Deutschland - ein Selenmangelland? - Universität Paderborn

Deutschland -
ein Selenmangelland?
Helmut Heseker
Universität Paderborn

Das Spurenelement Selen
Selen, engl. (IUPAC): selenium
Entdecker: Berzelius (1817)
Ordnungszahl: 34
rel. Atommasse:
78,96 g/mol
Atomradius:
116 pm
Dichte: 4,82 g/cm 3
Schmelzpunkt: 217 °C
Elektronenkonfiguration: 3d 10 4s 2 4p 4
Oxidationszahlen: 6, 4, 2
Kristallstruktur:
hexagonal
Atomvolumen: 16,5
Häufigkeit in der Erdkruste: 0,05 ppm
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Selenquellen in unserer Nahrung
Fleisch 5-10 µg/100 g Linsen 10 µg/100 g
Fisch 20-60 µg/100 g Bohnen 15 µg/100 g
Hühnereier 10 µg/100 g Buchweizen 15 µg/100 g
● Einbau in pflanzliche Lebensmittel ist abhängig vom
Selengehalt im Boden. Deutsche Böden sind eher
selenarm; USA und Kanada >> selenreiche Böden.
● Nutztiere akkumulieren Selen > bessere Selenquellen
außerdem >> Futtermittel sind mit Selen angereichert
(bis 500 µg/kg Futter).
● In Finnland, Neuseeland >> auch Selendüngung
(aber wenig erfolgreich).
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Mittlere Selenzufuhr in Deutschland,
Europa und USA
100
80
60
40
20
0
D B S F A USA
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Selenzufuhr in Abhängigkeit von der
Energieaufnahme
80
µg Selen/Tag
60
40
20
0
1000 1500 2000 2500
kcal/Tag
3000 3500
5er Perz. 25er Perz. Median 75er Perz. 95er Perz.
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Bioverfügbarkeit von Mineralstoffen
und Spurenelementen
● Menge/Dosis
● Art der Verbindung (z.B. Selenocystein, Na- Selenit)
● Bindungsform im Lebensmittel (z.B. Oxalate, Phytate)
● Art des Lebensmittels (tierisch/pflanzlich)
● Lebensmittelverarbeitung (z.B. Teigführung)
● Effektivität der Digestion (z.B. HCl, Verdauungsenzyme)
● Interaktion mit anderen Spurenelementen
● Versorgungsstatus
● Begleitsubstanzen (z.B. Vit. C, Aminosäuren)
● Absorptions- und Transportmechanismus
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Absorptionsrate von Mineralstoffen
und Spurenelementen
Calcium 20 - 40 %
Magnesium 20 - 30 %
Zink 10 - 90 % (~20 %)
Kupfer 35 - 70 %
Eisen
10 - 25 % (5-8 % pfl. LBM)
Chrom 1 - 10 % (~ 2 %)
Selen 50 - 95 %
Jod 50 - 95 %
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Selen-Stoffwechsel
● Absorption im oberen Dünndarm
● außerordentlich hohe Absorptionsrate
>> Selenomethionin sogar über 90 %
● Absorption ohne homöostatische Kontrolle
● Verteilung über Blut auf Organe und Gewebe
● höchste Selenkonzentration in Leber und Niere
● größter Speicher ist in der Muskulatur >> retiniertes
Selenomethionin steht biologisch nicht zurVerfügung,
nur Selenocystein; 25 % an GSHPx retiniert
● keine Plazentaschranke
● anorganisches Selen >> Elimination mit dem Urin
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Spurenelementgehalte des menschlichen
Körpers
Gehalt [g/70 kg]
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
4,2
2,33
0,11 0,03 0,02 0,005 0,003
Fe Zn Cu I Se Cr Co
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Biochemische Funktionen der
14 Selenocysteinhaltige Proteine
● 4 Glutathionperoxidasen (GSHPx) >> bauen H 2 O 2 ,
Hydroperoxide und Phospholipid-Hydroperoxide ab
● 3 Dejodasen >> essentiell für die Aktivierung des
Prohormons Thyroxin (T 4 ) zum biologisch aktiven T 3 und
dessen Abbau
● 3 Thioredoxinreduktasen >> Einbau von Selenocystein;
Reduktion von Proteindisulfidbrücken; Vit.C-Regeneration
● 2 Selenocysteinproteine (P u. W) >> antioxidative
Eigenschaften
● 2 Selenophosphat-Synthetasen >> Selenstoffwechsel
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Risikogruppen für eine unzureichende
Selenversorgung in Deutschland
● Patienten mit chronischer Dialyse >> niedrige Pl.-Selenkonzentrationen,
geringe Glutathionperoxidaseaktivitäten
● totale parenterale Ernährung Neugeborener
● spezielle Diäten >> z.B. PKU-Diät
● Absorptionsstörungen >> Mukoviszidose, Kurzdarmsyndrom
etc.
● Traumapatienten, schwere Verbrennungen ??
