Körpereigene Reserven

Ein geringer Teil des körpereigenen Natriums befindet sich in der intrazelluläre Flüssigkeit und ist dort für das Membranpotential der Zellwände und für Enzymaktivitäten von Bedeutung. Der Gesamtbestand des Körpers an Natrium beträgt beim Mann 100 Gramm (4348 mmol) und bei der Frau 77 Gramm (3348 mmol). Davon fallen 98 Prozent auf den Extrazellulärraum. Der Natriumbestand in der extrazellulären Flüssigkeit wird in erster Linie über das Aldosteron-Angiotensin-Renin-System gesteuert und über die Niere geregelt. Vor allem in venösen Gefäßen findet eine kontinuierliche Messung der Wandspannung statt, die direkt mit dem osmotischen Druck und damit der Na ⁺ -Konzentration verbunden ist. Ein Abfall der Na ⁺ -Konzentration führt zur Bildung von Angiotensin, das in der Nebenniere die Freisetzung von Aldosteron bedingt. Es kommt zu einer verstärkten Na-Rückresorption. Die Natriumausscheidung kann nahezu auf null sinken. Bei einer Zunahme der Wandspannung in den Vorhöfen des Herzens kommt es umgekehrt zur Bildung des atrialen natriuretischen Faktors (ANF), der in der Niere für eine verstärkte Natriumausscheidung sorgt. ³ Mit dem Stuhl werden nur geringe Natriummengen ausgeschieden. 4

Wichtige physiologische Funktion

• Entscheidende Bedeutung bei der Regulation der Osmolarität Zusammen mit Chlorid

und Kalium Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks im Extrazellulärraum • Regulation des Säure-Basen-Haushaltes • Kontrolle des Membranpotentials • Erregungsleitung in Nerven- und Muskelzellen • Resorption von Glukose, Aminosäuren und wasserlöslichen Vitaminen

Hyponatriämie

Ein Hyponatriämie entsteht aufgrund eines Mangels an Natrium oder ist bedingt durch beispielsweise starke Durchfälle, anhaltendes Erbrechen, starkes Schwitzen, bei Resorptionsstörungen der Niere, vermehrte Harnausscheidung und vermehrtes Harnvolumen. ⁵ Es kommt zu einer Hypoosmolarität im Extrazellulärraum mit einer Flüssigkeitsverlagerung in den intrazellulären Raum, was zu Wasserverschiebungen ins Gewebe, insbesondere ins Gehirn führt. Als klinische Zeichen eines Natriummangelsyndroms sind erniedrigter Blutdruck, Kopfschmerzen, Erbrechen, Bewusstseinsstörungen und Muskelkrämpfe zu beobachten. Bei Erkrankungen mit exzessiven Durchfällen, vor allem Na-Verlust, oder Erbrechen, vor allem Cl-Verlust, kann die auftretende Dehydratation bis zum Tode führen.

Hypernatriämie

Von größerer Bedeutung ist heute die überhöhte Natriumzufuhr insbesondere in Bezug auf die Entstehung und Behandlung von Bluthochdruck (Hypertonie). Dass Kochssalz bei entsprechender genetischer Disposition neben vielen anderen Ernährungsfaktoren für die Entstehung von Bluthochdruck mitverantwortlich ist, konnten zahlreiche Studien belegen. Eine hohe Kochsalzaufnahme führt praktisch immer zum Bluthochdruck. Das Ausmaß der Drucksteigerung ist jedoch individuell verschieden. Eine solche Kochsalzsensitivität darf jedoch nicht dahin führen, dass eine Therapie mit kochsalzreduzierter Kost nur bei „salzempfindlichen“ Menschen durchgeführt wird. ⁶ Eine kochsalz- oder natriumarme Ernährungsweise spielt somit bei jeder Bluthochdruckbehandlung eine große Rolle und senkt den systolischen und diastolischen Blutdruck. Neben der absoluten Höhe der

³ Biesalski Grimm 2001, S. 216

⁴ D_A_CH-Referenzwerte 2000, S. 152

⁵ Elmadfa 1998, S. 213

⁶ Kasper 2004, S. 366

Natriumchloridzufuhr scheint auch das Verhältnis der Natrium- zur Kaliumzufuhr für die Höhe des Blutdrucks von Bedeutung sein.

