Eine Reise durch die Physiologie - Wie der Körper des Menschen funktioniert
 

     
Mineral- und Eisenhaushalt des Körpers, Knochensystem
 
  Calcium- und Eisenhaushalt in der Schwangerschaft
© H. Hinghofer-Szalkay

 Anämie: ἀν = ohne, αἷμα = Blut
Ferritin: ferrum = Eisen, ire = gehen
Hämosiderose: αἷμα = Blut, σίδηρος = Eisen
Nephrolithiasis: εφρός = Niere, λίθος = Stein
Osteoporose: ὀστέον = Knochen, πῶρος = Tuffstein
Transferrin: trans = hinüber, ferrum = Eisen
Calcium: Das wachsende fetale Knochensystem benötigt Calcium (gegen Ende der Schwangerschaft 0,3 g/d). Um diesen Betrag sollte die Mutter ihre Calciumzufuhr erhöhen (z.B. von 0,9 auf 1,2 g/d). Der niedrige Calciumspiegel stimuliert Parathormon und Calcitriol - der Darm steigert die Calciumresorption, die Calciumausscheidung mit dem Harn sinkt.

 Auch nach der Geburt bleibt der Calciumbedarf zunächst durch die Laktation erhöht: Proteine ermöglichen einen hohen Gehalt an Calciumphosphat in der Milch. Das benötigte Calcium kann außer aus dem Darm auch aus den Knochen der Mutter mobilisiert werden - eine lange Stillperiode steigert die Neigung zu Wirbelfrakturen. Ein gutes Kriterium für die Calciumreserven des Knochens ist die Knochendichte.

Eisen: Die Schwangerschaft bedingt einen zusätzlichen Eisenbedarf von rund einem Gramm: Der Aufbau des fetalen Hämoglobinpools erfordert ~300 mg, das vergrößerte Blutvolumen der Mutter ~500 mg Eisen, dazu kommen 45 mg Eisenverlust je 100 ml Blutverlust bei der Geburt.

Die enterale Eisenresorption nimmt an Effizienz zu, dennoch ergibt sich ein Eisendefizit von mehr als einem halben Gramm bei einer normalen Schwangerschaft - es braucht fast ein Jahr (bei normaler Eisenversorgung mit der Nahrung), um die Eisenreserven der Mutter auf den prägraviden Pegel zurückzubringen.

Die Eisenreserven des Körpers lassen sich am besten über den Ferritinspiegel im Blutplasma abschätzen (Faustregel: 10 mg Speichereisen pro µg/l Serumferritin).


Übersicht Calcium Eisen

Praktische Aspekte       Core messages
  
Schwangerschaften zehren an den Kalk- und Eisenreserven der Frau - Blutarmut (hypochrome Anämie ), Abnahme der Knochenmasse und erhöhtes Osteoporoserisiko (vor allem postmenopausal) können die Folge sein.
  

Abbildung: Globale Verteilung der Anämieinzidenz bei Schwangeren
Nach Pasricha SR, Anemia: a comprehensive global estimate. Blood 2014; 123:611-2
In der Äquatorialregion Afrikas ist die Anämieinzidenz weltweit am höchsten (Stand 2010). Eisenmangel ist der häufigste Grund, betroffen sind überwiegend Frauen im gebärfähigen Alter
 
Calcium und Eisen sollen während und nach der Schwangerschaft in ausreichender Menge zugeführt werden - ein (vorübergehendes) Defizit bleibt oft bestehen. Mehr als 50% der Frauen im gebärfähigen Alter haben einen (prä-) latenten Eisenmangel.

Andererseits besteht bei übertriebener Calcium- und Eisenzufuhr (Infusionen!) potenziell die Gefahr erhöhten Nierensteinrisikos (Nephrolithiasis ) und von Eisenablagerungen im Gewebe (Hämosiderose ).
 
