Ernährung und Verdauungssystem

Bedarf an Mineralstoffen, Spurenelementen und Vitaminen


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© H. Hinghofer-Szalkay 

Fluor: fluere = fließen (Fluorite wurden Metallerzen zugesetzt, um deren Schmelzpunkt zu erniedrigen)
Jod: ιώο-ειδης = veilchenfarbig, violett
Kalium: القلية‎ "al-qalya", Pflanzenasche
Kalzium, Kalziferol: Calcium (calx = Kalk), φέρειν = tragen, bringen
Magnesium: μαγνησιη λιθός = Magnetstein
Natrium: ناترون‎ "natrun“, Natron
Pantothensäure: παντό = (über)all (kommt in den meisten Nahrungsmitteln vor)
Phosphor: φως-φóρος = lichttragend
Selen: σελήνη  = Mond (Berzelius: Ähnlichkeit zur Erde (Tellur)
Struma: lat. struma = Drüsenschwellung (am Hals)
Thiamin: θείον = Schwefel (schwefelhaltiges Vitamin)



Die notwendige Zufuhr von Vitaminen, Spurenelementen (Definition: Sie tragen zu weniger als 0,01% zur Körpermasse bei) und Mineralien liegt im Bereich von einigen Mikrogramm bis zu einigen Gramm pro Tag. Der Bedarf ist abhängig von Körpergröße, Gesundheitszustand und Aktivitätsgrad, auch von Geschlecht, Alter und psychischer Belastung.

Die Resorption ist häufig an Begleitfaktoren geknüpft; beispielsweise ist die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung ein komplexer und mehrfach regulierter Vorgang (im Körper vorhandenes Eisen wird wiederverwertet, kann aber kaum aus dem Organismus entfernt werden.)

Natrium ist das Leit-Kation des extrazellulären, Kalium des intrazellulären Kompartiments; Kalzium ist u.a. als intrazellulärer Signalstoff lebenswichtig und befindet sich - wie Phosphor - zum Großteil in den Knochen; Magnesium wird von hunderten Enzymen benötigt.

Wasserlösliche Vitamine werden bei Überdosierung leicht wieder ausgeschieden, fettlösliche Vitamine hingegen reichern sich im Fettgewebe an - und für ihre Aufnahme in den Körper ist eine intakte Fettresorption notwendig.


Mineralstoffe Spurenelemente Vitamine


>Abbildung: Täglicher Bedarf einer erwachsenen Person an Mineralstoffen, Spurenelementen und Vitaminen
Aus: Hinghofer-Szalkay H, Aspekte einer physiologischen Ernährungsweise. Wien Med Wschr 1980; 130: 69-73

Mineralstoffe (blau): Durchschnittlicher täglicher Austausch mit der Umwelt im Gramm-Bereich (Phosphor 2g/d; Kalium, Chlor, Natrium, Kalzium jeweils ≥1 g/d; Magnesium ≈0,5 g/d)

Vitamine (grün):
Bedarf im Bereich zwischen ≈80 mg/d und ≈3 µg/d

Spurenelemente (rot): Bedarf im Bereich zwischen ≈10 mg/d
und ≈10 µg/d
Der Bedarf an Nahrungsstoffen (Makronährstoffe: Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß; Nukleinsäuren; Mineralien, Spurenelemente, Vitamine s. >Abbildung) hängt in erster Linie ab von

  Körpermasse (Bedarfswerte pro kg KG anzugeben) und

  körperlicher Belastung / Aktivität (Tagesumsatz kann sich bis zu etwa verdreifachen, z.B. von ≈8 auf >20 MJ/d)

weiters von Faktoren wie

  Alter (Umsatz pro kg KG sinkt mit dem Alter, nimmt aber bei Wachstumsschüben zu)

  Geschlecht (Körperzusammensetzung: Männer - höherer Anteil an Muskelmasse an KG, Frauen - höherer Anteil an Fettmasse an KG)

  psychischer Belastung (Bedarf kann mit Belastung zunehmen)

  Gesundheitszustand (z.B. erhöhter Bedarf im Postaggressions-Stoffwechsel)

So beträgt der (auf das Körpergewicht normierte) Eiweißbedarf einer erwachsenen Person typischerweise ≈0,8 g/kg/Tag. Kleinkinder, Schwangere, Sportler, oder Patienten nach einem chirurgischen Eingriff kommen damit nicht aus: Bei ihnen steigt der Eiweißbedarf auf bis zu 2 g/kg/Tag. Auch die Qualität der Nahrungsmittel muss berücksichtigt werden: Während ein Anteil von 20% an essentiellen Aminosäuren an der Eiweißzufuhr beim Erwachsenen ausreicht, liegt dieser Wert für Kleinkinder bei 40%.
 
Der Darm resorbiert (neben Kohlenhydraten, Fetten, Protein und Nukleinsäuren) Vitamine, Mineralien, Spurenelemente (wie z.B. Zink) und alles, was in der Nahrung in resorbierbarer Form sonst noch vorhanden ist (Gewürz- und Farbstoffe, Konservierungsstoffe, Hormone, Medikamente, verschiedenste Chemikalien). Mineralstoffe und Spurenelemente werden von den Dünndarmschleimhaut unterschiedlich stark resorbiert (verschiedene Bioverfügbarkeit), zum Teil abhängig von Anwesenheit und Zustandsform anderer Nahrungsstoffe.

  Über das System der Energieversorgung durch Fette, Kohlenhydrate und Protein s. dort

Mineralstoffe


<Abbildung: Prozentueller Anteil der Elemente am Körpergewicht
Nach einer Vorlage in science.jrank.org

Der hohe Anteil der Sauerstoffmasse am Körpergewicht erklärt sich durch die Tatsache, dass der Körper zu ≈60% aus Wasser besteht



Natrium, Chlor Kalium Kalzium, Magnesium, Phosphor

  Natrium (Atommasse 23) ist das Leitkation des Extrazellulärraums (≈140 mM/l). Von leichter Hyponatriämie spricht man bei Serumspiegeln zwischen 120 und 130 mM/l, von schwerer Hyponatriämie bei niedrigeren Werten. Hypernatriämie liegt bei Werten ab 150 mM/l vor.

Das Atomgewicht von Natrium beträgt 23, das von Chlorid 35,5; 1 Mol Kochsalz sind 58,5 g (Umrechnung Masse Na zu NaCl: 1 zu 2,5). 140 mM bedeuten 8,19 g NaCl pro Liter; weitere gelöste Substanzen in der extrazellulären Flüssigkeit erhöhen deren osmotischen Gehalt.

    5 g Kochsalz bedeuten 2,3 g Natrium.

Der Körper enthält
freies Na+ zu etwa 2/3 als NaCl, 1/3 als NaHCO3. Die Menge freien Natriums (2 Mol oder ≈46 g bei einem Gewicht von ≈70 kg) bestimmt über die Osmoregulation Blut- und interstitielles Volumen. Etwa die gleiche Menge liegt im Knochen gespeichert vor, dieses Natrium ist nicht direkt verfügbar bzw. osmoregulatorisch aktiv. Die gesamte Natriummenge im Körper wird auf ca. 100 g geschätzt.

Eine "physiologische
(isotone) Kochsalzlösung" (Grundlage für Infusionslösungen) ist 0,9%-ig, d.h. 1 Liter enthält 9 g NaCl.

Die physiologische Bandbreite der täglichen Natriumzufuhr ist relativ gering:

    Einerseits sollten mindestens einige mg/kg Körpergewicht täglich zugeführt werden, um das extrazelluläre Volumen stabil zu halten - chronische Unterversorgung mit Kochsalz führt (auch bei maximaler Aldosteronwirkung) zu Hypotonizität, Hypovolämie und Hypotonie, schließlich zu Kreislaufversagen

 
  Andererseits können größere Mengen die Osmo- und Volumenregulation überfordern, da der Körper nicht auf die Ausscheidung von hochkonzentriertem Salz angepasst ist. Zwar kann die Niere die Ausscheidung der Zufuhr anpassen (je mehr Kochsalz zugeführt wird, desto geringer ist die Aldosteronbildung, und es wird mehr Natrium ausgeschieden), aber dies funktioniert nur in einem relativ begrenzten Osmolaritätsbereich.

  Der tägliche Bedarf an Natrium wird mit 1 bis 3 Gramm (entspricht ≈2-7 g Kochsalz) angegeben; nach der Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung sollten erwachsene Personen nicht mehr als 6 g Kochsalz täglich konsumieren.
  Die tägliche Aufnahme von Chlorid (Atommasse 35,5) ergibt sich im Wesentlichen aus der Kochsalzaufnahme (Empfehlung Erwachsene: 3,2 g Cl/d).

Meerwasser hat eine viermal höhere Kochsalzkonzentration als extrazelluläre Flüssigkeit. Trinkt man derart konzentrierte Salzlösung ohne Zusatz von Wasser, ist die Konzentrationsfähigkeit der menschlichen Niere überfordert - hypertone Dehydration und lebensbedrohliches Kreislaufversagen sind die Folge.
  3 g NaCl / kg KG / Tag (also bei 70 kg Körpergewicht etwa 210 g/d) ist eine potenziell tödliche Dosis.

Serum-Referenzwerte (Blutserum)
Natrium 136-145 mM/l
Kalium 3,5-5,0 mM/l
Chlorid  99-109mM/l


>Abbildung: Na-K-ATPase
Nach einer Vorlage in cnx.org


  Kalium (Atommasse 39) ist das wichtigste intrazelluläre Kation (98% intrazellulär) und an zahlreichen physiologischen Prozessen beteiligt, wie

  Membranpotential und Erregung (Reizbeantwortung, Aktionspotentiale etc)

  Zellwachstum (Kaliumtransport, Zellvolumen)

  Hormonfreisetzung (z.B. Insulin aus Pankreas)

  Blutdruck (schützt vor Hypertension)

  Säure-Basen-Gleichgewicht (renale Säureausscheidung)
 
Der Kaliumgehalt des Körpers beträgt um die 50 mM/kg Körpergewicht: Bei Frauen ≈44 mM/kg (Fettzellen haben geringen Flüssigkeitsgehalt), gut trainierte Männer kommen auf ≈58 mM/kg (hoher Muskelanteil), über 65-Jährige auf ≈47 mM/kg (reduzierte Muskelmasse). 1 mM = 39 mg, daher ergibt sich ein durchschnittlicher Kaliumgehalt im Körper einer erwachsenen Person von etwa 150 Gramm (120-190 g).