Natürliche Quellen

Natrium wird in Verbindung mit Chlorid als Kochsalz bezeichnet und in dieser Form am häufigsten verzehrt Ein erheblicher Teil der täglichen Kochsalzaufnahme erfolgt „verborgen“ in Form von industriell hergestellten Lebensmitteln. ⁷ Von Natur aus natriumarmen Lebensmitteln wird bei der Weiterverarbeitung in Form von Konservierung Kochsalz oft in Form von großer Mengen hinzu geführt. Aus dem primär natriumarmen Nahrungsmittel ist dann durch die industrielle Bearbeitung ein natriumreiches Lebensmittel entstanden. Auch Fertigprodukten sind in der Regel reich an Kochsalz. Gemüsesäfte können beispielsweise bis zu 10 Gramm Kochsalz pro Liter zugeführt sein. In Deutschland werden durch Brot- und Backwaren etwa 30 Prozent, mit Fleisch und Wurstwaren über 30 Prozent der täglichen Natriumchloridaufnahme gedeckt. Natürliche Quellen, die einen hohen Gehalt an Natrium enthalten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Kochsalzarm sind beispielsweise Sauermilchprodukte wie Speisequark, Kefir, und Joghurt, Fleisch und Fisch.

Chlorid (Cl)

Chlor wurde 1774 von dem Schweden Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Der Apotheker synthetisierte es zufällig durch eine Reaktion von Salzsäure und Braunstein. Er hielt es damals irrtümlicher Weise für ein Oxid. Erst Sir Humphrey Davy Professor für Chemie in London erkannte 1810 den Elementcharakter und nannte es Chloricgas bzw. Chlorine. Der Name kommt von dem griechischen Wort chloros - gelbgrün.

⁷ Kasper 2004, S. 366

Zufuhrempfehlungen

Körpereigene Reserven

Neben Natrium ist Chlorid mit 88 Prozent das wichtigste Anion der extrazellulären Flüssigkeit. Es ist zusammen mit Natrium für die Regulation des Gesamtvolumens und des osmotischen Drucks zuständig. Chlorid befindet sich in hohen Konzentrationen in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit sowie in den Verdauungssekreten, insbesondere in Form von Salzsäure im Magen. Im Intrazellulärraum liegt nur eine geringe Chloridkonzentration von 12 Prozent vor. Der Gesamtchloridbestand des Körpers betrögt im Durchschnitt 33 mmol (1,2 Gramm) pro Kilogramm Körpergewicht.

Wichtige physiologische Funktionen

• Gemeinsam mit Natrium beeinflusst Chlorid als Hauptanion des Extrazellulärraumes

den osmotischen Druck und die Flüssigkeitsverteilung im Organismus • Chlorid spielt wichtige Rolle in der Aufrechterhaltung der Elektroneutralität in den

Körperflüssigkeiten und im Säure-Basen-Haushalt

• Transport von anderen Ionen über die Zellmembran erfordert in den meisten Fällen Na ⁺ - und Cl ^- -abhängige Cotransporter oder Antiporter • Chlorid ist in den Peptidasen Angiotensin ll und Kathepsin enthalten • Im Magen bildet Chlorid zusammen mit Wasserstoff die Magensäure (Salzsäure). Sie

ist entscheidend an der Zerlegung von Nahrungseiweiß beteiligt.

Chloridmangel/Hypochlorämie

Ein Chloridmangel kommt selten vor. Er äußert sich identisch mit einem Natriummangel und ist aus den Funktionen im Extrazellulärraum ableitbar. Durch anhaltendes Erbrechen oder starken Durchfall kann es zu Verlusten von Magensäure kommen, vor allem wenn eine chloridarme Nahrung hinzukommt. Auch starkes Schwitzen kann zu einem Mangel an Chlorid führen. Chloridmangel führt zu Störungen im Säuren-Basen-Haushalt des Körpers (Alkalose), die mit flacher Atmung, Muskelkrämpfen und Herzfunktionsstörungen verbunden sein können.

