Mit dem Erwachen der Natur im Frühling erwarten uns Tage voller Energie und Vitalität. Doch für manche Menschen bringt diese Jahreszeit eine unerklärliche Müdigkeit und ein Gefühl der Energielosigkeit mit sich. Eisenmangel, eine der häufigsten Nährstoff-Defizienzen weltweit, kann zu diesen Symptomen beitragen und den Start in die warme Jahreszeit trüben.
In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Bedeutung von Eisen für unseren Körper, wie ein Ungleichgewicht im Eisenhaushalt entstehen kann und welche Auswirkungen ein Eisenmangel auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden haben kann. Von Frühjahrsmüdigkeit bis hin zu einem Mangel an Motivation - hinter scheinbar alltäglichen Beschwerden können ernstzunehmende Ursachen stecken, die es zu verstehen und zu bewältigen gilt.
Was ist Eisen?
Eisen zählt zu den Spurenelementen im menschlichen Körper. Neben seiner Funktion als sauerstoff-bindendes Element im Hämoglobin in roten Blutkörperchen, dient Eisen in unterschiedlichen Ionenformen auch als Co-Faktor für viele enzymatische Reaktionen, sowie zur Energiegewinnung in Mitochondrien, den „Kraftwerken der Zelle“. Letztlich ist der gesamte Energiestoffwechsel von einem adäquaten Angebot an Eisen abhängig.
Der Eisenstoffwechsel, welcher die Resorption, Regulation und den Transport von Eisen beschreibt, stellt im Gegensatz zu anderen Mineralien wie Kalzium, Natrium und anderen Spurenelementen im Körper eine Besonderheit dar, da dieser nur über die Resorption reguliert werden kann. Eisen kann also nicht aktiv ausgeschieden werden und wird damit im Wesentlichen über die Aufnahme und eine Aufnahmeregulation gesteuert.1
Die 4-5 g Eisen im menschlichen Körper und die Verluste über den Tag bei gesunden Menschen von ca. 0,5-1,5 mg/Tag, können trotz der geringen Resorptionsquote von 6% (Männer) bis 12% (Frauen)2 im Regelfall über die Nahrung kompensiert werden.
Eisenmangel
Weltweit ist Eisenmangel die häufigste und weit verbreitete nahrungsbedingte Unterversorgung.3 Epidemiologischen Zahlen der Eisenmangel-Anämien zeigen: ¼ der Weltbevölkerung leidet an einer Eisenmangel-Anämie. Dabei sind am meisten Kinder im Vorschulalter mit etwas mehr als 47% betroffen. Männer zeigen mit knapp 13% die niedrigste Prävalenz.4
Risikogruppen für einen latenten bis manifesten Eisenmangel bis hin zur Anämie sind Menschen in Wachstumsphasen, also Kinder5 (erhöhter Eisenverbrauch), Frauen im reproduktiven Alter (erhöhter Eisenverlust während der Menstruation), Frauen während der Schwangerschaft (erhöhter Eisenverbrauch), stillende Frauen, Sportlerinnen und Sportler (erhöhter Verbrauch), Menschen mit eisen- und Vitamin C-armer Ernährung und andere Personen, die z.B. im Rahmen von entzündlichen Erkrankungen Eisen verbrauchen.6
Bildquelle: artgerecht
Auch ein Eisenmangel, der nicht mit einer Anämie einhergeht, stellt für den Organismus bereits ein Problem dar. Optimale Eisenwerte sind wichtig für die Leistungsfähigkeit im Sport aber auch im Alltag. Ein wichtiger Parameter zur diagnostischen Bestimmung ist der Eisenspeicherwert, das so genannte Serumferritin.7 Das Serumferritin allein reicht jedoch nicht aus: Transferrin und Transferrinsättigung sollten ebenfalls Teil der Diagnostik sein, um zu differenzieren, ob bereits ein latenter Eisenmangel vorliegt, auch ohne dass eine Anämie vorliegt, welche aber Symptome von Müdigkeit, Erschöpfung und Energiemangel erklären könnten. Insgesamt sollte die Labordiagnostik bei bestehenden Symptomen aufwendiger durchgeführt werden als die alleinige Beurteilung über das kleine Blutbild und einen Serum-Eisenwert.
