ERNÄHRUNG HEUTE

2|0000| DEUTSCHE APOTHEKER ZEITUNG | 145. JAHRGANG 17.03.2005 | Nr. 11

Im vorigen Beitragdieser Serie wurde einÜberblick über die grund-sätzliche Bedeutung von

Mineralstoffen gegeben und am Beispiel vonEisen und Calcium gezeigt, dass diese dosis-abhängig präventiv wirksam, aber unter Um-ständen auch gesundheitlich bedenklich seinkönnen. Zwei Spurenelemente, die im Hin-

blick auf ihre Wirkungenimmer wieder kontroversdiskutiert werden, sindSelen und Zink. BeideSubstanzen spielen auch

in der Apothekenpraxis eine wichtige Rolle,werden ihnen doch weit reichende präventi-

ve und teilweise auch therapeutische Effektezugeschrieben. Auf der anderen Seite geltenbeide Stoffe als potenziell toxisch. Nachfol-gend sollen daher die Wirkungen und poten-ziellen Risiken dieser Spurenelemente darge-stellt werden.

Selen – nicht nur ein Antioxidans

Das zur Gruppe der Chalkogene (Erzbildner) zäh-lende Selen findet sich in Pflanzen vorzugsweisein Form von Selenomethionin, während im tieri-schen Organismus Selenocystein dominiert. DerSelengehalt pflanzlicher Lebensmittel hängt starkvom Selengehalt des Bodens ab, der in Deutsch-land grundsätzlich als niedrig einzustufen ist.Tiere hingegen akkumulieren Selen auch aus se-lenarmem Futter und Wasser, so dass proteinreichetierische Lebensmittel die Hauptselenquelle des

Menschen darstellen. Gute Quellen sinddaher Leber, Muskelfleisch und Fisch,aber auch Nüsse und Hülsenfrüchte tra-gen zur Versorgung bei. Die Bioverfüg-barkeit des Selens wird wesentlich vondessen Bindung beeinflusst und liegt imMittel bei etwa 80 %. Während bei ami-nosäuregebundenen Formen keine we-sentlichen Interaktionen mit anderenNahrungsbestandteilen zu erwarten sind,erhöhen physiologische Dosen an Vit-amin C [44] die Bioverfügbarkeit vonSelenit, während die gleichzeitige Auf-nahme pharmakologischer Mengen(≥ 1 g) [55] bzw. eine sehr niedrige Ta-geszufuhr (20 mg/d) [42] die Aufnahmeherabsetzt.Nach ihrer Absorption gelangen die ver-schiedenen Selenverbindungen über diePfortader zur Leber. Selenomethioninwird hier in Selenocystein umgewandeltbzw. direkt anstelle von Methionin inProteine eingebaut. Alle funktionell be-deutsamen selenhaltigen Proteine enthal-ten ausschließlich Selenocystein. Seleno-methionin fungiert dagegen als Selen-speicher, dessen Größe unmittelbar vonder Zufuhr mit der Nahrung bestimmtwird und – im Gegensatz zur Selenocys-teinsynthese – keinen Regulationsmecha-nismen unterliegt [24]. Bislang wurde über ein Dutzend seleno-cysteinhaltiger Proteine identifiziert; diewichtigsten sind in Tabelle 1 aufgeführt.Die bekannteste Funktion erfüllt Selenals essenzieller Bestandteil des EnzymsGlutathionperoxidase. Hiervon sind bis-

Selen und Zink in Präventionund Therapie

Qualifizierte

Ernährungsberatung

in der Apotheke, Teil 6

Von Olaf Hülsmann,

Alexander Ströhle,

Maike Wolters und

Andreas Hahn

ABB. 1: Die Glutathionperoxidase und die Glutathionreduktase ge-hören zu den wichtigsten Schutzsystemen des Menschen vor radikali-scher Gewebeschädigung. Die Glutathionperoxidase enthält vier Selen-Atome, gebunden als Selenocystein im aktiven Zentrum. Das Enzymkatalysiert die Oxidation von reduziertem Glutathion (GSH) zu oxidier-tem Glutathion (GSSG, Glutathiondisulfid). Dabei werden organischePeroxide (ROOH) verbraucht und Wasser gebildet. Für seine katalyti-sche Aktivität benötigt das Enzym reduziertes Glutathion (GSH) als Co-enzym für die Reduktion von Peroxiden. Die Glutathionreduktase sorgtdafür, dass das anfallende oxidierte Glutathion (GSSG) wieder redu-ziert wird.