Chlorakne

Unter einer Chlorakne versteht man eine Hauterkrankung, besonders im Gesicht und an verschiedenen Körperregionen, die von Chlor bzw. Chlorverbindungen verursacht wird. Chlorakne kann auf Grund beruflicher Tätigkeiten in der chemischen Industrie oder der Elektroindustrie mit Chlorphenol (TCDD; Dioxin), Perchlornaphthalin, polychlorierten Biphenylen und anderen chlorhaltigen Chemikalien auftreten. Auch Chemieunfälle kommen als Auslöser für eine Chlorakne in Frage. Die Hautveränderungen zeigen sich u.a. in Form von Verdickungen der Hornschicht in den Haarbalgen, in Mitessern oder auch in Knoten, Abszessen oder Zysten. 8

Überdosierung/Hyperchloridämie

Die Chloridaufnahme liegt in vielen westlichen Industrieländern über dem Bedarf, da viele industriell hergestellte Lebensmittel mit Natriumchlorid gewürzt und verfeinert sind. Überschüssiges Chlorid wird im Allgemeinen durch den Urin und durch Schwitzen wieder

⁸ http://www.m-ww.de/gesund_leben/ernaehrung/mineral_spuren/chlor.html?page=2#mangelerscheinungen

ausgeschieden. Ein hoher Salzkonsum (Natriumchlorid) kann bei manchen Menschen allerdings zu Bluthochdruck führen oder ihn verstärken.

Durchschnittliche Versorgung der Bevölkerung Der Bedarf mit Chlorid wird wie beim Natrium mehr als genug gedeckt.

Kalium (K)

Auch das Mengenelement Kalium wurde im Jahre 1808 von dem englischen Chemiker Sir Humphrey Davy entdeckt. Für den Menschen ist Kalium ein wichtiger Mineralstoff. Nach Kalzium, Phosphor und Schwefel ist es das vierthäufigste Element im Körper.

Zufuhrempfehlungen

Ein exakter Bedarf lässt sich für Kalium nicht ermitteln. Für Erwachsene werden 2 Gramm täglich als ausreichend gesehen. Diese Menge ist unter den üblichen Lebensbedingungen ausreichend. Um die normalen Kalium-Körperbestände und Plasmakonzentrationen aufrechtzuerhalten, ist eine minimale Zufuhr von 1,6 Gramm täglich notwendig. Die tatsächliche Kaliumzufuhr liegt mit 2,5 Gramm täglich über dem Minimum und lässt keine Mangelsymptome erwarten.

Körpereigene Reserven

Der Kaliumbestand hängt vom Anteil der stoffwechselaktiven Körpermasse (lean body mass) ab. Er beträgt bei Frauen aufgrund der höheren Fettmasse etwa 100 Gramm und bei Männern etwa 150 Gramm. Kalium befindet sich mit 140 mmol pro Liter zu 98 Prozent in der intrazellulären Flüssigkeit und ist dort das häufigste Kation. Das Skelettmuskelgewebe weist die höchste Kaliumkonzentration auf. Etwa 2 Prozent des Kaliumbestandes befindet sich im Extrazellulärraum. Obwohl das extrazelluläre Kalium nur sehr wenig vom Gesamtkaliumbestand ausmacht, reagiert der menschliche Körper auf Schwankungen der extrazellulären Kaliumkonzentration sehr empfindlich. Diese Schwankungen können sowohl bei einer Kaliumerhöhung als auch bei einer Erniedrigung zu schweren muskulären und neuromuskulären Störungen führen. 9

Wichtige physiologische Funktionen

Kalium ist der Gegenspieler von Natrium und erfüllt mit mit diesem Mineralstoff gemeinsam folgende Aufgaben

• Regulation des osmotischen Drucks und des Wasserhaushalts, Aufrechterhaltung des

