Spurenelemente

Teil 6 der Artikelserie Bausteine des Lebens. 

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Der Name ist Programm: kleinste Spuren dieser Elemente, spielen eine große Rolle für die Funktion unseres Körpers. Als Co-Faktoren von Enzymen, Hormonen und anderen Strukturen zeigen sie, dass es im Gleichgewicht der Natur immer auf die richtige Dosis ankommt.

Als das Leben im Wasser seinen Ursprung nahm, waren darin praktisch alle Mineralstoffe gelöst. Darunter auch die selteneren Elemente. Weil die Natur nutzt, was sie zur Verfügung hat, begannen die Organismen, diese Stoffe als Katalysatoren und Botenstoffe einzusetzen. Mit der Eroberung des Landes ergab sich eine neue Ausgangslage: viele Elemente sind auf der Erde sehr ungleichmäßig verteilt und daher für gewöhnlich nicht im idealen Maß verfügbar. Notwendig für viele Steuerfunktionen sind sie dennoch geblieben.

Bedeutung

Das Wissen um die Bedeutung der Spurenelemente für unsere Gesundheit wuchs parallel zu den technischen Möglichkeiten der Forschung. Denn als die Messgeräte immer genauer wurden, zeigte sich, dass selbst geringe Anteile bestimmter Elemente eine große Bedeutung für Pflanzen, Tier und Mensch haben können. Die Erforschung der Spurenelemente ist auch noch lange nicht abgeschlossen. In vielen Fällen wissen wir heute immer noch mehr über den Schaden, den ein Zuviel der Elemente anrichten kann, als über ihren Nutzen. 

Definition

Spurenelemente zählen zu den Mineralstoffen, kommen aber nur in sehr geringen Spuren (Anteilen) im Körper vor, daher ihr Name. Jene, die in großer Menge vorkommen, werden Mengen- oder Makroelemente genannt (Natrium, Chlorid, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor). Ihr Anteil liegt über 50 mg pro Kilogramm Körpergewicht, während die Spurenelemente weniger als 50 mg/kg ausmachen. Daraus ergibt sich auch ein geringerer Tagesbedarf – bei Spurenelementen meist weit unter 100 mg. Neben der Menge unterscheidet auch die Funktionsweise Spuren- von den Mengenelementen: Magnesium und Co. sind an den Elektrolytprozessen des Körpers beteiligt, Spurenelemente sind häufig Co-Faktoren oder Bestandteile von Enzymen, Hormonen oder anderen Strukturen und nehmen eine steuernde Funktion ein.

Mangel: Zu einer Unterversorgung des Körpers kann es bei verminderter Aufnahme über die Nahrung, vermehrter Ausscheidung oder erhöhtem Bedarf kommen. Das kann mehrere Gründe haben:


  • Einseitige Ernährungsgewohnheiten
  • Regionale Gegebenheiten (geringes Vorkommen im Boden oder Trinkwasser)
  • Erhöhter Verlust durch Erkrankungen (z.B. Durchfall oder starkes Schwitzen)
  • Stoffwechselstörungen
  • Schlafmangel

Einteilung

Spurenelemente systematisch einzuteilen ist nicht ganz einfach. Ihre Gemeinsamkeit liegt darin, dass sie in sehr geringer Menge in den Zellen von Mikroorganismen, Pflanzen, Tieren und beim Menschen vorkommen, sich aber in ihrer Konzentration stark unterscheiden können. Die gängige Einteilung der Spurenelemente erfolgt in essenzielle (lebensnotwendige) und möglicherweise essenzielle.

ESSENZIELL

Von den essenziellen (lebensnotwendigen) Spurenelementen weiß man, dass sie über die Nahrung zugeführt werden müssen (der Körper kann sie selbst nicht bilden). Ebenso bekannt sind ihre biochemischen Aufgaben, der Bedarf und wie sich Mängel abzeichnen. In Folge schauen wir sie im Detail an. Der angegebene Tagesbedarf bezieht sich auf die offiziellen Richtwerte zur Nährstoffzufuhr, herausgegeben von der Deutschen und Österreichischen Gesellschaft für Ernährung. Werte sind für Erwachsene, wenn nicht anders angegeben. Bitte lesen Sie dies als Orientierung am Status Quo – Meinungen zu Bedarf und angemessener Tageszufuhr können sehr weit auseinandergehen. 