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lang vier verschiedene Isoenzyme identifiziert, diein unterschiedlichen Geweben exprimiert werden.Die Glutathionperoxidase ist ein zentrales Elementbei der antioxidativen Abwehr, wo ihr bei der Eli-minierung von Lipidperoxiden eine wichtige Be-deutung zukommt (Abb. 1). Auch die Familie derThioredoxinreduktasen ist in die antioxidative Ab-wehr eingebunden und an der Reduktion von Dis-ulfidbrücken beteiligt. Selen ist außerdem Cofak-tor des Enzyms Jodthyronin-5-Dejodase, die indrei unterschiedlichen Isoformen vorliegt. Dejoda-sen katalysieren die Abspaltung von Jodid ausdem Ringsystem des Thyroxins (T4). Hierdurchsind sie an der Bildung des aktiven Schilddrüsen-hormons Trijodthyronin (T3) beteiligt. Fernerdient die Typ-III-Dejodase der Inaktivierung vonT4, indem bei der Jodsubtraktion reverse T3 (rT3)entsteht. Daneben existieren weitere selenhaltigeProteine, deren Funktionen im Stoffwechsel bishernicht vollständig geklärt sind. Hierzu zählen u. a.das Plasma-Selenoprotein P und das Muskelsele-noprotein W [24].Diese unterschiedlichen molekularen Funktionenbegründen die vielfältigenWirkungen des Selens aufden Organismus. Wie Ab-bildung 2 zeigt, betreffendiese dosisabhängig nebender antioxidativen Abwehru. a. das Immunsystem unddas Zellzyklusverhalten.Letzteres erklärt die poten-ziellen therapeutischen Ei-genschaften von Selen beibestimmten Tumorerkran-kungen [65].

Selenversorgung derBevölkerungWie in anderen europäi-schen Ländern sind die Se-lengehalte der Böden inDeutschland gering, so dasseinheimische pflanzlicheLebensmittel wenig zurVersorgung beitragen. Tier-futter wird üblicherweisemit Selen angereichert, zu-

dem akkumulieren Tiere Selen auch bei niedrigenKonzentrationen aus dem Futter, so dass vor allemproteinreiche tierische Lebensmittel zu den Haupt-quellen für Selen gehören [38]. Über die Höhe desSelenbedarfs besteht keine Klarheit. Es wird des-halb nur ein Schätzwert für die wünschenswerteZufuhr von 30 bis 70 µg/d bei Erwachsenen ange-geben [14]. Diese Werte orientieren sich an derAktivität der Glutathionperoxidase und dem Feh-len eindeutiger Zeichen eines Selenmangels beilangfristiger Zufuhr in diesem Bereich. So wurdedie mittlere tägliche Selenaufnahme von Frauen inDeutschland mit 30 µg/d und von Männer mit41 µg/d berechnet [17]. Damit erfüllt die Selenauf-nahme in Deutschland bei der Mehrzahl der Be-völkerung lediglich die Minimalanforderungen, sodass Teile der Bevölkerung marginal versorgt sind.Im Allgemeinen gelten insbesondere ältere Perso-nen als häufig von Selendefiziten betroffen [52]. Die zur Erzielung protektiver Effekte benötigteSelenmenge ist wahrscheinlich deutlich höher alsdie aktuelle Zufuhrempfehlung. Von entscheiden-der Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die

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ABB. 2: Selen hat vielfältige Wirkungen auf den Organismus. Sie betreffen dosisab-hängig neben der antioxidativen Abwehr z. B. das Immunsystem und das Zellzyklus-verhalten [7].

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Tab. 1: Selenhaltige Proteine und ihre Funktionen [24]

Enzym/Protein Physiologische Bedeutung Organlokalisation

Glutathion-Peroxidasen Abbau von Wasserstoffperoxid Ubiquitär und anderen Peroxiden

Dejodasen Umwandlung von T4 in T3 Viele Gewebe, u. a. Gehirn, Niere, Schilddrüse

Thioreduktasen Reduktion von Disulfiden zu SH-Gruppen Zahlreiche Gewebe, u. a. Leber und Niere

Selenphosphatsynthase Selenoproteinsynthese Testes

Selenoprotein P Abbau von Peroxynitrit? Viele Gewebe, u. a. Leber Schwermetallbildung?

Selenoprotein W unklar Viele Gewebe

Blut- und Gewebekonzentrationen, die mit einerbestimmten Selenzufuhr erreicht werden. Bei derin Deutschland realisierten Aufnahme von 30 bis40 µg/d wurden im Rahmen der VERA-Studiedurchschnittliche Serumkonzentrationen von82 µg/l bei Männern und 83 µg/l bei Frauen ge-messen [39]. Die maximale Aktivität der Glutathi-onperoxidase wird bei etwa 95 µg/l erreicht, beiKonzentrationen von >121 µg/l zeigte sich dieniedrigste Inzidenz von Krebserkrankungen (s. u.).Für das Erreichen dieser Plasmaspiegel errech-neten die Autoren eine optimale Zufuhr von1,5 µg/kg Körpergewicht und Tag [6]. Dieser Wertliegt um mehr als das Doppelte über der durch-schnittlichen Selenaufnahme in Deutschland von0,67 µg/kg täglich [38]. In Abbildung 3 sind diemittleren Serum- bzw. Plasmakonzentrationen vonSelen aus Kollektiven verschiedener Länder in Re-lation gesetzt zu dem Selenspiegel für eine opti-mierte Aktivität der Glutathionperoxidase und demWert aus der NPC-Studie.