Säure-Basen-Gleichgewichts

• Kalium reguliert die Weiterleitung von Nervenimpulsen und die Kontrolle der

Muskelkontraktur • Eiweißsynthese

• Kalium ist für die Aufrechterhaltung eines normalen Blutdrucks von Bedeutung • Aktiviert Enzymsysteme wie die Pyruvatkinase in der Glykolyse • Spielt eine Rolle im Kohlenhydrat-, Fett-, Eiweiß- und Hormonstoffwechsel • Gewährleistung der Potenzialdifferenz von Membranen: hierdurch werden aktive Transportprozesse ermöglicht. 10

⁹ D-A-CH Referenzwerte 2000, s. 154

¹⁰ Schmidt, 2004, S. 235

Hypokaliämie

Eine Hypokaliämie tritt dann auf, wenn die Kaliumkonzentration im Serum unter 3,6 mmol pro Liter liegt. Unter normalen Umständen kommt es kaum zu einem alimentär bedingten Kaliummangel. Hauptursache eines Kaliummangels sind große Verluste an Kalium über den Darm und die Nieren insbesondere durch schwere Durchfälle, heftiges Erbrechen, Missbrauch von Laxantien und Diuretika, wobei die Kaliumausscheidung mit dem Stuhl steigt. Auch Essstörungen wie Anorexia nervosa oder Bulimia nervosa können mit einer Hypokaliämie einhergehen. Eine chronische Niereninsuffizienz und metabolische Störungen wie beispielsweise eine diabetische Azidose können ebenfalls Ursache eines Kaliummangels sein.

Die zentrale Stellung von Kalium im Stoffwechsel der Muskel- und Nervenzellen hat zur Folge, dass sich Kaliummangel durch neuromuskuläre Symptome äußert. Durch das Absinken der intrazellulären Kaliumkonzentration kommt es zu einem Natriumeinstrom mit Natriumanreicherung in der Zelle. Infolge der niedrigen Osmolarität des Extrazellulärraumes entsteht eine hypotone Dehydratation. Das hat eine verminderte Erregbarkeit der Muskulatur zufolge, so dass sich eine Schwäche der Skelettmuskulatur entwickelt, die in schweren Fällen mit einer Lähmung einhergehen kann. Seitens des Herzens können sich Herzrhythmusstörungen und Herzerweiterungen einstellen. Ein langanhaltender Kaliummangel kann zu schweren Störungen im Säure-Basen-Haushalt, zu hypokaliämischer Nephropathie und eventuell zum Koma führen. 111213

Hyperkaliämie

Eine Hyperkaliämie ist in der Regel Folge einer chronischen Niereninsuffizienz mir Störungen der Kaliumausscheidung. Die Serumkaliumkonzentration liegt bei über 5 mmol pro Liter. Begünstigend wirken Faktoren wie bestimmte Medikamente beispielsweise kaliumsparende Diuretika, ACE-Hemmer oder verschiedene Antirheumatika. Obwohl eine Hyperkaliämie seltener auftritt als ein Kaliummangel, ist sie als gefährlicher einzuschätzen, da es bis zu Störungen der Herzfunktion und Herzlähmungen kommen kann. Neben diesen Funktionseinschränkungen können schwere Muskel- und Nervenstörungen auftreten. Die Hyperkaliämie äußert sich des weiteren noch in Ohrensausen, Taubheit, Verwirrtheit, Halluzinationen, Muskelzittern und Kribbeln.

Natürliche Quellen

Kalium ist vorwiegend in pflanzlichen Lebensmittel wie beispielsweise Bananen, Kartoffeln, Trockenobst, Spinat, Champignons in ausreichender Menge enthalten. Bei der Zubereitung von Lebensmitteln nimmt der Kaliumgehalt ab, da Kalium während des Kochens in das Kochwasser abgeben wird. 14

¹¹ Kasper 2004, S. 56

^{12 Schauder 2003, S. 114 13} Elmadfa 1998, S. 216

¹⁴ D-A-CH Referenzwerte 2000, S. 156

Durchschnittliche Versorgung in der Bevölkerung

Die Aufnahme von Kalium liegt in Deutschland mit etwa 62 Prozent über den Kaliumempfehlungen. 15

Kalzium (Ka)

Das Element Kalzium wurde im Jahre 1808 von Sir Humphrey Davy in London entdeckt. Der von Davy gegebene Name leitete sich vom lateinischen Wort „calx“ ab, was soviel wie Kalkstein bedeutet.

