Eisenresorption

Der menschliche Organismus kann Eisen sowohl in zweiwertiger (Fe²⁺) als auch in dreiwertiger Form (Fe³⁺) verwerten, jedoch nur zweiwertiges Eisen resorbieren. Da Eisenionen meist fest an Nahrungsproteine gebunden sind, müssen sie zunächst durch den Magensaft (HCl, Pepsin) denaturiert werden. Eine zusätzliche Hitzedenaturierung der Proteine vor der Nahrungsaufnahme durch Kochen oder Braten beschleunigt diesen Prozess, da die molekulare Struktur der Proteine aufgebrochen wird. So können die Verdauungsenzyme leichter angreifen.

Bei normaler Mischernährung bildet das aus dem Myoglobin des verzehrten Tierfleischs freigesetzte zweiwertige Hämeisen die größte Eisenquelle. Aufgrund seiner festen Bindung an das Porphyringerüst geht es im Nahrungsbrei keine Komplexe mit anderen Chelatoren ein, sondern gelangt weitgehend unverändert in das Duodenum und den Dünndarm.

Das übrige Nahrungseisen liegt nach der Magenpassage hauptsächlich in Form von Fe³⁺-Komplexen vor. Es bindet an Nahrungsmoleküle, die eine Säuregruppe und zusätzliche OH-, NH₂- oder SH-Gruppen enthalten. Die Säuregruppe komplexiert mit Fe²⁺- oder Fe³⁺-Ionen, die zusätzlichen Gruppen stellen die Löslichkeit des Komplexes sicher. Beispiele sind die Ascorbinsäure und Aminosäuren wie Glycin und Cystein.

Ingesamt wird nur zirka 5-15% des oral aufgenommenen Eisens im Darm resorbiert. Das genaue Ausmaß der Resorption wird vom Organismus in Abhängigkeit vom Eisenbedarf und vom vorhandenen Speichereisen gesteuert. Bei Eisenmangel kann der Körper die Resorption auf bis zu 20%, nach einigen Quellen sogar 35% steigern. Der genaue Ablauf dieser Regulation ist noch nicht vollständig geklärt.

Im Duodenum liegt Eisen in absteigender Menge in lockeren Fe³⁺-Verbindungen, als zweiwertiges Hämeisen und in lockeren Fe²⁺-Verbindungen vor. Eisenionen und Hämeisen haben verschiedene Resorptionsmechanismen.

Dreiwertiges Eisen (Fe³⁺) wird zunächst im Bürstensaum des Darmepithels an der apikalen Membran der Enterozyten von der membranständigen Ferrireduktase zu Fe²⁺ reduziert. Liegt das Eisen bereits als Fe²⁺ vor, ist diese Reduktion nicht notwendig. Anschließend erfolgt der aktive Transport in das Zellinnere durch das Transportprotein DMT1 ("divalent metal ion transporter-1"), dessen Expression an den Eisenstatus des Körpers gekoppelt ist.^[1] Der Transport ist ein Cotransport (Symport) von Fe²⁺ und H⁺ und wird auch als DCT1 ("divalent cation transport-1") bezeichnet. Er ist nicht spezifisch für Eisen, da auch andere zweiwertige Metallionen so in die Zelle aufgenommen werden.

Darüber hinaus ist die Resorption von Fe³⁺ über den Mobilferrin-Integrin-Pfad (MIP) möglich.^[2]

In der Mukosazelle angekommen, werden die Eisenionen sofort mit Apoferritin zu ihrer "Lagerform" Ferritin komplexiert. Der Weitertransport der Eisenionen erfolgt am basalen Zellpol. Dort werden sie vom Membranprotein Ferroportin (FP) in den Extrazellulärraum sezerniert, wo sie von Hephaestin und Coeruloplasmin wieder zu dreiwertigem Eisen oxidiert werden. Schließlich erfolgt die Bindung der Eisenionen an Transferrin und der Abtransport auf dem Blutweg.

Bei diesem von Crichton (2002) postulierten Transportweg wird das Hämeisen durch den Häm-Carrier (HCP-1) auf der apikalen Membran der Mukosazelle gebunden und in das Zytosol aufgenommen. Häm wird im endoplasmatischen Retikulum (ER) durch die Hämoxygenase-1 zu Biliverdin und CO degradiert und das zweiwertige Eisen freigesetzt. Der Rest des Transports vollzieht sich wie bei 3.1 geschildert.

Früher wurde angenommen, dass der o.a. Transportmechanismus den Körper vor einem Eisenüberschuss schützen kann. Dies ist jedoch bei einer akuten oralen Eisenvergiftung nicht der Fall. Bei älteren Menschen ist die Kapazität der Regulationsmechanismen, die einen Eisenüberschuss verhindern, bereits ab einer Eisenaufnahme von mehr als 30 mg/Tag ausgeschöpft.

siehe auch: Eisenstoffwechsel

• Bildquelle Podcast: © Midjourney