Symptome eines Eisenmangels
Durch den engen Bezug des Eisens zum Energiestoffwechsel in den Mitochondrien, hat ein Mangel an Eisen auch deutliche Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit und zeigt Symptome wie:
- Abgeschlagenheit
- Blässe
- Müdigkeit
- Konzentrationsschwäche
- Infektanfälligkeit
- Weiße Rillen auf den Fingernägeln
- Vermehrter Haarausfall
- Eingerissene Mundwinkel
- Kopfschmerzen
- Schwindel
Diese allgemein wirkenden Symptome und die oft fehlende Diagnostik führt häufig zur fehlenden Behandlung eines Eisenmangels.
Ursachen für einen Eisenmangel
Neben der Fehl- und Mangelernährung führen physiologische und pathophysiologische Prozesse dazu, dass Eisen unterschiedlich gut resorbiert werden kann.
Eisen, das über die Nahrung aufgenommen wird, wird über einen Transportkanal in Darmepithelzellen (DMT 1) resorbiert. Dabei wird Eisen Fe2+ aufgenommen. Eisen kann auch in anderen Formen über spezifische Transportkanäle resorbiert werden. In tierischen Lebensmitteln, wie beispielsweise Fleisch, liegt Eisen als Häm-Eisen gebunden vor. Dieses Häm-Eisen kann über den sogenannten HCP-1 Kanal aufgenommen werden.8 In Pflanzen enthaltenes Eisen liegt meistens als pflanzliches Ferritin (Speichereisen) vor, welches ebenfalls über einen separaten Kanal resorbiert wird.
Liegt die Ursache des Eisenmangels nicht in der Nahrung, ist die Funktion der Resorption zu berücksichtigen und stellt eine mögliche Ursache des Eisenmangels dar. Die Resorptionsquote wird vom Organismus selbst reguliert und wird unter bestimmten Umständen gehemmt:
Im Rahmen einer Entzündungssituation, werden von Immunzellen vermehrt proentzündliche Botenstoffe (Zytokine) ausgeschüttet. Eines davon ist das Interleukin 6. Durch die Blutzirkulation gelangen die Zytokine zur Leber, wo sie anregen, Hepcidin zu produzieren und auszuschütten. Hepcidin ist ein Peptid, welches die Aufgabe hat, die Aufnahme von Eisen zu regulieren bzw. zu hemmen, indem es an den sogenannten Ferroportin-Kanal bindet. Dieser ist dafür zuständig Eisen aus Darmepithelzellen, Leberzellen und Immunzellen (Makrophagen) in den Blutkreislauf zu exportieren.
Durch die Bindung von Hepcidin an Ferroportin verweilt das Eisen in den Zellen, ohne dass es für weitere Stoffwechselprozesse verwendet werden kann.9 Obwohl es den Anschein hat, dass dieser Prozess kontraproduktiv für den Organismus ist, zeigt aber der Blick auf eine evolutionäre Perspektive den Nutzen der Hepcidin-Synthese: Ein aktiviertes Immunsystem und damit eine erhöhte Interleukin 6 Ausschüttung, bedeutete für unsere Vorfahren meistens Pathogenbelastungen durch Bakterien.
Auch Bakterien benötigen Eisen für ihren Stoffwechsel.10 Fehlt nun Eisen, können sich Bakterien weniger vermehren, was im Umkehrschluss das Immunsystem befähigt, die Pathogene möglichst schnell zu bekämpfen, auch wenn es für den Organismus selbst bedeutet, dass Stoffwechselprozesse nicht oder schlechter ablaufen können.