Die Ausscheidung erfolgt zu 90% über den Harn, zu 10% über die Faeces.

  Der tägliche Bedarf an Kalium liegt möglicherweise höher als die übliche Aufnahme von 2,0-3,5 g/d (0,75-1,25 mM/kg/d) - empfohlen werden 4,7 g/d (120 mM/d).

      Regulation der Kaliumresorption s. dort

Kaliumreich sind u.a. Obst (Avocado, Banane, Hagebutten, Holunder, Johannisbeere, Kiwi), Gemüse (Broccoli, Feldsalat, Kartoffeln, Kohlrabi, Spinat), Hülsenfrüchte, Sojamehl, Pilze, Nüsse, Kakao, Schokolade. Da Kalium das Leit-Kation der intrazellulären Flüssigkeit ist (≈150 mM/kg), enthält auch Fleisch viel Kalium.
 
  Zur Physiologie des Natriums und Kaliums (Leitkation der intrazellulären Flüssigkeit: ≈30 l bei ≈70 kg KG) s. u.a. II.9, X.6, XII.8.
 
 
<Abbildung: Kalziumbilanz einer erwachsenen Person
Nach einer Vorlage in New Human Physiology

Inset links: Die renale Filtration steigt proportional mit dem Serumspiegel (grüne Linie), die Rückresorption nur bis zum tubulären Maximum (rote Kurve), bei dessen Überschreitung Kalzium ausgeschieden wird (schwarze Kurve)
  
PTH = Parathormon


  Kalzium (Atommasse 40) trägt erheblich zur Körpermasse bei (etwa 1,4% - bis zu 1,9% - des Gewichts, d.h. bei einer 70 kg schweren Person rund 1200 Gramm - davon befinden sich mehr als 99% als strukturelle Komponente ("anorganischer" Bestandteil: apatitähnliche, stark druckbelastbare Kristallstrukturen) in Knochen und Zähnen.

Kalzium ist mit über 1g/kg in Milch und Milchprodukten, Makrelen, Sardinen, Soja- und Weizenprodukten enthalten. Ungenügende Aufnahme von Kalzium infolge falscher Ernährung, Verdauungs- und Resorptionsstörungen, schwerem Magnesium- oder Vit. D-Mangel kann (bei extrazellulärem Mangel an Ca++) zu tetanischen Krämpfen, Herzrhythmusstörungen und (bei Entspeicherung aus dem Knochen) zu Osteoporose führen.

Der extrazelluläre Kalziumspiegel wird über Parathormon, Kalzitonin und Kalzitriol reguliert.
  Die tägliche Ca++-Zufuhr mit der Nahrung sollte 1,2-1,5 g betragen (1 mMol = 40 mg); Gute Kalziumquellen sind Milch und Milchprodukte, Unterversorgung kann die Entwicklung von Osteoporose fördern.

Der Kalziumspiegel im Blutplasma beträgt 2,2-2,65 mM/l; davon ist etwa die Hälfte frei (ional), die andere Hälfte komplex (Phosphat, Oxalat u.a.) bzw. an Plasmaprotein (vor allem Albumin) gebunden.

      Regulation der Kalziumresorption s. dort


Abbildung: Tägliche Phosphat-Bilanz beim Erwachsenen

Nach einer Vorlage in New Human Physiology

Inset links: Die renale Filtration steigt proportional mit dem Serumspiegel (grüne Linie), die Rückresorption nur bis zum tubulären Maximum (rote Kurve), bei dessen Überschreitung Phosphat ausgeschieden wird (schwarze Kurve)

  Phosphor: Das mengenmäßig am stärksten mit der Umwelt ausgetauschte Mineral ist Phosphor (1-2 g/d); der Körper einer erwachsenen Person enthält rund 700 g Phosphor, etwa 85% davon in Knochen und Zähnen.

Allein mit dem Stuhl der Bevölkerung in Deutschland gehen jährlich ca. 200,000 Tonnen Phosphor verloren (das ist mehr, als jedes Jahr für die Landwirtschaft importiert werden muss).
 
Im Organismus fast ausschließlich als Phosphat, wird Phosphor vor allem für den Knochen (mit Kalzium: anorganischer Hauptanteil Apatit) und als Bestandteil der Nukleotide (DNS, RNS, ATP) benötigt.

Der Phosphatspiegel im Blutplasma beträgt 0,8-1,6 mM/l (2,5-5,0 mg/dl).
  Die tägliche Phosphor-Aufnahme einer erwachsenen Person sollte mindestens ≈0,7 Gramm betragen (Fleisch, Fisch, Milchprodukte, Brot). Ein typischer Wert wäre etwa 1,2 g/d.
 
  Magnesium (Atommasse 24): Der Körper einer erwachsenen Person enthält etwa 20 g Magnesium - ≈65% im Knochen, 27% im Skelettmuskel, 7% in anderen Zellen, 1% im Extrazellulärraum.

Magnesiumionen beteiligen sich an hunderten Enzymreaktionen (ATP- und Nukleinsäure-bindende Enzyme u.a.).

  Fast alle Enzyme, die mit Nukleotiden (DNS, RNS) interagieren, benötigen Magnesiumionen als Kofaktor (z.B. DNS-Helikase, RNS-Polymerase).

  Mg++-Ionen stabilisieren das Ruhepotential an Muskel- und Nervenzellen (u.a. im Vegetativum).

Magnesiummangel kann die Ursache neurologischer Symptome wie
Kopfschmerzen, Nervosität, Reizbarkeit, Müdigkeit und Schwächegefühl sein und auch Muskelkrämpfe und Herzrhythmusstörungen hervorrufen.
  Magnesium muss stetig mit der Nahrung zugeführt werden (Vollkornprodukte, Leber, Geflügel, Fisch, Nüsse), denn es geht laufend mit dem Harn verloren (≈5% der glomerulär filtrierten Menge - 95% werden tubulär rückresorbiert). Der tägliche Bedarf wird für Männer mit ≈420 mg/d und bei Frauen ≈320 mg/d angegeben - etwa ein Drittel der mit der Nahrung zugeführten Menge wird tatsächlich resorbiert. Mit dem Schweiß verliert man ca. 1,3 mg/Liter, mit dem Harn 100-400 mg/Tag.

  Serum-Referenzwerte
  Kalzium 2,0-2,8 mM/l (ional ≈1,2-1,3 mM/l)
Magnesium 0,7-1,2 mM/l (1,8-2,6 mg/dl)
Phosphat  0,8-1,4 mM/l


  Näheres zur Physiologie des Kalziums, Phosphats und Magnesiums siehe u.a. dort.


Buchempfehlung zum Thema Boden und Ernährung: David R. Montgomery: Dirt. The Erosion of Civilizations. 2012: University of California Press, ISBN 9780520272903


 

Biologisch bedeutsame Spurenelemente

Eisen Zink Jod Fluor Selen Chrom Kobalt Kupfer Mangan Molybdän
 
Als Spurenelemente gelten all jene, die zu weniger als 0,01% zur Körpermasse beitragen (d.h. <7g bei 70 kg Körpergewicht; Beispiel Eisen: Körperspeicher normalerweise 3-5 g).

Die Resorption von Spurenelementen beträgt meist nur einen bestimmten Prozentsatz der
mit der Nahrung angebotenen Menge und hängt von der Verfügbarkeit an den Mukosazellen ab.

Unter Bioverfügbarkeit versteht man im Allgemeinen denjenigen Anteil des Spurenelements, der nach seiner Resorption tatsächlich im Stoffwechsel physiologisch aktiv wird. Die Bioverfügbarkeit hängt von zahlreichen Faktoren ab: Wachstum, Alter, Belastungen (körperliche Arbeit, Schwangerschaft, Laktation), Anwesenheit anderer Elemente, Medikamente u.a.

Die hier erwähnten Spurenelemente haben eine gesicherte Stellung als physiologisch notwendige Nahrungskomponenten. Zahlreiche weitere (Aluminium, Arsen, Bor, Brom, Kadmium, Blei, Germanium, Lithium, Nickel, Rubidium, Silizium, Zinn, Vanadium)
werden als essentiell diskutiert, ihre physiologische Bedeutung ist aber unklar.

  Fe (Fe++ / Fe+++)


<Abbildung: Eisenstoffwechsel an der Darmschleimhautzelle
Nach: Evstatiev R & Gasche C,  Iron sensing and signalling. Gut 2012;61: 933-52

DcytB, duodenales Cytochrom B beschleunigt die Reduktion von Eisen   DMT-1, divalent metal transporter befördert zweiwertiges Eisen in Darmzellen   HCP-1, haem carrier protein 1 ist ein Häm-Rezeptor an der luminalen Oberfläche der Enterozyten, über den Hämeisen aufgenommen werden kann   HO-1, Hämoxygenase  ist ein mikrosomales Enzym, das Eisen oxydiert ISC, iron-sulfur cluster, Eisen-Schwefel-Komplexe, die enzymatisch aktiv sind   Tf, Transferrin

Eisen dient dem Sauerstofftransport und ist Kofaktor zahlreicher Redoxsysteme. Der Bedarf für die tägliche Zufuhr mit der Nahrung beträgt 10-15 mg, der Resorptionsgrad ist abhängig von Darreichungsform: Eisen ist zu 10-40% aus organischer Bindung (Hämeisen) nutzbar, nicht so gut (wenige %) aus pflanzlichen Quellen - abhängig auch von Begleitfaktoren.

Ein Großteil der Eisenreserven des Körpers befindet sich im roten Blutfarbstoff der Erythrozyten (Hämoglobin).

