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Zink

Zink ist ein essentielles Spurenelement, das für Wachstum, Entwicklung und die Aufrechterhaltung der Immunfunktion von entscheidender Bedeutung ist. Das Wissen über Zinkhomöostase, Zinkmangel und verwandte Krankheiten ist jedoch vergleichsweise neu. 1963 wies Dr. Prasad zum ersten Mal die Existenz eines Zinkmangels beim Menschen nach. Seitdem hat sich das Wissen über Zink rasch weiterentwickelt und molekulare Mechanismen aufgedeckt, die für die Regulierung der Zinkhomöostase beim Menschen unerlässlich sind. Seine Bedeutung als strukturelle Komponente in Proteinen und seine Beteiligung an zahlreichen zellulären Funktionen umfassen unter anderem die Zellproliferation und -differenzierung, die RNA- und DNA-Synthese, die Stabilisierung von Zellstrukturen/ Membranen sowie die Redoxregulation und die Apoptose. Sein Einfluss erreicht alle Organe und Zelltypen, stellt einen integralen Bestandteil von etwa 10 % der Gesamtheit menschlicher Proteine dar und umfasst Hunderte von Schlüsselenzymen und Transkriptionsfaktoren. So nimmt es eine Schlüsselrolle im Zucker-, Fett- und Eiweißstoffwechsel ein und ist beteiligt am Aufbau der Erbsubstanz und beim Zellwachstum. Sowohl das Immunsystem, als auch viele Hormone benötigen Zink für ihre Funktionen. Zink ist an verschiedenen metabolischen und chronischen Krankheiten wie Typ-1-Diabetes, rheumatoider Arthritis, Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Depressionen beteiligt. Darüber hinaus gibt es auch starke Hinweise auf einen Zinkmangel und verschiedene Infektionskrankheiten wie Shigellose, akute kutane Leishmaniose, Malaria, humanes Immundefizienz-Virus (HIV), Tuberkulose, Masern und Lungenentzündung. Zinkmangel ist auffallend häufig und betrifft bis zu einem Viertel der Bevölkerung in Entwicklungsländern, aber auch unterschiedliche Bevölkerungsgruppen in der entwickelten Welt aufgrund von Lebensstil, Alter und krankheitsbedingten Faktoren. Folglich ist der Zinkstatus ein kritischer Faktor, der die antivirale Immunität beeinflussen kann, zumal zinkarme Bevölkerungen oft am stärksten gefährdet sind, Virusinfektionen wie HIV oder das Hepatitis-C-Virus zu bekommen. Es wurden klinische Untersuchungen durchgeführt zur Zink-Supplementierung bei Patienten mit Zinkdefizit bei verschiedenen Erkrankungen (virale, bakterielle und parasitäre Infektionen oder Autoimmunerkrankungen). Obwohl es sehr viele Belege dafür gibt, dass eine kontrollierte Zinksupplementierung chronische Entzündungen und andere zinkmangelbedingte Erkrankungen verhindern oder Symptome verbessern kann, fällt die Zinksupplementierung bisher nicht in die gängige medizinische Praxis bei Risikopersonen/Populationen. Zink erfüllt verschiedene Funktionen während einer Immunreaktion, und seine Homöostase ist für die Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Immunfunktion von entscheidender Bedeutung. Zinkmangel spielt eine wichtige Rolle bei Entzündungen, wobei hauptsächlich die Entzündungsreaktion sowie die Schädigung des Wirtsgewebes durch den Zinkmangel erhöht wird. Zink ist an der Modulation der proinflammatorischen Reaktion beteiligt, indem es auf den Nuklearfaktor Kappa B (NF-κB) wirkt, einen Transkriptionsfaktor der als Hauptregulator der proinflammatorischen Reaktion bekannt ist. NF-κB ist auch an der Kontrolle von oxidativem Stress und der Regulierung entzündlicher Zytokine beteiligt. In den letzten 50 Jahren hat sich eine Fülle von Beweisen angesammelt, die die antivirale Aktivität von Zink gegen eine Vielzahl von Viren und über zahlreiche Mechanismen belegen. Die therapeutische Anwendung von Zink bei Virusinfektionen wie dem Herpes-simplex-Virus und Erkältungen hat sich aus diesen Erkenntnissen ergeben. Quellen Gammoh, N. Z. & Rink, L. Zinc in infection and inflammation. Nutrients 9, (2017). Gröber U. Mikronährstoffe – Metabolic tuning – Prävention – Therapie. (2011). Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart Hojyo, S. & Fukada, T. Roles of Zinc Signaling in the Immune System. Journal of Immunology Research 2016, (2016). Kuklinski, B. Lunteren I. Gesünder mit Mikronährstoffen – schützen Sie Ihre Zellen vor „Freien Radikalen“. (2016). Aurum Verlag Maywald, M., Wessels, I. & Rink, L. Zinc signals and immunity. International Journal of Molecular Sciences 18, (2017). Meyer R. Chronisch gesund. (2009) Mocchegiani, E. et al. Zinc: Dietary intake and impact of supplementation on immune function in elderly. Age (Omaha). 35, 839–860 (2013). Prasad, A. S. Zinc in human health: Effect of zinc on immune cells. 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Calcium

Calcium ist definitionsgemäß mit mehr als 50 mg pro kg Körpergewicht kein Spurenelement. Es ist eines der häufigsten Mineralien im menschlichen Körper, über 90 % des im Körper vorkommenden Calciums befinden sich in Knochen und Zähnen (für deren Festigkeit Calcium mit verantwortlich ist), sowie in Muskeln und Nerven. Der Calciumspiegel im Serum wird durch drei Hormone reguliert: Parathormon, Calcitonin und Calcitriol. Die Hauptfunktion des Parathormons besteht darin, eine ausreichende Calcium-Konzentration im Blutplasma und in den Körpergeweben zu gewährleisten. Das geschieht mittels Calciumverlagerung und Kontrolle der Calciumausscheidung. Parathormon führt indirekt zur Reifung und Aktivierung der Osteoklasten und damit zu einer Calcium-Phosphat-Mobilisierung aus dem Knochengewebe. Calcitonin ist der Gegenspieler des Parathormons und hat eine calciumsenkende Wirkung. Es hemmt die Calciumfreisetzung aus dem Knochen (durch Reduzierung der Aktivität der Osteoklasten), fördert die Calciumausscheidung über die Niere und setzt die Calciumresorption im Darm herab. Der Calciumspiegel wird kontinuierlich von „Calcium-Sensoren“ (bestimmte Rezeptor-Moleküle) der Nebenschilddrüse überwacht, um die Freisetzung des Parathormons engmaschig zu regulieren. Weitere Vorgänge im gesamten Körper sind auf ausreichende Calcium-Konzentrationen angewiesen: In der Muskulatur wird Calcium für die Muskelkontraktion benötigt, erst der Einstrom von Calcium-Ionen in die Muskelzellen führt zu einer Kontraktion der Muskulatur. Im Nervensystem wird Calcium zur Reizübertragung benötigt, durch den extrazellulären Calcium-Einstrom während eines Reizes werden die Neurotransmitter an Synapsen freigesetzt. Eine intakte Schleimhaut (z. B. Darmschleimhaut) benötigt Calcium zum Wachstum und zur Differenzierung der Epithelzellen. Als Cofaktor wird Calcium für enzymatische Reaktionen benötigt (z. B. beim Abbau der Glukose). Calcium aktiviert das Blutgerinnungssystem, durch Komplexbildung mit Phospholipiden und Gerinnungsfaktoren. Zellmembranen werden durch Calcium stabilisiert, die Differenzierung und Vermehrung von Zellen gefördert. Endokrine Drüsen benötigen Calcium zur Hormonausschüttung, z. B. Insulin aus den pankreatischen ß-Zellen. Bei einem Mangelzustand kann ein Teil des Calciums aus den Knochen gelöst und für andere Stoffwechselaufgaben zur Verfügung gestellt werden. Auch bei Azidosezuständen (Übersäuerungszuständen) wird Calcium vermehrt zu Pufferzwecken aus dem Knochen gelöst, weshalb der Säure-Basenstatus anerkanntermaßen als Risikofaktor für die Osteoporose („Knochenentkalkung“) gilt. Calcium-Störungen können die Folge vieler Krankheiten oder Therapien sein, welche die Hormonsekretion, die Rezeptorempfindlichkeit, die intestinale Absorption und die Nierenwirksamkeit beeinflussen. Eine erniedrigte Calciumkonzentration liegt zum Beispiel bei niedriger Albumin- bzw. Eiweißkonzentration, Vitamin-D-Mangel, Malabsorptionssyndrom, Niereninsuffizienz, Hypoparathyreoidismus u. ä. vor. Erhöht ist die Calciumkonzentration hingegen bei Hyperparathyreoidismus, Tumoren, Flüssigkeitsverlust, Vitamin-A- und