Synonym(e): bisglycinat, carbonat, citrat, gluconat, glukonat, glycerophosphat, malat, oxid Nährstoffgruppe: Mineralstoffe & Spurenelemente Vorkommen und physiologische Effekte Vorkommen in der Nahrung ist durch seine weite Verbreitung im Tier- und Pflanzenreich in unterschiedlichen Mengen in Lebensmitteln enthalten. Bei üblicher Mischkosternährung stammen jedoch über 2/3 des aufgenommenen s aus Gemüse und Getreide. ist als essenzieller Bestandteil von Chlorophyll in allen grünen Gemüsesorten reichlich enthalten. Darüber hinaus enthalten Vollkornprodukte, Haferflocken, Nüsse und Hülsenfrüchte nennenswerte Mengen an dem Mineralstoff. reiche Obstsorten sind Beeren und Bananen. Von den tierischen Lebensmitteln leisten Fleisch, Fisch, Milch und Milchprodukte einen Beitrag zur Bedarfsdeckung. Verschiedene Mineral- und Trinkwässer sind ebenfalls gute quellen. In der Ernährung vermindern oder erhöhen verschiedene Bestandteile die Bioverfügbarkeit des Mineralstoffes. Hemmend kann ein hoher Ballaststoffanteil sein, da es zu Komplexbildungen kommt, Lactose und vermutlich auch andere Kohlenhydrate können durch bakterielle Fermentation der Darmflora die absorption verbessern. Der gehalt von Lebensmitteln kann auch durch verschiedene Zubereitungs- und Verarbeitungsprozesse herabgesetzt werden. Zu nennenswerten Verlusten kommt es bei der Gemüsezubereitung durch Wässern, Blanchieren und Kochen in viel Wasser (wenn das Kochwasser verworfen wird). Deutlich höhere Verluste als bei anderen Mineralstoffen sind auch durch das Ausmahlen von Getreide zu verzeichnen. 321
Physiologische Effekte Enzymaktivität Energiestoffwechsel Nervensystem und Muskulatur Hormonhaushalt Herz-Kreislauf ¾ Als Coenzym an über 300 enzymatischen Reaktionen beteiligt, wie z.b. Eiweiß- und Nukleinsäuresynthese ¾ Aktivator von Enzymen im Citratzyklus ¾ Oxidative Phosphorylierung von ATP ¾ Aktivierung der Cholesterinesterase im Fettstoffwechsel ¾ Aufrechterhaltung der Membranpermeabilität ¾ Als Cofaktor der Natrium-Kalium-Pumpe für die Membranstabilisation verantwortlich ¾ Regulation der Erregungsleitung als Gegenspieler von Calcium ¾ Freisetzung von Hormonen (z.b. Insulin) und Neurotransmittern (z.b. Dopamin, Glutamat) ¾ Regulation der zellulären Signalübertragung (Second Messenger) ¾ Regulation der kardialen Pumpfunktion und Rhythmik ¾ Antithrombotische Funktion durch Verringerung der Thrombozytenaggregation ¾ Regulation des Gefäßmuskeltonus, Vasodilatation EFSA Health Claims Health Claims ¾ Trägt zur Verringerung von Müdigkeit und Ermüdung bei ¾ Trägt zu einer normalen Muskelfunktion bei ¾ Trägt zur normalen psychischen Funktion bei ¾ Trägt zum Elektrolytgleichgewicht bei ¾ Trägt zu einem normalen Energiestoffwechsel bei ¾ Trägt zu einer normalen Funktion des Nervensystems bei ¾ Trägt zu einer normalen Eiweißsynthese bei ¾ Trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei ¾ Trägt zu Erhaltung normaler Zähne bei ¾ hat eine Funktion bei der Zellteilung 322
Referenzwerte Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr D-A-CH Alter (mg /d) Säuglinge (Monate) 0 4 24 4 12 60 Kinder (Jahre) 1 4 80 4 7 120 7 10 170 10 13 240 13-15 310 Jugendliche/Erwachsene (Jahre) Frauen Männer 15 19 350 400 19 25 310 400 25 51 300 350 51 65 300 350 > 65 300 350 Schwangere 310 Stillende 390 Erhöhter Bedarf Besondere Risikogruppen für einen Mangel Stress, Sport, Aluminiumbelastung, Alkoholabusus, Nierenfunktionsstörungen, Hyperthyreose, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, Kurzdarmsyndrom, Pankreatitis Leistungssport, Hyperthyreose, Diabetes Typ 1 und Typ 2 Referenzwert laut Lebensmittel-Kennzeichnungsverordnung (= 100 % TB-Kennzeichnung auf Etikett) 375 mg Sicherheit des Nährstoffes UL NOAEL Langfristige tägliche Aufnahmemenge, bei der keine negativen Einflüsse auf die Gesundheit zu erwarten sind Maximale Aufnahmedosis, die in Studien keine schädigenden Auswirkungen verursachte 350 mg/d als Supplement 250 mg/d 323