Der tägliche Eisenverlust beträgt 1-2 mg oder mehr, hauptsächlich durch Blutungen (Menstruation, Verletzungen,
abgestoßene Darmmukosa u.a.) bedingt.
  Der Körper einer erwachsenen Person sollte 3-5 g Eisen enthalten. Eisenmangel ist weltweit stark verbreitet und betrifft vermutlich insgesamt etwa 2 Milliarden Menschen.
  Täglich müssen ≥1-2 mg Eisen resorbiert werden. Dazu ist die Zufuhr von 10-30 mg/d Nahrungseisen erforderlich. Eisen muss in zweiwertiger Form angeboten werden, um resorbiert werden zu können. Gut (10-20%) resorbierbar ist Eisen in organischer Bindung (Hämeisen in Blut, Fleisch), weniger gut (zu 1-7%) aus pflanzlichen Quellen.

  Die Resorption verbessert sich bei gleichzeitiger Anwesenheit von Vitamin C, Zitronensäure, Eiweiß.
  Viele pflanzliche Stoffe hemmen sie, z.B. Oxalsäure (Spinat, Rhabarber, Schokolade) und Gerbstoffe / Tannine (Rotwein, schwarzer Tee).

      Regulation der Eisenresorption s. dort

  Eisen (Serum / Plasma)
Männer 7-30 µM/l (39-168 µg/dl), Frauen 6-26 µM/l (34-145 µg/dl), Kinder 4-28 µM/l (22-156 µg/dl)
Gesteigert während der Schwangerschaft

Ausscheidung mit dem Harm: <1,8 µM/d (<100 µg/d)
 
  Zn++

Eine erwachsene Person hat 1,5-2,5 g Zink in ihrem Körper, ziemlich gleichmäßig verteilt (kein spezifischer Zinkspeicher). Zink wird hauptsächlich im Jejunum resorbiert (passive Diffusion und aktiver transmembranaler Transport), die Aufnahme wird

  durch mehrere kleine organische Verbindungen wie z.B. Zitrat gefördert,
  andere hemmen sie (z.B. Phytinsäure: schlechte Zinkversorgung bei (lakto)vegetarischer Kost).

Über 300 Enzyme sind zinkabhängig, sie werden durch das Zinkatom stabilisiert: Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen.
Zink ist u.a. bedeutsam für Insulinspeicherung in Beta-Zellen, beteiligt sich am Kollagenstoffwechsel, findet sich in Polymerasen, interagiert mit zahlreichen Hormonen und Neurotransmittern (Synthese, Speicherung, Sekretion, Rezeptorwirkung) und ist Bestandteil von Transkriptionsfaktoren (Zinkfingerprotein).

Im Blut befindet sich nur ≈0,5% des Körperbestandes (hauptsächlich in der Karboanhydrase der Erythrozyten).

Zinkmangel führt zu Störungen der Wundheilung, im Verdauungssystem (Appetitverlust, Durchfall), Integument (Dermatitis, Haarausfall) und Nervensystem (Konzentrationsstörungen, Geruchs- und Geschmacksstörungen, Ataxie, depressive Verstimmungen). Solche Symptome können bei einseitiger Ernährung / ungenügender alimentärer Versorgung mit Zink auftreten (vegane Kost, hoher Phytatgehalt).
  Der Tagesbedarf an Zink liegt bei 7-10 mg, gute Quellen sind Fleisch, Milch und Vollkornbrot.

  
Zink (Serum, Plasma)
70-150 µg/dl (11-23 µM/l)
57
% an Albumin, 40% an α2-Makroglobulin, 3% an freie Aminosäuren gebunden

Ausgeschieden wird Zink zu ≈90% über den Stuhl und zu ≈10% über den Harn.
 

>Abbildung: Weltkarte der Jodversorgung, gemessen an der Jodidausscheidung im Urin
WHO 2005


  J-
  Jod ist mit einem Tagesbedarf von höchstens 0,2 mg ein klassisches Spurenelement (Fisch, Milch, jodiertes Salz).

Es ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone; Jodmangel bedingt Struma
(Jodmangelkropf: das Schilddrüsengewebe ist durch TSH maximal angeregt und hypertrophiert) und Schilddrüsenunterfunktion (Hypothermie, Antriebslosigkeit etc).

Jodmangel kommt geographisch gehäuft in Gegenden vor, die durch die Ausspülung von Jod "freigewaschen" sind (Alpen, Anden u.a.) - vorausgesetzt, die Betroffenen ernähren sich weitgehend von lokal erzeugter Kost und verzichten auf Jodprophylaxe (jodiertes Kochsalz).

Allerdings ist die geographisch vorgegebene Situation durch unterschiedliche gesundheitspolitische Maßnahmen verschiedener Staaten z.T. extrem modifiziert, s. <Abbildung.

In Meerwasser findet sich Jodid in einer Konzentration von ≈0,6 mg/l (Geruch!). Überdosierung mit Meersalz kann das Schilddrüsensystem stark anregen, vor allem bei Menschen, die ohnehin zu Hyperthyreose neigen.

  Jod (Serum - proteingebunden)
40-80 µg/l (0,31-0,63 µM/l)

Ausscheidung mit dem Harn: 20-70 (-150) µg/d

  F-

Fluoride festigen Zähne und Knochen, indem sie in deren Matrix als Fluorapatit (statt Hydroxyapatit) eingelagert werden, Demineralisierung reduzieren und die Mineralisierung anregen. Sie regen weiters die Osteoblastentätigkeit an.
  Tagesbedarf an Fluorid: 2-4 mg (Fisch, Milch, fluoridhaltige Präparate). Geringe Fluoridzufuhr bei Kindern führt zu erhöhter Kariesanfälligkeit.

Fluoridhaltiges Mundwasser (Natrium- oder Zinnfluorid) ist zur Verhinderung von Karies vor allem dann erfolgreich, wenn man ihm Zeit für die Diffusion in Zahnschmelz (und Dentin) gibt (je länger die Mundspülung, desto besser der Effekt).

  Fluorid (Serum / Plasma)
<50 µg/l (<2,6 µM/l)
toxisch ab 2 mg/l (105 µM/l)
 
  Se  (mehrere Oxidationsstufen möglich, z.B. Se2-)

Selen liegt in der Nahrung vor allem an Aminosäuren gebunden vor (Methionin, Cystein) und wird vor allem im Dünndarm resorbiert. Es ist Bestandteil sogenannter Selenpoproteine, z.B. der zytosolischen Glutathionperoxidase (GSH-Px), deren Hauptwirkung der Abbau von H2O2 ist (ein antioxidativer Effekt im Blutplasma ist hingegen unwahrscheinlich). Zellmembranen können durch das Selenoprotein Phospholipid-Hydroperoxid-GSH-Px geschützt werden (Selen als Radikalfänger: synergistische Wirkung mit Vitamin E). Selen ist u.a. auch an der Aktivierung von Thyroxin (T4) zu Trijodthyronin (T3) beteiligt (Deiodasen sind Selenoproteine).

Selen findet sich in Fisch, Fleisch und Eiern (Veganer, Achtung); der Selengehalt von Ackerböden ist geographisch äußert unterschiedlich (Keshan-Krankheit nach nordostchinesischer Provinz benannt: Kardiomyopathie durch Selenmangel). Teilweise werden Agrarprodukte systematisch kombiniert, um Mangelerkrankungen vorzubeugen.
  Der tägliche Selen-Bedarf beträgt ≈55 µg (30-70 µg/d). Höhere Dosen wirken potentiell toxisch, die tolerierbare Obergrenze liegt wahrscheinlich bei ≈400 µg/d.

Der Körper einer erwachsenen Person enthält vermutlich 13-20 mg Selen - vor allem in Nieren, Leber, Pankreas, Herz und Skelettmuskulatur (Konzentrationswerte in dieser Reihenfolge, noch höher als in den Nieren in Epi- und Hypophyse sowie Hoden - vermutlich wegen der hohen Methionin-Einbaurate). Selenmangel äußert sich am raschesten in der Abnahme der Aktivität der zytosolischen Glutathionperoxidase.

  Selen
Serum / Plasma: 0,7-1,3 µM/l (55-103 µg/l)
niedrigere Werte bei Kindern (altersabhängig)
Vollblut: 0,75-1,57 µM/l (59-124 µg/l)
Harn: 0,06-0,38 µM/l (5-30 µg/l)
 
  Cr3+

Chrom: Viel ist nicht bekannt über seine biologische Wirkung; es scheint die Glukosetoleranz zu steigern. Ob Chrom wirklich essentiell ist, wird diskutiert. Positive Effekte einer Chromsupplementierung konnten bisher nicht nachgewiesen werden. Chrom kommt in Eiern, Fleisch, Haferflocken, Hefe und Nüssen vor; etwa 2% des mit der Nahrung angebotenen Chroms (Cr3+) wird in den Körper aufgenommen, der Rest (98%) mit dem Stuhl wieder ausgeschieden.

Der Körper einer erwachsenen Person enthält 10-20 mg Chrom.
  Der Bedarf liegt unter 20 µg/d, die tägliche Aufnahme von Chrom sollte wahrscheinlich 25-35 µg nicht überschreiten (USA); die Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung reichen bis 100 µg/d.

  Chrom
Serum / Plasma: <0,4 µg/l
Vollblut: <0,7 µg/l
Harn: <1,5 µg/l

Chrommangel ist sehr selten und führt möglicherweise zu insulinresistenter Hyperglykämie.

  Co

Kobalt ist in Fleisch, Leber, Nüssen u.a. zu finden; es ist Bestandteil des Vitamin B12.
  Der Bedarf wird auf 0,1 µg/d geschätzt und üblicherweise mit der Zufuhr von Vit.B12 gedeckt.

Kobaltmangel ist nicht bekannt, Überdosierung kann zu Kardiomyopathien führen.