     Calcium wird im Blutplasma etwa zur Hälfte gebunden, etwa zur Hälfte frei gelöst (biologisch aktiv) transportiert, Eisen an Transferrin gebunden (dessen Konzentration ein Maß für die Eisentransportkapazität ist). Der 'Eisenspiegel' im Blutplasma sagt aber nichts über die Speicherung im Körper aus, vielmehr ist die Ferritinkonzentration ein Maß des Eisenstatus.

Die Befolgung von Empfehlungen zur Ernährung während der Schwangerschaft werden oft durch hyperemesis gravidarum erschwert.
   
Calcium in der Schwangerschaft
 
In den ersten beiden Schwangerschaftsdritteln bleibt das Plasma-[Ca++] physiologischerweise im Normbereich, gleichzeitig ist der Bedarf an Calcium für das wachsende Skelett des Feten besonders hoch. Dieses zusätzlich benötigte Calcium wird in der Frühschwangerschaft durch gesteigerte Resorption aus dem Darm der Mutter mobilisiert; im späteren Gestationsverlauf reicht das nicht mehr aus, und Calcium wird zusehends aus dem Knochensystem der Mutter mobilisiert - die Knochendichte nimmt bei ihr ab (betrifft vor allem die Röhrenknochen der Arme und Beine).
 

Abbildung: Calciumkinetik (Kontrolle, schwanger, stillend)
Modifiziert nach Kovacs CS, Kronenberg HM. Maternal-fetal calcium and bone metabolism during pregnancy, puerperium, and lactation. Endocr Rev 1997; 18: 832-72
Die Stärke der Pfeile ist relativ zum Kontrollzustand (links) zu sehen.
  
Während der Schwangerschaft muss mehr Calcium aufgenommen werden, um den wachsenden Feten zu versorgen und die gesteigerte Diurese wettzumachen.
 
In der Laktationsperiode nimmt die Calciumdiurese ab, der Bedarf bleibt wegen der Calciumsekretion mit der Milch erhöht, Calcium wird aus den Knochen mobilisiert

Im letzten Trimenon kommt es durch graviditätsinduzierte Hypoalbuminämie zu einem leichten Abfall der Gesamt-Calciumkonzentration - im Blut des Feten liegt der Ca++-Spiegel hingegen höher als beim Erwachsenen (der Grund dafür ist unbekannt).

      Die schwangere Frau verliert im dritten Trimenon etwa 0,3 Gramm Calcium pro Tag - diese Menge wird für den Aufbau des fetalen Knochensystems (die Hälfte der Knochenmasse entfällt auf Calciumphosphat) gebraucht.
Die Calciumzufuhr sollte daher um ~70% (auf 1,2 Gramm/Tag) gesteigert werden (Milchprodukte).
 
         Referenzwerte für Calcium s. dort
 
Erniedrigter Calcium-Serumspiegel steigert die Aktivität von Parathormon und Vit-D3-Hormon - so wird die Calciumresorption im Darm gesteigert, die renale Calciumausscheidung gesenkt. Der Calciumbestand des Körpers kann über die Bestimmung der Knochendichte abgeschätzt werden.

Der Calciumbedarf ist auch postpartal erhöht, insbesondere durch den zusätzlichen Bedarf durch die Laktation (die Milcheiweiße Casein und α-Lactalbumin ermöglichen eine hohe Sättigung der Milch mit Calciumphosphat; der Ca++-Spiegel liegt in der Milch etwas höher als im Blutplasma). Eine lange Stillperiode kann so viel Calcium aus dem Knochen lösen, dass die Neigung zu Wirbelfrakturen bei der Mutter ansteigt.
 
Eisen in der Schwangerschaft 
  Zur Physiologie des Eisenstoffwechsels s. dort
 
Mindestens 50% der Frauen im gebärfähigen Alter, und die meisten Schwangeren haben (~10% einen manifesten) Eisenmangel (<12 Mikrogramm Ferritin / Liter Plasma). Jede Schwangerschaft "kostet" die Mutter bis zu 1000 Milligramm Eisen, bedingt durch die Eisenaufnahme des Feten und die Umstellung des Körpers der Schwangeren (Erythrozytenvermehrung, Uteruswachstum etc) sowie den Blutverlust bei der Geburt.