Besondere Informationen Pharmakokinetik und Bioverfügbarkeit von verschiedenen verbindungen Die Bioverfügbarkeit des s, also die tatsächlich absorbierte Menge des s aus unterschiedlichen Verbindungen, ist ein viel diskutiertes Thema. Bei der Dissoziation von aus seiner Verbindung in die Kationenform spielt der ph- Wert eine entscheidende Rolle. Das Vorliegen von als Ion ist notwendig, damit es aktiv an ein Carrierprotein gekoppelt oder bei höheren Konzentrationen auch passiv in die Mukosazelle aufgenommen werden kann. Die Löslichkeit einer verbindung wird durch ihre physikochemischen Eigenschaften (pk-wert als negativer dekadischer Logarithmus der Dissoziationskonstanten) und durch die ph-situation am Resorptionsort bestimmt. Hierbei sind verbindungen grundsätzlich im sauren Bereich besser löslich als im alkalischen Milieu. Effektivität bestimmt durch ph-wert-abhängiges Lösungsverhalten und Beladungen Die Bestimmung des Löslichkeitsverhaltens von 8 unterschiedlichen verbindungen hatte eine labortechnische Untersuchung des deutschen LEFO-Institutes zum Ziel. Es zeigte sich, dass bei einem sauren ph-wert von 5 alle Salze das höchste Löslichkeitsverhalten aufwiesen. Bei einem ph-wert von 6 bis 7 machten sich deutliche Unterschiede zwischen den Salzen bemerkbar, bei ph-werten von 8 bis 9 waren hingegen nur mehr die Citrat-, Glukonat- und Glycerophosphatverbindungen relativ gut bioverfügbar. Für die physiologische Praxis bedeutet dies eine Untermauerung der Bedeutung des sauren Magenmilieus für die löslichkeit. Ist dieses nicht gesichert, kommt die Fähigkeit einzelner Verbindungen zum Tragen, auch in weniger saurer Umgebung in Lösung gehen zu können. Allerdings ist in der Praxis auch der anteil einer Verbindung zu beachten: So liefert oxid, das im alkalischen Milieu am schlechtesten abschneidet, im sauren Milieu quantitativ mit 63 % mehr ionen als beispielsweise das glukonat mit nur 5,8 %. Man kann anhand dieser Ergebnisse also davon ausgehen, dass für den physiologischen Einsatz eine Mischung aus mehreren Verbindungen mit unterschiedlichen Löslichkeitsprofilen und verschiedenen anteilen vorteilhaft ist. Die physiologischen Funktionen von Der Gesamtkörperbestand eines gesunden Erwachsenen beträgt 20 30 g. ist, wie auch Kalium, ein typisch intrazelluläres Ion, das sich zu 60 % in den Knochenzellen und zu 35 % in den Zellen der Skelett- und der Herzmuskulatur findet. Neben strukturbildenden Eigenschaften ist Cofaktor von 300 verschiedenen Enzymen und dadurch an den verschiedensten Funktionen im Organismus betei- 324
ligt. Unter anderem reguliert die Membranpermeabilität und den Ionentransport von Natrium und Kalium zwischen dem intra- und extrazellulären Raum und spielt dadurch für die Erregungsleitung und die Muskelkontraktion eine zentrale Rolle. Die Symptomatik eines mangels umfasst vier Bereiche: ZNS, Herz- Kreislauf, Gastrointestinaltrakt und Muskulatur. Ein marginaler Mangel an führt zu unspezifischen Symptomen wie Müdigkeit, Nervosität oder Appetitlosigkeit. Ein manifester Mangel kann sich in Muskelkrämpfen, neuromuskulärer Übererregung, Herzrhythmusstörungen, Gefäßspasmen, Schwindel, Taubheit und Kribbeln in den Händen sowie in Durchfällen im Wechsel mit Verstopfung äußern. Stress, endotheliale Dysfunktion und Hypertonie Eine besondere Rolle spielt im Stressstoffwechsel. Durch hohe dosierungen lassen sich Stressreaktionen positiv beeinflussen. Bei einem hohen plasmaspiegel wird die Blut-Hirn-Schranke überwunden, wodurch zentralnervöse Effekte ausgelöst werden (z. B. die Hemmung der spannungsabhängigen Glutamatrezeptoren). Auch die Freisetzung von Stresshormonen lässt sich durch supplemente vermindern. Chronischer Stress führt außerdem zu einer verarmung in den Zellen, was als Ursache für endotheliale Dysfunktionen, die bei