  Kobalt (Serum)
Serum: 0,3-3 µg/l
Vollblut: 0,5-3,9 µg/l
Harn: <1 µg/l
 
  Cu

Eine gesunde erwachsene Person hat 50-120 mg Kupfer im Körper. Die Resorption (10-70%) erfolgt im Dünndarm - diffusiv und über Transporter. Intestinal resorbiertes Kupfer bindet im Blut an Albumin, Aminosäuren und Transcuprein (austauschbarer Pool), die Leber nimmt Kupfer ins Zytoplasma (Metallothionein) und Mitochondrien (Cuprein) auf (repräsentativer Körperpool). Geben Hepatozyten Kupfer wieder ab, bilden sie Coeruloplasmin und sezernieren den Komplex (60-95% des Kupfers im Blutplasma liegen in dieser Form vor, die auch den Großteil der peripheren Gewebeversorgung übernimmt).

Kupfer
ist Bestandteil mehrerer Enzyme (Oxidasen) und wird insbesondere in den Mitochondrien benötigt. Weiters ist es an der Eisenresorption beteiligt (Hephästinaktivität).
  Tagesbedarf: 1-2 mg (Fleisch, Fisch, Innereien, Getreide, Nüsse). Kupfermangel bewirkt vor allem Anämie.

  Kupfer
Serum / Plasma: Männer 11-22 µM/l (70-140 µg/dl), Frauen 13-24 µM/l (86-150 µg/dl)
Ausscheidung mit dem Harn: 0,15-0,95 µM/d
 
Kupfer wird über die Galle in den Darm befördert (geregelter Prozess) und mit den Fäzes ausgeschieden.


  Mn

Mangan: Bestandteil mehrerer Enzyme, Mangelsymptome sind unbekannt.
  Manganbedarf 2-6 mg/d
  Mangan (Serum)
Serum 0,3-1,1 µg/l (5-20 nM/l)
Vollblut 6-11 µg/l (110-200 nM/l)
Harn 0,1-0,5 µg/l (2-27 nM/l)
 
  Mo

Molybdän ist ebenfalls Bestandteil mehrerer Enzyme. Mangelerscheinungen treten bei oraler Ernährung nicht auf, eventuell bei ausschließlich parenteraler Ernährung.
  Täglich 50-150 µg
  Molybdän
Serum <0,6 µg/l (<60 nM/l)
Harn 10-16 µg/l (100-165 nM/l)



Vitamine

Vit. A Vit. D Vit. E Vit. K Vit. B1 Bit. B2 Bit. B6 Vit. B12 Folat Vit. C Biotin Niazin (Vit. B3) und Pantothensäure
 
 
Vitamine sind organische Verbindungen, die keine Energie liefern, im Stoffwechsel Schlüsselfunktionen ausüben und vom Körper selbst nicht gebildet werden. Sie werden in kleinen Mengen in der Nahrung benötigt, ein Mangel führt zu oft unspezifischen Symptomen.

Der Bedarf an Vitaminen ist individuell unterschiedlich und richtet sich u.a. nach Alter, genetischer Ausstattung, Lebensgewohnheiten u.a.
Bei Vitamin-Unterversorgung können sich Probleme entwickeln, umso rascher, je kürzer die Aufenthaltsdauer im Körper ist und je geringer die physiologischen Speicher gefüllt sind. Mangelernährung führt zum Fehlen mehrerer Nahrungskomponenten, "reine", nur ein Vitamin betreffende Symptome finden sich sehr selten.

Nimmt man Nahrung bis zur Sättigung auf, liefert diese so gut wie immer ausreichend Vitamine - soferne sie nicht allzu einseitig ist ("Wunderkuren").
Supplementation mit Vitaminpräparaten ist fast immer überflüssig.

Vegetarische (kein Fleisch oder Fisch) und insbesondere vegane Kost (keinerlei Produkte tierischen Ursprungs) muss hingegen sorgfältig kombiniert werden, um Mangelzustände zu vermeiden.
Übermäßige Vitaminzufuhr ist in entwickelten Ländern gang und gäbe und kann z.T. gravierende Nebenwirkungen zeitigen. Daher hat man Obergrenzen der empfohlenen Zufuhr definiert (UL: Tolerable upper intake level).

Aus praktischen Gründen (Absorption im Darm) unterscheidet man

  fettlösliche (A,D,E,K) - ihre Aufnahme bedingt funktionierende Fettresorption (Pankreasfunktion, Gallesekretion, Transport über Chylomikronen)

  wasserlösliche Vitamine (B-Komplex, Vit. C u.a.).
 
Die Versorgung lässt sich bei den fettlöslichen Vitaminen über ihren Plasmaspiegel abschätzen, bei den wasserlöslichen in vielen Fällen über die Ausscheidung mit dem Harn; für einige Vitamine gibt es funktionelle Kriterien (z.B. Knochendichte für Vit.D, Transketolase-Test für Vit. B1 etc.) von verschieden guter Spezifität.

Fettlösliche Vitamine werden (unter Beteiligung der Gallensäuren, wie bei allen intestinal resorbierten Lipiden) im proximalen Dünndarm aufgenommen und - in Chylomikronen verpackt -
mit der Lymphe weitertransportiert; schließlich erreichen sie (mit Chylomikronenresten) Leber - die sie speichern kann (lange Verweildauer im Organismus) - und andere Organe.
  Bei fettlöslichen Vitaminen (vor allem A, D) besteht die Gefahr einer Überdosierung.


Die im Folgenden angegebenen Werte für den Vitamingehalt in Nahrungsmitteln sind jeweils gerundet und orientieren sich an Angaben in Biesalski / Schrezenmeir / Weber / Weiß, Vitamine (Thieme 1997, ISBN 3131184019).


FETTLÖSLICHE VITAMINE
 
  Vit. A 
  Retinol (Serum / Plasma)
1-2,8 µM/l

Stoffe mit Vitamin A-Wirksamkeit sind Retinol (Retinylester), Retinal und Retinsäure (retina = Netzhaut). Diese können im Körper (z.B. der Leber) ineinander umgewandelt werden, nur die Oxidation Retinal → Retinsäure ist irreversibel (>Abbildung). Im Blut transportiert wird Retinol an RBP (retinol binding protein) gebunden (dieser Komplex wird in der Niere teilweise glomerulär filtriert und über den Megalin-Rezeptor tubulär rückresorbiert). Mehr als die Hälfte des im Körper gespeicherten Retinlyesters befindet sich in den Stellatumzellen (Stern-, Ito-Zellen) der Leber.

     Über Retinal und den Sehvorgang (Sehpurpur) s. dort


>Abbildung: Das Vitamin A-System
Modifiziert nach: Horn, Biochemie des Menschen (5. Aufl.) Thieme 2012

>90% des Retinols im Blut ist an Retinol-bindendes Protein (RBP) gebunden. Die verschiedenen Spielarten des Vitamins sind weitgehend ineinander überführbar (Ausnahme: Retinsäure) und haben jeweils spezifische Wirkungen
  Retinal (die Aldehydform) ist am Sehvorgang beteiligt: es wird als Bestandteil des Rhodopsins - an das Membranprotein Opsin gekoppelt in der Netzhaut benötigt (Retinalmangel bedingt Nachtblindheit). Licht verwandelt die bei Dunkelheit vorliegende Form 11-cis-Retinal zu all-trans-Retinal, worauf das ans Opsin angedockte Transduzin (ein G-Protein) dissoziiert und die α-Untereinheit eine Phosphodiesterase aktiviert, welche cGMP zu GMP abbaut. Das c-GMP hält im Dunkelzustand einen Na-Ca-Kanal offen, was die Zelle depolarisiert und die Transmitterproduktion der Sinneszelle aufrechterhält.

Belichtung unterbricht diesen Mechanismus, die Kationenkanäle schließen, es wird weniger Transmitter freigesetzt, und diese Änderung wirkt als Signal an den angekoppelten Nervenzellen in der Netzhaut.

  Retinsäure entsteht durch Oxidation von Retinal (irreversibler Schritt). Sie ist an der Morphogenese von Organsystemen des Feten beteiligt und reguliert Wachstum und Differenzierung epithelialer Gewebe (Haut, Respirationssystem, Darmschleimhaut), aber auch blutbildender Zellen. Vitaminmangel verursacht trockene Haut und Bindehaut (Xerophthalmie); Retinsäure wirkt vorbeugend gegen Hauttumoren. Retinsäure-bedingte Genregulation erfolgt über nukleäre Rezeptoren (RAR: retinoic acid receptors).

Retinsäure wird in der Leber glukuroniert und über Galle und Niere ausgeschieden.

  Die wichtigste Transportform im Körper ist Retinol (die Alkoholform), aus ihr können alle anderen Formen gebildet werden. Die Speicherform ist Retinylester, vorwiegend in dieser Form wird Vit.A auch im Darm rersorbiert. Die Regulation des Vitaminspiegels im Blut erfolgt auf Basis der Umwandlung von ß-Carotin in Retinal; bei erhöhtem Vitaminbedarf wird Carotin vermehrt in Retinal umgewandelt (Dioxygenase).

Vitamin A entsteht in tierischem Stoffwechsel -
Leber, Fisch, Vollmilch; in Nahrungsmitteln hauptsächlich Retinylester. Im Darm setzt eine pankreatische Esterase daraus Retinol frei (>Abbildung), dieses wird über einen Carrier resorbiert. Eisbärenleber enthält große Mengen an Vit.A; Schwangere sollten nicht zu viel Leber zu sich nehmen, da eine Intoxikation des Feten möglich ist (Haut- und Schleimhautveränderungen).

Pflanzen enthalten Provitamine (Carotine), vor allem gelbes Gemüse und Früchte (ß-Carotin). Auch reichliche Zufuhr von ß-Carotin führt zu keiner Hypervitaminose.
  Der tägliche Bedarf an Vit.A (Retinylester) beträgt ≈1 mg (Frauen in gebärfähigem Alter, Schwangere und Stillende bis 1,8 mg/d, Säuglinge 0,6 mg/d - etwa diese Menge wird mit der Muttermilch produziert -, Kinder bis 10 Jahre 0,8 mg/d). Die Obergrenze (UL) beträgt 3 mg/d.