D-Überdosierung, Sarkoidose, Hyperthyreose oder Morbus Addison. Indikationen für eine Supplementierung mit Calcium besteht z. B. bei Knochenbrüchen, Osteoporose, Multipler Sklerose, in Schwangerschaft und Stillzeit, beim prämenstruellen Syndrom, Bluthochdruck, Allergien, Bleivergiftungen. Auch bei verschiedenen Medikamenten kann eine Indikation für die Supplementierung mit Calcium bestehen (z. B. Glucocorticoude, Bisphosphonate, Aromatasehemmer oder Antiepileptika). Diese Lebensmittel sind besonders reich an Calcium (angegeben ist der Calcium-Gehalt in mg/100 g Lebensmittel): Mohn   2.500 Hartkäse   1.100 bis 1.300 Sesam   800 Hanfsamen   150 bis 950 Schnittkäse   500 bis 1.100 Brennnesseln   360 Weichkäse   300 bis 500 Getrocknete Feigen   250 Mandeln, Haselnüsse und Amaranth   200 bis 250 Grünkohl, Petersilie   200 bis 250 Brunnenkresse, Löwenzahn und Rucola   150 bis 200 Paranüsse   170 Milch, Joghurt und Kefir   100 bis 150 Chinakohl, Fenchel, Broccoli, Meerrettich   100 bis 150 Molke   70 bis 100 Bleichsellerie   80 Gekochte Sojabohnen   70 Hafermehl und Sonnenblumenkerne   50 Vollkornbrot   50 Rote Rüben   20 Bananen   8 Mineralwasser   2 bis > 50 Quellen Barstow, C. Electrolytes: Calcium Disorders. FP essentials 459, 29–34 2017. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Stryer: Biochemie. 2018 Bolland, M. J. et al. Calcium intake and risk of fracture: Systematic review. BMJ 351, 2015. Chiodini, I. & Bolland, M. J. Calcium supplementation in osteoporosis: Useful or harmful? European Journal of Endocrinology 178, D13–D25 2018. Cormick, G. & Belizán, J. M. Calcium intake and health. Nutrients 11, 2019. Cumming RG. Calcium intake and bone mass: a quantitative review of the evidence. Calcif Tissue Int. 1990 Oct; 47(4):194-201 Gröber U. Mikronährstoffe – Metabolic tuning – Prävention – Therapie. 2011. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart Ilich JZ, Kerstetter JE. Nutrition in Bone Health Revisited: A Story Beyond Calcium. J Am Coll Nutr. 2000 Nov-Dec;19(6):715-37 Kuklinski, B. Lunteren I. Gesünder mit Mikronährstoffen – schützen Sie Ihre Zellen vor „Freien Radikalen“. 2016. Aurum Verlag Meyer R. Chronisch gesund. 2009 Reid, I. R., Bristow, S. M. & Bolland, M. J. Calcium supplements: Benefits and risks. Journal of Internal Medicine 278, 354–368. 2015. Tankeu, A. T., Ndip Agbor, V. & Noubiap, J. J. Calcium supplementation and cardiovascular risk: A rising concern. Journal of Clinical Hypertension 19, 640–646. 2017. Wikipedia, freie Enzyklopädie.

Kalium

Kalium ist das wichtigste und mengenmäßig am häufigsten vorkommende Kation im intrazellulären Raum des menschlichen Körpers. Dabei besteht in vielen Geweben ein steiles Gefälle der Kaliumkonzentration zwischen dem Zellinneren und der extrazellulären Flüssigkeit. Im Zellinneren ist die Kaliumkonzentration hoch (etwa 5,7 g/l Kalium). Im Zellzwischenraum gibt es nur wenig Kalium (0,15 und 0,2 g/l Kalium). Die hohe Kaliumkonzentration im Zellinneren erhält den intrazellulären osmotischen Druck aufrecht, somit gelangt genügend Wasser in die Zelle. Natrium ist der „Gegenspieler“ von Kalium, und sein Konzentrationsgefälle verläuft in die entgegengesetzte Richtung. Diese gegenläufigen Konzentrationsgradienten werden durch einen aktiven Transportmechanismus in der Zellmembran aufrechterhalten, der sogenannten Natrium-Kaliumpumpe. Zahllose Transportvorgänge in die Zelle hinein und aus der Zelle heraus werden durch den Gradienten von Kalium und Natrium „angetrieben“. Kalium ist demnach für die Elektrizität der Zellmembranen beziehungsweise die Zellerregbarkeit von Bedeutung und erfüllt viele Funktionen im menschlichen Körper: Die Erregung von Nerven- und Muskelzellen benötigt Kalium für die neuromuskuläre Reizbarkeit und Muskelkontraktionen. Kalium ist auch für den Energiestoffwechsel des Herzens wichtig, für die Reizbildung, Reizweiterleitung und Kontraktion. Die