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    Vitalstoffe

    Das Magazin für Mikronährstoffe und deren Wirkungen

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    Aktuelle Ausgabe
    Philipp Gebhardt

    Mikronährstoffe für das Immunsystem: Vitamin A, Vitamin D, Magnesium und Zink

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    Das Immunsystem schützt uns vor Krankheitserregern wie Bakterien, Viren und Pilzen. Für die Funktion unserer Abwehrkräfte sind verschiedene Mikronährstoffe von besonderer Bedeutung. Vitamin A, Zink, Vitamin D und Magnesium sind eine Voraussetzung für die normale Funktion des Immunsystems. Eine ausreichende Zufuhr mit der Nahrung ist jedoch oft nicht gegeben, sodass eine Supplementation sinnvoll sein kann.

     

    Vitamin A

    Vitamin A ist die Bezeichnung für eine Gruppe fettlöslicher Vitamine, die als Retinole in tierischen Nahrungsmitteln enthalten sind. In pflanzlichen Quellen findet sich dagegen Beta-Carotin, das als Provitamin A im Körper in Vitamin A umgewandelt werden kann (1). Vitamin A ist von essenzieller Bedeutung für unsere Gesundheit, da es an der Regulierung des Wachstums und der Spezialisierung (Differenzierung) praktisch aller Zelltypen beteiligt ist. Eine ausreichende Zufuhr ist eine Voraussetzung für verschiedene physiologische Prozesse, wie dem Sehen, der Embryonalentwicklung und der normalen Funktion des Immunsystems. In Entwicklungsländern ist Vitamin-A-Mangel ein bedeutendes Gesundheitsproblem, unter dem etwa ein Drittel der Kinder leiden. Eine unzureichende Vitamin-A-Versorgung kann den Verlauf verschiedener Infektionskrankheiten wie Masern, Tuberkulose und Malaria in deutlich negativer Weise beeinflussen. Vitamin-A-Mangel ist weltweit eine der führenden Ursachen für vermeidbare Fälle von Erblindung, vor allem bei Kindern und Frauen im gebärfähigen Alter. Ein Defizit des Vitamins prädisponiert für verschiedene Hauterkrankungen und trägt zu Wachstumsstörungen bei, von denen weltweit etwa 160 Millionen Kinder betroffen sind (2).

    Von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung wird eine tägliche Aufnahme von 850 µg sog. Retinolaktivitätsäquivalente für erwachsene Männer und entsprechend 700 µg für erwachsene Frauen empfohlen. Dabei wird angenommen, dass 1 µg Retinol aus 12 µg Beta-Carotin im Körper gebildet werden kann, sodass bei rein pflanzlicher Ernährung eine tägliche Zufuhr von 10,2 bzw. 8,4 mg Beta-Carotin erforderlich wäre. Genetische Polymorphismen, die das Enzym Beta-Carotin-Monooxygenase betreffen, das Beta-Carotin in Vitamin A umwandelt, sind jedoch weit verbreitet und beeinflussen die Fähigkeit des Organismus, Provitamin A in Vitamin A umzuformen (1). Etwa jeder fünfte Europäer nimmt nicht genug Vitamin A über die Nahrung auf. Besonders Kinder sind häufig von einer Unterversorgung betroffen, da sie einen vergleichsweise hohen Bedarf haben, jedoch gleichzeitig eine geringe Speicherkapazität besitzen. Als Risikogruppen gelten zudem Menschen mit Fettresorptionsstörungen, wie exokriner Pankreasinsuffizienz, sowie Diabetiker und Menschen mit Schilddrüsenüberfunktion, da sie fettlösliche Nährstoffe nicht gut aufnehmen können bzw. pflanzliche Carotinoide nur begrenzt in Vitamin A umwandeln können. Als Symptom eines Vitamin-A-Mangels tritt bei den Betroffenen häufig Nachtblindheit auf, eine Beeinträchtigung der Sehfähigkeit bei Dämmerlicht. Dabei kann in den Stäbchenzellen des Auges nicht genügend Rhodopsin hergestellt werden, das aus dem Vitamin-A-Abkömmling 11-cis-Retinal und dem Protein Opsin gebildet wird (Abb. 1).

