Die Tagesbilanz: wieviel Eisen ankommt, wieviel zirkuliert, wieviel verloren geht

Erster Abschnitt

Resorption: der Anteil, der die Darmwand passiert

Von der Eisenmenge, die auf einem Teller liegt, kommt nur ein Bruchteil im Blutkreislauf an. Die Aufnahme geschieht fast ausschließlich im oberen Dünndarm, im Zwölffingerdarm und im obersten Abschnitt des Leerdarms. Dort sitzen Zellen mit Transportproteinen, deren Zahl der Körper über Tage hinweg an die Versorgungslage anpasst.

Zwei Formen, zwei getrennte Aufnahmewege

Eisen aus Fleisch, Geflügel und Fisch liegt zu einem beträchtlichen Teil bereits als Häm vor, also eingebettet in seinen Porphyrinring. Dieser Komplex wird als Ganzes in die Darmzelle geschleust und erst dort geöffnet. Pflanzliches Eisen dagegen liegt als freies dreiwertiges Ion vor. Es muss an der Bürstensaummembran zunächst durch ein Enzym zur zweiwertigen Form umgewandelt werden, bevor der Transporter DMT1 es hineinlässt. Diese Zusatzstufe ist der Grund, warum die Ausbeute aus pflanzlicher Kost deutlich niedriger ausfällt.

In Zahlen: Aus Häm-Quellen nimmt der Darm größenordnungsmäßig 15 bis 35 Prozent auf, aus pflanzlichen Quellen etwa 2 bis 15 Prozent. Der Durchschnitt einer gemischten Kost pendelt sich bei rund 10 bis 15 Prozent ein.

Warum dieselbe Portion nicht immer denselben Betrag liefert

Die Ausbeute hängt weniger vom Lebensmittel allein ab als von seiner Nachbarschaft auf dem Teller. Ascorbinsäure aus Obst und rohem Gemüse hält das Ion in der zweiwertigen Form und erhöht die Aufnahmequote messbar. Organische Säuren aus fermentierten Lebensmitteln wirken in dieselbe Richtung. Phytat aus Vollkorn und Hülsenfrüchten, Polyphenole aus Tee, Kaffee und Rotwein sowie größere Calciummengen aus Milchprodukten binden das Ion dagegen und führen es unverwertet weiter.

Hinzu kommt der Speicherstand: Bei gut gefüllten Depots fällt die Aufnahmequote, bei niedrigen steigt sie an. Ein einzelner Tabellenwert sagt deshalb wenig über die tatsächlich aufgenommene Menge.

Zweiter Abschnitt

Im Inneren: Transferrin, Ferritin und ein Hormon aus der Leber

Freies Eisen würde im Blut chemische Reaktionen auslösen, die der Organismus vermeidet. Deshalb ist praktisch jedes Ion unterwegs an ein Protein gebunden. Drei davon bestimmen den Umlauf.

Transferrin, das Fahrzeug mit zwei Plätzen

Transferrin ist ein Bluteiweiß aus der Leber, das zwei dreiwertige Eisenionen aufnehmen kann. Im Normalfall sind etwa 20 bis 45 Prozent dieser Plätze belegt — die Sättigung, die im Labor als Prozentwert erscheint. Zellen, die Eisen benötigen, tragen an ihrer Oberfläche den passenden Rezeptor. Sie holen das beladene Transferrin in ein Blaschänchen, senken darin den pH-Wert, lösen so die Fracht ab und geben das leere Protein wieder nach außen.

Ferritin: Speicher im Zellinneren und Wert auf dem Laborzettel

Wo Eisen nicht sofort gebraucht wird, verpackt es die Zelle in Ferritin, eine kugelförmige Proteinhülle mit Platz für mehrere tausend Atome. Der größte Teil dieses Depots liegt in Leber, Milz und Knochenmark. Ein kleiner Anteil tritt ins Blut über und wird dort gemessen; der Serumferritinwert gilt in der Labordiagnostik als der gebräuchlichste Anhaltspunkt für den Speicherstand. Bei Entzündungen steigt er unabhängig vom Eisen an, weshalb er selten allein beurteilt wird.

Hepcidin und Ferroportin: die Bremse an der Zellaußenseite

Ferroportin ist das einzige bekannte Protein, das Eisen aus einer Zelle heraus ins Blut bringt — aus der Darmzelle ebenso wie aus der Fresszelle, die gerade ein altes Blutkörperchen zerlegt hat. Die Leber gibt mit dem Hormon Hepcidin vor, wieviele dieser Ausgänge offen bleiben: Hepcidin bindet an Ferroportin und führt zu dessen Abbau. Bei vollen Speichern steigt der Hepcidinspiegel und weniger Eisen erreicht das Plasma; bei niedrigen Speichern sinkt er, und die Weitergabe läuft ungebremst.

