Mineralstoffe


III. Wirkungsmechanismen und Funktionen

Innerhalb der menschlichen Physiologie haben Mineralstoffe unterschiedliche Wirkmechanismen und Funktionen. Als Teil des katalytischen Zentrums (aktives Zentrum) oder für die strukturelle Integrität (Strukturaufbau) von Proteinen spielen sie eine Rolle bei der Signalübertragung und im Säure-Basen-Haushalt. Genauere, spezifische Informationen zu den einzelnen Mineralstoffen finden Sie in den jeweiligen Monographien.

Antioxidansfunktion

Freie Radikale, einschließlich Sauerstoffradikale, können Schäden in Zellen und Geweben verursachen. Freie Radikale sind Atome mit einer unausgewogenen Menge an Elektronen, die das Atom tragen kann. Um ins Gleichgewicht zu kommen, nimmt das freie Radikal ein Elektron von anderen Molekülen, was eine Kettenreaktion instabiler Moleküle auslöst. Hierdurch können u. a. Membranen von Körperzellen und die DNA geschädigt werden.

Antioxidantien stabilisieren die freien Radikale und verhindern so Schäden. Mineralstoffe sind Teil der wichtigen körpereigenen Antioxidantien. Selen ist Teil des wichtigsten Antioxidans im Körper: Glutathion. Eisen ist Teil der Katalase und Kupfer, Zink und Mangan sind Teil des Antioxidans Superoxiddismutase. Ohne diese Mineralstoffe kann der Körper keine funktionierenden Antioxidantien bilden [2].

Immunsystem

Das Immunsystem benötigt mehrere Mineralstoffe, um optimal zu funktionieren. Besonders die Mineralstoffe Zink, Eisen, Kupfer, Selen und Bor spielen eine wichtige Rolle im Immunsystem. Einer der wichtigsten Mineralstoffe ist Zink. Zink spielt eine Rolle bei der Aktivität und Funktion von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), T-Zellen und Lymphozyten innerhalb des angeborenen Immunsystems. Zink spielt eine Rolle bei der Reifung von T-Zellen. Diese Reifung wird teilweise durch das Schilddrüsenhormon Thymulin reguliert, ein Hormon, das Zink als wesentlichen Kofaktor hat.  Darüber hinaus spielt Zink im Immunsystem eine Rolle bei der Signalübertragung. Studien zeigen, dass die Stimulation von Leukozyten mit einer hohen Dosis Zink bei einigen Leukozytenarten eine Immunreaktion auslösen kann, in diesem Fall wirkt Zink als Signalstoff [3].

Apoptose & Zellproliferation

Apoptose ist der Prozess des programmierten Zelltods und ein wichtiger Mechanismus, um Gewebe gesund zu halten und geschädigte Zellen zu entfernen. Mit zunehmendem Alter, bei Krankheit oder in Zeiten von Stress kann der Prozess der Apoptose aus dem Gleichgewicht geraten, wodurch Zellen zu schnell abgebaut werden, anstatt sie zu reparieren, was zu Krankheiten führen kann. Mineralstoffe spielen eine wichtige Rolle in dem biochemischen Mechanismus, der die Apoptose einleitet und durchführt und anschließend die Zellen beseitigt. Magnesium und Calcium sind wichtige Bestandteile des apoptotischen Prozesses. Oxidativer Stress gefolgt von Magnesiummangel induziert Apoptose. Darüber hinaus spielt Magnesium auch eine Rolle bei der Produktion von Wachstumsfaktoren, die Zellen als anti-apoptotisches Signal benötigen. Calcium hat einen gegenteiligen Effekt. Calcium wirkt als Signalstoff und induziert, wenn es in hohen Konzentrationen vorliegt, die Apoptose in Zellen. Deshalb ist es wichtig, dass der Körper die Calciumwerte richtig reguliert [4].

DNA

Mineralstoffe sind wichtig für die Erhaltung, Struktur, Replikation, Transkription und Reparatur der DNA. Zum Beispiel ist die antioxidative Rolle von Mineralstoffen wichtig, um DNA-Schäden durch Radikale entgegenzuwirken. Der Mineralstoff Zink ist Teil der Chromatinstruktur, also der Art und Weise, wie die DNA im Zellkern zusammengefaltet ist. Zink spielt eine Rolle in mehr als 3000 Transkriptionsfaktoren und Zink ist Teil von Enzymen, die DNA reparieren. [5] Die Bindung von Proteinen an spezifische Teile der DNA erfolgt hauptsächlich durch sogenannte Zinkfinger. Zinkfinger haben eine dreidimensionale Struktur, die genau auf einen genetischen Code passt und von einem oder mehreren Zinkatomen erhalten wird [6]. Magnesium ist ein Cofaktor in Enzymen, die DNA und RNA synthetisieren, wie z. B. die DNA-Polymerase. Darüber hinaus spielt es eine wichtige Rolle bei der Stabilität von Nukleotiden und aktiviert Enzyme, die für die DNA-Reparatur, Replikation und Transkription verantwortlich sind [7].

Fortpflanzung

Bei der Fortpflanzung spielen Mineralstoffe eine entscheidende Rolle, vor allem beim Mann, denn Sperma ist reich an Mineralstoffen und Spurenelementen. Zum Beispiel unterstützt Magnesium die ATP-Produktion, was die Spermienproduktion und die Spermienbeweglichkeit verbessert [8]. Die Mineralstoffe Natrium, Kalium, Calcium und Phosphat sorgen im Sperma für ein osmotisches Gleichgewicht, das das Überleben und den Transport der Spermien ermöglicht. Kupfer spielt eine wichtige Rolle für die Spermienmotilität und die hormonelle Reaktion [9]. Die Hauptrolle von Zink bei der Fortpflanzung ist seine Rolle bei der Empfängnis und der Einnistung des Embryos [10].

Homöostase

Mineralstoffe spielen eine wichtige Rolle in der Homöostase. Zum Beispiel spielt Zink über die Carboanhydrase eine Rolle im Säure-Basen-Haushalt und Magnesium trägt zur Aufrechterhaltung eines normalen Gleichgewichts von Wasser und Mineralstoffen im Körper, dem Elektrolytgleichgewicht, bei. (Sanyana, 2019; Gröber, 2015)

Hormonhaushalt

Mineralstoffe sind Bestandteil einiger Hormone und umgekehrt regulieren einige Hormone den Mineralstoffstatus. Die Synthese von Insulin aus Proinsulin hängt von der Anwesenheit von Zink ab und die Sekretion von Glucagon wird durch Zinksignalisierung reguliert [11, 12]. Das Parathormon, das in der Nebenschilddrüse gebildet wird, erhöht den Calciumspiegel im Blut, während Calcitonin, ein Schilddrüsenhormon, den Calciumspiegel im Plasma senkt. Vitamin D erhöht auch den Calciumspiegel im Blut, indem es die Aufnahme von Calcium stimuliert. Kupfer ist Teil des Enzyms Dopamin-ß-Hydroxylase, ein Enzym, das an der Produktion von Adrenalin und Noradrenalin beteiligt ist [13]. Selen ist Bestandteil der Thyroxin-Deiodinase, die für die Produktion von aktivem Schilddrüsenhormon notwendig ist. [13, 14]. Jod ist Teil der Struktur der Schilddrüsenhormone, die Funktion der Hormone hängt u. a. von der Menge der gebundenen Jodatome ab [15].

Knochen

Der wichtigste mineralische Bestandteil im Knochen ist Apatit, ein Salz, das hauptsächlich aus den Mineralstoffen Calcium und Phosphor besteht. Darüber hinaus enthalten Knochen 25 % Wasser, 10 % Kollagen und eine kleine Menge anderer Mineralstoffe. Magnesium ist nicht nur Bestandteil der Knochen, sondern spielt auch eine Rolle für die Schilddrüsenhormone (insbesondere das Parathormon) und den Vitamin-D3-Stoffwechsel. Dadurch spielt Magnesium nicht nur selbst eine Rolle bei der Mineralisierung des Knochens, sondern ist auch notwendig, um einen gesunden Calciumstatus zu gewährleisten [16, 17]. Bei niedrigen Vitamin-D3-Werten ist der Mineralstoff Bor wichtig, weil er die Wirksamkeit von Vitamin D3 erhöht. Darüber hinaus hat Bor einen Einfluss auf die Magnesium-, Kalium-, Kupfer- und Zinkeinlagerung im Knochen, indem es die Osteoblasten- und Osteoklastenaktivität reguliert [18]. Kupfer ist Bestandteil des Enzyms Lysin-6-Oxidase, das u. a. für die Produktion von Alysin und Hydroxylysin, wichtigen Bestandteilen von Kollagen, wichtig ist. Kupfer spielt daher eine wichtige Rolle für die Elastizität von Knochen, Knorpel und Bindegewebe [19].