Dieser Schutzmechanismus zeigt sich aber aus heutiger Perspektive als problematisch: Aus Forschungszweigen wie der Psychoneuroimmunologie und der Stress-Forschung ist bekannt, dass auch andere Einflüsse das Immunsystem aktivieren können.11
Dazu zählen Lebensstil-Faktoren wie:
- Proentzündliche Ernährung
- Bewegungsmangel
- Zu viel Training
- Schlafmangel
- Umweltgifte
- Psychoemotionaler und chronischer Stress
Diese Art der Aktivierungen des Immunsystems, werden auch als niedriggradige Entzündungssituationen bezeichnet, die sich nicht in einem akuten Infekt äußern, sondern eher eine chronische Aktivität des Immunsystems nach sich ziehen. Niedriggradige Entzündungen werden mit zahlreichen nicht ansteckenden chronischen und degenerativen Krankheitsbildern der Zivilisation assoziiert.12
Eine chronische Aktivierung des Immunsystems zieht im Umkehrschluss auch eine vermehrte Synthese von Hepcidin nach sich und damit eine chronische Verteilungsstörung von Eisen, die auch zu entzündungsbedingten Anämien führen kann.13
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Was kann ich bei einem Eisenmangel tun?
An erster Stelle steht eine artgerechte und ausgewogene Ernährung. Eisen ist in vielen Lebensmitteln enthalten. Aufgrund der unterschiedlichen Speicherformen des Eisens in den Lebensmitteln ist jedoch auch eine unterschiedliche Bioverfügbarkeit gegeben.
Die Zusammensetzung und Bestandteile der Nahrung können ebenfalls deutliche Auswirkungen auf die Eisenresorption nehmen: Demnach haben verschiedene Pflanzenstoffe wie Phytate, Polyphenole gerade in Tee und Kaffee negative Auswirkungen auf die Eisenaufnahme. Gleiches gilt für Kalzium z.B. aus Milch und Milchprodukten. Förderlich ist die Kombination von pflanzlichem Eisen mit Ascorbinsäure (Vitamin C) um die Aufnahme zu verbessern, da Vitamin C verhindert, dass das Eisen in eine nichtresorbierbare Form umgewandelt wird.14
Reicht die zugeführte Menge an Eisen über die Nahrung nicht aus sind Eisen-Supplementierungen medizinisch impliziert. Dabei werden freie Eisen-Präparate oral zugeführt. Doch dieses zweiwertige Eisen Fe2+ sorgt in den Darmzellen für die vermehrte Bildung freier Radikale – sogenannte Radikaler Sauerstoff Indizes (ROS). Dabei entsteht durch die Zufuhr größerer Mengen unter anderem freies Eisen in der zweiwertigen Form (Fe2+) eine Hydroxylradikalenbildung (Eisen und Wasserstoffperoxid reagieren). Diese sogenannte Fenton-Reaktion führt dazu, dass das Fe2+ in Fe3+ umgewandelt wird, für den weiteren Transport. Allerdings führen die bei der Reaktion entstehenden freien Radikale in größeren Mengen zum programmierten Zelltod.15
Die Anwesenheit eines Eisen-Chelators, also eines eisenbindenden Stoffes, kann diesen Prozess herunterregulieren.19 Vermehrter Zelltod führt zur Schädigung der Darmbarriere und ist mit weiteren Nebenwirkungen verbunden.16 Patienten, die Eisen-Präparate verwenden kennen diese Nebenwirkungen als Verstopfung, Übelkeit, Durchfall, Bauchschmerzen, Erbrechen, Sodbrennen und dunklem Stuhl.17 Um die Nebenwirkungen abzumindern, werden auch Fe3+ Präparate verwendet, die zwar besser in der Verträglichkeit sind, aber vor der Aufnahme zuerst in Fe2+ umgewandelt werden müssen, was die Bioverfügbarkeit verringert und ebenfalls freie Radikale im Darmlumen bildet.18
Neue Wege der Eisenregulation