   Der zusätzliche Eisenbedarf für den Aufbau des fetalen Hämoglobinpools beträgt insgesamt ~300 mg, für das vergrößerte Blutvolumen (maternaler und plazentarer Kreislauf, insgesamt +1,3 Liter) werden ~500 mg benötigt, dazu kommen 45 mg je 100 ml Blutverlust (Geburt!).
Alles in allem beträgt der Zusatzbedarf für eine Schwangerschaft etwa 600 bis 1000 mg Eisen. Da das mit der Nahrung zugeführte Eisen nur zu einem Bruchteil resorbiert werden kann, entspricht das einer Erhöhung des Bedarfs an Eisen in der Nahrung von bis zum Zehnfachen der sonst für menstruierende Frauen geltenden 15 mg/d. Dieser Wert übersteigt die physiologisch möglichen Resorptionskapazitäten.
 

Abbildung: Eisendefizit in der Schwangerschaft
Quelle: FAO
Der Fetus zieht das für sein Wachstum notwendige Eisen ab (250-300 mg), zusätzlich benötigt die Mutter für die Bildung von ca. 1,3 Liter zusätzlichem Blut in ihrem sowie im Plazentarkreislauf 500-600 mg Eisen; dazu kommen schwangerschafts- und geburtsbedingte Blutverluste. Dementsprechend reduzieren sich die Eisenreserven der Mutter laufend während der Gravidität.
 
Ab der 20. Schwangerschaftswoche klaffen Bedarf und intestinale Zufuhr auseinander: Bis zum Geburtstermin vergrößert sich das Eisendefizit auf bis zu ~5 mg/d, das summiert sich auf einen gesamten Fehlbetrag während einer Schwangerscghaft von ungefähr 500-1000 Milligramm

Zwar kann die Effizienz der Eisenresorption aus dem Darm ansteigen (auf maximal 40% der mit Häm in Fleisch und Blut angebotenen Menge, normalerweise <10%), aber dennoch kann intestinal meist nicht so viel aufgenommen werden wie es nötig wäre - es ergibt sich ein Eisendefizit (Abbildung). Dieses beträgt im Schnitt etwa 500 mg - bei normaler Eisenresorption braucht es ungefähr ein Jahr, um die Eisenreserven wieder auf den prägraviden Ausgangswert zu bringen.
 
 Eisenbedarf während einer Schwangerschaft (mg)

Nach Goodman & Gilman's Manual of Pharmacology and Therapeutics, 2nd ed., McGraw Hill Education 2014
 
 		Mittelwert
 		Bereich
Verluste nach außen
 		170
 		150-200
Vergrößerung der Erythrozytenmasse
 		450
 		200-600
Fetales Eisen
 		270
 		200-370
Plazenta und Nabelschnur
 		90
 		30-170
Blutverlust bei Geburt
 		150
 		90-310
Bedarf gesamt
(Blutverlust bei Geburt nicht berücksichtigt)
 		980
 		580-1340
Verlust gesamt

(Vergrößerung der Ery-Masse nicht berücksichtigt)
 680
 		440-1050
 
In den letzten beiden Trimestern der Gravidität steigt der Eisenbedarf auf 5-6 mg/d, bezogen auf das Körpergewicht bedeutet das etwa  80 µg/kg KG und Tag (prägravid 1,4 mg/d oder gute 20 µg/kg/d). Das bedeutet ein weitgehendes Aufzehren der Eisenreserven nach dem ersten Drittel der Schwangerschaft.

Muttermilch ist eine wichtige Quelle von Eisen für das Baby. Wegen des raschen Wachstums benötigen Kleinkinder ähnlich hohe (über 60 µg/kg/d) gewichtsnormierte Mengen an Eisen wie Schwangere; auch ihre Eisenreserven sind sehr gering. Das gilt bis etwa zum 2. oder 3. Lebensjahr; in der Kindheit "normalisieren" sich dann die Zahlen allmählich, die Eisenspeicher werden langsam gefüllt. Während der Adoleszenz sinkt der tägliche Bedarf auf Erwachsenenniveau: ~20 µg/kg/d.
 