    Es wird davon ausgegangen, dass eine regelmäßige tägliche Zufuhr von 3 mg Vitamin A (3.000 µg Retinolaktivitätsäquivalente) für Erwachsene unbedenklich ist (sog. Tolerable Upper Intake Level) (3). Zum Ausgleich eines bestehenden Vitamin-A-Mangels kann es jedoch sinnvoll sein, über einen kurzen Zeitraum höhere Dosen, z. B. täglich 15 mg Vitamin A über 30 Tage zu ergänzen (Abb. 2).

    Für den Stoffwechsel des Vitamin A bildet Zink ein essenzielles Spurenelement. Sowohl das Enzym Retinoldehydrogenase, das 11-cis-Retinol zu 11-cis-Retinal konvertiert, als auch das Enzym Beta-Carotin-Monooxygenase, das Beta-Carotin in zwei Moleküle Retinal umwandelt, sind für ihre Funktion auf ausreichende Zinkkonzentrationen angewiesen.

     

    Zink

    Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 1,5 bis 3 g Zink, wobei sich mehr als 95% des Spurenelements in den Zellen der Muskulatur (etwa 57%), der Knochen (etwa 29%) und weiterer Gewebe finden. Lediglich etwa 0,1% des Kations sind im Blutplasma gelöst oder an Albumin gebunden, mit typischen Konzentrationen im Bereich von 1 µg/ml Blut. Zink bildet einen Co-Faktor bzw. ist Bestandteil von mehr als 300 Enzymen und einer noch größeren Anzahl weiterer Proteine, wie Transkriptionsfaktoren, die die Umsetzung von DNA in RNA steuern. Eine unzureichende Zinkversorgung geht mit Wachstumsstörungen, Anämie, Störungen des Hormonhaushalts, schlechter Wundheilung und einer Beeinträchtigung des Sehvermögens einher. Ein Zinkmangel wird zudem mit einer Verschlechterung der Immunreaktion gegenüber Pathogenen und einer Zunahme der unspezifischen Aktivierung von T-Zellen in Verbindung gebracht. Als Co-Faktor des Enzyms Superoxiddismutase ist Zink entscheidend an der Neutralisation von reaktiven Superoxidradikalen beteiligt, die im Stoffwechsel bei Reaktionen mit Sauerstoff entstehen (oxidativer Stress).

    Nach Daten der Nationalen Verzehrsstudie II erreichen 21% der Frauen und 32% der Männer in Deutschland die empfohlenen Zink-Zufuhrmengen nicht.

    Die vor allem in Hülsenfrüchten, Getreide und Ölsaaten enthaltene Phytinsäure dient in den Pflanzen als Speicher für Kationen wie Eisen und Zink. Als Komplexbildner kann sie das in der Nahrung enthaltene Zink unlöslich binden und dadurch die Aufnahme im Dünndarm behindern (Abb. 3).

    In Abhängigkeit der Phytatzufuhr wird von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung deshalb eine tägliche Zinkzufuhr zwischen 7 und 10 mg für Frauen und zwischen 11 und 16 mg für Männer empfohlen. Es wird angenommen, dass der Zinkbedarf mit zunehmendem Alter steigt. In einer Untersuchung mit Studienteilnehmern im Alter zwischen 65 und 82 Jahren beeinflusste die tägliche Supplementation von 10 mg Zink über sieben Wochen das Immunsystem in deutlich günstiger Weise. Es konnte dabei eine verbesserte Kontrolle der Immunantwort aufgezeigt werden, die sich in einer Verminderung pro-inflammatorischer Stoffwechselparameter bei gleichzeitig verbesserter Immunabwehr äußerte. Demnach führt eine Nahrungsergänzung mit Zink, im Vergleich zu bestimmten antientzündlichen Pharmakotherapien, nicht zu einer generellen Hemmung der Immunantwort. Zink verbessert die Immunreaktion gegenüber Pathogenen und verringert die Inzidenz von Infektionen (6).