Zufuhrempfehlungen

Der Kalziumbedarf ist bei Schwangeren und Stillenden erhöht. Er liegt bei 1200 mg täglich. ¹⁶ Säuglinge, Kinder, Jugendliche und älter Menschen müssen ebenfalls auf eine ausreichende Versorgung achten.

Körpereigne Reserven

Kalzium ist der mengenmäßig wichtigste Mineralstoff. Mehr als 99 Prozent des Kalziumbestandes sind im Skelett und in den Zähnen Kalziumionen liegen zusammen mit Phosphationen als Hydroxylapatit vor. Das Knochengewebe ist für den menschlichen Organismus gleichzeitig wichtigster Kalziumspeicher. Bei Neugeborenen sind etwa 25 bis 30 Gramm und bei erwachsenen Männern 900 bis 1300 Gramm und bei erwachsenen Rauen 750 bis 1100 Gramm Kalzium in Knochen und Zähnen eingelagert. 17

Stoffwechsel

Kalzium wird mit Hilfe eines Carrier-Eiweißes, dessen Bildung durch Vitamin D induziert wird, zu 20 bis 40 Prozent resorbiert. Beeinflusst wird die Resorption durch die Art und Menge der Ca-Salze, dem pH-Wert, der Anwesenheit von Vitamin D. Vitamin D fördert die Resorption und die Einlagerung von Kalzium in die organische Matrix des Knochens, das Osteoid. Zwischen dem in den Knochen eingelagertem und gelöstem Kalzium findet ein ständiger Austausch statt. Steigt der Blutkalziumspiegel, so wird das Schilddrüsenhormon Calcitonin ausgeschüttet, das eine verstärkte Kalziumeinlagerung in die Knochen und damit eine Senkung des Blutkaliumspiegels. Sinkt der Blutkalziumspiegel wird Parathormon aus

¹⁵ Ernährungsbericht 2000, S. 48

¹⁶ D-A-CH Referenzwerte 2000

¹⁷ Schlieper 2000, S. 170

der Nebenschilddrüse ausgeschüttet. Es aktiviert Vitamin D, das wiederum die Bildung eines Kalzium bindenden Carrier-Eiweißes in der Darmschleimhaut fördert und so die Kalziumresorption verstärkt. Zusätzlich bewirkt das Parathormon eine verstärkte Kalziumfreisetzung aus den Knochen, so dass die Kalziumreserven in den Knochen bis auf die Hälfte schrumpfen können. Es findet eine verstärkte Rückresorption statt und somit eine verminderte Kalziumausscheidung aus dem Harn. Der Kalziumspiegel wird erhöht. Parathormon wirkt dem Calcitonin entgegen. Es besteht eine enge Beziehung zwischen dem Kalzium- und Phosphatstoffwechsel. Das Parathormon der Nebenschilddrüse reguliert neben der Einlagerung und Mobilisierung von Kalzium im Skelett auch die Phosphatsscheidung über die Niere. 1819

Wichtige physiologische Funktionen • Kalzium verleiht Knochen und Zähnen Festigkeit

• Kalzium beeinflusst die Durchlässigkeit (Permeabilität) der Zellmembranen. • Es besitzt wichtige Funktionen bei der Stabilität der Zellmembran • Kalzium beeinflusst die Erregbarkeit der Nerven und der Muskeln und wirkt auf die

Herztätigkeit. Es ist somit für die Reizübertragung im Nervensystem verantwortlich. • Kalzium aktiviert die Blutgerinnung durch die Bindung an Phospholipide und

Gerinnungsfaktoren.