Verdauung und Stoffwechsel

Verschiedene Transportproteine nutzen Mineralstoffe, um Nährstoffe zu importieren. Die Natrium-Kalium-Pumpe erzeugt eine Differenz in der Natrium- und Kaliumkonzentration auf der Innen- und Außenseite der Zelle. Durch diese Konzentrationsunterschiede ergibt sich eine Differenz im elektrischen Potential. Dieses elektrische Potential kann genutzt werden, um Nährstoffe in die Zelle zu transportieren. Dabei verliert die Zelle ihr Potenzial und muss aktiv neu aufgebaut werden. Auf diese Weise nutzt die Zelle Mineralstoffe für den aktiven Transport von Nährstoffen [13].

Außerdem sind Mineralstoffe Bestandteil vieler Enzyme bei der Verdauung, z. B. enthält das stärkeabbauende Enzym Amylase ein Calcium- und Chlorid-Ion [20]. Das proteinabbauende Enzym Trypsin enthält ein Calcium-Ion als Cofaktor [21]. Mangan spielt u. a. eine Rolle bei der Synthese von Aminosäuren, da es Cofaktor u. a. der Glutaminsynthetase ist, die Glutamin produziert [22]. Molybdän ist ein essentieller Cofaktor von Enzymen im Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickstoff-Stoffwechsel [23]. ATP ist nur aktiv, wenn es an ein Magnesium-Ion gebunden ist, und Magnesium spielt bei allen Reaktionen, an denen ATP beteiligt ist, eine wichtige Rolle [7]. Zink trägt zur Glucosehomöostase bei, indem es eine Rolle bei der Insulinreifung in ß-Zellen spielt und die Glucagonsekretion reguliert [12]. Der Stoffwechsel wird durch Schilddrüsenhormone angeregt. Jod ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone [15], Selen unterstützt die Schilddrüse bei der Eliminierung freier Radikale und Selen ist Cofaktor für das Enzym Thyroxindeiodinase, das aktive Schilddrüsenhormone produziert [14]. Molybdän ist ein Cofaktor des Enzyms Pyridoxaloxidase, das für den Vitamin B6-Stoffwechsel wichtig ist. Das Enzym wandelt Vitamin B6 (Pyridoxal) in Pyridoxinsäure um, das Abbauprodukt von Vitamin B6, das über den Urin ausgeschieden werden kann [24].

Neuro- und Nervenfunktionen

Natrium-, Calcium- und Chlorid-Ionen sorgen für das Aktionspotential in Nervenzellen, Muskeln und Drüsen. Das Aktionspotential wird durch einen Reiz wie z. B. einen Neurotransmitter angeregt. Der Reiz erzeugt durch elektrisch geladene Ionen eine elektrische Spannung über die Membran (Membranpotential) der Nervenzelle. Die Kaliumkonzentration ist wichtig, um eine Zelle wieder auf das Ruhepotential zu bringen [25]. Darüber hinaus stimuliert Calcium die Freisetzung von Neurotransmittern, die Nervenimpulse z. B. zwischen verschiedenen Nervenzellen übertragen [26, 27]. Sowohl Magnesium als auch Zink sind wichtige Regulatoren des NMDA-Rezeptors. Der NMDA-Rezeptor ist ein Rezeptor, der an den meisten exzitatorischen Synapsen zu finden ist, wo er auf den Neurotransmitter Glutamat reagiert und somit zur Familie der Glutamatrezeptoren gehört. Die Mineralstoffe binden an den Rezeptor und deaktivieren ihn. So verhindern Zink und Magnesium die Ausschüttung von Neurotransmittern und hemmen Nervenimpulse [28, 29]. Außerdem scheint auch Kupfer eine Rolle bei der Inaktivierung des NMDA-Rezeptors zu spielen und Kupfer ist wichtig für die Produktion der Neurotransmitter Adrenalin und Noradrenalin [30]. Als Bestandteil der Schilddrüsenhormone spielt Jod eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des fötalen Gehirns [31].


IV. Synthese, Zufuhr und Quellen

Mineralstoffe können vom Körper nicht synthetisiert werden, sind aber Bestandteil einer gesunden und abwechslungsreichen Ernährung. Im Boden nimmt jedoch die Konzentration der Mineralstoffe im Laufe der Jahre ab, dies ist eine Form der Bodenverarmung. Diese Verarmung des Bodens führt unter anderem zu einem verringerten Mineralstoffgehalt in den Pflanzen, die darauf wachsen. Intensive Anbaumethoden, einseitige Bepflanzung und Auswaschung von Mineralstoffen durch starke Regenfälle und Niederschläge, die immer weniger von der Vegetation aufgefangen werden, liegen dem zugrunde. Mehrere Studien berichten über den Rückgang in verschiedenen Kulturen. Zum Beispiel ist die Konzentration von Zink, Eisen, Kupfer und Magnesium in Getreideprodukten aus England rückläufig [32]. Eine große Studie, in der verschiedene Gemüse-, Obst-, Fleisch- und Milchprodukte getestet wurden, kam zu dem Ergebnis, dass diese Produkte alle weniger Mineralstoffe enthalten als noch vor 60 Jahren [33]. Darüber hinaus hat die Verarbeitung von Lebensmitteln einen negativen Einfluss auf den Mineralstoffgehalt und die Bioverfügbarkeit [34].

Mineralstoffquellen

· Bor: Eine besonders reiche Quelle für Bor sind Pflaumen, aber auch Rosinen, Aprikosen und Avocados enthalten Bor [35].

· Calcium: Milchprodukte und die Gräten von kleinen Fischen sind eine gute Quelle für Calcium. Darüber hinaus enthalten Mandeln und einige Gemüsesorten wie Brokkoli und Spinat ebenfalls Calcium [35, 36]

· Chrom: (Organ-)Fleisch, tierische Fette und Pflanzenöl und dunkle Schokolade [37]

· Chlor: Speisesalz und verarbeitete Lebensmittel, Milch, Fleisch und Gemüse

· Phosphor: Milch, Fleisch, Fisch, Geflügel und verarbeitete Lebensmittel [38]

· Fluorid: Fleisch, das mit Haut und Knochen zubereitet wird, enthält von allen Lebensmitteln die höchsten Konzentrationen an Fluorid. Die höchste Fluoridaufnahme wird durch das Trinken von Leitungswasser erreicht [39]

· Eisen: Die Eisenform mit der höchsten Bioverfügbarkeit ist Häm-Eisen, das in (rotem) Fleisch und Fisch enthalten ist. Die pflanzliche Form, Nicht-Häm-Eisen, ist in Gemüse enthalten [13, 40]

· Jod: Meeresfrüchte, Algen wie Seetang, Eier und Milchprodukte [41].

· Kalium: Gemüse, Obst, Meeresfrüchte und Milchprodukte sind reich an Kalium [40]

· Kobalt: Schokolade, Butter, Kaffee, Fisch, Nüsse und grünes Gemüse [42]

· Kupfer: (Organ-)Fleisch, Meeresfrüchte, Nüsse, Samen, Getreide- und Kakaoprodukte [35].

· Magnesium: Nüsse, Getreide und Bohnen sind Quellen von Magnesium [35]. Darüber hinaus enthalten auch grünes (Blatt-)Gemüse und dunkle Schokolade Magnesium.

· Mangan: Schalentiere, Nüsse, dunkle Schokolade, Tee und Ananas enthalten Mangan [35].

· Molybdän: Hülsenfrüchte, insbesondere Limabohnen, Getreide und Nüsse sind eine Quelle für Molybdän [43]

· Natrium: Verarbeitete Lebensmittel sind reich an Natrium.

· Nickel: Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Nüsse, Kakao und Schokolade [44]

· Selen: Fisch, Krusten- und Schalentiere, Eier und Fleisch sind Selenquellen. Darüber hinaus enthalten Pilze, Kohl, Zwiebel und Knoblauch geringere Mengen [37].