arteriosklerotischen Veränderungen auftreten, gesehen wird. Ein ungenügender status führt zu proinflammatorischen, prothrombotischen und proatherogenen Zuständen auf endothelialer Zellebene und spielt damit eine wichtige Rolle bei der Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen. Neuere Studien konnten einen Zusammenhang zwischen erniedrigten -Serum-Werten und erhöhten Werten von C-reaktivem Protein belegen, einem Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Biomarker für entzündliche Vorgänge. Eine orale supplementierung verbessert die Werte für C-reaktives Protein und scheint ein geeignetes Mittel zur Unterbrechung der Entzündungskaskade zu sein. Durch den direkten Zusammenhang des status mit endothelialer Dysfunktion lassen sich vermutlich auch die therapeutischen Erfolge einer substitution bei Hypertoniepatienten erklären. Insbesondere bei Bluthochdruck in der Schwangerschaft ist der Effekt gut dokumentiert. bei Herzerkrankungen Eine supplementierung zeigt auch starke kardioprotektive Effekte. Bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz verbesserten sich die Arterienelastizität, die hämodynamischen Parameter und die Leistungsfähigkeit nach einer 3-monatigen Intervention mit täglich 800 mg. Bei Patienten mit koronaren Arterienerkrankungen zeigte eine orale substitution mit 2 x täglich 15 mmol über 6 Monate eine signifikante Erhöhung der werte in Kombination mit einer Verbesserung der ventrikulären Funktion in Ruhe und unter Belastung. Ebenfalls gut dokumentiert und wissenschaftlich belegt ist der Einsatz von bei atrialen und supraventrikulären Tachyarrhythmien und ventrikulären Tachykardien. 325
Migräne, Depressionen und PMS Durch den membranstabilisierenden Effekt und den dadurch bedingten Einfluss auf die Erregungsleitung der Nerven können defizite auch bei der Pathogenese von Migräneanfällen eine Rolle spielen. Migränepatienten weisen häufig einen suboptimalen status auf und sprechen gut auf eine Supplementierung an. In klinischen Studien reduzierten sich unter einer substitution von 600 mg/ Tag sowohl die Dauer als auch die Anfallsfrequenz von Migräneattacken. Auch bei Depressionen scheinen intraneurale defizite beteiligt zu sein. Verschiedene Studien konnten bei dreimal täglich 125 300 mg zufuhr eine schnelle Verbesserung innerhalb von 7 Tagen feststellen. Bei emotionellen Schwankungen, wie sie beim prämenstruellen Syndrom auftreten können, ist eine therapeutische zufuhr ebenfalls wirksam. Leistungssteigerung bei Sportlern Durch Sport können die körpereigenen speicher geleert werden, wodurch Energiemetabolismus, Sauerstoffaufnahme und Elektrolytbalance beeinträchtigt werden können. Zudem ist für den störungsfreien Ablauf des Muskelstoffwechsels von wesentlicher Bedeutung, da die neuromuskuläre Koordination sowie alle Enzymreaktionen im Muskel die Anwesenheit einer ausreichenden Konzentration von ionen erfordern. Ein Mangel an beim Sportler zeigt sich insbesondere in Form von Muskelkrämpfen und -verhärtungen sowie einer beschleunigten muskulären Ermüdbarkeit. Sportler zeigen nach supplementierung erhöhte Erythrozyten- und Hämoglobinwerte, wodurch die Leistungsfähigkeit positiv beeinflusst werden kann. Bei einer durch Sport bedingten intrazellulären Azidose kommt es zu einer verminderten Zellleistung, da Phosphat in saurem Milieu Protonen aufnimmt und die ATP-Synthese dadurch gehemmt wird. Die Ladungsveränderungen beeinträchtigen außerdem die Funktion der Strukturproteine. Dadurch sinkt in übersäuerten Muskeln die Leistung, die Gefahr von Verletzungen und Mikrotraumen steigt an. Entsäuerungsmaßnahmen können zum Erhalt und zur Verbesserung der Ausdauerleistung bei Sportlern führen. und Protonenpumpenhemmer Protonenpumpenhemmer (PPI) stehen ganz oben auf der Liste der am häufigsten verordneten Arzneimittel. Die klassische Indikation für PPI sind die Refluxkrankheiten mit und ohne Erosionen sowie die Ulkusbehandlung einschließlich der Eradikation von Helicobacter pylori. Mittlerweile werden PPI auch als Co-Medikation bei Therapie mit nicht steroidalen Antiphlogistika (NSAID) und ASS empfohlen und zunehmend bereits als Prophylaxe von intestinalen Erosionen und Ulzerationen eingesetzt. Die dauerhafte Verwendung führt langfristig zu Störungen im Mikronährstoffhaushalt, denn die therapeutisch gewollte ph-verschiebung im Magen kann die Bioverfügbarkeit von Vitaminen und Mineralstoffen verringern. Die Folge ist ein erniedrigter Mikronährstoffstatus, 326