Selen in der Krebsprävention

Zwischen der Selenzufuhr und dem Auftreten vonKrebserkrankungen bestehen deutliche Zusam-menhänge. So waren beispielsweise in einer Fall-Kontroll-Studie niedrigere Selenkonzentrationenim Serum mit einem erhöhten Krebsrisiko assozi-iert [76]. Diese Korrelation war bei Krebs der Ver-dauungsorgane und der Prostata am deutlichsten.Auch andere Studien zeigten ein erhöhtes Krebs-risiko bei niedrigen Plasma- oder Serumspiegelnan Selen [21, 27, 57] sowie bei niedrigen Plasma-konzentrationen von Selenoprotein P [48].Diese epidemiologischen Beobachtungen konntenin verschiedenen großen Interventionsstudien un-termauert werden. So führte die Anreicherung von

Speisesalz mit Natriumselenit über einen Zeitraumvon acht Jahren in der Stadt Qidong (China) zu ei-ner um 46% niedrigeren Inzidenz von Leberkrebs,während sie in den umliegenden Orten ohne An-reicherung auf hohem Niveau blieb. Die Selen-zufuhr durch das Salz betrug 30 – 50 µg/d. NachBeendigung der Anreicherung stieg die Krebsinzi-denz wieder an [77]. Die „Linxian-Studie“ in Chi-na – in dieser Region ist die Mortalität an Oeso-phaguskrebs eine der höchsten weltweit – zeigteeinen protektiven Effekt durch die Gabe einer An-tioxidanzien-Kombination mit täglich 50 µg Selen,15 mg Beta-Carotin und 30 mg Vitamin E. In derGruppe, die diese Nährstoffkombination erhielt,sank die Gesamtsterblichkeit um 9% und dieKrebssterblichkeit um 13%. Andere Vitamine undMineralstoffe hatten keinen Einfluss [3]. Bei denErgebnissen dieser Studie, die gerne als Beleg ei-ner anticancerogenen Wirkung von Antioxidanzienallgemein, insbesondere aber von Selen, zitiertwird, ist zu bedenken, dass das untersuchte Kol-lektiv einen sehr schlechten Versorgungstatus auf-wies. Die Übertragbarkeit der Studienergebnisseauf die Bedingungen in den Industrienationen istdeshalb fraglich. Aufschluss über die Wirkungen einer Selensupple-mentierung bei einem gut versorgten Kollektiv lie-ferte dagegen die „Clark-Study“. An dieser Unter-suchung nahmen 1312 Patienten teil, die bereitswegen Nichtmelanom-Hautkrebs behandelt wor-den waren. Sie erhielten 10 Jahre lang 200 µg/dSelen oder ein Placebo. In der Verumgruppe sankdie Gesamtsterblichkeit an Krebs um 50%, dasAuftreten von Prostatakrebs reduzierte sich um63%, das von Dickdarmkrebs um 58% und dieLungenkrebsinzidenz ging um 46% zurück; einEinfluss auf die Hautkrebsinzidenz zeigte sich je-doch nicht [5]. Dieses Ergebnis ist insofern beson-

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ABB. 3: Internationaler Vergleich der mittleren Serum- bzw. Plasmakonzentrationen von Selen mit demSelenspiegel für eine optimierte Aktivität der Glutathionperoxidase und dem Wert aus der NPC-Studie [53]

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ders bemerkenswert, weil die durchschnittlichenPlasmaspiegel im untersuchten Kollektiv zu Studi-enbeginn mit 114 µg/l bereits deutlich über den inDeutschland ermittelten Konzentrationen von82 bzw. 83 µg/l lagen. Dabei zeigte sich der größteEffekt in der Gruppe mit den niedrigsten Selen-spiegeln, wohingegen eine Supplementation beiPlasmakonzentrationen von >121 µg/l mit einerum 20% erhöhten Krebsinzidenz im Vergleich zurPlacebogruppe verbunden war [18]. Aus den vor-liegenden Daten wurde gefolgert, dass eine in Be-zug auf das Krebsrisiko optimale Selenkonzentra-tion im Plasma bei etwa 120 µg/l liegt, wofür eineGesamtzufuhr von ca. 1,5 µg Se/kg Körpergewichtund Tag erforderlich wäre [6]. Hierzulande könntedemnach eine moderate Supplementation mögli-cherweise zur Reduzierung des Krebsrisikos bei-tragen. Die antikanzerogene Wirkung von Selenberuht auf mehreren Mechanismen (s. Kasten„Diskutierte antikanzerogene Effekte von Selen“),wobei das Spurenelement sowohl auf die Initia-tions- als auch die Promotionsphase Einflussnimmt.

Toxizität von Selen

Zusätzliche Selengaben bedürfen allerdings nichtnur im Hinblick auf ihre potenziell präventiven Ef-fekte einer kritischen Bewertung, sondern auch im

Hinblick auf die mögliche Toxizität des Spurenele-mentes. Gemeinhin gilt Selen klassischerweise alsein Spurenelement mit vergleichsweise geringertherapeutischer Breite. Allerdings wird die Toxizitätvon Selen häufig weit überschätzt. Langfristig zei-gen sich selbst bei einer täglichen Selenzufuhr vonbis zu 850 µg keine unerwünschten Wirkungen.Dieser Wert wurde daher als no observed adverseeffect level (NOAEL) etabliert. Unter Berücksichti-gung eines zusätzlichen Sicherheitsfaktors wurdehieraus ein tolerable upper intake level (UL) von

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Diskutierte antikanzerogene Effekte von Selen (modifiziert nach [65])

J Antioxidative Wirkung: Schutz der Zellmembranund anderer Zellbestandteile vor oxidativer Schädi-gung

