerdende Eisen wird v. a. zur Neubildung von Hämoglobin verwendet.

 

Der menschliche Organismus enthält ca. 950 g Hämoglobin.

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Albumin; Mineralstoffe – Fluor (Osteoklasten etc.); Glossar – Bilirubin, Leukozyten, Makrophagen, Nervenzellen, Gliazellen, Puffersysteme;

Zum Nachdenken – Blutgruppen (Globuline), Zeroidlipofuszinose (Akute-Phase-Proteine) etc.

 

Myoglobin

Sog. ‚roter Muskelfarbstoff’:

Speichert Sauerstoff im Muskelgewebe (Herz- und Skelettmuskelzellen).

 

Zum Nachdenken ...

  • Nach dem Zerfall von Myoglobin* wird Eisen frei (als sog. Myosiderin) und als Pigment abgelagert. [Pschyrembel]

* ... durch Zerstörung der quergestreiften Muskulatur; s. u.: Rhabdomyolyse etc.

  • Myoglobin bindet nicht an Haptoglobin (s. o.).

“Myoglobin contains a porphyrin ring with an iron center. There is a proximal histidine group attached directly to the iron center, and a distal histidine group on the opposite face, not bonded to the iron.” [Wikipedia]

 

Zur Erinnerung ...

Porphyrine sind Verbindungen mit Porphin als Grundgerüst .... Sog. Metalloporphyrine enthalten komplex gebundene Metallionen (Eisen, Magnesium, Cobalt) und sind prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) vieler Chromoproteine – z. B. von Hämoglobin und Myoglobin.

  • Metalloporphyrine sind z. B. Häm, Hämin und Cobalamin (Vitamin B12); ein wichtiger Faktor bei der Biosynthese der Porphyrine ist Glycin.

-> Siehe dazu: Essen & Co. – Biosynthese der Porphyrine etc.

 

Histidin ist eine im Säuglingsalter essentielle Aminosäure und kommt besonders vor im Hämoglobin (s. o.) und als 3-Methylhistidin in Aktin und Myosin.

  • Aktin und Myosin verbinden sich bei der Muskelkontraktion zum ‚Aktin-Myosin-Komplex’; weitere dabei beteiligte Faktoren sind: Troponin (Muskelprotein der quergestreiften Muskulatur; bindet Ca2+-Ionen), ATP und Magnesium.

Decarboxylierung von Histidin ergibt Histamin. [Decarboxylierung ist die Kohlendioxidabspaltung aus einer Carbonsäure ...; Coenzyme dabei sind v. a.:

  • Thiamindiphosphat (bei Alphaketosäuren) – Vitamin B1
  • Pyridoxalphosphat (bei Aminosäuren) – Vitamin B6]

-> Siehe dazu: Essen & Co. – Aminosäuren, Phenylalanin (Decarboxylierung etc.); Glossar – ATP, Leukozyten, Zellorganellen; http://de.wikipedia.org/wiki/Myoglobin;

http://en.wikipedia.org/wiki/Myoglobin etc.

 

Speichereisen

Ferritin

Speicher- und Transportform des Eisens im Organismus:

Eine Eisen-Eiweiß-Verbindung (-> der Eiweißanteil wird als Apoferritin bezeichnet).

Der Eisenanteil beträgt ca. 20 %.

  • Eisen aus Ferritin ist leicht mobilisierbar.
  • Vorkommen: Dünndarmschleimhaut (Mukosa), Monozyten-Makrophagen-System, Plasma/Serum (in geringer Konzentration).

Zum Nachdenken ...

  • Apoferritin ist ein Eiweißkörper, der sich bei Resorption zweiwertigen Eisens in der Darmwand als Schutzkolloid dem Eisen anlagert; diese entstehende lose Verbindung heißt Ferritin ... [Pschyrembel 1994]
  • Apoferritin ist ein Protein, das dreiwertiges Eisen binden kann, z. B. in Mukosazellen des Dünndarms; in diesem Zustand nennt man es Ferritin ... [Pschyrembel 2007]

Hämosiderin

Speicherform des Eisens im Organismus:

Eine wasserunlösliche Eisen-Eiweiß-Verbindung mit einem Eisenanteil von ca. 30 – 37 %.

