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Chrom

Chrom ist ein für den Menschen lebensnotwendiger (essentieller) Mineralstoff [26]. Chrom existiert in verschiedenen Verbindungen. Die für den Menschen biologisch wichtigste Chromverbiundung ist dreiwertiges Chrom ( Cr+3 ) [1, 3, 7].

Aufnahme vom Chrom

In den Nahrungsmitteln ist dreiwertiges Chrom an Aminosäuren gebunden und wird über die Darmschleimhaut, insbesondere im Leerdarm (Jejunum), absorbiert. Die Aufnahme (Resorption) kann über verschiedene Mechanismen erfolgen [2]. Entweder über einer passive Diffusion oder eine naktiven rezeptorvermittelten Transport. Die Aufnahmerate des oral aufgenommenen Chroms ist insgesamt sehr gering.

Die Resorptionsrate von Chrom wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst [1, 2, 3, 6, 7, 9, 13]:

  • Chrom-Zufuhrmenge: Mit einer steigenden Zufuhrmenge an Chrom (40-250 Mikrogramm/Tag) sinkt die Resorptionsrate auf etwa 0,4 % ab; bei einer niedrigeren täglichen Zufuhr von beispielsweise 10 Mikrogramm liegt die Absorption dagegen bei 2 %
  • Chemische Eigenschaften der aufgenommenen Chrom-Verbindung: während die Resorption aus Chromchlorid sehr gering ist, kann Chrom aus Chrompicolinat wesentlich besser resorbiert werden
  • Art und Menge anderer gleichzeitig aufgenommenen Nahrungskomponenten:  Vitamine, wie Vitamin C  und Niacin als auch Aminosäuren, Oxalat, Stärke sowie Eisen- und Zink-Mangel fördern die Chrom-Aufnahme; Phytinsäure (Phytate) und die Spurenelemente Zink, Eisen und Vanadium hemmen hingegen die Absorption.

Transport und Verteilung von Chrom

Im Anschluss der Resorption wird Chrom im Blut hauptsächlich an das Transporteiweiß Transferrin gebunden. Wenn kein weiteres Molekül des Transferrins für den Chrom-Transport vorliegt, kann Chrom auch in Verbindung mit dem Transportprotein Albumin sowie Beta- und Gamma-Globulin zu den Geweben transportiert werden [2].

Nach neuesten Untersuchungen beträgt der Chrom-Gehalt des Serums beziehungsweise des Plasmas etwa 0,01-0,05 Mikrogramm pro Deziliter. Mit zunehmendem Alter sinkt sowohl die Resorption von Chrom als auch die Chrom-Konzentration in den meisten Geweben und Organen [6].

In der Folge wird deutlich weniger dreiwertiges Chrom in den Glucosetoleranzfaktor (GTF) eingebaut, was sich ungünstig auf den Kohlenhydrat-, Protein- sowie Fettstoffwechsel auswirkt [6]. Der GTF besteht vermutlich aus mehreren Chrom-Komplexen und stellt die biologisch aktive Form des Spurenelements dar. 

Speicherung von Chrom

Chrom wird zum größten Teil in Leber, Milz, Knochen und Weichteilgewebe, wie Niere und Lunge, gespeichert [1, 3, 11]. Die Chrom-Konzentration in diesen Organen und Geweben liegt etwa zwischen 20 und 30 Mikrogramm pro Kilogramm und schwankt nach geographischer Herkunft [6].

Ausscheidung von Chrom

Absorbiertes Chrom wird überwiegend über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden [2, 5, 6]. 80 bis 97 % des in den Nierenkörperchen filtrierten Chroms werden über die Niere rückresorbiert und dem Organismus wieder zur Verfügung gestellt [9]. Die Ausscheidung des Chrom-Anteils, der vom Leerdarm (Jejunum) nicht absorbiert wurde, erfolgt weitestgehend mit dem Stuhl (Fäzes) [6, 12]. Geringe Mengen gehen über Haare, Schweiß und Galle verloren [6].