· Silizium: ballaststoffhaltiges Getreide, Wurzeln und grüne Bohnen sind eine Quelle für Silizium [35].

· Vanadium: Getreide, Meeresfrüchte, Fleisch und Milchprodukte enthalten Vanadium. Darüber hinaus ist schwarzer Pfeffer eine besonders reiche Quelle für Vanadium [45].

· Zink: (Organ-)Fleisch, Meeresfrüchte, Nüsse, Samen und Geflügel sind Quellen für Zink [35].

Schwefel: In Form von Methylsulfonylmethan (MSM) ist Schwefel in Obst, Tomaten, Tee und Kaffee enthalten [46]. Als Teil von Aminosäuren kommt Schwefel in proteinreichen Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Eiern und Nüssen vor. Darüber hinaus enthalten stark riechende Produkte wie Knoblauch und Zwiebeln Schwefelkomponenten.


V. Stoffwechsel

Einige Mineralstoffe haben einen gemeinsamen Absorptionsmechanismus im Darm, während es für manche Mineralstoffe einen spezifischen Transportmechanismus gibt. Viele Mineralstoffe werden auch passiv im Darm absorbiert. Im Folgenden werden die Grundprinzipien der Transportmechanismen für die Aufnahme und Ausscheidung von Mineralstoffen beschrieben. Darüber hinaus wird der Stoffwechsel von Calcium und Zink genauer untersucht, um eine Übersicht der Transportmechanismen und der Regulation der Homöostase zu geben und um zu erklären, wie sich diese pro Mineralstoff unterscheiden. Für den Stoffwechsel der einzelnen Mineralstoffe siehe die entsprechende Monographie.

Transportmechanismen

Aktiver Ionentransport

Der aktive Transport von Mineralstoffen über die Zellmembran ist ein Prozess, der Energie kostet und auch gegen den Konzentrationsgradienten funktioniert. Spezialisierte Transportproteine nutzen ATP, um Mineralstoffe in die Zelle zu transportieren. Der aktive Transportmechanismus verwendet eine Natrium-Kalium-Pumpe, bei der Natrium und Kalium gegen den Konzentrationsgradienten gepumpt werden, dies kostet Energie und es entsteht eine Differenz im elektrischen Potential. Dieses elektrische Potenzial wird dann genutzt, um andere Nährstoffe wie Mineralstoffe aktiv in die Zelle zu transportieren [47].

Auch für die Ausscheidung von Mineralstoffen in den Nieren wird ein aktiver Transportmechanismus genutzt.

Passiver Ionentransport

Passiver Transport von Mineralstoffen über die Zellmembran ist der Prozess, der keine Energie benötigt und nur in Richtung des Konzentrationsgradienten funktioniert.

Der passive Transport erfolgt u. a. durch parazelluläre Diffusion und elektroneutralen Transport. Die passive Diffusion von Ionen durch parazelluläre Diffusion wird durch den Konzentrationsgradienten angeregt. Bei niedriger Konzentration in der Zelle und hoher Konzentration außerhalb der Zelle bewegen sich die Ionen auf die Seite der niedrigsten Konzentration, um ein Gleichgewicht zu erreichen. Beim elektroneutralen Transport wird ein positives Ion nur mit einem negativen Ion in die Zelle bewegt, so dass der gesamte Transport elektroneutral ist [47].

Nährstoffbindung

Ionen können an Nährstoffe binden und durch diese Nährstoffbindung aufgenommen werden [47]. An Aminosäuren gebundene Ionen sind ein gutes Beispiel für nährstoffgebundenen Transport. Nährstoffgebundene Mineralstoffe werden auch als chelatierte Mineralstoffe bezeichnet [48]. Gute Mineralstoffpräparate enthalten chelatierte Mineralstoffe, da dies ein effektiver Absorptionsmechanismus ist.

Mineralstoffe in der Salzform zerfallen im Magen in Ionen. Chelatierte Mineralstoffe bleiben an den Nährstoff gebunden. Die Mineralstoffe in der Salzform werden dann vom Darm absorbiert. Ein Nachteil dabei ist, dass sich einige Ionen gegenseitig behindern, weil sie von den gleichen Aufnahmemechanismen aufgenommen werden. Da chelatierte Mineralstoffe an den Nährstoff gebunden bleiben und dann über den nährstoffspezifischen Transport aufgenommen werden, umgeht ein chelatierter Mineralstoff die sogenannte Mineralstoffkonkurrenz [48].

Die Mineralstoffaufnahme kann auch durch Nährstoffe gehemmt werden. Phytat, Oxalsäure, Gerbstoffe und einige unverdauliche Fasern binden Mineralstoffe im Darm, aber da diese Nährstoffe nicht absorbiert und mit dem Stuhlgang ausgeschieden werden, werden auch die Mineralstoffe nicht aufgenommen. Diese Nährstoffe werden daher auch als Anti-Nährstoffe bezeichnet [49, 50].

Calcium

Absorption

Calcium hat zwei Absorptionsmechanismen, zuerst wird der aktive Absorptionsmechanismus besprochen, der hauptsächlich im Duodenum stattfindet, dann die passive Mineralstoffabsorption, die im ganzen Darm, aber hauptsächlich im Ileum stattfindet.

Im Duodenum werden bei einer calciumarmen Diät 80 % des Calciums aus der Nahrung aufgenommen, bei einer calciumreichen Diät nimmt das Duodenum nur 10 % auf. Der Calciumkanal TRPV6 befindet sich auf dem Borstensaum (apikale Seite; zur Darmhöhle gerichtete Seite) des Darms und nimmt Calcium aus der Nahrung auf. Die Menge von TRPV6 auf dem Bürstensaum wird durch Vitamin D reguliert. Die Calciumtransporter (PMCA1b auch CaATPase genannt, ein aktives Transportprotein) auf der basolateralen Seite (zur Zirkulationsseite) sorgen für den Calciumtransport aus der Darmzelle in den portalen Kreislauf. Die Menge der CaATPasen-Proteine auf der Zellmembran wird u. a. durch Vitamin D reguliert. Da der Transport auf der basolateralen Seite der wichtigste geschwindigkeitsbestimmende Faktor für die Calciumaufnahme ist, kann die Menge an Calcium in der Zelle hoch sein. Hohe Konzentrationen von freien Calcium-Ionen in der Zelle sind toxisch. Daher ist auch der Transport auf der apikalen Seite begrenzt und bindet Calcium im Cytosol (intrazelluläre Flüssigkeit) an ein Protein. Das intrazelluläre Calcium-bindende Protein Calbindin D28k bindet die Calcium-Ionen und transportiert sie durch das Cytosol zu den Calcium-Transportern auf der basolateralen Seite. Dadurch wird die Konzentration an freien Calcium-Ionen nicht zu hoch [47, 51, 52].

Im Ileum wird Calcium über den passiven parazellulären Transport resorbiert. Bei geringer Calciumaufnahme dominiert der aktive Transportmechanismus, bei hoher Calciumaufnahme wird das meiste Calcium über den passiven parazellulären Transport aufgenommen. Die Menge des aufgenommenen Calciums hängt von der Löslichkeit des Mineralstoffs und dem Vorhandensein anderer Mineralstoffe ab. Calcium wird mit dem Konzentrationsgradienten aufgenommen: Bei einer hohen Konzentration in der Nahrung und einer niedrigen Konzentration in der Zelle & im Portalkreislauf bewegt sich Calcium durch die parazellulären Kanäle [51].

Homöostase & Ausscheidung

Die Calcium-Homöostase wird durch die Feinabstimmung der Absorption aus der Nahrung, der Resorption in den Nieren und der Knochenresorption reguliert. Der calciumempfindliche Rezeptor in der Nebenschilddrüse signalisiert niedrige Calciumwerte im Blut, was zur Produktion von Parathormon (PTH) führt. PTH bewirkt die Calciumresorption in den Nieren und die Ausscheidung von Calcium aus den Knochen (Osteoporose). Darüber hinaus bewirkt PTH die Ausscheidung von Vitamin D3 über die Nieren, so dass mehr Calcium aus der Nahrung aufgenommen und weniger Calcium über die Nieren ausgeschieden wird [52]. In den Nieren wird Calcium über einen passiven parazellulären Mechanismus ausgeschieden. Anschließend werden mehr als 95 % des ausgeschiedenen Calciums wieder resorbiert. Die Rückresorption von Calcium in den Nieren ist vergleichbar mit der aktiven Aufnahme von Calcium im Darm. Zunächst passiert Calcium die apikale Seite durch den Calciumkanal TRPV5, bindet dann an Calbindin D28k und wird über das Calciumtransportprotein CaATPase ins Blut zurückgeführt. Die Wiederaufnahme wird durch verschiedene Faktoren wie PTH, Östrogen und Vitamin D3 reguliert. Diese Faktoren steuern die Wiederaufnahme, indem sie u. a. die Menge der TRPV5-Kanäle regulieren [53].