  • Vorkommen: Bes. in Leber, Milz und Knochenmark und im Monozyten-Makrophagen-System.

Transferrin

Ein Glykoprotein (Protein mit ... Kohlenhydratanteil ...), das in der Leber gebildet wird.

Es transportiert im Serum freies Eisen, bindet 2Fe3+ und hemmt das Wachstum und die Vermehrung von Bakterien (Bakteriostase).

  • Es gelangt durch Endozytose (rezeptor-vermittelt) in die Zielzellen und gibt in den Endosomen die Eisenionen an Apoferritin ab.
  • Das eisenfreie Transferrin (Apotransferrin) wird durch Exozytose in die extrazelluläre Flüssigkeit befördert.

Zur Erinnerung ...

  • Endozytose = Aufnahme von Makromolekülen und Partikeln in gelöster oder fester Form (durch einen Vesikulationsvorgang der Zellmembran) in die Zelle (Bezeichnungen dafür: Aufnahme in gelöster Form: Pinozytose; Aufnahme in fester Form: Phagozytose).
  • Endosomen = Vesikel (Bläschen), die bei einer Endozytose entstehen.
  • Exozytose = Abgabe des Sekrets aus sekretgefüllten Golgi-Vesikeln oder Phagosomen, die zur Zellmembran wandern und ihren Inhalt durch Verschmelzen der Membranen nach außen freigeben.

Zum Nachdenken ...

„... normalerweise ist Transferrin zu einem Drittel mit Eisen (Fe3+) gesättigt ...“. [Pschyrembel]

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Ergänzungen; Glossar – Leukozyten, Makrophagen, Zellorganellen (Endo- und Exozytose, Golgi-Vesikel, Phagosomen); Zum Nachdenken – Zeroidlipofuszinose etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Endosom, http://de.wikipedia.org/wiki/Phagosom etc.

 

Serumeisen

Serum ist der wässrige und v. a. durch Bilirubin und vereinzelt hämolysierte* Erythrozyten (rote Blutkörperchen) leicht gelb gefärbte Bestandteil des Bluts. Serum enthält kein Fibrin* und keine Blutkörperchen (Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten).

 

* Hämolyse = Auflösung/Abbau der Erythrozyten infolge Zerstörung ihrer Zellmembran; dabei tritt Hämoglobin aus. Wenn die Bindungskapazität von Haptoglobin überschritten ist, wird Hämoglobin im Urin ausgeschieden (sog. 'Hämoglobinurie').

[Bitte weiterlesen bei:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hämolyse etc.]

 

[Entsprechend dazu: Myolyse = Untergang von Muskelzellen, z. B. durch ein Trauma. Das freiwerdende Myoglobin wird mit dem Urin ausgeschieden (sog. 'Myoglobinurie').

Bitte weiterlesen bei:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hämaturie]

- S. a. u.: Rhabdomyolyse etc. -

 

* Fibrin und Fibrinogen: Fibrinogen (= Faktor I der Blutgerinnung) ist die inaktive Vorstufe des Fibrins; es wird durch Thrombin (= Faktor IIa der Blutgerinnung) in Fibrin überführt.

 

-> Siehe dazu auch: Glossar – Bilirubin (... und enterohepatischer Kreislauf), Blutgerinnung, Leukozyten, Makrophagen etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenbindungskapazität etc.

 

Eisenhaltige Enzyme

(Beispiele)

Katalase

Spaltet toxisches Wasserstoffperoxid (H2O2); die prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) ist Häm (s. o.).

VORKOMMEN:

In Erythrozyten, Peroxisomen* (v. a. in der Leber und in der Niere), in Pflanzen und aeroben Mikroorganismen.

 

Zum Nachdenken ...

„Einige Bakterien nutzen Fe(III) als Elektronenakzeptor für die Atmungskette. Sie reduzieren es damit zu Fe(II), was eine Mobilisierung von Eisen bedeutet, da die meisten Fe(III)-Verbindungen schwer wasserlöslich sind, die meisten Fe(II)-Verbindungen aber gut wasserlöslich. Einige phototrophe Bakterien nutzen Fe(II) als Elektronendonator für die Reduktion von CO2.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen]

 

Peroxidasen

Nutzen Wasserstoffperoxid (H2O2) als Oxidationsmittel und übertragen von einem Substrat Wasserstoff darauf (z. B. von Glutathion). Die prosthetische Gruppe ist oft Häm (s. o.).