der wiederum als Cofaktor für das Entstehen weiterer Erkrankungen verantwortlich sein kann. Für liegen bereits entsprechende Warnungen des deutschen BfArM und der österreichischen Behörde für Arzneimittelsicherheit vor. Mehrere epidemiologische Studien aus den letzten Jahren legen den Verdacht nahe, dass eine Langzeitbehandlung mit PPI dosisabhängig zu Störungen im Knochenstoffwechsel und vermehrt zu osteoporotischen Frakturen führen kann. Außerdem scheint das Risiko für Darm- und Lungeninfektionen durch bakterielle Fehlbesiedelung im oberen Gastrointestinaltrakt anzusteigen. Auch das Auftreten von Arrhythmien und anderen kardiologischen Beschwerden durch die langfristige Einnahme von PPIs konnte in Studien nachgewiesen werden. Labordiagnostik Parameter Substrat Referenzwert Beschreibung im Blut im Harn Serum 0,80 1,05 mmol/l bestimmung im Serum nur von eingeschränkter Bedeutung, da zu 90 % intrazellulär vorkommt. Vollblut 1,38 1,50 mmol/l ist zu 90 % erythrozytär gebunden. Die hämatokritkorrelierte Vollblutanalytik ermöglicht die korrekte Interpretation des Versorgungsstaus. 24-h-Harn 3,0-6,0 mmol/24h Überschüssiges wird über die Niere ausgeschieden. Interpretation Verminderte Werte Erhöhte Werte mangel Normalerweise wird überschüssiges über die Nieren ausgeschieden. Zu Erhöhungen des s kommt es daher vor allem bei Erkrankungen der Nieren oder bei der Einnahme größerer Mengen von magnesiumhaltigen Medikamenten. Hinweis zu den Messergebnissen Niedrige konzentrationen im Serum weisen auf einen Mangel hin. Wogegen normale Werte einen Mangel nicht ausschließen, da trotzdem ein Mangel auf zellulärer Ebene vorliegen kann. 327
Mögliche Mangelsymptome Auswirkung auf Allgemeinbefinden Herz-Kreislauf Muskulatur Nervensystem Blut Knochenstoffwechsel Symptomatik Unruhe, Angst, geringe Stresstoleranz Arrhythmien, Extrasystolen, Tachykardien Hypertension, Durchblutungsstörungen Muskelkrämpfe/Wadenkrämpfe, Muskelzuckungen Taubheit, Kribbeln, Parästhesien Depressionen, Verstimmungen, Konzentrationsschwäche, migräneartige Kopfschmerzen, Schlafstörungen Hypokalzämie, Hypokaliämie Störung des Vitamin-D 3 -Stoffwechsels Indikation Effekt Indikation Dosierung Physiologische Effekte mit niedrigen Nährstoffdosierungen Pharmakologische Effekte mit hohen Nährstoffdosierungen Für einen ausreichenden status Zur Sicherstellung der versorgung bei unzureichender alimentärer Aufnahme Bei erhöhtem Bedarf durch Sport, Schwangerschaft oder erhöhter Stressbelastung Bei erhöhter ausscheidung durch Alkoholabusus oder Medikamenteneinnahme (ACE-Hemmer, Ciclosporin A, Laxanzien, Diuretika) Therapiebegleitend bei Hypertonie, Migräne, Asthma, Schwindel, Magen- und Darmkrämpfen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen Leistungssport 150 300 mg/d 300 500 mg/d 300 450 mg/d 300 450 mg/d 500 900 mg/d 300 1000 mg/d Einnahme Allgemeiner Einnahmemodus Wann Für eine optimale Resorption sollte die Einnahme von zwischen den Mahlzeiten erfolgen. Nebenwirkungen kann in höheren Dosierungen abführend wirken. Es ist deshalb günstiger, die Aufnahme größerer Mengen über den Tag zu verteilen. Kontraindikationen Schwere Niereninsuffizienz, Ca-Mg-Ammonium-Phosphat-Steine 328