Calcitonin wird von der Schilddrüse produziert und ist der Gegenspieler von PTH. Es senkt die Calciumkonzentration im Blut, indem es u. a. die Calciumeinlagerung in den Knochen erhöht [54].

Zink

Absorption & Exkretion

Die Aufnahme von Zink durch den Darm geschieht sowohl aktiv als auch passiv. Die Gesamtaufnahme von Zink aus der Nahrung liegt je nach Zinkstatus im Körper bei 15–40 % und kann bei Personen mit einem Mangel sogar bis zu 92 % betragen. Die aktive Aufnahme in den Bürstensaum erfolgt durch die Transportproteine ZIP4 und ZnT-1. Auf der basolateralen Seite wird Zink durch aktive Transporter (ZIP5 und ZIP14) in den portalen Kreislauf transportiert, wo es hauptsächlich (gebunden an Albumin) durch den Körper transportiert wird [47, 55]. Neben der spezifischen Zinkaufnahme gibt es weitere Transportproteine, die ebenfalls Zink aufnehmen: den zweiwertigen (bivalenten) Metalltransporter 1 (DMT-1) [55] und den menschlichen Kupfertransporter (hCTR1) [56]. Beide sind nicht spezifisch für die Zinkaufnahme, tragen aber zur Gesamtzinkaufnahme im Darm bei [56]. Bei hohen Zinkkonzentrationen in der Nahrung wird Zink auch passiv durch Diffusion absorbiert [55].

Die Absorptionsgeschwindigkeit hängt von der Menge der Transportproteine auf dem Bürstensaum ab. Die Ausscheidung von Zink über den Darm wird durch das Transportprotein ZnT-5B ermöglicht, das auf dem Bürstensaum vorhanden ist und Zink je nach Bedarf sowohl aufnehmen als auch ausscheiden kann [57]. Die Ausscheidung von Zink erfolgt ebenfalls hauptsächlich über die Pankreas- und Gallensekretion und die gastrointestinale Sekretion, z. B. als Teil der Verdauungsenzyme [58]. Darüber hinaus wird Zink über die Nieren ausgeschieden und der Körper verliert Zink über Schweiß und Sperma [59].

Homöostase

Die Zinkwerte in den Geweben werden durch Metallothionin, Zink-Transporter und -Kanäle sowie einen Metallelement-bindenden Transkriptionsfaktor (MTF-1) reguliert. Die Menge an Zinktransportern auf der Zellmembran steigt, wenn die Menge an Zink im Zytosol abnimmt, dies ist ein relativ schneller Weg, den zellulären Zinkstatus zu regulieren [60]. MTF-1 ist Teil des Mechanismus, um sowohl den zellulären Zinkspiegel zu regulieren als auch Stress (u. a. durch Schwermetalle) zu bekämpfen. MTF-1 wird durch Bindung mit Zink, Schwermetallen und Stressfaktoren aktiviert. Die Aktivierung von MTF-1 führt u. a. zur Produktion von Zink-Transportern, Metallothionin und Glutathion [61].

Der Körper verfügt nicht über ein spezielles Zinkspeichersystem, kann aber eine gewisse Menge Zink puffern. Metallothionin ist ein metallbindendes Protein, das als Metallpuffer für Zink, aber z. B. auch für Kupfer und Selen fungiert [62].

Unterschiede Calcium- & Zink-Stoffwechsel

Als Beispiele dafür, wie verschiedene Mineralstoffe aufgenommen und ausgeschieden werden, wurde oben der Stoffwechsel von Calcium und Zink beschrieben. Zur Übersicht sind die wichtigsten Punkte in der folgenden Tabelle beschrieben. Um einen Mineralstoff therapeutisch einzusetzen, ist es wichtig, seine Funktionen und seinen Stoffwechsel zu kennen. Weitere Informationen zu den spezifischen Mineralstofffunktionen und Stoffwechselvorgängen finden Sie in der entsprechenden Monographie.

Tabelle 1

Calcium

Zink

Aktiver Absorptions mechanismus

Passiver Calciumkanal – calciumbindende Proteine – aktive Calciumpumpe.

Aktive Zink-Transportproteine

Passiver Absorptions mechanismus

Passiv durch Diffusion

Passiv durch Diffusion

Exkretion

Nieren

Stuhlgang, Schweiß, Sperma

Homöostase

Hormongesteuert

Zelluläre Regulation

Speicher

Knochen

Puffer in Metallothionin


IV. Bedarf und Mängel

Der Bedarf an Mineralstoffen hängt von Faktoren wie Alter, Lebensphase und Geschlecht ab. Der zusätzliche Bedarf kann auf verschiedene Weise ermittelt werden, z. B. durch eine Anamnese des Lebensstils und der Ernährung, das Erfragen von Mangelerscheinungen und biochemische Laboruntersuchungen.

Lebensstil und Ernährungsanamnese

Die Ermittlung von Mängeln mittels einer Ernährungsanamnese gibt Aufschluss über die Ernährungsgewohnheiten und eventuell auftretende Mängel. Dabei ist es wichtig, gleichzeitig eine Lebensstilanamnese durchzuführen, um persönliche, erhöhte Bedürfnisse aufzudecken. Aus der Ernährungsanamnese geht zum Beispiel hervor, dass eine Person unter normalen Umständen ausreichend Zink zu sich nimmt, aber weil sie viel Sport treibt und deshalb schwitzt, kann der Bedarf erhöht sein. Darüber hinaus kann z. B. auch die Einnahme von Medikamenten einen großen Einfluss auf den Mineralstoffstatus im Körper haben. Da Anamnesen nicht immer genau sind, z. B. weil Klienten dazu neigen, (sozial) erwünschtes (Ess-)Verhalten zu schildern, können zusätzliche Tests notwendig sein [63].

Mangelsymptome

Mängel an bestimmten Mineralstoffen können charakteristische Mangelsymptome hervorrufen. Einen Eisenmangel erkennt man zum Beispiel an Müdigkeit, Schwindel und Blutarmut. Ein Magnesiummangel führt zu Muskelschwäche, Muskelkrämpfen und -spasmen und Appetitlosigkeit. Einige Symptome können mehrere Ursachen haben, eine Kombination aus Lebensstil- und Ernährungsanamnese und der Beurteilung von Mangelsymptomen kann Aufschluss über den Mineralstoffstatus im Körper geben [63].

Biochemische Laboruntersuchungen

Die Messung des Mineralstatus mithilfe von Laboruntersuchungen kann wichtig sein, wenn sowohl die Lebensstil- als auch die Ernährungsanamnese in Kombination mit der Beurteilung von Mangelsymptomen keinen eindeutigen Mangel anzeigen. Darüber hinaus sind Laboruntersuchungen für Klienten beruhigend und nehmen Ängste [64]. Der Nachteil vieler Blutuntersuchungen besteht darin, dass die Mineralstoffe im Blut (Plasma) durch homöostatische Regulation stabil gehalten werden. Ein Defizit ist daher bei einem (subklinischen) Mangel schwer zu messen. Zum Beispiel wird die Calciummenge im Blut so reguliert, dass bei einem Plasmamangel Calcium aus den Knochen gezogen wird, um den Plasmaspiegel zu normalisieren. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass auch eine biochemische Laboruntersuchung kein Goldstandard zur Aufdeckung von Mineralstoffmängeln ist [63]. Eine Laboruntersuchung kann als diagnostisches Hilfsmittel eingesetzt werden, benötigt aber immer eine Anamnese der Lebensweise, der Ernährung und der Mangelsymptome, um sie zu ergänzen.