 

[* Peroxisomen gehören zu den Zellorganellen; sie enthalten Peroxidasen und Katalase. Ihre Membran ist einschichtig.]

 

Zytochrome

Sind Hämoproteine der inneren Mitochondrienmembran:

Sie transportieren Elektronen in der Atmungskette. Ihre prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) ist Häm (s. o.).

 

Tyrosinhydroxylase

Hydroxyliert Tyrosin zu DOPA und ist Fe2+-abhängig.

 

Zur Erinnerung ...

Hydroxylasen gehören zur ersten Hauptklasse der Enzyme; sie katalysieren Redoxreaktionen. Dazu gehören auch die molybdänhaltigen Hydroxylasen: Sie bauen das Sauerstoffatom aus Wasser in ihr Substrat ein.

DOPA ist Zwischenprodukt in der Synthese der Katecholamine (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) und der Melanine.

 

-> Siehe dazu auch: Fragen, Fragen, Fragen – Katalase; Glossar – Erklärungs-ABC, Zellorganellen; Gedankensplitter – Bulbus olfactorius (Tyrosinhydroxylase etc.)

 

 

 

Siehe auch:

Essen & Co. –

Phenylalanin/Tyrosin, Atmungskette, Ergänzungen (Histamin, Serotonin, MSH), Glutathion

Mineralstoffe – Calcium, Magnesium

Spurenelemente - Molybdän

Zum Nachdenken – Vitiligo

Gedankensplitter – Nervus-terminalis-Komplex

Etc.

 

Zur Erinnerung, zum Nachdenken ...

  • Albumine regulieren den kolloidosmotischen Druck und sind Transportprotein für wasserunlösliche Stoffe (z. B. Bilirubin und freie Fettsäuren). Es sind gut wasserlösliche Proteine mit hohem Gehalt an schwefelhaltigen Aminosäuren.
  • Vorkommen: Blutplasma, Liquor cerebrospinalis, Lymphe, Muttermilch, Muskelgewebe.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Albumin, Fette, Fettstoffwechsel, Liquor, Lymphe; Mineralstoffe – Schwefel; Glossar – Diffusionsarten , Myoepithelien (Exkurs: Mamma, Laktation) etc.

 

EISENBEDARF

 

„Besonders reichhaltig ist Eisen in Fleisch, Leber, Hülsenfrüchten und Vollkornbrot enthalten. Gleichzeitiger Verzehr von Milchprodukten, Kaffee oder schwarzem Tee hemmen jedoch die Eisenaufnahme.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen]

  • Vitamin C fördert die Eisenaufnahme.
  • Weitere eisenhaltige Nahrungsmittel sind: Eier, Kartoffeln und Gemüse.

Der Bedarf an Eisen liegt zwischen 8 – 25 mg/Tag. Dieser Bedarf wird oft nicht ausreichend gedeckt, insb. bei Frauen vor der Menopause (Monatsblutungen!). Auch ist die tatsächliche Aufnahme des mit der Nahrung aufgenommenen Eisens sehr kompliziert: Nur 10 % davon werden auch tatsächlich (über den Darm) aufgenommen.

  • Die Eisenaufnahme kann z. B. bei einem Mangel an Magensäure (Salzsäure; HCl) vermindert sein.

Zur Erinnerung ...

Die Belegzellen in der Magenschleimhaut bilden neben der Salzsäure auch den sog. ‚Intrinsic Faktor’. Dieser ist wichtig, damit Vitamin B12 (Cobalamin) im Dünndarm aufgenommen werden kann. Ein Mangel [Vitamin B12 oder Intrinsic-Faktor] führt zur ‚perniziösen Anämie’ (syn. Morbus Biermer, Perniciosa, Vitamin-B12-Mangelanämie).

WICHTIG:

  • Methylcobalamin ist Coenzym bei der Methylierung von Homocystein zu Methionin.
  • Ein Mangel an Vitamin B12 führt sekundär zu einem Folsäuremangel.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Aminosäuren, Vitamine; Mineralstoffe – Natrium (Salzsäure) etc.