Dieser Mechanismus erklärt eine Beobachtung, die auf den ersten Blick paradox wirkt: Der Organismus verfügt über keinen aktiven Ausscheidungsweg für Eisen. Er kann seine Bilanz nur am Eingang steuern, nicht am Ausgang.

Dritter Abschnitt

Die Bilanz eines Tages, Posten für Posten

Stellt man die Beträge eines gewöhnlichen Tages nebeneinander, fällt auf, wie klein der Anteil der Nahrung gegenüber dem internen Umlauf ist. Rund 20 bis 25 Milligramm Eisen werden täglich aus abgebauten roten Blutkörperchen zurückgewonnen und dem Knochenmark erneut zugeführt. Aus dem Essen kommen dagegen nur ein bis zwei Milligramm hinzu — ungefähr dieselbe Menge, die über abgeschülfte Haut- und Darmzellen sowie kleine Blutverluste den Körper verlässt.

Ein Rechenbeispiel: Eine Tageskost aus Haferflocken mit Obst, Vollkornbrot, einer Linsenmahlzeit und Feldsalat kommt rechnerisch auf etwa 11 Milligramm Eisen. Bei einer angenommenen Aufnahmequote von 12 Prozent bleiben davon rund 1,3 Milligramm übrig. Kommt zum Salat ein Glas Orangensaft und zum Frühstück kein Schwarztee, verschiebt sich die Quote nach oben; ein Milchkaffee direkt zur Mahlzeit verschiebt sie nach unten.

Weil die Ernährungsweise die Ausbeute stark beeinflusst, wird für rein pflanzliche Kost häufig ein Faktor von etwa 1,8 auf den Referenzwert gerechnet. Das ist kein Sicherheitszuschlag, sondern ein Ausgleich für die niedrigere Verwertbarkeit des pflanzlichen Eisens.

Vierter Abschnitt

Was das Element in den dokumentierten Zusammenhängen tut

Für Eisen führt die Unionsliste vier Formulierungen. Sie stehen nebeneinander, keine baut auf einer anderen auf, und jede geht auf ein eigenes wissenschaftliches Gutachten zurück. Im Folgenden ist zu jeder Angabe der biologische Zusammenhang beschrieben, auf den sie sich bezieht.

Fracht: vom Alveolarraum bis in die Muskelzelle

Rund 2,5 der drei bis fünf Gramm Körpereisen stecken im Hämoglobin. Vier Häm-Gruppen je Molekül, ein Eisenion je Häm-Gruppe, etwa 250 Millionen Moleküle je rotem Blutkörperchen: Die Rechnung zeigt, in welcher Größenordnung dieses Metall am Gastransport beteiligt ist. Die Bindung ist locker genug, um das Molekül im Gewebe wieder freizugeben, und fest genug, um es auf dem Weg dorthin nicht zu verlieren.

Nervengewebe: Markscheiden, Basalganglien, Dopaminweg

Im Gehirn ist Eisen sehr ungleich verteilt. Besonders hohe Werte messen Untersuchungen in den Basalganglien und in den Oligodendrozyten, die die Markscheiden der Nervenfasern aufbauen — ein Vorgang mit hohem Materialbedarf. Eisenhaltig ist auch die Tyrosinhydroxylase, das geschwindigkeitsbestimmende Enzym auf dem Weg von der Aminosäure Tyrosin zum Botenstoff Dopamin.

Mitochondrien: Elektronen auf einer Kette von Metallzentren

Die Energiegewinnung der Zelle endet an der inneren Mitochondrienmembran. Dort geben Elektronen ihre Energie schrittweise ab, während sie von einem Proteinkomplex zum nächsten wandern. Die Stationen dieser Kette sind zu einem großen Teil eisenhaltig: Eisen-Schwefel-Zentren im ersten und zweiten Komplex, das Rieske-Zentrum im dritten, Häm-Gruppen in den Cytochromen. Auch die Aconitase im Citratzyklus arbeitet mit einem solchen Cluster.

Teilung: die Verdopplung des Erbguts braucht Rohstoff

Vor jeder Zellteilung muss die DNA kopiert werden. Die Bausteine dafür — Desoxyribonukleotide — entstehen aus ihren sauerstoffreicheren Vorstufen durch ein Enzym, dessen aktives Zentrum zwei Eisenatome und ein stabilisiertes Radikal trägt. Gewebe, die sich schnell erneuern, melden hier den größten Bedarf an: das blutbildende Knochenmark, die Schleimhaut des Darms, die Haarwurzel. Der zugelassene Satz für diesen Zusammenhang ist anders gebaut als die drei übrigen — er spricht von einer Funktion, nicht von einem Beitrag.

Zu Eisen erreichen uns diese Fragen