Mineralstoffwettbewerb

Mineralstoffe können durch chemische Ähnlichkeit ähnliche Funktionen im Körper erfüllen, konkurrierend wirken oder sich gegenseitig ergänzen. Außerdem können Mineralstoffe synergetisch wirken, so dass ein Mangel an einem Mineralstoff sich nachteilig auf den anderen auswirkt. Zum Beispiel ist Zink Cofaktor in vielen Proteinen, die eine Rolle im Eisenstoffwechsel spielen, und es gibt wahrscheinlich eine Rolle für Zink bei der zellulären Aufnahme von Eisen. Ein niedriger Zinkstatus kann sich also als Eisenmangel darstellen. Da Eisen und Zink in denselben Nahrungsmitteln vorkommen, kann es unklar sein, wo der Mangel liegt [59]. Bor spielt eine Rolle im Calcium-, Magnesium-, Phosphor- und Fluorstoffwechsel [65]. Eine Richtlinie für Bor gibt es noch nicht, weil zu wenig über die Folgen eines Bormangels bekannt ist. Ein Bormangel kann zu einer Verminderung der elektrischen Aktivität im Gehirn und zu Gedächtnisproblemen führen [66]. Trotz des Fehlens einer Richtlinie für die Boraufnahme kann eine Supplementierung einen positiven Effekt haben. So führt die Borsupplementierung zu einer Normalisierung des Calcium- und Magnesiumhaushaltes [65, 67]. Umgekehrt kann eine hohe Zufuhr des einen Mineralstoffs die Aufnahme des anderen verringern. Es ist daher wichtig, nicht nur die einzelnen Mineralstoffe zu betrachten, sondern auch die Interaktionen und Synergien. Weitere Informationen hierzu finden Sie in den Monographien der einzelnen Mineralstoffe.

Risikogruppen

Die Risikogruppen hängen oft vom jeweiligen Mineralstoff ab, eine Reihe von Risikogruppen und Mineralstoffmängeln werden im Folgenden speziell beschrieben. Eisen ist der Mineralstoff mit dem häufigsten klinischen Mangel, nämlich bei 24,8 % der Bevölkerung [68]. Das ist der Prozentsatz der Bevölkerung mit einem klinischen Mangel, zusätzlich kann eine suboptimale Eisenaufnahme ebenso nachteilig sein. Risikogruppen für einzelne Mineralstoffe werden in der jeweiligen Monographie behandelt.

Kinder & Jugendliche

Eisenmangel tritt weltweit bei 47,4 % der Kinder im Alter von 0–5 Jahren auf [68]. Dieser Mangel wird durch einen niedrigen Eisenstatus bei der Geburt, die Wachstumsgeschwindigkeit, die Ernährung und einen relativ hohen Eisenverlust verursacht. Kleinkinder haben einen höheren Eisen- als Energiebedarf, was es schwierig macht, genügend Eisen über die Nahrung aufzunehmen [69]. Neben einem Eisenmangel tritt bei Kindern und Jugendlichen auch ein Zinkmangel auf. Babys bis zu 6 Monaten, die ausschließlich gestillt werden, erhalten ausreichend Zink. Nach sechs Monaten reicht das Stillen oft nicht mehr aus, um den Zinkbedarf zu decken, und eine Zusatznahrung ist unerlässlich. Auch eine vorzeitige Einführung von Muttermilchersatz kann zu einem Zinkmangel führen, da ernährungsbedingte Faktoren die Aufnahme von Zink aus der Muttermilch hemmen können. Im Alter von 10 bis 15 Jahren machen junge Menschen einen Wachstumsschub durch. Während des Wachstumsschubs besteht ein erhöhter Bedarf an Zink, der bei unzureichender Zufuhr zu einem Mangel führen kann. Auch nach diesem Alter kann eine Supplementierung sinnvoll sein, um den Zinkstatus wiederherzustellen [70].

Frauen im gebärfähigen Alter

Ein Eisenmangel tritt bei 30,2 % der Frauen im gebärfähigen Alter auf [68]. Faktoren, die dabei eine große Rolle spielen, sind der Eisenverlust während der Menstruation und die Ernährung [71].

Schwangere & stillende Frauen

Ein erhöhter Bedarf an Nährstoffen, einschließlich Eisen [68] und Zink [70], kann während der Schwangerschaft und Stillzeit zu einem Mangel führen. Während der Schwangerschaft wird wegen der Zunahme der roten Blutkörperchen, des Wachstums des Fötus und der Plazenta dreimal mehr Eisen als normal benötigt [68]. Ein Zinkmangel kann sowohl in der Schwangerschaft als auch in der Stillzeit aufgrund eines erhöhten Bedarfs auftreten, wobei sich während der Stillzeit die Zinkaufnahme verbessert. Daher tritt ein Mangel bei schwangeren Frauen häufiger auf als bei stillenden Frauen [70].

Krankheit

Krankheit kann den Ernährungszustand beeinflussen, weil ein erhöhter Bedarf oder eine verminderte Aufnahme besteht. Der Bedarf an Zink kann im Krankheitsfall erhöht sein, da Zink ein wichtiger Mineralstoff des Immunsystems ist. Darüber hinaus kann auch eine verminderte Aufnahme und ein erhöhter Verlust eine Rolle spielen, z. B. bei Darmproblemen und Durchfall [70]. Ein Magnesiummangel kann bei Menschen mit Darmproblemen auftreten, wodurch nicht genug Magnesium aufgenommen wird, aber auch durch eine erhöhte Magnesiumausscheidung infolge der Einnahme von Diuretika bei Nierenproblemen [72].

Vegetarier

Bei Vegetariern ist die Wahrscheinlichkeit eines Eisen- und Zinkmangels größer, da sowohl die Bioverfügbarkeit als auch die Gesamtmenge dieser Mineralstoffe bei einer vegetarischen Ernährung geringer ist. Eisen wird in der Häm-Form besser absorbiert als in der Nicht-Häm-Form. Die Häm-Form kommt hauptsächlich in tierischen Produkten vor und wird zu 15–40 % vom Körper aufgenommen. Von der Nicht-Häm-Form, die hauptsächlich in pflanzlichen Produkten vorkommt, werden nur 1–15 % vom Körper aufgenommen. Zink wird aus einer vegetarischen Ernährung ebenfalls weniger gut absorbiert. Zink bindet sich nämlich an Nahrungsfaktoren wie Phytat und Oxalsäure, und durch diese Bindung kann Zink nicht absorbiert werden. Eine vegetarische Ernährung ist reich an diesen zinkbindenden Nahrungsfaktoren [73]. Auch Selen- [73] und Jodmängel [74] treten bei Menschen mit vegetarischer Ernährung häufiger auf, während eine vegetarische Ernährung oft reich an Kupfer und Mangan ist [73].


VII. Supplementierung

Eine gesunde und abwechslungsreiche Ernährung enthält nicht immer genügend Mineralstoffe. Die Supplementierung kann eine Lösung bei Mangelerscheinungen bieten und kann therapeutische Anwendungen haben. Ein Multimineralstoffpräparat oder ein hochwertiges Multivitaminpräparat kann schon ausreichen, um Defizite zu behandeln, da es genügend Mineralstoffe enthält, um die empfohlenen Tagesmengen zu erreichen. Für therapeutische Anwendungen können einzelne Mineralstoffe ergänzt werden. Die spezifischen Risikogruppen für Mineralstoffmängel finden Sie im Abschnitt über Mangelzustände. Für die Supplementierung bestimmter Mineralstoffe konsultieren Sie die entsprechende Monographie.

Mineralsalze versus Mineralstoffchelate

Im Kapitel über die Mineralstoffaufnahme wurde kurz auf die Aufnahme von Mineralstoffen wie Ionen- und Mineralstoffchelaten eingegangen. Mineralsalze spalten sich im Magen in Ionen auf und beeinträchtigen gegenseitig ihre Aufnahme, weil die Aufnahme der verschiedenen Ionen miteinander konkurrieren (Mineralstoffkonkurrenz). Obwohl einige Ionen einen spezifischen Absorptionsmechanismus haben (siehe z. B. die Absorption von Zink im Kapitel über den Stoffwechsel), hemmt die Mineralstoffkonkurrenz die Gesamtabsorption von Mineralstoffen [56, 75]. Mineralstoffchelate, bei denen die Mineralstoffe an einen Nährstoff gebunden sind, werden bevorzugt, wenn man gezielt bestimmte Mineralstoffe ergänzen möchte. Das liegt daran, dass die Mineralstoffchelate über die Nährstofftransportmechanismen aufgenommen werden und somit die Mineralstoffkonkurrenz vermieden wird. Die Absorption von Mineralstoffchelaten ist höher als die von Mineralsalzen [48].