J Antimutagene Wirkung: Detoxifikation potenziellkanzerogener Xenobiotika

J Verbesserung der zellulären und humoralen Im-munantwort ( u.a. Aktivität zytotoxischer T-Zellenq; T-Zellproliferation q)

J Antivirale Wirkung

J Inaktivierung von onkogenen Gensegmenten

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300 µg Selen pro Tag abgeleitet. Diese Menge soll-te insgesamt vom Gesunden ohne medizinische In-dikation nicht überschritten werden [62], wobei diesdie Gesamtzufuhr aus allen Selenquellen (Nahrungplus Supplemente) darstellt. Liegt die Zufuhr mitder Nahrung bereits sehr hoch, wie dies beispiels-weise in den USA häufig der Fall ist, sollte die sup-plementierte Dosis reduziert werden. Deshalb wur-de für die Aufnahme aus Supplementen eine Ober-grenze in Höhe von 150 µg Selen pro Tag vorge-schlagen. Von einer Ergänzung in dieser Höhe sindkeine negativen Effekte zu erwarten [23]. Das Bun-desinstitut für Risikobewertung empfiehlt demge-genüber eine Obergrenze für den Selengehalt inNahrungsergänzungsmitteln von 30 µg pro Tages-dosis, da nach Ansicht der Institution zu wenigeDaten zur üblichen Zufuhr und zum potenziellenRisiko einer höheren Aufnahme vorliegen würden[16]. Dieser Vorschlag, der im Übrigen keinenrechtsverbindlichen Charakter besitzt, ist im Hin-blick auf die deutsche Versorgungssituation als zuniedrig anzusehen.

Zink – ein multifunktionellesSpurenelementMit einem Gesamtkörperbestand von etwa zweiGramm zählt Zink zu den quantitativ bedeutsams-ten Spurenelementen. Für die Zinkversorgung sindvor allem Lebensmittel tierischer Herkunft vonBedeutung. Gute Zinkquellen sind Muskelfleisch,Geflügel, Hartkäse, Innereien sowie einige Fische

und Schalentiere. Aber auch Vollgetreide, Hülsen-früchte, Nüsse und Samen enthalten vergleichs-weise hohe Mengen. Ähnlich wie bei Eisen (sieheTeil 5 dieser Beitragsserie, DAZ Nr. 8/2005S. 52 f.) wird der Beitrag eines Nahrungsmittelszur Zinkversorgung weniger von seinem absolutenZinkgehalt bestimmt als vielmehr von der Anwe-senheit absorptionshemmender und -fördernderFaktoren. Vor allem in pflanzlichen Lebensmittelnist die Ausnutzung von Zink durch verschiedeneInhaltsstoffe herabgesetzt. So vermindert z. B.Phytinsäure durch Bildung unlöslicher Zink-Kom-plexe die Absorption. Auch Phosphat, einzelne

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Die Serie im Überblick

Von unserer Serie „Qualifizierte Ernährungsbera-tungb in der Apotheke“ sind bisher erschienen:

J Teil 1: Von den Grundlagen zur Anwendung (DAZ Nr. 45/2004, S. 43 f.)

J Teil 2: Vitamine in der Prävention (DAZ Nr. 49/2004, S. 65 f.)

J Teil 3: Neue Erkenntnisse zu Vitamin D und Vitamin B12

(DAZ Nr. 2/2005, S. 49 f.)J Teil 4: Sekundäre Pflanzenstoffe –

die neuen „Vitamine“? (DAZ Nr. 5/2005, S. 73 f.)

J Teil 5: Mineralstoffe – ist eine Supplementie-rung immer sinnvoll? (DAZ Nr. 8/2005, S. 52 f.)

Mechanismus der intestinalen Absorption von ZinkNach dem Durchtritt durchdie Glykokalyx des Muco-saepithels gelangt Zinküber einen elektrogenenCarrier in den Enterozyten.Als verantwortliches Trans-portprotein konnte derDCT1 (divalent cationtransporter 1) identifiziertwerden, der primär an derEisenabsorption beteiligtist, aber auch andere diva-lente Spurenelemente wieKupfer und Mangan trans-portiert. Daneben findensich in der apikalen Mem-bran eine Reihe spezifi-scher Zink-Carrier (Zip-Pro-teine), die ebenfalls in dieZinkabsorption eingeschal-tet sind [43, 73]. In derEpithelzelle befinden sichmehrere Proteine, die dasSpurenelement binden undseinen transzellulärenTransport ermöglichen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Gruppe der Metallothioneine (MT) und dem cystein-reichen intestinalen Protein (CRIP) zu. Ähnlich wie das Calbindin bei der Calciumabsorption (siehe Teil 3 dieser Serie, DAZNr. 2/2005, S. 49f), fungiert auch das CRIP als intraepitheliales Carriermolekül [28, 29]. Serosal wird Zink über ein weite-res Transportprotein in das Pfortaderblut exportiert, wo es an Albumin bindet und zu seinen Zielgeweben gelangt.