Der Hämatokrit ist gegen Ende der Schwangerschaft meist reduziert, da das Plasmavolumen stärker zunimmt als das Volumen an Erythrozyten im Blut (beschränkte Blutbildungskapazität)
 
Durch das Stillen werden ~0,5 mg/d Eisen zusätzlich benötigt - andererseits fällt in dieser Zeit die Menstruation aus, sodass die Stillperiode keine weitere Belastung der Eisenbilanz ergibt. Nach der Stillperiode können die Eisenreserven allmählich wieder aufgefüllt werden; bei mehreren rasch aufeinander folgenden Schwangerschaften ist dies allerdings schwer möglich.
 
       Referenzwerte für Eisen s. dort
 
       Über Eisenbindung und Transferrin in der Schwangerschaft s. dort


Um den Eisenstatus abzuschätzen, kann der Ferritinspiegel herangezogen werden: Ein kleiner, für die Eisenspeicherung (meist) repräsentativer Anteil des in den Zellen gebildeten Ferritins wird an den Extrazellulärraum abgegeben und ist im Blutplasma nachweisbar. Der Eisenbestand des Körpers spiegelt sich in der Serum-Ferritinkonzentration wider:
  1 µg/Liter Serumferritin entspricht 10 mg Speichereisen.

Manifester Eisenmangel besteht bei Werten unter 12 Mikrogramm Ferritin pro Liter Blutplasma (entsprechend einem Fe-Körperspeicher von <1200 mg).
 

 
      Die Kalk- und Eisenreserven der Mutter nehmen während der Schwangerschaft ab, resultierend in Calcium- und Eisendefizit. Calcium liegt im Blutplasma zur Hälfte gebunden, zur Hälfte frei (biologisch aktiv) vor, Eisen an Transferrin gebunden (Eisentransportkapazität). Abnehmende Calciumreserven äußern sich in sinkender Knochendichte vor allem in den Extremitäten. Der Ferritinspiegel, nicht der Serum-Eisenspiegel korreliert mit dem Eisenstatus
 
      Gesteigerte Resorption im Darm liefert zusätzlich benötigtes Ca++, das aber in der späteren Schwangerschaft nicht ausreicht - zusätzlich muss es aus dem Knochensystem der Mutter mobilisiert werden. Im dritten Trimenon beträgt das Ca-Defizit ~0,3 g/d. In der Laktationsperiode bleibt der Bedarf erhöht (Calciumsekretion mit der Milch). Erniedrigter Calcium-Serumspiegel steigert Parathormon und Vit-D3-Hormon, die Calciumresorption im Darm steigt, die renale Calciumausscheidung nimmt ab
 
      Viele Frauen im gebärfähigen Alter, und die meisten Schwangeren haben (~10% einen manifesten) Eisenmangel (<12 µg/l Ferritin im Serum). Die Eisenresorption im Darm kann auf bis zu 40% der mit der Nahrung angebotenen Menge steigen (normalerweise <10%), dennoch ergibt sich ein Eisendefizit. Jede Schwangerschaft "kostet" die Mutter 500-1000 mg Eisen (Blutvolumenanstieg, Uteruswachstum, Blutverlust bei der Geburt). Der zusätzliche Eisenbedarf für den Aufbau des fetalen Hämoglobinpools beträgt ~300 mg, für die Blutvolumenerhöhung der Mutter ~500 mg, plus 45 mg je 100 ml Blutverlust
 
      Durch das Stillen werden ~0,5 mg/d Eisen zusätzlich benötigt; Muttermilch ist eine wichtige Eisenquelle für das Baby. Kleinkinder benötigen über 60 µg/kg/d Eisen, ihre Eisenreserven sind sehr gering und normalisieren sich erst in der Kindheit. Mit der Adoleszenz sinkt der tägliche Bedarf auf ~20 µg/kg/d
 

 




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