Speicherung chemischer Energie in Form von ATP und der Aufbau des Glykogens als muskulärem Glukosespeicher benötigen Kalium. Kalium ist zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutdrucks notwendig. Im Säure-Basenhaushalt beeinflusst Kalium die Säureausscheidung über die Nieren. Verschiedene Enzymsysteme der Glykolyse, Glykogensynthese, des Proteinstoffwechsels und der oxidativen Phosphorylierung benötigen Kalium. Für den Insulinstoffwechsel und die Verwertung von Kohlenhydraten wird Kalium benötigt. Der Transport mancher Stoffe (z. B. Glukose, Aminosäuren) durch die Epithelien von Niere und Darm benötigt Kalium. Bei Patienten mit Bluthochdruck konnte die Gabe von Kalium (bis zu 220 mmol täglich) erhöhte Blutdruckwerte signifikant senken; Blutdruckmedikamente konnten unter Kaliumgabe reduziert werden. Manche Medikamente beschleunigen die Kaliumausscheidung, zum Beispiel Entwässerungstabletten wie Furosemid oder verschiedene Abführmittel. Darüber hinaus schwankt der Serum-Kaliumspiegel aber auch infolge von Schwankungen im Säure-Basen-Haushalt. Durchfälle, Resorptionsstörungen des Darmes wie Nierenerkrankungen können zu Kalium- und Natrium-Verlusten wie Dysbalancen führen. Da Kalium und Natrium als Gegenspieler fungieren, kann die zu hohe Aufnahme von natriumhaltigem Speisesalz zu reduzierten Kaliumwerten führen oder dessen Funktion beeinträchtigen. Erniedrigte Kaliumwerte ergeben sich zum Beispiel nach Durchfall, Erbrechen, Einnahme von Diuretika oder Kortikoiden, perniziöser Anämie oder Alkalose. Erhöht ist die Kaliumkonzentration hingegen bei Nierenfunktionsstörungen, Mineralcortikoidmangel, Einnahme mancher Medikamente (z. B. kaliumsparende Diuretika, ACE-Hemmer, Heparin u. ä.), Hämolyse, Azidose. Ein dauerhaftes Verschieben der Kalium-Konzentrationen kann bei erhöhter K+-Konzentration in der Anspannungsphase des Herzens zum Herzstillstand führen. Kalium ist ein essentieller Mineralstoff, der tägliche Bedarf des Menschen liegt bei ungefähr zwei Gramm. Diese Lebensmittel sind besonders reich an Kalium (angegeben ist der Kalium-Gehalt in mg/100 g Lebensmittel): Sojabohne (getrocknet)   1.800 Aprikosen (getrocknet)   1.370 Weizenkleie   1.350 Pistazie   1.020 Tomatenmark   1.014 Rote-Bete-Blätter (gekocht)   909 Linsen   840 Rosinen   749 Mandeln   705 Orangensaftkonzentrat   674 Erdnuss   658 Datteln   656 Sojamilch   638 Esskastanien   (geröstet) 592 Buchweizenmehl   (Vollkorn) 577 Cashew   565 Pommes frites (Pflanzenöl)   550 Kartoffeln (ungeschält, gebacken)   535 Sojabohnen (gekocht)   515 Avocado   485 Grapefruitsaft (weiß)   484 Spinat (gekocht)   466 Kochbananen (gekocht)   464 weiße Bohnen   454 Tomatenpüree   439 Kidneybohnen (gekocht)   402 Quellen: Biesalski HK, Fürst P, Kasper H, Kluthe R, PölertW, Puchstein Ch, StähelinHB. Ernährungsmedizin. GeorgThieme Verlag, Stuttgart/New York, 1999. Bundesinstitut für Risikobewertung: Domke A, Großklaus R, Niemann B, Przyrembel H, Richter K, Schmidt E, Weißenborn A, Wörner B, Ziegenhagen R (Hrsg.). Verwendung von Mineralstoffen in Lebensmitteln – Toxologische und ernährungsphysiologischen Aspekte Teil 2, BfR-Hausdruckerei Dahlem, 2004. Cappuccio P, MacGregor A. Does potassium supplementation lower blood pressure? A meta-analysis of published trials. J Hypertension, 1991. D-A-CH 2000 Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE), Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung (SGE), Schweizerische Vereinigung für Ernährung (SVE). Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, 1. Auflage. Umschau Braus GmbH, Verlagsgesellschaft, Frankfurt am Main. Elmadfa I, Leitzmann C. Ernährung des Menschen, 3. Auflage. Eugen Ulmer, Stuttgart, 1998. Grimm RH Jr, Neaton JD, Elmer PJ, Svendsen KH, Levin J, Segal M, Holland L, Witte LJ, Clearman DR, Kofron P, LaBounty RK, Crow R, Prineas RJ. 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