Ferritinstoffwechsel – Funktion, Regulation und Störungen

Was ist der Ferritinstoffwechsel?

Der Ferritinstoffwechsel umfasst alle biochemischen Prozesse, die mit der Synthese, Speicherung, Freisetzung und dem Abbau von Ferritin zusammenhängen. Ferritin ist ein hochmolekulares Protein, das in nahezu allen Zellen des menschlichen Körpers vorkommt und als wichtigstes intrazelluläres Eisenspeicherprotein gilt. Es kann bis zu 4.500 Eisenatome in einer nicht-toxischen, wasserlöslichen Form binden und so einen schnell verfügbaren Eisenvorrat bereitstellen.

Der Ferritinstoffwechsel ist eng mit der Eisenhomöostase verknüpft – also dem Gleichgewicht zwischen Eisenaufnahme, -transport, -speicherung und -verwertung. Eine Störung dieses Gleichgewichts kann zu Erkrankungen wie Eisenmangelanämie oder Eisenüberladung (Hämochromatose) führen.

Aufbau und Funktion von Ferritin

Ferritin besteht aus einer Proteinhülle (Apoferritin), die sich aus 24 Untereinheiten zusammensetzt. Diese Untereinheiten werden in zwei Typen unterschieden:

• H-Ketten (Heavy Chains): Besitzen Ferroxidase-Aktivität und oxidieren zweiwertiges Eisen (Fe²⁺) zu dreiwertigem Eisen (Fe³⁺), das im Ferritinkern gespeichert wird.
• L-Ketten (Light Chains): Fördern die Mineralisierung und Stabilisierung des Eisenkerns.

Das Verhältnis von H- zu L-Ketten variiert je nach Gewebetyp und beeinflusst die Funktionsweise des Ferritins. In der Leber und der Milz überwiegen L-Ketten (Langzeitspeicherung), während in Herz und Gehirn H-Ketten dominieren (schnelle Eisenfreigabe).

Regulation des Ferritinstoffwechsels

Transkriptionelle und post-transkriptionelle Regulation

Die Ferritinsynthese wird sowohl auf genetischer als auch auf Proteinebene reguliert. Der wichtigste Regulationsmechanismus erfolgt post-transkriptionell über das IRP/IRE-System (Iron Regulatory Proteins / Iron Responsive Elements):

• Bei niedrigem intrazellulärem Eisenspiegel binden IRP-Proteine an IRE-Sequenzen in der mRNA des Ferritins und hemmen dessen Translation – die Ferritinproduktion sinkt.
• Bei hohem intrazellulärem Eisenspiegel verlieren IRP ihre Bindungsaktivität, die Ferritin-mRNA wird frei translatiert – die Ferritinproduktion steigt.

Regulation durch Entzündung und Zytokine

Ferritin ist auch ein Akute-Phase-Protein. Bei Entzündungen, Infektionen oder Gewebeschäden steigen die Ferritinspiegel im Blut stark an – unabhängig vom tatsächlichen Eisenstatus. Entzündungsmediatoren wie Interleukin-6 (IL-6) stimulieren die Ferritinsynthese in der Leber. Daher kann ein erhöhter Ferritinwert im Labor sowohl auf einen Eisenüberschuss als auch auf eine Entzündungsreaktion hinweisen.

Hormonelle Einflüsse

Auch Hormone beeinflussen den Ferritinstoffwechsel. Hepcidin, das in der Leber produzierte zentrale Regulationshormon des Eisenstoffwechsels, steuert die Freisetzung von Eisen aus Ferritin-Speicherzellen (z. B. Makrophagen) sowie die intestinale Eisenresorption. Hohe Hepcidinspiegel reduzieren die Eisenverfügbarkeit, niedrige Hepcidinspiegel erhöhen sie.

Ferritin im Blut – Serum-Ferritin als diagnostischer Marker

Ein kleiner Teil des Ferritins gelangt in die Blutbahn und kann als Serum-Ferritin gemessen werden. Der Serum-Ferritinwert gilt als zuverlässiger Marker für die Eisenspeicher des Körpers:

• Normwerte (Erwachsene): Frauen: ca. 15–150 µg/l; Männer: ca. 30–300 µg/l (laborabhängig)
• Niedriger Ferritinwert: Hinweis auf erschöpfte Eisenspeicher (latenter Eisenmangel oder manifeste Eisenmangelanämie)
• Erhöhter Ferritinwert: Kann auf Eisenüberladung, chronische Entzündungen, Lebererkrankungen, Infektionen oder maligne Erkrankungen hinweisen

Störungen des Ferritinstoffwechsels

Eisenmangel

Beim Eisenmangel sind die Ferritinspeicher erschöpft. Die Ferritinwerte im Serum fallen unter den Normbereich. Klinisch äußert sich dies in Müdigkeit, Blässe, Konzentrationsschwäche und – bei längerem Mangel – in einer Eisenmangelanämie mit Abfall des Hämoglobinwerts.

Hämochromatose

Die hereditäre Hämochromatose ist eine genetisch bedingte Erkrankung, bei der es zu einer übermäßigen Eisenaufnahme und -speicherung kommt. Die Ferritinwerte sind stark erhöht, das Eisen lagert sich in Organen wie Leber, Herz und Bauchspeicheldrüse ab und kann zu schweren Organschäden führen.

Hyperferritinämie

Eine isoliert erhöhte Ferritinkonzentration ohne proportionale Erhöhung der Transferrinsättigung kann auf das seltene Hyperferritinämie-Katarakt-Syndrom hinweisen – eine genetische Störung der Ferritinregulation, die mit der Bildung von Katarakten (Trübung der Augenlinse) einhergeht.

Ferritinstoffwechsel bei chronischen Erkrankungen

Bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen (z. B. rheumatoide Arthritis, chronische Nierenerkrankung) kann es zu einer Anämie der chronischen Erkrankung kommen. Dabei sind die Ferritinspeicher zwar gefüllt, das Eisen wird jedoch durch entzündungsbedingte Mechanismen (u. a. erhöhtes Hepcidin) nicht ausreichend für die Erythropoese bereitgestellt.

Diagnostik und klinische Bedeutung

Die Bestimmung des Serum-Ferritins erfolgt durch eine einfache Blutuntersuchung und ist Bestandteil der Standarddiagnostik bei Verdacht auf Eisenmangelzustände oder Eisenüberladung. Zur vollständigen Beurteilung des Eisenstoffwechsels werden häufig weitere Parameter herangezogen:

• Serum-Eisen
• Transferrinsättigung
• Löslicher Transferrinrezeptor (sTfR)
• Blutbild (Hämoglobin, MCV, MCH)
• Hepcidin-Spiegel (in spezialisierten Labors)

Quellen

1. Ganz T. - Systemic iron homeostasis. Physiological Reviews, 2013; 93(4): 1721–1741. PubMed PMID: 24137020.
2. Camaschella C. - Iron-deficiency anemia. New England Journal of Medicine, 2015; 372(19): 1832–1843.
3. World Health Organization (WHO) - Serum ferritin concentrations for the assessment of iron status and iron deficiency in populations. WHO/NMH/NHD/MNM/11.2, Geneva, 2011.