ABB. 4: Postulierter Mechanismus der intestinalen Absorption von Zink (modifiziertnach [28, 29])

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Ballaststofffraktionen (Cellulose, Hemicellulosenund Lignin) sowie Casein beeinträchtigen dieZinkabsorption. Auch Calcium hat einen negativenEinfluss auf die Zinkabsorption, indem es diehemmende Wirkung von Phytat verstärkt [36]. Inwässrigen Lösungen wird die Absorption von Zinkdurch anorganisches Eisen erniedrigt, wenn beidein Höhe von 25 mg enthalten sind [68]. Keine ge-genseitige Hemmung wurde dagegen bei Aufnah-me physiologischer Dosierungen von 2 – 5 mg so-wie aus kompletten Mahlzeiten festgestellt [60,10, 71]. Allgemein erhöhen tierisches Protein so-wie Histidin die Absorption [40], ein positiverEinfluss wurde auch für Inulin gezeigt [12, 8]. Nach der Absorption, die vorwiegend im Jejunumund Ileum erfolgt (siehe Kasten „Mechanismusder intestinalen Absorption von Zink“), gelangtdas Spurenelement an Albumin gebunden zu denZielzellen. Insbesondere die Leber, das Muskelge-webe, die Retina und die Iris des Auges sowie diemännlichen Reproduktionsorgane weisen hoheKonzentrationen an Zink auf. Als Cofaktor und integraler Bestandteil von mehrals 300 Enzymen – insbesondere aus der Gruppeder Oxidoreduktasen und Hydrolasen – ist Zink annahezu allen Lebensvorgängen beteiligt. Tabelle 2zeigt eine Auswahl Zink-abhängiger Enzyme. InMetalloenzymen bildet Zink koordinative Bindun-gen aus und ist vielfach im aktiven Zentrum derEnzymproteine lokalisiert. Hier interagiert dasSpurenelement direkt mit dem Substrat und polari-siert dieses oder tritt über ein gebundenes MolekülWasser mit diesem in Kontakt und erleichtert des-sen Umwandlung. Aufgrund seiner Eigenschaft,verschiedene Oxidationsstufen ausbilden zu kön-nen, ermöglicht Zink die Übertragung von Elek-

tronen. Dies erklärt sich die Tatsache, dass vieleOxidoreduktasen zinkhaltig sind. Neben seiner in-trinsischen katalytischen Aktivität kann Zink alsStruktur gebendes Element von Enzymen fungie-ren und zur Stabilisierung des Holoenzym-Kom-plex beitragen. So ist das Spurenelement z.B. inder Lage, tetraedische Bindungen mit Histidyl-und Cysteinylresten auszubilden und dadurch denZusammenhalt der verschiedenen Untereinheitenvon Enzymen zu gewährleisten [54]. Neben seinerFunktion als Enzymaktivator ist Zink integralerBestandteil DNA-bindender Proteine. SolcheTranskriptionsfaktoren enthalten in ihrer DNA-Bindungsdomäne typische schleifenartige Erschei-nungen, weshalb auch von „Zinkfingern“ gespro-chen wird. Sie entstehen durch Komplexierung ei-nes Zink-Atoms und bilden eine Alpha-Helix-oder Beta-Faltblattstruktur aus, wodurch die Bin-dung an die entsprechenden DNA-Abschnitte er-möglicht wird. Abhängig von der Ausrichtung derZinkatome im Protein können auch andersartigeräumliche Strukturen entstehen, die als „Zinkclus-ter“ und „Zinktwist“ (Zinkdrehungsproteine) be-zeichnet werden [72]. Bekannte Beispiele für letz-tere sind die Steroidrezeptoren wie etwa der Glu-cocorticoid- [20] und Östrogenrezeptor [59]. Un-abhänig von diesen Funktionen scheint Zink auchindirekt an der Genexpression beteiligt zu sein, in-dem es über den Histongehalt des Chromatins dieTranskription beeinflusst [54]. Weiterhin ist Zinkam Insulinstoffwechsel beteiligt, wo es mit demPeptidhormon koordinative Komplexe ausbildet,die in Form von Hexameren die Speicherform desHormons darstellen [15]. Besondere Beachtungverdienen die immunmodulatorischen Effekte vonZink. So ist die Bildung von Thymulin, ein für die

ERNÄHRUNG HEUTE

Nr. 11 | 17.03.2005 145. JAHRGANG | DEUTSCHE APOTHEKER ZEITUNG |0000|7

Tab. 2: Auswahl Zink-abhängiger Enzyme

Enzymklasse Enzym-Beispiele Physiologische Bedeutung und Reaktion

Oxidoreduktasen Alkohol-Dehydrogenase Alkoholabbau; Oxidation von Ethanol zu Ethanal (EC 1.1.1.1)

Superoxiddismutase Antioxidative Abwehr; Reduktion von Superoxidradikalen (EC 1.15.1.1) zu Wasserstoffperoxid

Transferasen RNA-Polymerase Genexpression; RNA-Biosynthese (EC 2.7.7.48)

Aspartat-Carbamoyl- Pyrimidinsynthese; Übertragung eines Carbamoyl-Restes von transferase (EC 2.1.3.2) Carbamoylphosphat auf die Aminogruppe von L-Aspartat

Hydrolasen Alkalische Phosphatase Gruppe Phosphatester-spaltender Enzyme, beteiligt u. a. (EC 3.1.3.1) am Knochenstoffwechsel und der Digestion