Chrom (Cr)

Funktion: beeinflusst Zucker- und Fettstoffwechsel, Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels.

Tagesbedarf: 0,03 bis 0,1 mg

Nahrungsquellen: Fleisch, Leber, Eier, Haferflocken und Tomaten. 

Mangelsymptome: ähnlich Diabetes mellitus – ein Zusammenhang wird diskutiert. 

Cobalt (Co)

Funktion: als wichtiger Bestandteil von Vitamin B12 (Cobalamine) beteiligt am Fett- und Eiweißstoffwechsel, spielt eine Rolle für die Blutbildung und DNA-Synthese. 

Tagesbedarf: unbekannt, wird aber geschätzt auf 0,2 Mikrogramm.

Nahrungsquellen: Hülsenfrüchte, Nüsse und Weizenkeime.

Mangelsymptome: decken sich mit Vitamin-B-12; Abgeschlagenheit, verminderte Leistungsfähigkeit, Schwindel, Kopfschmerz, Herzrasen und Atemnot bei Belastung.

Eisen (Fe)

Funktion: Transport von Sauerstoff im Körper, Bildung von roten Blutkörperchen, Baustein des Hämoglobins (roter Blutfarbstoff), beteiligt an vielen Stoffwechselvorgängen.

Tagesbedarf: Männer 10 mg, Frauen 15 mg, erhöhter Bedarf besteht während der Periode, in Schwangerschaft (30mg) und Stillzeit (20 mg) sowie bei fleischloser Ernährung. Der Eisenmangel zählt weltweit zu den häufigsten Mängeln. Es wird angenommen, dass rund 1/3 der Bevölkerung zu wenig Eisen aufnimmt.

Nahrungsquellen: Rindfleisch, Hülsenfrüchte (Erbsen, Linsen, Kidneybohnen, Kichererbsen), grünes Gemüse (Spinat, Grünkohl, Mangold), Vollkornprodukte, Pistazien und Cashewkerne. Um die Eisenaufnahme aus pflanzlichen Quellen zu begünstigen, empfiehlt sich die Kombination mit Vitamin C, das die Eisenaufnahme erhöht. Polyphenole (z.B. in Schwarztee und Kaffee) und Phytate (z.B. in Hülsenfrüchten und Vollkornprodukten) hemmen die Eisenaufnahme.

Mangelsymptome: Beeinträchtigte körperlich und geistige Leistungsfähigkeit (Abgeschlagenheit), gestörte Wärmeregulation, Blässe, trockene und spröde Haut, aufgerissene Mundwinkel, Rillen in den Nägeln, erhöhte Infektanfälligkeit, Reizbarkeit, Anämie (Blutarmut). 

Iod (I)

Funktion: wichtiger Bestandteil des Schilddrüsenhormons Thyroxin, beeinflusst die Bildung von Schilddrüsenhormonen, beeinflusst Wachstum, Gehirnentwicklung, Energiestoffwechsel und Blutdruck, Regulation der Körpertemperatur.

Tagesbedarf: 0,2 mg, bei Schwangeren sind es 0,23 mg, bei Stillenden 0,26 mg.

Nahrungsquellen: vor allem Seefische, Meerestiere, Algen und je nach Tierhaltung (Fütterung) auch Eier, Milch und Milchprodukte.

Mangelsymptome: vergrößerte Schilddrüse (Kropf), kann während der Schwangerschaft zu Entwicklungsstörungen (Kretinismus) beim Kind führen, die sich bei späterer Zufuhr nicht mehr rückgängig machen lassen.

Info: Je nach Region kommt Jod im Trink- und Mineralwasser vor. Weil Österreichs Böden wenig Jod enthalten, wird es dem Speisesalz seit den 1960ern zugesetzt. 