     

    Vitamin D

    Vitamin D spielt wichtige Rollen bei der Aufrechterhaltung des Calciumspiegels im Blut und beim Aufbau und der Erhaltung unserer Knochen. Daneben ist es von zentraler Bedeutung für die Regulation der Immunantwort durch T-Helferzellen. Vitamin D verringert die Bildung von Th1-Helferzellen, die für übermäßige Immunreaktionen verantwortlich gemacht werden, wie sie beispielsweise bei Autoimmunerkrankungen auftreten (7). Vitamin D fördert die Bildung von Th2-Helferzellen und regulatorischen T-Zellen, die die übermäßige Aktivierung des Immunsystems unterdrücken und eine angemessene Selbsttoleranz ermöglichen. Eine Unterversorgung mit Vitamin D geht mit einem deutlich erhöhten Risiko für Knochenkrankheiten, Infektionen und vielen anderen Erkrankungen einher. Vitamin D wird durch die Strahlung der Sonne in der Haut gebildet. Entgegen einer oft publizierten Meinung ist in den Breitengraden Deutschlands jedoch von Oktober bis März keine Vitamin-D-Bildung durch UV-Exposition der Haut möglich, da die Sonnenstrahlung zu flach auf die Erdoberfläche auftrifft und der relevante UV-B-Anteil der Strahlung durch den längeren Weg durch die Atmosphäre absorbiert wird (8). Vitamin D ist in bestimmten Nahrungsmitteln enthalten. Die dabei aufgenommenen Mengen sind normalerweise zu gering, um den Vitamin-D-Spiegel in relevantem Ausmaß zu beeinflussen. Aufgrund unserer modernen Lebensweise, bei der wir der Sonne meist nicht ausreichend ausgesetzt sind, ist eine unzureichende Versorgung auch in den Sommermonaten weit verbreitet. Es wird angenommen, dass etwa 40% der europäischen Bevölkerung von einer defizitären Vitamin-D-Versorgung (< 30 ng/ml 25(OH)Vitamin D3) betroffen sind bzw. dass bei etwa 13% eine schwere Unterversorgung (< 12 ng/ml 25(OH)Vitamin D3) vorliegt (9).

    Durch eine Ergänzung der Nahrung mit Vitamin D3 kann der Vitamin-D-Bedarf gefahrlos gedeckt werden. Die dazu erforderlichen Mengen lassen sich leicht berechnen, indem der Zielwert in ng/ ml 25(OH)Vitamin D3 mit dem Körpergewicht multipliziert wird. Um einen Wert von 30 ng/ml zu erhalten müsste ein 70 kg schwerer Erwachsener ohne zusätzliche Sonnenexposition täglich etwa 2.100 I.E. Vitamin D3 (52,5 µg Cholecalciferol) supplementieren. Dabei weist Vitamin D3 eine günstige therapeutische Breite auf. Eine tägliche Zufuhr von bis zu 4.000 I.E. (100 µg) wird von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) als sicher angesehen.

    Seine Wirkung entfaltet Vitamin D durch Bindung an den Vitamin-D-Rezeptor im Zellkern („Vitamin-D-Hormon“). Dabei bildet der Retinoid-Rezeptor einen Partnerrezeptor, von dem angenommen wird, dass seine Aktivierung durch Vitamin A die DNA-Bindung des Vitamin-D-Rezeptors verbessert und die Transkription der Ziel-RNA verstärkt (Abb. 4).

    Für den Vitamin-D-Stoffwechsel sind ausreichende Magnesiumkonzentrationen erforderlich. Die Hydroxylasen, die sowohl das Prohormon Cholecalciferol in die Speicherform 25(OH)Vitamin D3 überführen als auch die Speicherform in die aktive Form 1,25(OH)2Vitamin D3 umwandeln, benötigen Magnesium als Co-Faktor.