Empfehlungen der Chrom-Zufuhr

Die Fähigkeit zur Bildung des Glucosetoleranzfaktors (GTF) sinkt mit steigendem Alter [9]. Schließlich sollten ältere Menschen auf eine ausreichende Chrom-Aufnahme über die Nahrung achten. Zudem empfiehlt sich die Zufuhr von Chrom-haltigen GTF-Molekülen [9]. Beispielsweise enthält Chrom-Hefe den bereits synthetisierten Faktor GTF [12]. In kohlenhydratreichen Pflanzen wie Zuckerrohr oder Zuckerpflanzen ist der GTF ebenfalls zu finden. Bei der Herstellung von raffiniertem Zucker geht der GTF jedoch verloren [9].

Literatur

  1. Biesalski, H. K.; Köhrle, J.; Schümann, K. Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. 235-236 Georg Thieme Verlag; Stuttgart/New York 2002

  2. Biesalski, H. K., Fürst, P., Kasper, H., Kluthe, R., Pölert, W., et al. Ernährungsmedizin. 175-176 Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999

  3. 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

  4. Davis C.M., Sumrall K.H., Vincent J.B. (1996) A biologically active form of chromium may activate a membrane phosphotyrosine phosphatase (PTP). Biochemistry 35: 12963-12969

  5. do Canto O.M., Sargent T., Liehn J.C. (1995) Chromium 3 metabolism in diabetic patients. In: Kinetic models of trace element and mineral metabolism. Subrananian K.N., WastneyM.E. (Eds.) CRC Press, Boca Raton, FL, p. 205-219

  6. Elmadfa und Leitzmann. Ernährung des Menschen. 279-281 Verlag Eugen Ulmer Stuttgart; 2004; 4., korrigierte und aktualisierte Auflage

  7. Hahn A. Nahrungsergänzungsmittel. 180-182 Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001

  8. Kaats G.R., Blum K., Fisher J.A. et al. (1996) Effects of chromium picolinate supplementation on body composition: a randomized doublemasked placebo-controlled study. Curr Ther Res 57: 747-756

  9. Kasper H. Ernährungsmedizin und Diätetik. 66 Urban & Fischer Verlag; 2004 Elsevier GmbH, München

  10. Mooradian A.D., Failla M., Hoogwerf B., Maryniuk M., Wylie-Rosett J. (1994) Selected vitamins and minerals in diabetes. Diabetes Care 17: 464-479

  11. Pasman W.J., Westerterp-Plantenga M.S., Saris W.H.M. (1997) The effectiveness of long-term supplementation of carbohydrate, chromium, fibre, and caffeine on weight maintenance. Int J Obes Relat Metab Disord 21: 1143-1151

  12. Schmidt, Dr. med. Edmund, Schmidt, Nathalie Leitfaden Mikronährstoffe. 262-265 Urban & Fischer Verlag; München, Februar 2004

  13. Stoecker B.J. (2001) Chromium. In: Present knowledge in nutrition. Eighth edition. Bowman B.A., Russell R.M. (Eds.) ILSI Press, Washington, DC, p. 366-372

Chrom-6-Verbindungen sind zudem sehr unstabil und können spontan reduziert werden. Aus diesem Grund enthalten Lebensmittel kein Chrom im sechswertigen Zustand [3]. Da eine hohe Energie erforderlich ist, um dreiwertiges in sechswertiges Chrom zu oxidieren, können sechswertige Chromverbindungen in biologischen Systemen praktisch nicht entstehen [3].

Resorption

Das in Nahrungsmitteln enthaltende dreiwertige Chrom wird – gebunden an Aminosäuren – über die Mukosazellen des Dünndarms, vornehmlich im Jejunum (Leerdarm), absorbiert. Die Resorption kann entweder durch passive Diffusion oder rezeptorvermittelt, das heißt durch einen aktiven Transport erfolgen [2]. Die Resorptionsrate des oral aufgenommenen Chroms ist insgesamt sehr gering.
Cr+3 wird nur zu 0,5 % und Cr+6 etwa zu 2 % resorbiert. Zudem wird die Resorption von zahlreichen Faktoren beeinflusst [1-3, 5-7, 9]:

  • Aufnahmemenge – mit steigendem Angebot an Chrom – 40-250 µg/d – sinkt die Resorptionsrate auf etwa 0,4 % ab; bei niedrigeren Zufuhren – zum Beispiel 10 µg/d – liegt die Absorption dagegen bei 2 %
  • Chemische Eigenschaften der aufgenommenen Chromverbindung – während die Resorption aus Chromchlorid sehr gering ist, kann Chrom aus Chrompicolinat wesentlich besser resorbiert werden
  • Art und Menge anderer gleichzeitig anwesender Nahrungskomponenten – zu den die Resorption fördernden Faktoren gehören sowohl Vitamine, wie Vitamin C – Ascorbinsäure – und Niacin als auch natürliche Chelatbildner, Aminosäuren, Oxalat, Stärke sowie Eisen- und Zinkmangel; Phytinsäure (Phytate) und die Spurenelemente Zink, Eisen und Vanadium hemmen hingegen die Absorption.