Weiters wird eine tägliche Aufnahme von 2-4 mg ß-Karotin empfohlen, möglicherweise ist wegen dessen krebsverhindernder Wirkung eine wesentlich höhere Versorgung (15 mg/d) optimal (keine Nebenwirkungen).

Vitamin-A-reiche Nahrungsmittel
1 IE entspricht 0,3 mg Retinol

Nahrungsmittel
Vit-A-Gehalt (IE/100 g)
Fischleberöl
75.000
Rohe Rinderleber 20.000 - 50.000
Butter 2.000 - 3.500
Käse 500 - 1.000
Gekochte Eier
150 - 500
Pasteurisierte Milch
100 - 300
Dosenhering
200

Der Tagesbedarf an Vit. A (0,9-1,0 mg) ist z.B. enthalten in 10 g Leber, 100 g Leberwurst, 150 g Butter, 200 g Thunfisch oder Camembert, 300 g Emmentaler oder Mozzarella, 3 Liter Vollmilch.

Vitamin-A-Mangel findet sich vor allem in Entwicklungsländern; Nachtblindheit (Stäbchen stärker betroffen) und sogar Erblindung können die Folge sein, ferner Infektionsneigung und Krebsgefahr (Dedifferenzierung von Epithelzellen).

  Vit. D 
  Vitamin D im Serum
Kalzidiol (25-OH-Vit D) optimal 30-40 ng/ml
Mangel: <20 ng/ml
Referenzbereiche saisonabhängig: 15-95 ng/ml für den Sommer, 12-62 ng/l für die Winterzeit (sowohl zu niedrige als auch zu hohe Werte nachteilig)
 
  In unseren Breiten finden sich meist Serumwerte zwischen 8 (!) und 80 ng/ml

Kalzitriol (1,25-(OH)2-Vit D) 20-80 ng/l
Kinder: 40-100 ng/l, Schwangere: 40-130 ng/l
Umrechnung: pM/l = 2,5 x ng/l


Biologische Halbwertszeit: 3-8 Stunden

Vitamin D (Kalziferol) wirkt auf die Transkription einer großen Zahl von Genen. Es hat dementsprechend zahlreiche Funktionen (teils erwünschte, eventuell teils unerwünschte Wirkungen). Es fördert die Aufnahme und Verwertung von Kalzium und Phosphor sowie die Erhaltung der Knochen- und Muskelsubstanz. Weiters unterstützt es Kreislauffunktion, Immunabwehr und Zellstoffwechsel.

Sowohl eine geringe (Mangelsymptomatik) als auch eine überhöhte Zufuhr (Krebsinduktion?) dieses Vitamins wirkt sich nachteilig auf die Gesundheit aus; dies ist ein kontroversiell diskutiertes Gebiet.



<Abbildung: UV-B und endogene Vitamin-D-Synthese, exogene Zufuhr, Aktivierung durch Leber und Niere
Modifiziert nach Doorenbos CRC, van den Born J, Navis G, de Borst MH. Possible renoprotection by vitamin D in chronic renal disease: beyond mineral metabolism. Nature Rev Nephrol  2009; 5: 691-700

Vitamin D3 entsteht in der Haut unter Einwirkung von UV-B-Licht (etwa 280-320 nm) aus 7-Dehydrocholesterin und liegt im Blut an DBP (Vit.D-bindendes Protein) gebunden vor. Die Leber konvertiert zu 25(OH), die Niere zu 1,25(OH)2-Vitamin D3 (Kalzitriol) - die biologisch aktive Form. Die den letzteren Schritt beschleunigende 1α-Hydroxylase wird durch mehrere Faktoren reguliert, wie Parathormon und Kalzitonin. Das Vitamin kann durch Hinzufügen einer weiteren Hydroxylgruppe an C24 inaktiviert werden, diese Form wird ausgeschieden

Mindestens 80% des im Körper befindlichen Vitamin D entsteht durch Lichteinwirkung:

  Die Haut bildet unter Einwirkung von UVB aus der Vorstufe 7-Dehydrocholesterin bis zu 1000 IU/min Provitamin D3 (umso effizienter, je weniger Melanin sie enthält), das spontan zu Vit. D3 (Cholekalziferol) isomerisiert;

  D3-Vitamin wird über das Vitamin D-bindende Protein (DBP) im Blut transportiert;

  die Leber bildet daraus 25(OH)Vit.D (Kalzidiol), und

  die Niere (1α-Hydroxylase) das biologisch aktive 1,25-(OH2)-D3 (Kalzitriol). Dieser letzte Schritt wird (mittels Enzyminduktion) durch Parathormon und Kalzitonin gefördert, weiters durch Östrogene und erniedrigten Kalziumspiegel im Blut.
 
Die Regulierung des 1,25-(OH2)-D3-Serumspiegels erfolgt vorwiegend durch die renale 1α-Hydroxylase, da (das biologisch aktive) Kalzitriol eine kurze Halbwertszeit (wenige Stunden) hat.

Kalzidiol hingegen hat eine Halbwertszeit von ≈2 Wochen: Der Vitamin-D-Status korreliert mit dem 25(OH)Vit.D-Serumspiegel.

Entscheidend ist die  Effizienz der intrazellulären Wirkung. Diese hängt von der Menge verfügbarer Rezeptoren ab, und die Zahl der Rezeptoren ist regulierbar. Ein niedriger Serumwert lässt sich also durch upregulation auf Rezeptorebene kompensieren und muss sich nicht zwingend als Vit-D-Mangel manifestieren.


Die "klassische" Wirkung des Vitamins ist die Regulierung von Kalziumhaushalt und Knochenfunktion. Schwerer Vitamin-D-Mangel hat

   bei Kindern Rachitis (Deformierungen vor allem im Bereich des Thorax - “Hühnerbrust” -, des Beckens (Verengungen) und der Extremitäten (O-Beine),

   bei Erwachsenen Osteomalazie (Erweichung der Knochenmasse, erhöhte Anfälligkeit für Knochenbrüche) zur Folge.
 
Vitamin D hat offenbar auch ("nicht-klassische") Effekte auf Immunsystem, Kreislauf und Zellstoffwechsel.
  Bis zu 20% des Vitamin D im Körper wird über die Nahrung aufgenommen. Die empfohlene Aufnahme laut EU-Richtlinie beträgt 5 µg/d (1µg=40 IU). Aufnahme Vit-D-reicher Nahrung (fetter Fisch, Pilze, Eier, Avocado, Kuhmilch) sowie Supplementierung (400 IU/d oder höher) ist in höheren geographischen Breiten über das ganze Jahr zu empfehlen. Intoxikation (Serum-25(OH)-Vit.D-Spiegel über 150 ng/ml) ist bei dieser Dosierung nicht zu erwarten.

Vitamin-D-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel
Vit-D-Gehalt (µg/100g)
Aal
90
Hering
30
andere Fischsorten
<30
Fleisch
<10
Käse, Milchprodukte
<1

Der Tagesbedarf an Vit.D (5 µg) ist z.B. enthalten in 20 g Hering, 150 g Margarine, Pilze oder Schmelzkäse, 250 g Leber, 350 g Fisch, 500 g Käse, Schweine- oder Hühnerfleisch.

Vitamin-D-Mangel betrifft etwa jeden zweiten Menschen - insbesondere in der sonnenarmen Periode von Oktober bis März (gilt etwa ab dem 40. Breitengrad). Dies führt u.a. zu Muskelschwäche, diffusen Knochen- und Muskelschmerzen, erhöhter Erkrankungshäufigkeit. Mangelbedingte Sterblichkeit kann durch Vit-D-Supplementierung gesenkt werden.

  Vit. E  

Als Vitamin E werden mehrere pflanzliche Molekülarten (Tokopherole und Tokotrienole) zusammengefasst, das wichtigste ist
α-Tokopherol - dessen Aktivität dient als Standard, und es hat im Blut ein eigenes α-Tokopherol-Transferprotein (α-TTP), das von Leber- und Gehirnzellen gebildet wird und dessen Fehlen zu neurologischen Störungen führt. Die Leber empfängt resorbiertes Tokopherol über Chylomikronen bzw. Remnants und ladet es auf VLDL. In der Peripherie wird das Vitamin über Lipidrezeptoren aufgenommen. Vit.E wird in Fett- und Muskelgewebe gespeichert, ist aber in Mangelzeiten nur begrenzt mobilisierbar.

  α-Tokopherol (Serum)
12-46 µM/l  (γ-Tokopherol etwa ein Zehntel davon)
relativ: 4-7 µM / mM Cholesterin oder 0,8 mg / g Gesamtlipid
Halbwertszeit im Plasma 5-7 Tage
 
Tokopherol wirkt antioxidativ, zusammen mit den Vitaminen A und C sowie selen- und kupferabhängigen Enzymen als Schutzsystem, das reaktionsfreudige Substanzen (Radikale) bindet (“Radikalfänger”) und unschädlich macht - vor allem in Membranen, in denen sich das fettlösliche Molekül anreichert. Die physiologische Bedeutung (nichtantioxidative Fuktionen?) ist nach wie vor unklar (neuromuskuläre Signalübertragung?), präventive Effekte sind beim Menschen nicht bewiesen.

  Der Tagesbedarf beträgt 12-20 mg α-Tokopherol oder adäquate Mengen anderer Vit.E-Derivate (pflanzliche Öle). Der Bedarf hängt von der Zufuhr an Polyen-Fettsäuren ab - je Gramm Dien-Fettsäure(äquivalent) sollten 0,5 mg RRR-α-Tokopherol aufgenommen werden (RRR: R-Konfiguration an den drei Chiralitätszentren des Moleküls). Gute Quellen sind Oliven, Sonnenblumenkerne, Weizenkeime, Mais, Sojapflanzen, Reis, Gerste, Hafer.

Vitamin-E-Mangelversorgung kann durch Fettresorptionsstörungen bedingt sein.