In Multimineralstoff-/Multivitaminpräparaten werden in manchen Fällen Mineralsalze zugesetzt. Mineralsalze sind eine geeignete Form der Supplementierung, solange kein erhöhter Bedarf besteht. In Nahrungsergänzungsmitteln mit therapeutischer Anwendung werden häufig Mineralstoffchelate eingesetzt, damit die optimale Aufnahme des Mineralstoffs gewährleistet ist.

Ernährungsmatrix

Mineralstoffchelate werden vom Körper gut aufgenommen, weil sie die Mineralstoffkonkurrenz umgehen und weil die Mineralstoffe sich nicht mit Nährstofffaktoren verbinden. Andere Mineralstoffpräparate werden am besten mit einer eiweißreichen Mahlzeit und/oder präbiotischen Ballaststoffen wie Fructo-Oligosacchariden und Inulin eingenommen.

Die Aminosäuren in einer proteinreichen Mahlzeit können Mineralstoffe binden und so ein Mineralstoffchelat bilden. Auf diese Weise fördert eine proteinreiche Mahlzeit die Aufnahme von Mineralstoffen [76, 77]. Allerdings sind pflanzliche Proteine keine gute Quelle, da diese Produkte einen hohen Phytatgehalt haben: Phytat bindet nämlich Mineralien und hemmt somit die Mineralstoffaufnahme [78].

Präbiotische Fasern stimulieren die Aufnahme von Mineralstoffen im Dickdarm. Ballaststoffe werden im Darm zu kurzkettigen Fettsäuren verstoffwechselt, wodurch der pH-Wert im Darm sinkt. Ein niedriger pH-Wert ist günstig für die Wasserlöslichkeit und für die Aufnahme von Mineralstoffen [79]. Außerdem wird die Calciumaufnahme verbessert, weil Ballaststoffe die Calbindin-D9k-Werte erhöhen. Calbindin-D9k ist ein calciumbindendes Protein, das die Aufnahme von Calcium im Darm fördert (Ohta et al., 1998).


VIII. Anwendungen

Mineralstoffe sind Aufbaustoffe, Starter und Leiter; Sie sind die Grundlage vieler Körperprozesse. Die therapeutischen Anwendungen von Mineralstoffen sind daher sehr umfassend. Mineralstoffe:

- spielen eine Rolle bei der Unterstützung des Energieniveaus,

- haben einen positiven Einfluss auf das Immunsystem,

- unterstützten einen gesunden Säure-Basen-Haushalt,

- spielen eine wichtige Rolle für die Funktion des Nervensystems,

- tragen zur Bildung von Zellen und Geweben bei,

- unterstützen die Blutgerinnung, den Herzmuskel und die Verdauung.

Im Folgenden werden einige Beispiele für therapeutische Anwendungen von Mineralstoffen beschrieben. Für spezifische Anwendungen von Mineralstoffen konsultieren Sie die entsprechende Monographie.

Osteoporose

Die therapeutische Anwendung von Calcium bei Osteoporose ist vielfach erforscht worden. Calcium wird oft in Kombination mit Vitamin D verwendet. So verbessern z. B. 600 mg Calcium zusammen mit 30 IE Vitamin D die Knochenmineraldichte bei gesunden postmenopausalen Frauen [80]. Neben Vitamin D spielt auch Vitamin K eine wichtige Rolle für die Knochengesundheit, lesen Sie mehr dazu im Kapitel „Synergisten“.

Die Forschung am Menschen konzentriert sich hauptsächlich auf die Rolle von Calcium bei Osteoporose, aber neben Calcium sind auch andere Mineralien wichtig für den Aufbau und Erhalt der Knochen. Zum Beispiel kann Magnesiummangel Osteoporose verursachen [81] und Frauen mit Osteoporose haben eine niedrigere Konzentration von Zink, Kupfer und Magnesium im Blut [82, 83].

Tierstudien zeigen, dass eine Mangansupplementierung dem Knochenmasseverlust nach einer Ovariotomie (Studienmodell für postmenopausale Frauen) entgegenwirkt [84]. Auch eine Kupfersupplementierung scheint den Verlust an Knochenmasse bei Ratten zu reduzieren [85]. Borsupplementierung stimuliert die Knochenbildung und hemmt die Knochenresorption bei Ratten mit Osteoporose [86].

Eine Studie zur Knochengesundheit bei postmenopausalen Frauen zeigt, dass eine Supplementierung mit Magnesiumcitrat (100 mg Magnesium) die verschiedenen Werte zur Knochengesundheit verbessert [87]. Eine Forschergruppe untersuchte den Effekt einer Zinksupplementierung auf die Mineraldichte von Frauen mit Osteoporose nach der Menstruation. Die Supplementierungsgruppe erhielt täglich 50 mg Zink für 90 Tage. Am Ende des Zeitraums wurde eine Verbesserung der Knochenmineraldichte festgestellt. Dieses Ergebnis war jedoch nicht signifikant [88], wahrscheinlich aufgrund der kleinen Studienpopulation (14 Teilnehmer in der Supplementierungsgruppe), der relativ niedrigen Interventionsdosis, der Supplementierungsform mit relativ geringer Bioverfügbarkeit und der kurzen Studiendauer. Die Rolle der Mineralstoffe bei Osteoporose muss am Menschen besser erforscht werden.

Prämenstruelles Syndrom

Eine Borsupplementierung kann die Symptome des prämenstruellen Syndroms (PMS) lindern. Diese Dreifachblindstudie wurde an jungen Frauen mit mittleren bis schweren Symptomen durchgeführt. Für zwei Zyklen bekamen sie ein Nahrungsergänzungsmittel mit 10 mg Bor. Die Borsupplementierung reduzierte signifikant die Schwere und Dauer der Schmerzen. Die Forscher argumentieren, dass dies daran liegt, dass während des PMS eine hohe Produktion von Zytokinen und Prostaglandinen, eine Entzündungsreaktion, stattfindet. Bor hemmt die Entzündungsreaktion und hat eine entzündungshemmende Wirkung, die Schmerzen reduziert [89]. Darüber hinaus ist Bor wichtig für die Bildung von Vitamin D. Dies ist vorteilhaft, da andere Studien zeigen, dass Vitamin D gegen Menstruationsbeschwerden hilft [89, 90].

Da frühere Studien zeigten, dass Frauen mit PMS-Beschwerden einen niedrigen Calciumspiegel hatten, wurde untersucht, ob eine Calcium-Supplementierung einen Effekt auf PMS-Symptome hat. In der Doppelblindstudie erhielt die Interventionsgruppe 3 Monate lang zweimal täglich 200 mg Calcium. Die Interventionsgruppe litt am Ende der Studie weniger an depressiven Symptomen, Müdigkeit und Veränderungen im Essverhalten [91].

Eine Zink- und Magnesiumsupplementierung scheint ebenfalls eine Wirkung auf PMS-bedingte Beschwerden zu haben. So reduziert eine Magnesiumsupplementierung (120 mg Magnesium) eine milde PMS-bedingte Flüssigkeitsretention [92] und eine Zinksupplementierung (50 mg Zink) spielt eine Rolle bei der Reduzierung von PMS-Symptomen [93].

Diabetes

Eine Magnesium-Supplementierung bei Typ-2-Diabetikern kann zu einer Verbesserung der Insulinwerte führen. In der Studie erhielten die Teilnehmer drei Monate lang täglich 250 mg Magnesium.  Neben der Verbesserung der Insulinwerte wurde auch eine Verbesserung der glykämischen Kontrolle festgestellt [94].

Die gleichzeitige Supplementierung mit Magnesium, Zink, Calcium und Vitamin D verbessert den Glukosespiegel und die Insulinwerte in einer Gruppe von Frauen mit Schwangerschaftsdiabetes und reduziert die Insulinresistenz. In dieser doppelblinden, placebokontrollierten Studie erhielten die Teilnehmer 100 mg Magnesium, 4 mg Zink, 400 mg Calcium und 200 IE Vitamin D [95].