Hypokalzämie

Eine Hypokalzämie kann akut oder chronisch verlaufen und verschiedene Ursachen haben. Faktoren die die Kalziumversorgung beeinträchtigen sind

Daneben spielen ein Hypoparathyreodismus, Parathormonresistenz und Vitamin D-Resistenz eine Rolle. Die akute Hypokalzämie geht mit Tetanie mit Muskelkämpfen vor allem der Mittelhand- und der Mittelfußmuskulatur, Kribbeln oder taube Gefühle, Verwirrtheit und depressiven Stimmungsschwankungen einher. Liegt gleichzeitig ein Magnesium- oder Kaliummangel vor, kann sich die neuromuskuläre Erregbarkeit verstärken. Die Symptomatik bessert sich durch die Zufuhr von Kalzium und falls erforderlich mit einer Vitamin D-Substitution.

Osteoporose

Kalzium ist einer der wichtigsten Faktoren für die Osteoporoseprophylaxe und -therapie. Besonders bei Frauen nach der Menopause wird der Kalzium- und Knochstoffwechsel durch den Rückgang der Östrogenproduktion beeinflusst. Die Synthese des Vitamin D-Hormons 1,25 Dihydroxycholecalciferol ist gestört. Kalzium wird aus den Knochen freigesetzt, so dass der Blutkalziumgehalt steigt und weniger Parathormon ausgeschüttet wird. Die Kalziumausscheidung ist erhöht. Durch Bewegungsmangel, einer verminderten Bildung von aktiven Vitamin D und einer erhöhten Phosphataufnahme wird das Osteoporoserisiko stark erhöht. ²⁰ Da bereits viele Kinder unter einem Kalziumdefizit leiden, sollte frühzeitig mit einer

¹⁸ Kasper 2004, S. 58/59

¹⁹ Schlieper 2000, S. 171

²⁰ Schlieper 2000, S. 171

ausreichenden Kalziumversorgung begonnen werden. Bei älteren Menschen ist zusätzlich auf eine Vitamin D-Substitution zu achten. 21

Hyperkalzämie

Die Ursachen einer Hyperkalzämie sind vielfältig. In den häufigsten Fällen liegt eine Tumorerkankung oder ein Hyperparathyreodismus vor, die zusammen für etwa 90 Prozent der Hyperkalzämien verantwortlich sind. Die Symptome sind unspezifisch. Es treten allgemeine Schwäche, leichte Ermüdbarkeit, Appetitlosigkeit, depressive Verstimung, Übelkeit und Erbrechen, Verstopfung, gesteigerter Durst und vermehrtes Wasserlassen, Gewichtsabnahme und Austrocknung. In schweren Fällen sind Bewusstseinsstörungen und Koma möglich.

Natürliche Quellen

Hohe Kalziumgehalte findet man in Milch und Milchprodukten, mittlere Gehalte in Getreideerzeugnissen, Obst, Gemüse und kalziumangereicherte Mineralwässer. Einen positiven Einfluss auf die Verfügbarkeit von Kalzium haben Vitamin D und Lysin, einen negativen Einfluss Phytat, oxalsäurereiche Lebensmittel wie Rhabarbar, schwarzer Tee oder Spinat, Ballaststoffe wie Uronsäuren und Lignin, große Mengen an Phosphat und gesättigte Fettsäuren, eine niedrige Eiweißzufuhr und Eiweiße mit geringer biologischer Wertigkeit.

Durchschnittliche Versorgung in der Bevölkerung

Die Kalziumzufuhr ist in allen Altersgruppen zu niedrig. Der Bedarf liegt für Erwachsene Männer und Frauen im Aller von 25 bis 65 Jahren bei 1000 mg täglich. Dieser Wert wird in etwa zu 82 Prozent gedeckt. Da insbesondere Schwangere und Stillende Frauen einen erhöhten Kalziumbedarf von täglich 1200 mg haben, ist auf eine ausreichende Kalziumzufuhr zu achten, um einer negativen Kalziumbilanz mit Verlust an Knochenmineralgehalt vorzubeugen. 22

Phosphat (P)

Phosphat wurde, so weit bekannt ist, in unserem Kulturkreis durch Henning Brand (vermutlich 1630-1710) aus Hamburg im Jahre 1669 entdeckt.

Zufuhrempfehlungen

²¹ Schmidt 2004, S. 244 (Leitfaden Mikronährstoffe)

²² Ernährungsbericht 2000, S. 48