Interaktionen Interaktionen mit Arzneimitteln Herzglykoside (z.b. Digitoxin) Thiazide, Schleifendiuretika Betablocker Calciumkanalblocker Antazida (z.b. PPI) Bisphosphonate (z.b. Alendronat, Risedronat) Antibiotika (Chinolone, Tetracycline) Antibiotika (Aminoglykoside) Glukokortikoide Estrogene (Hormonersatztherapie, orale Kontrazeptiva) Insulin Psychostimulantien (Methylphenidat) verbessert die Kaliumverwertung, wodurch die Herzglykosidtoleranz verbessert und Nebenwirkungen (Arrhythmien) reduziert werden können. Schleifendiuretika führen zu großem Verlust an und Kalium. optimiert die Migräneprophylaxe. Unterstützung der blutdrucksenkenden Wirkung. unterstützt die blutdrucksenkende Wirkung. Stören die resorption, wodurch sich langfristig das Risiko für schwere mangelzustände erhöht. Beeinträchtigung der resorption. Beeinträchtigung der resorption durch Komplexbildung. Nephrotoxizität der Aminoglykoside steht in Zusammenhang mit erhöhter renaler ausscheidung. Durch Erhöhung der renalen ausscheidung kommt es zum Abfall der serumspiegel (substitution wird empfohlen). Begünstigen durch Einlagerung von in Gewebe/Knochen einen Abfall der serumspiegel. vermindert die Insulinresistenz und fördert die Insulinsekretion bei Typ-2-Diabetes. kann die Wirkung verbessern. Interaktionen mit anderen Nährstoffen Spurenelemente Zink, Phosphor, Calcium beeinträchtigen die resorption. Kalium und unterstützen sich in den Effekten. Vitamine Vitamin B 6 wird für die zelluläre Anreicherung von benötigt. Vitamin D unterstützt die Bioverfügbarkeit von. Vertiefende Informationen Die situation bei PPI-Verwendern: Substitution macht Laune Die dauerhafte Verwendung von Protonenpumpenhemmern (PPI) führt langfristig zu Störungen im Mikronährstoffhaushalt, denn die therapeutisch gewollte ph-verschiebung im Magen kann die Bioverfügbarkeit von Vitaminen und Mineralstoffen verringern. Für liegen bereits entsprechende Warnungen des deutschen BfArM und 329
der österreichischen Behörde für Arzneimittelsicherheit vor. Vor diesem Hintergrund wurden in einer österreichischen Hausarztpraxis Patienten unter PPI-Medikation gebeten, an einem Screening ihres Mikronährstoffstatus teilzunehmen, die Verwendung von Supplementen zu dokumentieren und ihren physischen und psychischen Gesundheitszustand erfassen zu lassen. Facettenreich: mangel ein Kaleidoskop der Symptome Die Symptome des mangels haben etwas mit den Symptomen der Syphilis gemeinsam: Sie äußern sich auf alle möglichen und unmöglichen Arten, nur nicht so, wie es in den Lehrbüchern beschrieben wird. Neurophysiologische Aufgaben von sinnvolle Begleitoption bei ADHS ADHS und ADS, ob im Kindesalter oder bei Erwachsenen, benötigt einen ganzheitlichen Behandlungsansatz. Orthomolekulare Substanzen bilden hier eine wesentliche Grundlage, welche sich in klinischen Studien immer wieder darstellen lässt. Bei den Mineralstoffen ist dies neben Eisen, Zink und Mangan allen voran das, dem bei Personen mit Aufmerksamkeitsstörungen oder Hyperaktivität gesonderte Beachtung geschenkt werden sollte. ph-abhängiges Lösungsverhalten: verbindungen im Vergleich Ein viel diskutiertes Thema sowohl bei Fachleuten als auch bei informierten Laien ist die Frage der geeigneten verbindung für den Einsatz in Supplementen. Dabei steht der Begriff der Bioverfügbarkeit im Vordergrund. Dass die Bioverfügbarkeit jedoch entscheidend vom ph-wert des jeweiligen Milieus abhängig ist, wird in der Regel zu wenig beachtet. Ein Grund, sich damit intensiver zu befassen. Arzneimittel-Mikronährstoff-Interaktionen Problemkind ist ein biochemischer Allrounder, der als Aktivator bei über 300 Enzymsystemen eine Rolle spielt. Dementsprechend zahlreich sind die auftretenden Interaktionen zwischen dem Mineralstoff und Arzneimitteln. Die Folgen für den haushalt sind nicht zu unterschätzen. Sie können nicht nur den medikamentösen Therapieerfolg mindern, sondern auch das Risiko für Nebenwirkungen erhöhen, die bis hin zur ernsthaften Herzarrhythmien reichen. 330