Auf der Basis einer Betrachtung der physiologischen Stoffwechselvorgänge des Eisenhaushaltes und systemischer Vorgänge im Organismus, werden in wissenschaftlichen Untersuchungen neue Möglichkeiten zur Behandlung des Eisenmangels angedacht:
Lactoferrin, ein eisenbindendes Glykoprotein, das von Immunzellen und Drüsenzellen gebildet werden kann, gehört zu der Gruppe der Transferrine. Damit stellt Lactoferrin einen natürlichen Transporter für Eisen dar und kann Einfluss auf den Eisenhaushalt nehmen.19 Als Immunprotein nimmt es aber auch Einfluss auf die Infektabwehr, mit antibakteriellen, antiviralen und antimykotischen Eigenschaften.20 Lactoferrin ist zudem ein Immunmodulator und kann die Funktionen des Immunsystems beeinflussen, bei Fehlfunktion sogar regulieren.21
In größeren Mengen kommt Lactoferrin in Milch von Säugetieren vor. Strukturell und funktionell ist es aus Kuhmilch (bovine Lactoferrin) im Vergleich zu humanem Lactoferrin nahezu identisch.22 Die Extraktion von Lactoferrin aus Kuhmilch stellt dabei die gängige Methode dar, um es für präventive und therapeutische Zwecke in größeren Mengen zur produzieren. Doch trotz der vielfältigen Eigenschaften von Lactoferrin und der hohen Reaktionsbereitschaft des Moleküls, ist die Aufreinigung (Purifizierung) von maßgeblicher Bedeutung bezüglich der Funktionsweise, Bioverfügbarkeit und Wirkungsweise von Lactoferrin (bLF) im menschlichen Körper.23
Lactoferrin beeinflusst vor allem die folgenden kausalen Mechanismen:
Durch die antientzündlichen und immunmodulierenden Eigenschaften24, werden Entzündungssituationen beeinflusst: Dabei werden bei chronischen Entzündungen ausgeschüttete Zytokine, wie Interleukin 6, welches die Hepcidin Synthese anregt, durch Lactoferrin runterreguliert, was durch In-Vitro-Untersuchungen nachgewiesen wurde.25 Erste klinische Untersuchungen konnten diesen Prozess nachweisen. Untersucht wurden dabei schwangere Frauen mit Eisenmangelanämie.26 Eine Metaanalyse aus dem Jahr 2022 konnte zeigen, dass Lactoferrin eine bessere Wirkung auf Serumeisen, Serumferritin und Hämoglobinkonzentration hat als Eisensulfat und gleichzeitig eine reduzierende Wirkung auf die fraktionierte Eisenresorption und den Interleukin-6-Spiegel.27
Fazit
Im Frühling erwarten uns neue Energie und Vitalität, doch für einige bedeutet diese Jahreszeit eher Müdigkeit und Antriebslosigkeit – mögliche Anzeichen eines Eisenmangels. Eisen ist entscheidend für unseren Energiestoffwechsel und unsere Vitalität. Eine ausgewogene Ernährung und gegebenenfalls ergänzende Maßnahmen können diesem Mangel entgegenwirken. Neue Forschungsansätze wie die Nutzung von Lactoferrin zeigen vielversprechende Ergebnisse und könnten die Behandlungsmöglichkeiten in Zukunft verbessern. Ein bewusster Umgang mit unserer Gesundheit ermöglicht es uns so, die kommenden Jahreszeiten mit voller Kraft und Lebensfreude zu genießen.
Literaturhinweise
1Vaulont, S. et al.: Of mice and men: The iron age. J Clin Invest. 2005; 115(8):2079-2082
2Kaltwasser, J. P. & Braner, A.: Eisenmangel und andere hypoproliferative Anämien. Harrisons Innere Medizin. Berlin 2003. S. 733.
3WHO (2001): Iron Deficiency Anaemia Assessment, Prevention, and Control - A guide for programme managers.
4Durrani, A. M.: Prevalence of Anemia in Adolescents: A Challenge to the Global Health. Acta Scientific Nutritional Health 2.4 (2018): 24-27.
5Grant, C.C. et al: Population prevalence and risk factors for iron deficiency in Auckland, New Zealand. Journal of Paediatrics and Child Health 43 (2007): 532–538.