 

Ursachen für eine sog. ‚hypochrome Anämie’ (d. h.: Erythrozyten sind zu klein und enthalten zu wenig Hämoglobin ...) können auch ein Mangel an Vitamin B6 (Pyridoxin) oder ein Kupfermangel (vgl. u.: Morbus Wilson) sein.

 

Zur Erinnerung ...

Pyridoxin – in seiner Form als Pyridoxalphosphat (PALP) ist wichtigstes gruppenübertragendes Coenzym im Aminosäurestoffwechsel und bei der Synthese der Deltaaminolävulinsäure (= Zwischenprodukt der Porphyrinsynthese; s. o.).

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Phenylalanin/Tyrosin, Glossar – Erklärungs-ABC; Mineralstoffe – Phosphor etc.

 

WICHTIG:

Der Eisenbedarf ist erhöht während Schwangerschaft und Stillzeit, in der Wachstumsperiode, bei Sportlern, bei Infekten und Tumoren.

 

MANGELERSCHEINUNGEN

Schwere Mangelzustände sind selten. Leichtere Mangelzustände kommen aber gerade bei Frauen oft vor und zeigen sich v. a. als Müdigkeit.

 

Weitere wichtige Symptome:

Blässe

Kopfschmerz

Appetitlosigkeit

Durchfall, Verstopfung, Blähungen

Trockene, spröde Haut und brüchige Haare und Nägel

Rückbildung der Nasenschleimhaut (Nasenschleimhautatrophie)

Mundwinkeleinrisse (Mundwinkelrhagaden)

Zungenbrennen

Schluckbeschwerden

Magenschleimhautentzündung (Gastritis)

Leichte Vitiligo (sog. ‚Weißfleckenkrankheit’)

 

Eine zu hohe Eisen-Zufuhr führt zu Magen-Darm-Beschwerden oder zu einer Dunkelfärbung des Stuhls.

 

Zum Nachdenken ...

 

Morbus Wilson ...

 

... ist eine Kupferstoffwechselstörung: Kupfer reichert sich vermehrt an, wird nur unzureichend biliär* ausgeschieden, und die Caeruloplasminsynthese* ist gestört.

[Pschyrembel 1994]

 

* Biliär = gallig, die Galle betreffend: Bilirubin, das beim Abbau des Häms der Erythrozyten (s. o.) anfällt, wird über die Gallenwege ausgeschieden.

 

* Caeruloplasmin, syn. Ferri-Oxyreduktase: Vorkommen im Serum und in anderen Körperflüssigkeiten. Aufgabe: Bindung und Transport von Kupfer; über 95 % des Serumkupfers sind in dieser Form gebunden. [Pschyrembel 1994]

Es gehört zu den ‚Akute-Phase-Proteinen’ (s. o.), enthält 8 Cu2+/mol (Kupferionen); seine biologische Funktion im Eisenstoffwechsel hat es als Ferrioxidase (-> oxidiert Fe2+ zu Fe3+; s. o.). [Pschyrembel 2007]

 

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Ergänzungen (Morbus Wilson etc.); Glossar – Bilirubin (und enterohepatischer Kreislauf)

 

Rhabdomyolyse ...

 

Definition: Muskelzelluntergang (Myolyse) der quergestreiften Muskulatur (Skelett- und Herzmuskulatur) mit Muskelschwäche, Muskelschmerzen, abgeschwächten Muskeleigenreflexen und Myoglobinurie (= Ausscheidung von Myoglobin im Harn).

 

Mögliche Ursachen:

Toxisch bedingt (durch Alkohol, Medikamente, Narkotika, Heroin)

Hyperthermie (Erhöhung der Körpertemperatur)

Glykogenosen* (Typ V: McArdle-Krankheit)

Myositis* (akut, nekrotisierend)

Hypokaliämie (Kalium im Serum ist erniedrigt)

Hypophosphatämie (Phosphat im Serum ist erniedrigt)

 

* Glykogenosen sind Glykogenspeicherkrankheiten: Konzentration und Glykogenstrukturen sind in verschiedenen Organen verändert.