Fructose-1,6-Bisphosphatase Gluconeogenese; Bildung von Fructose-6-Phosphat (EC 3.1.3.11) aus Fructose-1,6-Bisphosphat

Dipeptidase (EC 3.4.17.1) Intraluminale Proteindigestion; Hydrolyse von Dipeptiden

Carboxypeptidase A Intraluminale Proteindigestion; Hydrolyse von Aminosäureresten (3.4.17.1) vom carboxyterminalen Ende

Lyasen Carboanhydrase Sauerstoff- und Kohlendioxidtransport in den Erythrozyten; (EC 4.2.1.1) Reversible Synthese von Bicarbonat aus Wasser und Kohlendioxid

δ-Aminolävulinsäure- Hämbiosynthese; Porphobilinogenbildung aus zwei Molekülen Dehydratase (EC 4.2.1.24) δ-Aminolävulinsäure

T-Lymphocyten-Reifung essenzielles Peptid, einzinkabhängiger Prozess [50]. Zudem verfügt Zinküber antioxidativ wirksame Effekte, da es an ver-schiedene Moleküle binden kann („site-specific-antioxidans“), und diese so vor einer oxidativenModifikation bewahrt [4, 49].

Zinkversorgung der Bevölkerung

Die früher in Deutschland geltenden Empfehlun-gen für die Zinkzufuhr von 15 mg/d für Männerund 12 mg/d für Frauen wurden im Jahr 2000 auf10 mg/d bzw. 7 mg/d gesenkt. Die Zahlen basierenauf einer angenommenen Absorptionsrate von30% [14], aus kompletten Mahlzeiten wurden je-doch wiederholt deutlich niedrigere Absorptions-raten im Bereich von 20 bis 25% ermittelt [32, 74,8, 41]. Aufgrund dieser Ergebnisse ist möglicher-weise davon auszugehen, dass die geltenden Zu-fuhrempfehlungen für Teile der Bevölkerung zuniedrig sind. Diese Annahme wird durch ältere Bi-lanzstudien gestützt, die bei Männern und Frauenwiederholt negative Zinkbilanzen trotz einer Zu-fuhr in Höhe der aktuellen Empfehlungen zeigten[25, 33, 31] und in denen Mangelsymptome wieschuppige Haut bei einzelnen Probanden trotz po-sitiver Zinkbilanz auftraten [35]. Aufgrund derniedrigen Bioverfügbarkeit aus Getreideproduktenund den höheren obligatorischen Verlusten beiausschließlich pflanzlicher Kost von bis zu 4 mg/d[37] benötigen Vegetarier möglicherweise sogareine bis zu 50% höhere Zufuhr an Zink [34].

Im Durchschnitt nehmen Männer 10 bis 14 mg/dund Frauen 9 bis 12 mg/d auf, die Versorgungwurde deshalb als gesichert bezeichnet [13]. DieseSchlussfolgerung muss vor dem Hintergrund der

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Bioverfügbarkeit von verschiedenen Zinkverbindungen

In Zinksupplementen werden unterschiedliche Zink-salze, vor allem -sulfat, -oxid und -gluconat sowieZinkhefe und Zinkhistidin eingesetzt. Die Bioverfüg-barkeit unterscheidet sich deutlich in Abhängigkeitvon der eingesetzten Verbindung. So ist das häufigeingesetzte Zinkoxid schlechter verfügbar als Zinksul-fat, wie eine Studie an gesunden Männern zeigte.Insbesondere bei gestörter Magensäuresekretionzeigt sich eine geringe Absorption aus Zinkoxid [30].Grundsätzlich besser verfügbar sind offenbar organi-sche Zinkverbindungen. So wurde nach Verabrei-chung von Zinkgluconat sowohl eine höhere maxima-le Serumkonzentration als auch eine grössere Flächeunter der Konzentrations-Zeit-Kurve (AUC) im Ver-gleich zu Zinksulfat beobachtet [47]. Die höchste Bio-verfügbarkeit gängiger Zinkverbindungen wurde fürZink-Histidin-Komplexe festgestellt. Dabei war dieAUC nach Gabe von 20 mg Zink als Histidinkomplexum 46 % grösser als nach der gleichen Menge inForm von Zinksulfat [64]. Allgemein ist die Verfügbar-keit von Zink aus Präparaten mit unterschiedlichenVerbindungen am höchsten, wenn die Einnahme aufnüchternen Magen mit zeitlichem Abstand von Mahl-zeiten erfolgt. Daher muss die Frage gestellt werden,inwieweit diesen Unterschieden, insbesondere in derBioverfügbarkeit verschiedener organischer Zinkver-bindungen, für den Gesunden überhaupt eine prakti-sche Relevanz unter Alltagsbedingungen zukommt.