Kupfer (Cu)

Funktion: bedeutende Rolle bei Energiestoffwechsel und Immunsystem sowie der Bildung von Blut, Kollagen, Elastin und Melanin. Kupfer gilt als immunanregend und entzündungshemmend. 

Tagesbedarf: 1 mg (Frauen) bis 1,5 mg (Männer)

Nahrungsquellen: Innereien, Fische, Schalentiere, Nüsse, Kakao sowie Gewürze (Muskat, Majoran, Pfeffer, Basilikum).

Mangelsymptome: sind eher selten und treten erst bei ausgeprägten Mängeln durch einseitige Ernährung oder Erkrankungen auf; Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust, Pigmentstörungen (Haut und Haare), Störung des zentralen Nervensystems, beeinträchtigtes Immunsystem und Wachstum, gestörte Blutbildung durch verringerte Eisenaufnahme. 

Mangan (Mn)

Funktion: Aufbau von Knochen, Knorpel- und Bindegewebe, Bildung von Melanin, Dopamin, Aktivierung von Enzymen, trägt zum normalen Energiestoffwechsel bei.

Tagesbedarf: 2 bis 5 mg

Nahrungsquellen: Haferflocken, Hirse, Quinoa, dunkle Beeren, Lauch, Spinat, Zwiebeln, Tee.

Mangelsymptome: Reproduktionsstörungen (nur bekannt aus Tierversuchen), Wachstumsverzögerung.

Info: Mangan hat eine hohe Toxizität und kann zu Nervenschäden führen, sowie Atemwege und Gehirn belasten. Eine Zufuhr bis zu 4 mg pro Tag ruft laut EFSA wahrscheinlich keine unerwünschten Wirkungen auf. Toxische Wirkungen von manganhaltigen Lebensmitteln sind unwahrscheinlich. Menschen ab 60 Jahren sollten als Höchstmenge 0,5 mg Mangan aufnehmen. 

Molybdän (Mo)

Funktion: Energiegewinnung, Stoffwechsel von Harnsäure und Aminosäuren.

Tagesbedarf: 0,05 bis 0,1 mg

Nahrungsquellen: Buchweizen, Hafer, Roggen, Naturreis, Sojabohnen, Erbsen, Schnittbohnen, Knoblauch, Zwiebeln, Rotkohl. Einige Kupfer- und Schwefelverbindungen können die Aufnahme hemmen.

Mangelsymptome: Funktionsstörungen (Nerven und Gehirn), Herzrasen, Kurzatmigkeit, Nachtblindheit, Bauchkrämpfe, Übelkeit, Durchfälle, Atembeschwerden, Benommenheit, Juckreiz, Schwellungen und Stimmungsschwankungen.

Info: Der Tagesbedarf wurde herabgesetzt – früher lag er bei 0,075 bis 0,250 mg.

Selen (Se)

Funktion: beteiligt am Aufbau von mindesten 25 Selenoproteinen, Regulierung der Schilddrüsenhormone, Aufbau von Spermien und Enzymen, Zellschutz (Oxidation), trägt bei zum Schutz vor Umwelt- und Strahlenbelastung.

Tagesbedarf: 0,07 bis 0,1 mg

Nahrungsquellen: Fisch, Fleisch, Eier, Kohlsprossen, Weizenkleie, Haferflocken, Hülsenfrüchte (Sojabohnen, weiße Bohnen, Kichererbsen, Linsen), Kokosnüsse, Paranüsse (max. 2 Stück essen, da Paranüsse Radium anreichern können).

Mangelsymptome: Geschwächte Abwehrkraft, beeinträchtigte Spermienproduktion und Muskelfunktion, (Kardio-)Myopathien, Osteoarthritis.

Info: Selen war lange Zeit als Gift verschrien, bevor seine Rolle im Stoffwechsel von Säugetieren bekannt wurde und damit Probleme in der Tierzucht gelöst werden konnten.

Zink (Zn)

Funktion: beeinflusst über 150 Enzyme, beteiligt an der Synthese von DNS, RNS und Proteinen, Insulinspeicherung, Zellschutz, beteiligt am Stoffwechsel verschiedener Botenstoffe, beeinflusst Sinnesfunktionen, spielt eine Rolle im Vitamin-A-Stoffwechsel und Immunsystem.