Zur Erinnerung ...

  • Glykogen ist die Kurzzeitspeicherung von Glukose in osmotisch inaktiver Form. Hauptspeicherorte sind: Leber (ca. 150 g) und Muskeln (ca. 300 g).
  • Leberglykogen regelt die Blutzuckerkonzentration.
  • Muskelglykogen dient als Energiereserve.
  • Adrenalin stimuliert den Abbau von Glykogen in der Leber und in den Muskeln.
  • Glucagon stimuliert den Abbau von Glykogen in der Leber.

* Eine Myositis ist eine Entzündung von Muskeln oder Muskelgruppen - aufgrund unterschiedlicher Ursachen: Durch Viren, Bakterien, Pilze, Parasiten, Gifte (Arzneimittel, Alkohol, Heroin), Gewebeneubildungen (Neoplasien) oder i. R. von anderen Erkrankungen oder Syndromen. Bei einer Nekrose zeigen sich Zell- oder Gewebeveränderungen, die nach einem ‚Zelltod’ (= irreversibler Ausfall der Zellfunktionen) auftreten.

 

Eine spezielle Form der Myoglobinurie ist die sog. ‚Marschhämoglobinurie’: Ein bis drei Stunden nach starker körperlicher Anstrengung kommt es zur Hämoglobinurie (= Ausscheidung von Hämoglobin im Urin, wenn die Bindungskapazität von Haptoglobin überschritten ist). [Pschyrembel]

 

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co.; Wunderwerk Mensch – Reflexe; Mineralstoffe – Kalium, Phosphor; Glossar – ATP (und Glykogenolyse), GABA und Pankreas; Zum Nachdenken – Hypoglykämie, Schockformen etc.

 

 

Quellen und zum Weiterlesen:

Klinisches Wörterbuch ‚Pschyrembel’

Handbuch der Orthomolekularen Medizin

 

Und siehe auch:

Spurenelemente - Jod/Iod

Glossar – Strukturen für Zellkontakte und Zellkommunikation

Diplomarbeiten etc. - Muskelgewebe

Zum Nachdenken – Vitiligo

Gedankensplitter – Bulbus olfactorius

Etc.

 

Bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Neurodegeneration_mit_Eisenablagerung_im_Gehirn

http://de.wikipedia.org/wiki/Synucleinopathie

http://de.wikipedia.org/wiki/HELLP-Syndrom

http://de.wikipedia.org/wiki/Crush-Syndrom

http://de.wikipedia.org/wiki/Myoglobin

http://de.wikipedia.org/wiki/Rhabdomyolyse

http://en.wikipedia.org/wiki/Myoglobinemia

Etc.

 

 

... und zum Nachdenken - Hämoglobin, Myoglobin, Haptoglobin ...

 

Das HELLP-Syndrom (s. o.) ist eine Variante der Präeklampsie (‚toxaemia of pregnancy’) mit Hämolyse

(-> Transaminase- und Bilirubinwerte sind erhöht, Thrombozyten und Haptoglobin sind erniedrigt).

Frances Tustin war zweimal schwanger, verlor aber beide Babies:

  • „In 1949 tragedy struck France’s second marriage when she lost their first baby through toxaemia of pregnancy.
  • At the age of forty-two, she had lost a second baby through toxaemia of pregnancy.”

[Quelle: Sheila Spensley – Frances Tustin; Routledge; S. 15 und S. 19]

 

Dorothea Buck wurde während des Zweiten Weltkriegs (1944) schwer verschüttet (s. o.: Myoglobinurie, Crush-Syndrom).

[Quelle und zum Weiterlesen: http://www.bpe-online.de/1/buck-wpa-2007.pdf.

Sie ist Ehrenvorsitzende des 1992 von ihr mitgegründeten Bundesverbands Psychiatrie-Erfahrener. Ihre Internetseite: http://www.bpe-online.de/buck/ ]

 

Siehe dazu auch:

Fragen, Fragen, Fragen – Autismus/Schizophrenie/Borderline-Störung

Glossar - Antioxidative Enzyme, Blutgerinnung

Zum Nachdenken - Schockformen

Gedankensplitter – Neuroleptika, Psychosen

Etc.

 

 

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