Eine Meta-Analyse von 25 verschiedenen Studien kommt zu dem Schluss, dass eine Zinksupplementierung den Nüchternblutzuckerspiegel senkt und somit einen positiven Effekt auf die glykämische Kontrolle bei Diabetikern hat. Zink hat auch einen Einfluss auf die Gesamtcholesterin- und LPL-Konzentrationen [96]. Zum Beispiel zeigt eine Einfachblindstudie bei Typ-2-Diabetes-Patienten, dass eine Supplementierung mit 30 mg Zink pro Tag über 3 Monate einen positiven Effekt auf die glykämische Regulation hat [97]. Auch die Lipidparameter verbessern sich durch eine Zinksupplementierung bei Patienten mit Typ-2-Diabetes. Nach 6 Wochen dreimal täglich 150 mg Zink wurde eine Verbesserung der Triglycerid-, Cholesterin- und LDL-Werte beobachtet [98].

Herz- und Gefäßerkrankungen

Selen ist ein Mineralstoff, der bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen eingesetzt werden kann. So zeigt eine Doppelblindstudie mit Patienten mit kongestiver Herzinsuffizienz, dass 200 µg sowohl die Lipid- als auch die Insulinwerte verbessern. Außerdem wurden die Werte des c-reaktiven Proteins (CRP) reduziert und die Werte der antioxidativen Kapazität und des Gesamtglutathions im Vergleich zum Placebo verbessert [99]. Patienten mit chronischer systolischer Herzinsuffizienz erhielten täglich 300 mg Magnesium. Nach fünf Wochen fanden die Forscher niedrigere CRP-Werte [100]. Höhere CRP-Werte stellen einen Risikofaktor für systemische Atherosklerose dar und sind mit schwererer Herzinsuffizienz, Mortalität und Morbidität verbunden. Eine Senkung des CRP-Spiegels, z. B. durch Selen- oder Magnesiumsupplementierung, kann das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen verringern.

Ausdauer- und Herzleistungsstudien an Patienten mit koronarer Herzkrankheit zeigten, dass tägliches Magnesium von Vorteil ist. Die Patienten bekamen zweimal täglich 365 mg Magnesium. Nach sechs Monaten wurde eine Verbesserung der Ausdauer (VO2max), der Herzfrequenzleistung und der linksventrikulären Ejektionsfraktion festgestellt [101].

Virusinfektionen

Aufgrund der Rolle von Mineralstoffen im Immunsystem wird der Schweregrad von Infektionen regelmäßig mit dem Mineralstoffstatus korreliert.

Patienten mit HIV-Infektionen haben einen niedrigeren Zinkstatus, was mit dem Fortschreiten der Krankheit zusammenhängt. Ein niedriger Zinkstatus ist mit einem dreifach erhöhten Risiko für Morbidität verbunden [102]. Eine Zinksupplementierung (45 mg Zink pro Tag für einen Monat) bei HIV-Patienten reduziert die Zahl der opportunistischen Infektionen [103]. Opportunistische Infektionen (Infektionen, die auftreten können, wenn das Immunsystem beeinträchtigt ist) führen bei Patienten mit angeborenen Immundefekten in den meisten Fällen zum Tod.

Infektionen mit Herpes labialis (Fieberbläschen) dauern länger, wenn der Zinkstatus niedriger ist [104]. Eine Zinksupplementierung (22,5 mg Zink pro Tag) über 6 Monate reduziert die Anzahl der Infektionen und verkürzt die Zeit bis zum Verschwinden der Infektion bei jungen Frauen mit 6 oder mehr viralen Episoden pro Jahr [105].

Eine vorbereitende Studie zeigt, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Selenstatus und dem Schweregrad von COVID-19 gibt [106]. Darüber hinaus zeigen Studien, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Selenstatus bei COVID-19-Patienten und der Morbidität zu geben scheint [107]. Mehrere Wissenschaftler empfehlen daher auch eine Selen-Supplementierung als präventive COVID-19-Therapie [108–110]. Auch eine Zinksupplementierung wird als präventive und ergänzende Therapie vorgeschlagen [111–113].

Depression

Menschen mit Depressionen und Angstzuständen haben eine geringere Magnesiumzufuhr über die Nahrung im Vergleich zu psychisch gesunden Menschen [114]. Einzelfälle zeigen eine rasche Besserung (innerhalb von 7 Tagen) der depressiven Symptomatik bei Einnahme von Magnesium (125–300 mg Magnesium pro Tag) [115]. In einer größeren RCT-Studie wurde ebenfalls eine Verbesserung des depressiven Status durch eine Magnesiumsupplementierung festgestellt. Die Interventionsgruppe erhielt 8 Wochen lang 300 mg Magnesium pro Tag [116].

Eine der ersten Studien zur Zinksupplementierung als ergänzende Therapie bei Depressionen zeigte eine Verbesserung des Depressionsscores. Die Studie untersuchte die Wirkung von 25 mg Zink pro Tag über 12 Wochen [117]. Anschließend wurde der Einsatz von Zink bei Depressionen bei Patienten mit MS und klinischer Depression untersucht. Nach zwölf Wochen verbesserte sich der durchschnittliche Depressionsscore im Vergleich zur Placebogruppe. Die Interventionsgruppe erhielt täglich 50 mg Zink [118].

Anämie

Anämie ist oft die Folge eines Mangels an mehreren Mineralstoffen, obwohl das Standardprotokoll nur die Behandlung mit Eisenpräparaten vorschreibt. So kam eine Studie bei Kindern im Alter von 1–4 Jahren mit Anämie aufgrund von Eisenmangel zu dem Schluss, dass nicht nur die Eisen-, sondern auch die Zink- und Selenwerte zu niedrig sind. Es wurde festgestellt, dass die Kupferwerte im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht waren [119]. Zu vergleichbaren Ergebnissen kamen Ece et al. (1997), die ebenfalls niedrigere Serum-Zinkwerte und höhere Serum-Kupferwerte fanden.

Die gleichzeitige Supplementierung von Eisen und Zink bei anämischen Kindern im Alter von 6–35 Monaten verbesserte die Hämoglobinwerte. Die gleichzeitige Supplementierung von Eisen und Zink war effektiver als die alleinige Supplementierung von Eisen. Die Kinder erhielten 18 Wochen lang an 6 Tagen pro Woche 3 mg Eisen und 3 mg Zink pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag [121].

Bei Frauen mit Anämie erwies sich die Supplementierung sowohl mit Eisen, Zink als auch mit Vitamin A als die beste Methode zur Erhöhung der Hämoglobinwerte. Die Frauen bekamen 60 Tage lang täglich 60 mg Eisen, 200 000 IE Vitamin A und 15 mg Zink [122].

In einer Studie zu den Bleiwerten im Blut von anämischen Kindern aus Syrien wurde festgestellt, dass 63 % einen erhöhten Bleiwert aufwiesen. Blei im Darm hemmt die Eisenaufnahme, Blei stört die Hämoglobinbiosynthese und erhöhte Bleiwerte verursachen eine mikrozytäre Anämie [123]. Auch in den Niederlanden treten zu hohe Bleiwerte im Blut von Kindern auf [124]. Zur Behandlung von Menschen mit Anämie aufgrund zu hoher Bleiwerte muss zunächst eine Entgiftung durchgeführt werden, zum Beispiel mit Chlorella oder Allium sativum (Knoblauch) [125].


IX. Kontraindikationen

Mineralstoffe werden hauptsächlich über die Nieren ausgeschieden. Bei eingeschränkter Nierenfunktion können Mineralstoffe nicht richtig oder gar nicht ausgeschieden werden [126].

Selen reduziert die Umwandlungsrate von T3 zu T4, bei Menschen mit einer Schilddrüsenunterfunktion und Jodmangel könnte eine hohe Selenzufuhr das Hormonungleichgewicht verschlimmern [127].

Chrom, Vanadium und Zink haben einen Einfluss auf die Glukose-Homöostase. Die Mineralstoffe könnten den Blutzuckerspiegel senken [128–130].


X. Dosierung

Im Kapitel „Anwendungen“ sind die therapeutischen Dosierungen für einige Anwendungen angegeben. Dies gibt an, welche Menge an elementaren Mineralstoffen in den Studien verwendet wurde. Die Hersteller geben die Dosierung meist als Elementargewicht des Mineralstoffs an.