  Vit. K  

Vitamin K (benannt nach seiner Rolle in der Gerinnung: dänisch koagulation)
tritt in Unterformen auf: Vit. K1 = Phyllochinon, Vit. K2 = Menachinon, Vit. K3 = Menadion, Vit. K4 = Menadiolester. Die Leber benötigt Vit. K zur Karboxylierung spezifischer Glutaminsäurereste - es ist ein Koenzym einer im endoplasmatischen Retikulum bzw. extrazellulär wirksamen γ-Carboxylase. Diese modifiziert Zielproteine (Gerinnungsfaktoren II, VII, IX, X, Protein C und S) zu Ca++-Chelatoren - mittels des Ca++ binden die Faktoren an membranständige Phospholipide aktivierter Zellen.

Dies ist auch für den Knochenstoffwechsel bedeutsam; in Osteoblasten wird das Knochenprotein Osteokalzin karboxyliert, es bindet an
Ca++-Ionen bzw. Apatit, was zwar keinen Einfluss auf die Knochendichte hat, aber die Knochenqualität verbessert (verringerte Brüchigkeit).
  Der tägliche Bedarf an Vit. K wird auf 65-70 µg geschätzt. Das Vitamin liegt in zwei verschiedenen Formen (je nach Seitenkette) vor: Pflanzlichen Ursprungs ist das Phyllochinon (Vit. K1); einige Bakterien bilden Menachinon (Vit. K2). Ob Bakterien zur Vit-K-Versorgung wesentlich beitragen, ist aber zweifelhaft. Gute Quellen sind Zerealien, Spinat, Grünkohl und andere Gemüse, Fleisch, Innereien.
 
Über die Rolle des Vit. K für die Gerinnungsfaktoren II, VII, IX und X ("Prothrombinkomplex") und die klinische Bedeutung von Vitamin-K-Antagonisten zur Abschwächung der
Gerinnungsaktivität (Verlängerung der Gerinnungszeit) s. dort.

Vitamin-K-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel
Vit-K-Gehalt (µg/100g)
Spinat, Karfiol (Blumenkohl)
bis 3.000
Sauerkraut
1.500
Kohlsprossen (Rosenkohl)
1.000
Schweineleber
600
Sonnenblumenöl
500
Kohl (grüne Blätter)
bis 400
Reife Tomaten
400
Rinderleber
300
Brathuhn
300
Rotkohl
bis 300
Grüne Erbsen
bis 300
Grüne Bohnen
290

Der Vitamin-K-Tagesbedarf (65-70 µg) ist z.B. enthalten in 20 g Weizenkeimen, 25 g Kohlsprossen, 50 g Kalbsleber, 100 g Butter, 120 g Kartoffeln, 130 g Spargeln, 150 g Rinderleber oder Weizen-Vollkorn, 220 g Topfen (Speisequark), 400 g Schweinefleisch.

Bei Behandlung mit Kumarinderivaten zur Gerinnungshemmung (Marcoumar®) treten Symptome eines
Vitamin-K-Mangels auf.

  Vitamin K (Serum)
130-1190 ng/l (0,28-2,64 nM/l)



WASSERLÖSLICHE VITAMINE


>Abbildung: Theoretische Speicherzeiten im Körper (Zeit bis Erschöpfung der Reserven bei fehlender Zufuhr)

Vitamin B1 ist das am raschesten aufgebrauchte Vitamin (≈10 Tage Reserve), der Vorrat an Vit. B12 (Leber) sollte für mehrere Jahre halten

Wasserlösliche Vitamine (B-Komplex, C, Folsäure, Biotin, Pantothensäure) haben einige weitgehend gemeinsame Eigenschaften:

      In pflanzlicher Kost enthalten (Ausnahme: B12)
      Sie werden kaum gespeichert, Zufuhr in kurzen Intervallen nötig (Ausnahme: B12)
      Sie wirken als Enzym-Bestandteile


  Vit. B1   
Vitamin B1 (Thiamin
) ist vor allem im Kohlenhydratstoffwechsel wichtig (oxidative Dekarboxylierung von α-Ketosäuren). Der Körper enthält etwa 20-30 mg, bei einer durchschnittlichen täglichen Aufnahme von 1,2 mg ein kurzfristiger Speicher (dieses Vitamin geht bei mangelnder Zufuhr am schnellsten verloren, seine biologische Halbwertszeit beträgt knapp 2 Wochen - der niedrigste Wert aller Vitamine).

Thiamin wird im Jejunum durch aktiven Transport aufgenommen, mittels Thiaminkinase und ATP zu Thiaminpyrosphosphat (TPP) aktiviert (in Darm und Leber) und dem Organismus in dieser Form zur Verfügung gestellt. TPP ist Koenzym bei Reaktionen, die Zielmoleküle oxidieren und gleichzeitig dekarboxylieren (dabei entsteht CO2). TPP-abhängige Enzyme sind die
Pyruvat-Dehydrogenaseα-Ketoglutarat-Dehydrogenase und Transketolase (Pentosephosphatzyklus).

Neben Folsäure ist Thiamin dasjenige Vitamin, dessen Bedarfsdeckung in hoch entwickelten Industrienationen häufig unzureichend ist.
Gute Thiaminquellen sind Getreideprodukte und Schweinefleisch (bei entsprechend vitaminreicher Mast), Fisch, Innereien.
Als Thiamin-Tagesbedarf gilt der Richtwert 1,2 mg. Bezogen auf die Energiezufuhr sollten mindestens 0,33 mg pro 1000 Cal (4,2 MJ) aufgenommen werden. Bei einem Tagesumsatz von 2000 Cal ergibt sich damit ein Bedarf von mindestens ≈0,7 mg/d, bei 3000 Cal von ≥1 mg/d. Diese Werte werden bei üblichen Ernährungsgewohnheiten oft nicht erreicht.

Vitamin-B1-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel
Thiamingehalt (mg/100g)
Thiamingehalt (mg/100Cal)
Spargel
0,2
0,8
Schweinefleisch
0,7 - 0,9
0,5
Spinat, Grünkohl
0,2
0,4
Leber
0,3
0,2
Bohnen, Erbsen, Linsen
0,1 - 0,3
0,2

Der Vitamin-B1-Tagesbedarf ist z.B. enthalten in 120 g Schweinefleisch (vitamingemästete Tiere), 240 g Haferflocken oder Vollkornmehl, 360 g Ente, Leber oder Niere, 600 g Kalbfleisch, Lachs, Zander, Gemüse oder Hülsenfrüchte, 1200 g Rindfleisch oder Kartoffeln.

Etwa 30 mg Thiamin sind
(bei physiologischem Status) im Körper einer erwachsenen Person gespeichert: ≈40% in der Muskulatur, der Rest zum Großteil in den Eingeweiden. 75% des im Blut vorhandenen VitB1 befindet sich in den Erythrozyten (das ist nur ca. 1% des Gesamtkörperthiamins). Der Thiaminstatus lässt sich am besten über die Aktivität der Erythrozyten-Transketolase abschätzen.

Thiaminmangel kommt durch einseitige und unausgewogene Ernährung zustande und besteht häufig bei Alkoholkranken (Folge: Polyneuropathien, Wernicke-Enzepalopathie). Dabei sind vor allem glukoseabhängige Organe betroffen (Gehirn, peripheres Nervensystem; Erythrozyten, weil sie vom Pentosephosphatweg abhängig sind). Die klassische Mangelerkrankung Beriberi ("große Schwäche") - mit neurologischen und psychischen Störungen - tritt bei ausschließlicher Ernährung mit poliertem (maschinell geschältem) Reis oder weißem Mehl auf.

  Transketolaseaktivität
Vollblut: 9-12 µM/h/ml (150-200 U/l)
Erythrozyten: 0,75-1,3 U/g Hämoglobin

  Vit. B2   
Vitamin B2 (Riboflavin) - Koenzym der Flavoproteine, die als Oxidoreduktasen fungieren - ist besonders für den Energie- und Eiweißstoffwechsel bedeutsam. Erniedrigte Aktivität der erythrozytären Glutathionreduktase ist ein primäres Zeichen eines Riboflavinmangels (Erythrozyten-Enzymtest!).
In der Niere wird Riboflavin tubulär sezerniert.

Die Quelle für die Aufnahme im Darm sind vor allem Flavoproteine, sie werden zu Riboflavin gespalten und dieses (vor allem aktiv) resorbiert - und in den Mukosazellen entsteht daraus Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) und Flavinmononukleotid (FMN). Im Blut wird das (wiederum abgespaltene) Riboflavin an Albumin gebunden transportiert, da es sonst schlecht löslich ist.
FAD-abhängig sind mehrere Enzyme, z.B. im Zitratzyklus die Sukzinat-Dehydrogenase.

Riboflavin hat zahlreiche Aufgaben, dementsprechend breit ist die Symptomatik eines Mangelzustandes: Haut- und Schleimhautläsionen (Rhagaden an den Mundwinkeln, Glossitis), Kornea-Vaskularisierung, Katarakt, Glaskörpertrübungen.

  Der Tagesbedarf an Riboflavin beträgt 0,6 mg/1000 Cal, oder mindestens 1,2 mg/d bei erwachsenen Personen. Empfohlen sind 1,5 mg Vit.B2 pro Tag. Der Vitaminbedarf steigt von 0,3 mg/d bei Säuglingen bis ca. 1,5 (Frauen) bzw. 1,7 mg/d (Männer), Stillende benötigen 2,3 mg/d. Das Vitamin findet sich reichlich in Hefe, Leber, Milch, Milchprodukten.

Vitamin-B2-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel
Riboflavingehalt (mg/100g)
Hefe
5,4
Leber
2,5 - 3,5
Käse
0,2 - 0,6
Eier, Schweinefleisch
0,2 - 0,3
Fisch
0,1 - 0,4
Spargel, Broccoli, Kohlsprossen (Rosenkohl), Zerealien
0,2

Der Vitamin-B2-Tagesbedarf (1,5 mg) ist z.B. enthalten in 50 g Leber oder Niere, 150 g Herz oder Keimen, 200 g Camembert oder Roquefort-Käse, 300 g Schnittkäse, 700 g Fleisch, 750 g Fisch oder Vollmilch.
 