● Personen mit einseitiger Ernährung >> z.B. strikte
Veganer; Personen mit energiereduzierter Kost
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Selenmangel beim Menschen
Bei chronischer Selenzufuhr unter 20 µg/Tag:
● schuppige Haut
● Nagelveränderungen
● Pseudoalbinismus
● Makrozytose
● Myopathien mit eingeschränktem Gehvermögen
● selten auch Kardiomyopathien
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Symptomatik der Keshan-Krankheit
(akute Verlaufsform eines schweren Selenmangels)
● endemischeErkrankung bei Kindern unter 15 Jahren
und bei Schwangeren in China
● geografisch bedingter Selenmangel
● nur bei Selenzufuhr > vermehrte Hämolyse mit Methämoglobinbildung
>> myofibrilläre Dystrophie von Skelett- und Herzmuskulatur
>> kongestive Herzinsuffizienz und Myokardnekrosen
(= Kardiomyopathien)
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Symptomatik der Kashin-Beck-Krankheit
(chronische Verlaufsform eines schweren Selenmangels)
Selenmangel wird als Ursache diskutiert, aber nicht
abschließend bestätigt (Mykotoxine?, Jodmangel?,
Coxsackie-Virus?)
● Vorkommen im Transbaikal und Ostasien
● beginnend im frühen Kindesalter
● schmerzhafte symmetrische Gelenkschwellungen,
gefolgt von Epiphysennekrosen und sekundärer
Osteoarthritis
● Gelenkdeformationen
● Wachstumshemmung mit Zwergenwuchs (je nach
Manifestationsalter)
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Methoden zur Bestimmung
des Selenstatus
● Selenkonzentration im Serum oder in Erythrozyten ist
ein Indikator für eine niedrige Selenzufuhr; korreliert
im Mangel mit GSHPx-Aktivitäten.
● Ausscheidung im 24h-Urin liefert keinen sicheren
Hinweis auf einen funktionell bedeutsamen Mangel.
● Haaranalysen oft verfälscht durch Haarwaschen,
-färben, Umwelteinflüsse daher ungeeignet.
● Möglicherweise sind die Aktivitäten der Glutathionperoxidasenim
Plasma geeignete Parameter.
es gibt z.Zt. keinen absolut sicheren Marker zum
Nachweis eines marginalen Selendefizits
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DACH-Referenzwerte für die tägliche
Nährstoffzufuhr
Empfehlungen: experimentell ermittelte Zufuhrwerte
für normalen Stoffwechsel
(Protein, ess. FS, Vit. A, D, C, B 1 , B 2 , B 6 ,
B 12 , Niacin, Folat, Ca, P, Mg, Fe, J, Zn)
Schätzwerte: wenn Bedarf nicht genau bestimmt
werden konnte (Vitamine E, K, Biotin,
Pantothenat, Se, Cu, Mn, Cr, Mo)
Richtwerte: Orientierungshilfen bei nichtessentiellen
Nährstoffen
(H 2 0, kcal, Fett, Chol., Ball., Na, K, F)
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Schätzwerte
● falls keine wissenschaftlich abgesicherten
Daten vorliegen, um Bedarf zu kalkulieren
● ein Schätzwert basiert auf eine beobachtete
oder experimentell ermittelte Nährstoffaufnahme
einer definierten Bevölkerungsgruppe
(z.B. Ableitung eines Schätzwertes für Säuglinge aus den
Nährstoffgehalten der Muttermilch)
● Schätzwert ist ein Ersatz für eine Empfehlung
● Schätzwert > Bedarf
Schätzwert > Empfehlung (möglicherweise)
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Referenzwerte für die tägliche Selenzufuhr
Risiko eines Mangels
1
0,5
durchschnittlicher
Bedarf (?)
empfohlene
Zufuhr(?)
Schätzwert
sicherer Zufuhrbereich
sichere
Obergrenze
-
Risiko für Nebenwirkungen
0
30 - 70 µg 400 µg
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Vergleich der alten DGE- mit den neuen DACH-Schätzwerten
für eine angemessene tägliche Selenzufuhr
Selenzufuhr [µg/Tag]
100
80
60
40
20
alt (min)
neu (min)
alt (max)
neu (max)
0
0-3 M 4-12 M 1-3 J 4-6 J 7-9 J 10-14 J 15-18 J >18 J
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Bewertung der Selenzufuhr in
Deutschland
HohenheimerSelen- Konsensuskonferenz (1995):
● „Es kann angenommen werden, dass der tägliche
Selenbedarf durch die übliche westeuropäische
Kost gedeckt ist.“
● „Hauptselenquelle ist tierisches Eiweiß.“
● „In der Bundesrepublik Deutschland liegt keine
endemisch vorkommende klinische Symptomatik
vor, die einem Defizit von Selen in der Nahrung
zuzuordnen ist.“
nach Biesalski et al: Akt Ernähr Med 22: 224-231 (1997)
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Toxikologische Aspekte einer hohen
Selenzufuhr
Letale Dosis: 3 - 6 mg Selen/kg KG als Selenit oder
(LD50) Selenat bei Ratte, Maus, Hund, Katze
Selenose: akut: 3,2-6,7 mg Se/Tag
chronisch: 0,6-0,8 mg Se/Tag
● zunächst: Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit
● später: knoblauchartiger Atemgeruch (Dimethylselenid),
Haarausfall, Hautläsionen, Deformation und Verlust der
Fingernägel, Durchfall, Herzmuskelschwäche,
Leberzirrhose, periphere Neuropathie mit Parästhesien
USA: Eine Frau hat die Einnahme von 2,4 g Selen in
Form von Natriumselenit-Tabletten überlebt.