Für therapeutische Anwendungen der einzelnen Mineralstoffe konsultieren Sie bitte die Monographie der jeweiligen Mineralstoffe.


XI. Sicherheit

Eine Überdosierung der meisten Mineralstoffe tritt bei einer gesunden und abwechslungsreichen Ernährung nicht so schnell auf. Lediglich die Natriumaufnahme ist bei westlicher Ernährung generell zu hoch. Die Natriumzufuhr muss der Kaliumzufuhr ausreichend Rechnung tragen, diese muss ausgeglichen sein. Das Ungleichgewicht der Natrium-/Kaliumzufuhr führt zu chronischen (Zivilisations-)Krankheiten wie Bluthochdruck, Osteoporose und Schlaflosigkeit [131]. Für die Sicherheit der einzelnen Mineralstoffe verweisen wir auf die entsprechende Monographie.


XII. Nebenwirkungen

Die häufigste Nebenwirkung bei der Einnahme von Mineralstoffen ist Durchfall, verursacht durch (anorganisches) Magnesium. Bei zu hoher Magnesiumzufuhr kann das nicht resorbierte Magnesium nämlich osmotische Durchfälle verursachen. Magnesium im Darm ist osmotisch aktiv und zieht somit Wasser an. Durchfall kann die Aufnahme von anderen Mineral- und Nährstoffen beeinträchtigen [132].

Die Nebenwirkungen der einzelnen Mineralstoffe entnehmen Sie bitte der entsprechenden Monographie.


XIII. Wechselwirkungen

Einige Interaktionen zwischen Mineralstoffen, Nährstoffen und Medikamenten werden hier beschrieben. Weitere Informationen zu den einzelnen Mineralstoffen entnehmen Sie bitte der entsprechenden Monographie.

Das Diuretikum Hydrochlorothiazid beeinflusst vor allem den Magnesium- und Kaliumstatus im Körper. Zusätzlich zu Hypomagnesiämie und Hypokaliämie können auch Hyponatriämie, Hypochlorämie und Hyperkalzämie auftreten. Die Einnahme dieses Medikaments führt daher möglicherweise zu einem Elektrolyt-Ungleichgewicht [154].

Bei Schilddrüsenerkrankungen sollte der Calciumspiegel überwacht werden. Bei einer Schilddrüsenunterfunktion ist der Calciumspiegel im Allgemeinen zu niedrig [133]. Bei einer Schilddrüsenüberfunktion sind die Serumcalciumspiegel oft zu hoch [134]. Auch eine Calcium- und Eisensupplementierung kann die Resorption von Schilddrüsenmedikamenten beeinflussen [135].

Studien zeigen, dass Magnesium die Absorption von Vitamin B6 beeinflusst und vice versa. Die Aufnahme von Vitamin B6 hängt nämlich von einem Metalloenzym ab, das Magnesium als Cofaktor hat [136]. Die Aufnahme von Magnesium über die Zellmembranen ist abhängig von Vitamin B6 [137].

Calcium und Magnesium beeinflussen die Verteilung von Thiamin (Vitamin B1). Magnesiummangel kann einen Thiaminmangel verschlimmern [138, 139].

Zink wird für die Synthese und Ausscheidung des Retinol-bindenden Proteins (RBP) und von Transthyretin benötigt. Diese Proteine sind für den Transport von Vitamin A aus der Leber durch den Körper notwendig. Ein Zinkmangel führt also zu einem Vitamin-A-Mangel im Körper [140].

Vitamin A beeinflusst die Eisenabsorption. Der genaue Mechanismus hiervon ist noch unbekannt, aber aus Beobachtungsstudien und klinischen Studien ist bekannt, dass es einen Zusammenhang zwischen Anämie, Eisen- und Vitamin-A-Status gibt. Es ist wahrscheinlich, dass Vitamin A eine wichtige Rolle bei der Aufnahme von Eisen aus der Nahrung, der Produktion roter Blutkörperchen und/oder der Immunfunktion spielt, die zu Entzündungen und einer verminderten Produktion roter Blutkörperchen führt [141, 142]. Vitamin C ist wichtig für die Aufnahme von Nicht-Häm-Eisen aus der Nahrung. Nicht-Häm-Eisen muss durch einen reduzierenden Faktor wie z. B. Vitamin C von Fe3+ in Fe2+ umgewandelt werden. Eisen kann vom Körper als Fe2+ aufgenommen werden. Die Nicht-Häm-Eisenresorption wird durch die Zugabe von 1 Gramm Vitamin C um das Neunfache erhöht, im gesunden Zustand reichen 40–100 mg Vitamin C pro Tag für eine ausreichende Eisenresorption aus [13].


XIV. Synergisten und Hilfsstoffe

Hier werden einige Synergien zwischen Mineralstoffen und Nährstoffen beschrieben. Weitere Informationen zu synergistischen Effekten der einzelnen Mineralstoffe finden Sie in der entsprechenden Monographie.

Eisen und Zink beeinflussen sich gegenseitig in der Absorption und im Stoffwechsel. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit zwischen den Atomen konkurrieren sie um die Absorption und um einen Platz in verschiedenen Metalloenzymen. Trotz der Konkurrenz führt ein Mangel an einem Mineralstoff zu einem Mangel des anderen. Es besteht also sowohl ein konkurrierender als auch ein synergistischer Zusammenhang zwischen Zink und Eisen [59]. Verschiedene Vitamine wie Folat, Vitamin B2 (Riboflavin), Vitamin B6 und Vitamin B12 wirken für einen optimalen Eisenstoffwechsel und die Blutbildung ebenfalls zusammen.

Vitamin D stimuliert die Calciumaufnahme, indem es den Calciumtransport auf der apikalen und basolateralen Seite des Enterozyten beeinflusst [52]. Auch die Rückresorption in den Nieren wird durch Vitamin D reguliert [53]. Vitamin D beeinflusst also die Calciumkonzentrationen. Damit das aufgenommene Calcium in die Knochen eingelagert wird, ist Vitamin K erforderlich [143]. Das synergistische Zusammenspiel von Vitamin D3, Vitamin K2 und Calcium verbessert die Knochendichte und reduziert Arteriosklerose [144, 145]. Neben diesen Vitaminen und Calcium ist auch Magnesium ein wichtiger Synergist. Magnesium spielt nämlich eine Rolle bei der Regulation des Calciumtransports und ist Teil der Knochenstruktur [146].

Zur Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels können Chrom und Zink eingesetzt werden [128, 130]. Außerdem haben Chrom und Zink, wenn sie bei Typ-2-Diabetes-Patienten zusammen supplementiert werden, einen synergistischen antioxidativen Effekt [147]. Darüber hinaus können einige Pflanzenextrakte einen zusätzlichen positiven Effekt auf den Blutzuckerspiegel haben, wie z. B. Gymnema sylvestre (wilde Orchidee) [148], Mucuna pruriens (Juckbohne) [149] und Cinnamomum cassia (Zimtkassie) [150].

Für eine optimale Schilddrüsenfunktion kann ein synergistischer Komplex aus u. a. Jod, Selen und Zink eingesetzt werden. Als Bestandteil der meisten Schilddrüsenhormone ist Jod bekanntlich das wichtigste Mineral für die Schilddrüsenfunktion. Ohne Selen kann jedoch kein aktives Schilddrüsenhormon gebildet werden, da es Teil des Enzyms Thyroxindeiodinase ist [14]. Zink ist auch ein essentieller Cofaktor des Schilddrüsenhormons Thymulin [3]. Diese drei Mineralstoffe spielen also eine essentielle und synergistische Rolle für die Funktion der Schilddrüse. Auch die Aminosäure Tyrosin wird zur optimalen Unterstützung der Schilddrüsenfunktion benötigt, da Tyrosin die Vorstufe des Schilddrüsenhormons Thyroxin ist [151].

Magnesium und Vitamin B6 beeinflussen sich gegenseitig in ihrer Aufnahme (siehe „Interaktionen“), haben aber auch eine gemeinschaftliche synergistische Funktion. Magnesium und Vitamin B6 tragen beide zur Gehirn- und Nervenfunktion bei. So kann die Co-Supplementierung von Vitamin B6 und Magnesium das Verhalten bei hyperaktiven Kindern normalisieren [152]. Auch bei Erwachsenen mit Stress ist eine Co-Supplementierung effektiver [153].


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