  Riboflavin
Serum / Plasma
: 40-240 µg/l
Urin: >200 µg/d (>80 µg/g Kreatinin) (nahrungsbedingte Einflüsse)

Krankheiten, Alkoholmissbrauch und bestimmte Medikamente erhöhen den Riboflavinbedarf. Die Riboflavinversorgung korreliert mit dem Milchkonsum; Minderversorgung ist bei 15-18jährigen Mädchen sowie bei Senioren am ehesten wahrscheinlich. Reiner Vitamin B2-Mangel ist in Europa äußerst selten.

  Vit. B6 (Pyridoxal)      <Pyridoxalphosphat (PALP)

Vitamin B6 ist ein Sammelbegriff (alkoholische Form: Pyridoxin; Aldehyd: Pyridoxal; Amin: Pyridoxamin; biologisch aktiv ist der in der Leber entstehende Phosphorsäureester Pyridoxalphosphat, s. Abbildung) und ist das bedeutendste Koenzym des Proteinstoffwechsels. Vitamin-B6-abhängig sind (unter vielen) z.B.

  die Alanin-Aminotransferase (ALT - früher: GPT) und die Aspartat-Aminotransferase (AST - früher: GOP), beide sind im Aminosäurestoffwechsel tätig (Transmaninierungen, d.h. Umbau von Amino- zu Ketosäure)

  die für die Hämoglobinsynthese benötigte δ-Aminolävulinsäure-Synthetase

  die Glykogen-Phosphorylase, welche Glykogen abbaut

  die Glutamat-Dekarboxylase für die Synthese von GABA und die Tyrosin-Dekarboxylase für die Bildung von Tyramin (Abbauprodukt des Tyrosins, wird mit dem Stuhl ausgeschieden)

Die Resorption erfolgt passiv von Duodenum bis Ileum. Die meist unphosphorylierten B6-Vitamine werden von der Leber phosphoryliert; eine Oxidase erzeugt schließlich Pyridoxalphosphat (PALP). Das Vitamin kommt so gut wie überall vor; wichtige Quellen sind Fleisch, Innereien und einige Getreide- und Gemüsearten.
  Der Bedarf an Vit. B6 beträgt etwa 2 mg/d. Er steigt mit dem Proteinumsatz und ist von Gesundheitszustand und Ernährungsweise abhängig.

Vitamin-B6-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Vitamin-B6-Gehalt (mg/100g)
Leber
0,9
Walnüsse
0,8
Fisch
0,3 - 0,8
Huhn
0,3 - 0,6
Schweinefleisch
0,3 - 0,5
Bohnen
0,1 - 0,6
Reis 0,1 - 0,5
Avocado, Erdnüsse
0,4
Spinat, Kartoffeln, Zerealien
0,3

Der Vitamin-B6-Tagesbedarf (2,0 mg) ist z.B. enthalten in 60 g Keimen, 175 g Sojabohnen, 200 g Rinderleber oder Hafervollkorn, 300 g Linsen, 400 g Rindfleisch, Schweinefleisch oder Fisch, 450 g Vollkornmehl, 500 g Lammfleisch, 1000 g Gemüse

  Vit. B6 (PALP)
Plasma: 5-30 µg/l (20-121 mM/l) - Mangel unter 2,5 g/l - Mangel unter 2,5 µg/l
Ausscheidung mit dem Harn: 500-800 µg/24 h (200-300 µg/g Kreatinin)

Aktivitätskoeffizient AST (
Aspartat-Aminotransferase) in Erys: bis 1,5
Aktivitätskoeffizient ALT (Alanin-Aminotransferase) in Erys: bis 1,2

Die Zufuhr an Vit.B6 ist oftmals unzureichend, insbesondere bei Abmagerungskuren muss auf ausreichende Pyridoxinzufuhr besonders geachtet werden. Isolierter Vitamin B6-Mangel kommt aber sehr selten vor.

  Vit. B12 (Kobalamine)  

Vitamin B12 wird nur von Mikroorganismen (auch im Dickdarm) gebildet. Speichel-Haptocorrin (ein Transcobalamin: TC I) schützt Nahrungs-B12 vor dem sauren Magensaft (das Vitamin ist säureempfindlich). Im Duodenum entkoppelt es von Haptocorrin und bindet stattdessen an das gastrische Glykoprotein Intrinsic Factor (IF), der IF-B12-Komplex wiederum ist resistent gegenüber Proteasen im Dünndarm.

Im unteren Ileum (wo auch Folat zur Aufnahme gelangt) wird d
ieser Komplex über eigene Rezeptorkomplexe aufgenommen und das Vitamin mittels rezeptorvermittelter Endozytose resorbiert (Cubilin in der Darmschleimhaut bindet an den Intrinsic factor-Cobalamin-Komplex und ermöglicht so seine Aufnahme). Der Intrinsic Factor wird lysosomal abgebaut und B12 an Transcobalamin II (TC II) gebunden; in dieser Form zirkuliert es im Blut.

Beide Vitamine (Folsäure und Vitamin B12) werden zur Purin- und Pyrimidinsynthese (hauptsächlich Thymidylat) und damit zum Aufbau von DNS benötigt.

In der Niere filtriertes Vitamin wird über den tubulären Megalinrezeptor (der Transcobalamin II bindet) zurückgewonnen. Zellen nehmen den TC II-B12-Komplex endozytotisch auf, das Kobalamin wird dann methyliert (Zytoplasma) oder mitochondriell umgewandelt.
 
  Zur Resorption im Darm s. enterale Resorption (intrinsic factor)
 
Vitamin B12 beteiligt sich als Koenzym an zwei wichtigen Reaktionen:

  Bildung von Succinyl-CoA in den Mitochondrien (Methylmalonyl-CoA-Mutase) - Abbau von ungeradzahligen Fettsäuren und einigen Aminosäuren im Zitrytzyklus

  Zytoplasmatischer Folsäure-, Methionin- und Homocysteinstoffwechsel (Homocystein-Methyltransferase bzw. Methionin-Synthase) - Methylierung und Proteinsynthese.

Hepatischer Vitaminspeicher: Die Leber ist in der Lage, etwa 5 mg Vit.B12 zu speichern - das reicht im Extremfall für mehrere Jahre.
  Der Tagesbedarf beträgt 1-3 µg; ≈3 µg/d rezirkulieren über den enterohepatischen Kreislauf. Die Ernährung liefert meist mehr als der physiologische Bedarf erfordert; enterohepatische Wiederverwertung und ein großer Körperspeicher erlauben es, Versorgungslücken für mindestens 3 Monate zu überbrücken.
  Die Produktion durch Darmbakterien ist nicht ausreichend, strikt vegane Kost führt zu Mangelerscheinungen.


Vitamin-B12-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Vitamin-B12-Gehalt (µg/100g)
Rinderleber
70
Rindernieren
31
Hefe
20
Leberwurst
16
Kalbsherz
11
Eier
2,5
Käse
1,6 - 2,5
Milch
1,5

Der Vitamin-B12-Tagesbedarf (mit 3 µg angenommen) ist z.B. enthalten in 4 g Rinderleber, 30 g Makrele, 90 g geräuchertem Lachs, 100 g Kabeljaufilet, 120 g Hühnerei, 130 g gekochtem Lachs, 150 g Hartkäse (vollfett), 170 g frischem Rindfleisch, ≈220 g Scholle oder Kabeljau.

  Vitamin B12 (Serum)
160-1000 ng/l (≈110-740 pM/l)
Halbwertszeit im Plasma ≈5 Tage, in der Leber >1 Jahr

Vitamin B12-Mangel tritt mit großer Verzögerung nach Auftreten einer chronischen Mangelversorgung auf und ist gekennzeichnet durch hämatologische (megaloblastäre, "perniziöse" Anämie) und neurologische Veränderungen (funikuläre Myelose). Ältere Menschen haben oft niedrige Vitamin-B12-Blutwerte.


  Folat  

Der Name Folsäure (Pteroylpolyglutamat) leitet sich davon ab, dass sie in grünen Blättern (folia) zu finden ist. Sie ist vor allem für den Nukleinsäure-Stoffwechsel (DNS-Synthese) bedeutsam.

Die Leber eines Erwachsenen ist in der Lage, 12-15 mg Folsäure zu speichern; dieser Vorrat reicht für ≥3 Monate. Im Extrazellulärraum liegt Folsäure an Plasmaprotein gebunden vor.

Folsäure liegt in unterschiedlichen Oxidationszuständen vor. Biologisch aktiv ist die (enzymatisch) vollständig reduzierte 5,6,7,8-Tetrahydrofolsäure (THF), diese entsteht vor allem in den Mitochondrien. Die häufig im Körper vorzufindende methylierte Form (Methyl-THF) muss zu THF ungewandelt werden, was durch (das durch Demethylierung aus Methionin entstehende) Homozystein erfolgt (zytoplasmatische "Regenerierung", Vitamin B12 ist dabei ein Kofaktor und B12-Mangel kann zu THF-Mangel führen).

THF kann dann C1-Einheiten auf ihre Zielmoleküle übertragen. Rasch wachsende Gewebe benötigen THF wegen
ihrer Rolle für die DNS-Synthese ganz besonders.
  Der tägliche Bedarf an Folsäure (Folsäureaquivalente: ) beträgt beim Erwachsenen etwa 400 µg (bei Schwangeren möglicherweise bis zum Doppelten dieses Betrags). Die enterale Resorptionskapazität ist weit höher (bis zu 15 mg/d). Der küchentechnische Verlust durch Erhitzen, Sauerstoffeinfluss und Verwerfen des Kochwassers beträgt bis zu 90%. Reich an Folsäure sind u.a. Spinat, Weizenkeime, Sojabohnen, Salat - und Leber.

Folsäurereiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Folsäuregehalt (µg FÄ/100g)
Weizenkeime
300
Rinderleber 240
Weizenkleie
160
Schweineleber 90
Spargel, Rosenkohl, Wirsing
70
Hühnereigelb
70
Kohlsprossen (Brokkoli)
60
Grünkohl, Walnüsse
50


  Folsäure (Serum)
1,5-17 µg/l (anzustreben >2,5 µg/l)

Unterversorgung macht sich vor allem in der DNS-Synthese bemerkbar (so werden weniger Erythrozyten hergestellt - megaloblastäre Anämie, fetale Neuralrohrdefekte in der Schwangerschaft) und kommt vor infolge

   ungenügender Zufuhr (Fehlernährung, Zubereitungsverluste, Alkoholiker)

   erhöhtem Bedarf (pubertärer Wachstumsschub, Schwangerschaft, Laktation, Infekte)

   Interferenz mit Pharmaka (z.B. oralen Kontrazeptiva).


  Vit. C  

Askorbinsäure wird im Darm über einen Natrium-Symport (sekundär aktiv, in hoher Konzentration auch passiv) in den Organismus geschleust. Etwa 80% des in der Nahrung vorhandenen Vitamin C werden vom Körper normalerweise aufgenommen; dieser Anteil sinkt mit steigender Dosis, z.B. auf 50% bei 1,5 g/d und auf nur 16% bei 12 g/d. Im Blut liegt es zu ≈75% frei gelöst, zu ≈25% an Plasmaprotein gebunden vor.

Vit.C
wirkt im allgemeinen antioxidativ und ist Kofaktor zahlreicher Enzyme, insbesondere einer Hydroxylase, die bei der Kollagensynthese benötigt wird (Hydroxylierung von Prokollagen - mangelhafte Wundheilung bei Vit-C-Mangel). Es regeneriert auch verbrauchtes Vit.E und arbeitet mit Glutathion bei Oxidationsreaktionen zusammen. Ferner wird Vit.C z.B. für die Synthese von Noradrenalin, die Eisenresorption im Darm und die Infekabwehr (Schutz der Phagozytenmembran) benötigt.

Vit. C ist ein Redoxsystem: Es kann dreiwertiges Eisen zu Fe2+ reduzieren und so die Eisenresorption im Darm über membranständige Transportsysteme verbessern. Askorbinsäure kann zur Steigerung der Eisenresorption verabreicht werden.

Die Ausscheidung über die Nieren erfolgt z.T. direkt, z.T. über Oxalat (35-50% der täglich 30-40 mg ausgeschiedenen Oxalats stammen aus dem Abbau von Askorbinsäure).
  Der tägliche Vit-C-Bedarf beträgt ≈75 mg (Raucher ≈150 mg/d). Hypervitaminose ist nicht bekannt, das Vitamin wird über die Nieren und (bei Dosen ab ≈3 g/d, also dem 40-fachen des Bedarfs) auch über den Darm ausgeschieden.

Vitamin-C-reiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Vit.-C-Gehalt (mg/100g)
Sanddornsaft
270
Schwarze Johannisbeeren
190
Rohe Paprika
140
Broccoli (roh)
110
Kiwi
100

Der Vitamin-C-Tagesbedarf (75 mg) ist z.B. enthalten in 50 g Paprika, 60 g Kohlsprossen (Brokkoli, Rosenkohl), 80 g Grünkohl oder Fenchel, 120 g Zitrusfrüchten, 150 g Spinat, 200 g Lauch oder Chinakohl, 500 g Kartoffeln, 600 g Äpfeln, Pfirsichen, Kirschen oder Marillen (Aprikosen)

  Vitamin C (Ascorbinsäure + Dehydroascorbinsäure)
Blutplasma: 4-15 mg/l (23-85 µM/l) - Mangel unter 2 mg/l
Leukozyten: 1,1-3,0 fM/Leukozyt (20-53 µg/108 Leulozyten) - Mangel unter 0,57 fM/Leuko
Ausscheidung mir dem Harn: 8-27 mg/24 h

Leichter Vit.C-Mangel (chronisch einseitige Ernährung) bewirkt Müdigkeit, Schwäche und Infektanfälligkeit; schwerer, lang anhaltender Mangel (2-4 Monate) Skorbut (Kollagensynthese!) - gekennzeichnet durch Zahnfleischbluten, schlechte Wundheilung, Probleme an Haut, Knochen, Bewegungsapparat, neurologische Symptome etc.

  Biotin  (Vitamin H)   

Diese bizyklische Verbindung liegt in der Nahrung hauptsächlich proteingebunden vor; es wird abgespalten und im Jejunum resorbiert (hier wird das Vitamin durch Biotinidase freigesetzt). Dieser Mechanismus kann durch Anwesenheit eines Eiklar-Proteins (Avidin) behindert werden, vorausgesetzt, mann nimmt große Mengen roher Eier zu sich.

Biotin wird enzymatisch an einige Karboxylasen angelagert und macht diese funktionstüchtig (ohne angelagertes Biotin nennt man sie Apokarboxylasen). Biotin ist bedeutsam für Funktionen in Zellplasma (Enzymaktivitäten für Protein-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel) und Zellkern (Modifikation von Histonen).
  Der tägliche Bedarf liegt bei 70 µg/d. Darmbakterien können sich an der Zufuhr beteiligen, ernährungsbedingte Mangelzustände sind selten. Das Vitamin hat eine hohe therapeutische Breite, man kennt keine Hypervitaminose.

Biotinreiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Biotingehalt (µg/100g)
Leber
100
Sojabohnen
60
Walnüsse, Erdnüsse
35
Hühnerei (roh)
20


  Biotin (Serum, Vollblut)
200-500 ng/l (0,82-2,05 nM/l)

Zu den Biotinmangel-Symptomen gehören Hautentzündungen, Haarausfall und neurologische Störungen.

  Niazin  (Vitamin B3)  

Für Redoxreaktionen ist dieses Vitamin - bestehend aus den beiden Stoffen Nikotinsäure und Nikotinamid - eines der wichtigsten Koenzyme: NAD+ bzw. NADP+, Nikotinamid-adenin-dinukleotid(phosphat), benötigt u.a. für Oxidoreduktasen, Dehydrogenasen / Dekarboxylasen, posttranslationale Modifizierung DNS-gebundener Proteine.

Auch als Pellagra preventing factor bekannt - Pellagra (pelle agra = raue Haut) ist in Europa sehr selten -, beteiligt sich Niazin am Protein-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel sowie an der Energiebereitstellung im Zitratzyklus. Es hat antioxidative Wirkung und soll für die Regenerationsfähigkeit mehrerer Gewebe bedeutsam sein.
  Der tägliche Niazinbedarf liegt bei 15 (10-20) mg, ein Teil des Bedarfs kann aus dem Tryptophanmetabolismus gedeckt werden (60 mg Tryptophan können 1 mg Nikotinamidäquivalente generieren). Wie bei Thiamin, ist auch der Niazinbedarf an die Energiezufuhr geknüpft zu beurteilen. Dosierungen über 500 mg/d Niazin können Hypervitaminosesymptome bedingen.

Niazinreiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Niazingehalt (mg/100g)
Niazinnährstoffdichte (mg/1000 Cal)
Rinderleber
15
107
Schweineleber
15
94
Kaninchenfleisch
8
56
Erbsen
1,7
49
Grünkohl
1,4
47
Kalbfleisch
6
38
Chicoree
0,5
38
Lachs 7 34
Hühnerfleisch
8
33
Kopfsalat
0,4
30

Der Niazin-Tagesbedarf (15 mg) ist z.B. enthalten in 100 g Kalbsleber, 200 g Rindfleisch, 250 g Weizenvollkorn, 300 g Schweinefleisch oder Fisch, 750 g Erbsen, 950 g Kohlrabi, 1250 g Kartoffeln.

  Niacin
Ausscheidung von N1-Methyl-Nikotinamid mit dem Harn: 2,4-6,4 mg/24 h (1,6-4,3 mg/g Kreatinin)


  Pantothensäure (Vitamin B5)  

ist ein Bestandteil des Koenzyms A (Zitratzyklus, Aktivierung von Carboxylsäuren) und der Fettsäure-Synthase. Sie ist für Stoffwechsel, Wachstum und Differenzierung unverzichtbar. Pantothensäure wird von Bakterien der Darmflora aus Alanin und Pantoinsäure hergestellt und kommt in der Nahrung praktisch überall vor (πάντοθεν = überall). Im Dünndarrm resorbiert, wird Pantothensäure im Blut an Protein gebunden transportiert.
  Der tägliche Bedarf beträgt ≈6 mg (Säuglinge 2-3, Kinder 4-6 mg/d). Die therapeutische Breite ist hoch: Erst langfristige Zufuhr von >10 g/d (mehr als das Tausendfache des Bedarfs!) führen zu Störungen an Gefäßen und Darm.

Pantothensäurereiche Nahrungsmittel
Nahrungsmittel Pantothensäuregehalt (mg/100g)
Leber (Rind, Schwein)
6 - 8
Nieren (Rind, Schwein)
3 - 4
Eigelb 3,5
Hirn (Rind, Schwein) 2,5
Eier
1,3
Hering
1,0

Der Pantothensäure-Tagesbedarf (6 mg) ist z.B. enthalten in 100 g Leber, 400 g Wassermelonen, 450 g Vollkornmehl, 600 g Hering, 800 g Schweinefleisch, 1000 g Lachs.

  Pantothensäure
Ausscheidung mit dem Harn: Um 4,8 mg/24 h (3,7 mg/g Kreatinin) - Werte unter 1 mg/24 h  deuten auf Mangel hin
Vollblut: 1,1-2,0 mg/l (5,0-8,8 µM/l)
Serum: 0,2-1,1 mg/l

Pantothen-Unterversorgung ist in Europa kaum bekannt; Mangel führt zu Müdigkeit und Schwächegefühl, Schmerzen, Dermatitis u.a. (burning feet syndrome wurde im 2. Weltkrieg beobachtet).

Weitere Vitamine werden in unseren Breiten fast immer in ausreichender Menge zugeführt, so dass Mangelerscheinungen unter physiologischen Umständen äußerst selten sind.


   Chemische Zusammensetzung des menschlichen Körpers



Eine Reise durch die Physiologie


  Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen: Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.