Tagesbedarf: 7 bis 20 mg

Nahrungsquellen: Fleisch, Milch, Eier, Innereien, Käse, Weizenkleie und Haferflocken.

Mangelsymptome: gestörter Geruchs- und Geschmackssinn, Appetitverlust, erhöhte Infektanfälligkeit, geschwächte Immunabwehr, trockene Haut, brüchige Haare und Nägel, Haarausfall, gestörte Wundheilung, entzündliche Hauterkrankungen, Akne, Neurodermitis und Haarausfall. 

Info: eine zu hohe Zufuhr kann sich mit Kopfschmerzen und Fieber zeigen.

MÖGLICHERWEISE ESSENZIELL

Diese Spurenelemente sind in ihrer genauen Funktion nicht ausreichend erforscht, spielen aber möglicherweise eine Rolle für den Menschen. Sie kommen meist nur in allerkleinsten Anteilen im Körper vor und werden zum Teil auch „Ultraspurenelemente“ bezeichnet. 

Laut aktuellem Wissensstand erfüllen sie keine lebensnotwendigen Aufgaben. Das mag jedoch zu bezweifeln sein – neue Erkenntnisse werden künftig mehr Aufschluss geben. In größeren Mengen können sie – wie auch essenzielle Spurenelemente – toxisch wirken. Eine Auswahl:

Aluminium (Al)

Funktion: nicht bekannt

Tagesbedarf: nicht bekannt – wird durch große Präsenz des Elements erreicht und wahrscheinlich sogar überschritten. Die Aufnahme dürfte zwischen 1 und 15 Milligramm am Tag liegen – das übersteigt in vielen Fällen die von der EFSA (European Food Safety Authority) festgelegte Toleranzgrenze – sie liegt bei 11,4 mg für einen 80kg schweren Menschen.

Vorkommen: eines der bedeutendsten Metalle in der Technik, steckt in Trinkwasser, Lebensmittelzusatzstoffen, Haushaltsprodukten, Kosmetikartikeln, Verpackungsmaterialien und Medikamenten (Antazida, Impfstoffe); zur erhöhten Belastung mit Aluminium kommt es vor allem durch aluminiumhaltige Deos und Kosmetika.

Mangelsymptome: nicht bekannt

Info: Aluminium kann lange im Körper gespeichert werden und so seine leicht giftige Wirkung bedenklich erhöhen. Zusammenhänge mit Brustkrebs, Demenz und Alzheimer gelten als bisher nicht eindeutig geklärt. Dennoch wird die Verwendung von Alufolien und -Tassen sowie aluminiumhaltigen Deos und Kosmetik abgeraten.

Arsen (As)

FunktionCo-Faktor von Enzymen, die für die Sauerstoffverwertung wichtig sind. Die genaue Funktion ist nicht vollständig geklärt.

Tagesbedarf: nicht bekannt

Vorkommen: fast überall in der Natur (Trinkwasser, Nahrung)

Mangelsymptome: nicht bekannt

Info: Bekannt vor allem als Arsenik (gebunden an Sauerstoff) – ein hochwirksames, geruch- und geschmackloses Gift. In geringeren Dosierungen erweitert Arsenik vorübergehend die Kapillargefäße und wurde aufgrund dessen schon in der Antike zur Leistungssteigerung eingesetzt. Über die Zeit wurde es als Schönheits- und Anti-Age-Mittel eingesetzt. In der Steiermark gab es aufgrund der berauschenden Wirkung das Phänomen des „Arsenessens“ unter Holzknechten und armen Bauern. Auch Pferden wurde es verabreicht, um bei der schweren Arbeit länger durchzuhalten. 

Fluor (F)

Funktion: als Fluorid Bestandteil von Knochen und Zähnen, tritt auf in Blut und Magensaft. 

Tagesbedarf: zwischen 3,1 und 3,8 mg; zur Ergänzung empfehlen DGE/ÖGE 0,5 mg bis 1 mg Fluorid. Besondere Vorsicht gilt bei Kindern bis sechs Jahren, da es leichter zur Überdosierung kommen kann – ein Verschlucken fluoridierter Zahnpasta sollte unbedingt vermieden werden.