Transport und Verteilung

Im Anschluss der Resorption wird Chrom im Blut hauptsächlich an das Transporteiweiß Transferrin gebunden. Ist die Bindungskapazität von Transferrin gesättigt, kann Chrom auch in Verbindung mit Albumin sowie Beta- und Gamma-Globulin zu den Geweben transportiert werden [2]. Nach neuesten Untersuchungen beträgt der Chromgehalt des Serums beziehungsweise des Plasmas etwa 0,01-0,05 µg/dl [5].
Chrom wird zum größten Teil in Leber, Milz, Knochen und Weichteilgewebe, wie Niere und Lunge, gespeichert [4, 6, 15]. Die Chrom-Konzentration in diesen Organen und Geweben liegt etwa zwischen 20 und 30 µg/kg und schwankt nach geographischer Herkunft [5].

Mit zunehmenden Alter sinkt sowohl die Resorption von Chrom als auch die Chrom-Konzentration in den meisten Geweben und Organen [5]. In der Folge wird deutlich weniger Cr+3 in den Glucosetoleranzfaktor (GTF) eingebaut, was sich ungünstig auf den Kohlenhydrat-, Protein- sowie Fettstoffwechsel auswirkt [5]. Darüber hinaus lässt die Fähigkeit zur Bildung des GTFs mit steigendem Alter nach [5]. Schließlich sollten ältere Menschen auf eine ausreichende Chromaufnahme über die ahrung achten. Zudem empfiehlt sich die Zufuhr von chromhaltigen GTF-Molekülen [5]. Beispielsweise enthält Chromhefe den bereits synthetisierten Faktor [8]. In kohlenhydratreichen Pflanzen – Zuckerrohr, Zuckerpflanzen – ist der GTF ebenfalls zu finden. Bei der Herstellung von raffiniertem Zucker geht der GTF jedoch verloren [7]

Ausscheidung

Absorbiertes Chrom wird überwiegend über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden [2, 4, 5]. 80 bis 97 % des glomerulär filtrierten Chroms werden renal rückresorbiert und dem Organismus wieder zur Verfügung gestellt [5]. Die Ausscheidung des hromanteils, der vom Jejunum (Leerdarm) nicht absorbiert wurde, erfolgt weitestgehend mit den Fäzes (Stuhl) [5, 9]. Geringe Mengen gehen über Haare, Schweiß und Galle verloren [5].

Literatur

  1. Biesalski, H. K.; Köhrle, J.; Schümann, K. Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. 235-236 Georg Thieme Verlag; Stuttgart/New York 2002
  2. Biesalski, H. K., Fürst, P., Kasper, H., Kluthe, R., Pölert, W., et al. Ernährungsmedizin. 175-176 Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999
  3. 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
  4. do Canto O.M., Sargent T., Liehn J.C. (1995) Chromium 3 metabolism in diabetic patients. In: Kinetic models of trace element and mineral metabolism. Subrananian K.N., WastneyM.E. (Eds.) CRC Press, Boca Raton, FL, p. 205-219
  5. Elmadfa und Leitzmann. Ernährung des Menschen. 279-281 Verlag Eugen Ulmer Stuttgart; 2004; 4., korrigierte und aktualisierte Auflage
  6. Hahn A. Nahrungsergänzungsmittel. 180-182 Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001
  7. Kasper H. Ernährungsmedizin und Diätetik. 66 Urban & Fischer Verlag; 2004 Elsevier GmbH, München
  8. Schmidt, Dr. med. Edmund, Schmidt, Nathalie Leitfaden Mikronährstoffe. 262-265 Urban & Fischer Verlag; München, Februar 2004
  9. Stoecker B.J. (2001) Chromium. In: Present knowledge in nutrition. Eighth edition. Bowman B.A., Russell R.M. (Eds.) ILSI Press, Washington, DC, p. 366-372
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