     

    Magnesium

    Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 24 g Magnesium. Im Blutplasma ist das Magnesium zu etwa 40% an Proteine gebunden; der normale Serumspiegel beträgt 1,8 – 2,6 mg/dl. Der Großteil des Magnesiums findet sich in unseren Knochen, die es speichern und bei verminderter Aufnahme freisetzen können. Ein normaler Magnesium-Blutspiegel schließt einen Magnesiummangel deshalb nicht aus. Eine unzureichende Magnesiumversorgung prädisponiert für Osteoporose und Knochenbrüche. Magnesium ist an mehr als 600 Enzymreaktionen als Enzymbestandteil oder Coenzym beteiligt. Freie Magnesiumionen beeinflussen das Potential an den Zellmembranen und fungieren als Second Messenger im Immunsystem. Sie stabilisieren das Ruhepotential von erregbaren Muskel- und Nervenzellen und den Zellen des autonomen Nervensystems. Magnesium ist zudem ein essenzieller Co-Faktor des Enzyms ATP-Synthase, das in den Mitochondrien, den „Kraftwerken unserer Zellen“, das Adenosindiphosphat (ADP) zu Adenosintriphosphat (ATP) regeneriert, das den universellen Energieträger unseres Stoffwechsels bildet. Als Magnesium-ATP-Komplex ist Magnesium in fast alle energieaufwändigen Prozessen einbezogen.

    Es konnte aufgezeigt werden, dass ein Magnesiummangel mit einer erhöhten Bildung pro-inflammatorischer Gewebshormone assoziiert ist. Auf der anderen Seite scheint eine Magnesiumsupplementation die Bildung bestimmter Cytokine und Prostaglandine in positiver Weise zu beeinflussen. Bei entzündlichen Erkrankungen der Atemwege fördert Magnesium die Entspannung der glatten Bronchialmuskulatur, sodass eine Ergänzung des Vitalstoffs neben ihrer anti-inflammatorischen Wirkung ebenfalls zu einer Bronchodilatation beitragen kann (10).

    Die DGE empfiehlt eine tägliche Aufnahme von 300 mg Magnesium für erwachsene Frauen und 350 mg für erwachsene Männer. Nach Daten der Nationalen Verzehrsstudie II erreichen etwa 29% der Frauen und 26% der Männer in Deutschland diese Zufuhrmengen nicht. Andere Untersuchungen zeigen eine durchschnittliche tägliche Magnesiumaufnahme von lediglich etwa 200 mg bei Frauen und 250 mg bei Männern auf (11). Ein besonderes Risiko eines Magnesium-Mangels besteht bei Diabetikern, die bei überhöhten Blutzuckerspiegeln vermehrt Glucose über die Nieren ausscheiden. Mit der Flüssigkeit gehen dabei auch wichtige Mineralstoffe, wie Magnesium, mit dem Harn verloren.

    Vitamin A, Vitamin D, Magnesium und Zink sind im Stoffwechsel in verschiedene Immunfunktionen involviert. Die Mikronährstoffe stehen hinsichtlich ihres Wirkmechanismus in einem gegenseitigen Abhängigkeitsverhältnis bzw. unterstützen sich in ihrer Wirkung. Da ein Mangel weit verbreitet ist, sollte auf eine ausreichende Versorgung geachtet werden. Im Hinblick auf die aktuelle Coronavirus-Pandemie gibt es viele rationale Argumente für eine Supplementation. Eine unzureichende Zufuhr kann den Verlauf der Erkrankung in ungünstiger Weise beeinflussen. Auf der anderen Seite kann eine Supplementation dazu beitragen, dass die Erkrankung milder verläuft.

    Eine Nahrungsergänzung scheint ebenfalls die Wirkung einer Impfung zu verbessern. Im Rahmen der Untersuchung einer Influenza-Schutzimpfung mit 79 Kindern konnte herausgestellt werden, dass eine Supplementation mit Vitamin A und D die Impfantwort besonders dann verbessern kann, wenn zuvor eine defizitäre Versorgung bestand (12). Aufgrund der Freiheit von Nebenwirkungen ist eine Ergänzung entsprechender Vitalstoffe deshalb ebenso im Zusammenhang mit einer Impfung besonders empfehlenswert.

    Quelle: Vitalstoffe

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