Nahrungsquellen: fluoridiertes Speisesalz, Mineral- und Leitungswasser, Schwarztee, Seefisch, Meeresfrüchte. 

Mangelsymptome: Kariesbildung, beeinträchtigte Knochen- und Zahnstruktur.

Info: Durch fluoridierte Zahnpflegeprodukte kommt es zur äußerlichen Anlagerung an Zähnen, um Karies vorzubeugen. Früher zählte Fluorid zu den essenziellen Spurenelementen.

Lithium (Li)

Funktion: nicht genau bekannt; trägt wahrscheinlich bei zu psychischem Gleichgewicht und geistiger Leistungsfähigkeit.

Tagesbedarf: nicht bekannt, geschätzt auf 10 mg. Aufgenommen werden zwischen 0 und 3 mg.

Nahrungsquellen: Fleisch, Milch, Eier, Kartoffeln, Schokolade, Coca-Cola.

Mangelsymptome: nicht bekannt. Möglicher Zusammenhang zu psychischen Störungen, erhöhter Aggression und Gewaltbereitschaft.

Info: Bereits in der Antike eingesetzt, um Manien zu heilen. In der Psychiatrie wichtiges Medikament bei Depressionen. Nahrungsergänzung mit Lithium ist in Österreich verboten.

Silizium (Si)

Funktion: Festigkeit und Elastizität der Gewebe, Knochenbau, Hautstoffwechsel, Wachstum von Haaren und Nägeln, Immunsystem, Zellstoffwechsel und Wundheilung.

Tagesbedarf: nicht offiziell angegeben. Schätzungen gehen weit auseinander und reichen von 5 bis 200 mg. 

Nahrungsquellen: Braunhirse, Hirse, Hafer, Gerste, Weizen, Zwiebeln und Kartoffeln. 

Mangelsymptome: verminderte Kollagenbildung (Haut verliert Elastizität), Hautjucken, brüchige Haare und Nägel, Haarausfall, Zahnfleischrückgang, verminderte Knochenflexibilität, verändertes Knorpelgewebe und erhöhte Infektanfälligkeit.

Nickel (N)

Funktion: möglicherweise wichtig für Enzyme und Hormonstoffwechsel.

Tagesbedarf: nicht genau bestimmt; geschätzt werden 0,025 bis 0,05 mg.

Nahrungsquellen: Kakao/kakaohaltige Produkte, Sojabohnen, Linsen, Bohnen, Erbsen, Kopfsalat und andere Gemüse.

Mangelsymptome: (nur in Tierversuchen nachgewiesen;) gestörte Eisenverwertung und Blutbildung, verringerte Enzymaktivität.

Vanadium (Va)

Funktion: wenig bekannt; es wird angenommen, dass Vanadium bestimmte Enzyme des Fett- und Zuckerstoffwechsels beeinflusst. 

Tagesbedarf: nicht bekannt, dürfte über die Ernährung/Umwelt gedeckt sein.

Nahrungsquellen: Meeresfrüchte, Getreide, Pilze, schwarzer Pfeffer, Früchte, Petersilie und Dill.

Mangelsymptome: bisher nur in Tierexperimenten beobachtet – es zeigten sich Wachstumsstörungen, Unfruchtbarkeit, eine gestörte Milchbildung sowie eine verkürzte Lebensdauer.

Zinn (Sn)

Funktion: vermutlich beteiligt an Abbau- und Oxidationsprozessen sowie dem Proteinstoffwechsel.

Tagesbedarf: nicht angegeben; geschätzt wird eine tägliche Aufnahme von 3 bis 14 mg. 

Vorkommen: In Lebensmitteln abhängig vom Zinngehalt der Böden.

Mangelsymptome: Wachstumsverzögerungen (bisher nur in Tierversuchen beobachtet)

Info: Zinn kann aus Dosen und Geschirr herausgelöst und übermäßig aufgenommen werden. Vorsicht gilt v.a. bei Fruchtsäften in Dosen und sauren Konserven.

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