6Lee, J.-O. et al.: Prevalence and Risk Factors for Iron Deficiency Anemia in the Korean Population: Results of the Fifth Korea National Health and Nutrition Examination Survey. Korean Med Sci 2014; 29: 224-229.
7Knovich M.A. et al.: Ferritin for the Clinician. Blood Rev. 2009 May; 23(3): 95–104.
8Sharp, P., Srai, S. K.: Molecular mechanisms involved in intestinal iron absorption. World J Gastroenterol 2007 September 21; 13(35): 4716-4724.
9Cherayil, B.J.: Iron and Immunity: Immunological Consequences of Iron Deficiency and Overload. Arch. Immunol. Ther. Exp. (2010) 58:407–415.
10Andrews, S.C. et al.: Bacterial iron homeostasis. FEMS Microbiology Reviews 27 (2003): 215-217.
11Rohleder, N.: Stimulation of Systemic Low-Grade Inflammation by Psychosocial Stress. Psychosomatic Medicine 76:181Y189 (2014).
12Liu, Y.Z. et al.: Inflammation: The Common Pathway of Stress-Related Diseases. Frontiers in Human Neuroscience. June 2017 | Volume 11 | Article 316.
13Ganz, T. & Nemeth, E.: Iron imports. IV. Hepcidin and regulation of body iron metabolism. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 290: G199 –G203, 2006.
14Zijp, I.M. et al.: Effect of Tea and Other Dietary Factors on Iron Absorption. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 40(5):371–398 (2000).
15Eid, R. et al.: Iron mediated toxicity and programmed cell death: A review and a reexamination of existing paradigms. Biochimica et Biophysica Acta 1864 (2017): 399–430.
16Kortman, G. et al.: Nutritional iron turned inside out: intestinal stress from a gut microbial perspective. FEMS Microbiol Rev 38 (2014): 1202–1234.
17Tolkien, Z. et al.: Ferrous Sulfate Supplementation Causes Significant Gastrointestinal Side-Effects in Adults: A Systematic Review and Meta- Analysis. POLS One 2015.
18Behnisch W. et al.: S1-Leitlinie 025-021: Eisenmangelanämie. AWMF online aktueller Stand: 01/2016.
19Pauline P. Ward & Oria M. Conneely: Lactoferrin: Role in iron homeostasis and host defense against microbial infection. BioMetals 17: 203–208, 2004.
20Chen, P W, Y W Ku, and F Y Chu. 2014. “Influence of Bovine Lactoferrin on the Growth of Selected Probiotic Bacteria under Aerobic Conditions.” Biometals: an international journal on the role of metal ions in biology, biochemistry, and medicine 27(5): 905–14.
21Puddu P. et al: Immunomodulatory effects of lactoferrin on antigen presenting cells. Biochemie 91 (2009): 11-18.
22Valenti P, Antonini G. Lactoferrin: an important host defence against microbial and viral attack. Cell Mol Life Sci (2005) 62:2576–87.
23Moradian, F.: Lactoferrin, Isolation, Purification and antimicrobial effects. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences, August 2011.
24Legrand, D.: Overview of Lactoferrin as a Natural Immune Modulator. The Journal of Pediatrics. 2016. Vol. 173S.
25Cutone, A. et al.: lactoferrin efficiently counteracts the inflammation-induced changes of the iron homeostasis system in Macrophages. Frontiers in Immunology June 2017 | Volume 8 | Article 705
Paesano.
26R. et al: The influence of lactoferrin, orally administered, on systemic iron homeostasis in pregnant women suffering of iron deficiency and iron deficiency anaemia. Biochimie 91 (2009) 44e51
27.
27Zhao X, Zhang X, Xu T, Luo J, Luo Y, An P. Comparative Effects between Oral Lactoferrin and Ferrous Sulfate Supplementation on Iron-Deficiency Anemia: A Comprehensive Review and Meta-Analysis of Clinical Trials. Nutrients. 2022 Jan 27;14(3):543. doi: 10.3390/nu14030543.
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