Bestimmung der Zinkversorgung vielfach ohne Aussagekraft

Die am häufigsten angewandte Methode zur Ermitt-lung des Zinkstatus ist die Messung der Konzentrati-on in Serum oder Plasma. Bei der Beurteilung derWerte wird jedoch üblicherweise nicht berücksich-tigt, dass nur ein äußerst geringer Teil des Körperbe-standes im Blut zirkuliert und dass die Konzentrationüber einen weiten Zufuhrbereich vom Körper regu-liert wird. Deshalb kommt es erst bei einer extremhohen oder niedrigen Zufuhr über einen längerenZeitraum zu Werten außerhalb des empirisch ermit-telten Normalbereiches. Das Ergebnis der Messungspiegelt somit nicht die tatsächliche Versorgung desKörpers wider [26, 34]. Dennoch wird die Bestim-mung der Serumkonzentration an Zink in der Praxisimmer noch häufig als Statusparameter verwendet[2, 19].In zahlreichen Studien wurde deshalb nach Parame-tern gesucht, die einen besseren Rückschluss aufden Zinkstatus erlauben. Als mögliche Indikatorendes Zinkstatus dienten dabei vor allem korpuskuläreBestandteile des Blutes. Die Ergebnisse waren je-doch sowohl für Erythrozyten [11, 45], Leukozyten[45, 58] als auch Thrombozyten [58] ernüchternd.Zur Konzentration im Vollblut liegen nur wenige Da-ten vor, sodass die Validität dieser Marker noch nichtabschließend beurteilt werden kann. Auch Konzentra-tionsbestimmungen an Haaren und Nägeln spiegelndie Zinkversorgung nicht adäquat wider [56].Als funktionelle Marker für den Zinkstatus könntendie Aktivitäten verschiedener zinkhaltiger Proteinedienen. Vor allem die Alkalische Phosphatase, die je-weils 4 Zinkionen enthält, wurde auf ihre diesbezügli-che Eignung untersucht. Humanstudien mit hoherund niedriger Zufuhr an Zink zeigten jedoch keinenZusammenhang zwischen der Enzymaktivität unddem Zinkstatus [45, 61]; ebenso enttäuschend verlie-fen Studien zur möglichen Eignung der zinkabhängi-gen Enzyme Superoxiddismutase und 5’-Nucleotida-se [11]. Die Konzentration des schwermetallbinden-den Proteins Metallothionein erwies sich dagegen beiunterschiedlich hoher Zinkaufnahme als vielverspre-chender Marker für die Versorgung [69, 22]. Auf-grund der aufwändigen Analytik und der noch unbe-kannten Grenzwerte für einen ausreichenden Zinksta-tus ist dieser Parameter im klinischen Alltag bis jetztnicht verwendbar. Positive Ergebnisse wurden auchmit Zink-Toleranz- und Eliminationstests erzielt, in de-nen die erhöhte Absorption bzw. schnellere Aufnah-me aus dem Blut in die Gewebe bei unzureichenderVersorgung untersucht wird. Die Analytik ist bei die-sen funktionellen Tests einfacher, da nur Plasma-oder Serumkonzentrationen gemessen werden; dadie Belastung für den Patienten jedoch durch diewiederholten Blutabnahmen über mehrere Stundenhoch ist, werden diese Methoden auch in Zukunftsicher nur bei Verdachtsfällen eingesetzt werden.

genannten Ergebnisse jedoch in Frage gestelltwerden. Risikogruppen für eine unzureichendeZufuhr sind Vegetarier, Leistungssportler, Kinderund Jugendliche sowie insbesondere ältere Men-schen [56]. Da bis heute jedoch kein zuverlässigerIndikator für den Zinkstatus etabliert wurde (sieheKasten „Bestimmung der Zinkversorgung vielfachohne Aussagekraft“), ist eine routinemäßige Über-prüfung potenziell gefährdeter Personen nichtmöglich.

Zink und Infektionskrankheiten

Eine Aktivierung des Immunsystems führt zu ei-nem erhöhten Bedarf an Zink [19]. Umgekehrt istbereits ein leichter Zinkmangel mit einer einge-schränkten Immunantwort und somit einer erhöh-ten Infektanfälligkeit bei Mensch und Tier verbun-den [9]. Die Supplementation von Zink bei Erkäl-tungskrankheiten unabhängig vom jeweiligen Ver-sorgungszustand zeigte jedoch widersprüchlicheErgebnisse. So zeigten verschiedene Studien, indenen Zink beim Auftreten der ersten Anzeichenfür eine Infektion alle zwei bis drei Stunden ver-abreicht wurde (jeweils ca. 13 mg) eine signifikantverkürzte Krankheitsdauer in den Verumgruppenim Vergleich zum jeweiligen Placebo. Die Auswir-kungen auf die Schwere der Erkältung waren al-lerdings uneinheitlich [51, 46]. In einer weiterenStudie fand sich selbst bei Gabe von 23 mg Zinkalle zwei Stunden zwar eine geringfügig vermin-dernde Wirkung auf die Ausprägung der Erkäl-tungssymptome, jedoch hatte die Behandlung kei-nen Einfluss auf die Dauer im Vergleich zur Place-bogruppe [67]. Niedrige Dosierungen zeigtenübereinstimmend keine Auswirkung auf dieKrankheitsdauer. Die Gabe von ca. 5 mg Zink,ebenfalls in Abständen von 1 – 3 Stunden, hatteweder auf die Dauer noch auf die Schwere der Er-kältung einen Einfluss [75, 70]. Aufgrund der widersprüchlichen Ergebnisse undder durchweg extrem hohen Dosierungen von ca.60 bis 140 mg/d Zink in Studien, die vereinzelteinen positiven Effekt zeigten, kann der Einsatzeiner Zinksupplementation bei Erkältungskrank-heiten nicht generell empfohlen werden. Da dieseDosierungen langfristig betrachtet bereits im toxi-kologisch relevanten Bereich liegen, bietet sichdie Zinkgabe in dieser Hinsicht ohnehin nur alskurzfristige Maßnahme an. Ob physiologische Do-sierungen von Zink in vivo über den Ausgleich ei-ner unzureichenden Versorgung hinaus immunsti-mulatorische Effekte ausüben, ist nicht geklärt.

Negative Auswirkungen einer hohen ZufuhrBisher wenig Beachtung findet die Tatsache, dasshöhere Dosierungen an Zink gesundheitlich nichtimmer unbedenklich sind. Erste negative Wirkun-gen einer hohen Zinkzufuhr betreffen den Kupfer-stoffwechsel. Bereits bei Zinkdosierungen ab18 mg/d kann die Kupferabsorption reduziert sein.Allerdings wurde in Studien über mehrere Wochenkein negativer Effekt auf den Kupferstatus bis zu

Nr. 11 | 17.03.2005

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einer Zinkzufuhr von 50 mg/d gefunden. DieserWert gilt als NOAEL (no observed adverse effectlevel) des Spurenelementes, also als Dosis, bei dernoch keine Nebenwirkungen beobachtet werden.Demgegenüber kann die tägliche Gabe von 75 mgZink zu einer Störung der Kupferverwertung füh-ren, was therapeutisch bei Morbus Wilson – einemgenetischen Defekt des Kupferstoffwechsels mitexzessiver Kupferspeicherung in der Leber – ge-nutzt wird. Als oberer Wert einer langfristig (le-benslang) sicheren Zufuhr (tolerable upper intakelevel UL) gilt eine Aufnahme von 25 mg/d Zink[63]. Dieser Wert sollte von gesunden Personenohne besonderes Erfordernis nicht überschrittenwerden und muss die Gesamtaufnahme aus Nah-rung und Supplementen berücksichtigen.In bestimmten Fällen kann jedoch gerade auch dieZufuhr höherer Zinkdosierungen therapeutisch vonNutzen sein. Sie sollte jedoch immer nur unterärztlicher Kontrolle erfolgen. Ein Beispiel hierfürist die diätetische Behandlung der altersbedingtenMakuladegeneration (AMD). Hier konnte in einergut kontrollierten Studie gezeigt werden, dass die

Gabe von 80 mg/d Zink (als Zinkoxid) das Voran-schreiten der – sonst praktisch nicht therapierbaren– Erkrankung hemmt [1]. Um die potenzielle To-xizität des Zinks zu kompensieren, wurden aller-dings gleichzeitig 2 mg/d Kupfer verabreicht. DieStudienteilnehmer zeigten unter diesen Bedingun-gen keine Anzeichen einer Zinkintoxikation.

Korrespondenzautor:

Prof. Dr. Andreas HahnUniversität Hannover, Institut für Lebensmittelwissenschaft Abteilung für Ernährungsphysiologie und Humanernährung Wunstorfer Str. 14, 30453 Hannover Tel. (05 11) 7 62-50 93, Fax (05 11) 7 62-57 29 E-Mail: andreas.hahn@lw.uni-hannover.de

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Das vollständige Literaturverzeichnis finden Sie in der Online-Aus-gabe der DAZ unter www.deutsche-apotheker-zeitung.deBenutzername: apothekePasswort: daz

ERNÄHRUNG HEUTE

10|0000| DEUTSCHE APOTHEKER ZEITUNG | 145. JAHRGANG 17.03.2005 | Nr. 11

Literaturtipp

Von den Autoren dieser Serie, Ernährungswissenschaftler ausHochschule, Lehre und Praxis, steht seit kurzem das Buch „Er-nährung - Physiologische Grundlagen und ernährungsassoziier-te Erkrankungen“ zur Verfügung. Es baut das Thema „Ernäh-rung“ Schritt für Schritt auf:– Das Fundament: Nahrungsbestandteile und ihre physiologi-sche Funktion– Das Ziel: Richtige Ernährung für alle. Worauf ist bei Senio-ren, Schwangeren, Stillenden und Sportlern zu achten? WelcheNährstoffe helfen bei der langfristigen Gesunderhaltung? Wiesind alternative Ernährungsformen zu bewerten?– Die Realität: ernährungsbedingte Erkrankungen - von Adipo-sitas bis Fettstoffwechselstörungen, von Diabetes mellitus bisRheuma. Auch neue Produkte und aktuelle Erkenntnisse wie FunctionalFood, Nahrungsergänzungsmittel, bilanzierte Diäten und Phar-maka-Nährstoff-Interaktionen sind berücksichtigt.Ein Lehrbuch und Nachschlagewerk, das alle Aspekte der Er-nährung des Menschen behandelt - umfassend, fundiert undpraxisnah.

Hahn, Andreas, Ströhle, Alexander, Wolters,Maike

„Ernährung – Physiologische Grundlagen und er-nährungsassoziierte Erkrankungen“, 496 S., 154s/w Abb., 139 s/w Tab.; Erschienen in der Wis-senschaftliche Verlagsgesellschaft mbH 2005, 56Euro, Subskriptionspreis bis zum 30.06.2005:44,– Euro

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