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Tolerierte Spurenelementgehalte in
Nahrungsergänzungsmitteln (BgVV, 1997)
Tagesdosen:
Chrom 60 µg/Tag Mangan 2 mg
Eisen 5 mg/Tag Molybdän 80 µg
Jod 100 µg/Tag Selen 30 µg
Kupfer 1 mg/Tag Zink 5 mg
Spurenelementverbindungen:
● in Anlage 2 zu § 7 DiätVO genannte Verbindungen
● von SCF oder JECFA beurteilte Verbindungen
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Gründe für eine Beschränkung
der Selenzufuhr
● Verwertung des Selens hängt von der zugeführten
Selenverbindung ab
● Selenomethionin (z.B. Selenhefen) wird im Körper besonders
in inneren Organen unkontrolliert gespeichert
>> Unbedenklichkeit ist nicht erwiesen
>> wird in katabolen Zuständen in größeren Mengen
freigesetzt
● Deutschland ist Jodmangelgebiet. Durch Selen
aktivierte Dejodasen könnten über eine vermehrte
Umsetzung von T4 in T3 und durch Hemmung der
TSH-Freisetzung eine Hypothyreose verursachen.
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Beliebte Hypothesen der Hersteller
Verbraucher wird verunsichert: to take or not to take ist die Frage
●
●
Herstellerhypothesen
- Lebensmittel sind verarmt an Nährstoffen
- Stress und Umweltbedingungen erhöhen den Bedarf an Selen
- Fast-Food-Verzehr führt zu einer allgemeinen Unterversorgung
- >> Vitamin- und Mineralstoffmängel sind weit verbreitet
Worauf stützen sich diese Hypothesen?
- Früher-heute-Vergleich von Angaben in Nährwerttabellen
(z.B. Carotin, Folsäure)
- Ausnutzen des schlechten Images der Landwirtschaft
- bei Spurenelementen >>> Haaranalysen
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Hypothese: Intensivnutzung der Böden führt
zum Nährstoffmangel
Wissenschaftliche Überprüfung der Hypothese zeigt:
● Selenanalyse von Weizen- und Roggenkornproben aus
den Jahren 1946-1995 hat keinen Zeittrend ergeben
● Zn- und Cu-Gehalte der Böden sind heute höher
● fehlende Kaliumdüngung führt zu erhöhten Natriumgehalten
in Lebensmitteln (z.B. Karotten)
● N-Düngung erhöht den Carotinoid- und Thiamingehalt
● Mineralstoffmängel führen relativ schnell bei pflanzlichen
Lebensmitteln zu sichtbaren Mangelerscheinungen
● Jod- und Fluoridmangel der Böden hat andere Ursachen
und kann nicht verallgemeinert werden
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Von der Hypothese zu einer
Ernährungsrichtlinie
Ernährungsepidemiologie Hypothese
Konsistente Ergebnisse Prüfung der Hypothese
- Biochemie/Molekularbiologie
- Dosis-/Wirkungsbeziehungen
Konsensus über die - Interventionsstudien
Bedeutung
des Zusammenhangs
Referenzwert
(DACH, SCF, DRI)
Ernährungsrichtlinien
(Ernährungskreis, -pyramide)
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Wirksamkeitsnachweis hoher
Selenaufnahmen
●
●
●
●
●
●
●
●
Untersuchung am Menschen
ausreichend große Probandenzahl
Placebo-kontrollierter Doppelblindversuch
zufällige Einteilung in Verum- oder Placebogruppe
Aufrechterhaltung der Doppelblindbedingungen bis
Versuchsende
Berücksichtigung möglicher Störeinflüsse
korrekte statistische Auswertung
angemessene Interpretation der Ergebnisse
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Wirksamkeit erhöhter Selenaufnahmen
Vorbeugung von:
● Herzinfarkt
● Krebserkrankungen
● Störungen des Immunsystems
>>Bisher nicht ausreichend geklärt. Es fehlen
überzeugende Placebo-kontrollierte klinische Studien.
>>Bisherige Interventionsstudien zur Krebsprophylaxe
durch Selen haben keine Schutzfunktion gezeigt.
>> Ungeklärt ist auch, ob zusätzliches Selen das
antioxidative Schutzsystem überhaupt stärken kann.
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Abschließende Bewertung
● Der Selengehalt von Getreide ist seit 50 Jahren
unverändert.
● Deutschland ist kein Selenmangelgebiet.
● Ein Selenmangel kommt weltweit sehr selten vor.
● Selen wird sehr effektiv und ohne homöostatische
Kontrolle absorbiert.
● Vielversprechende Hypothesen, dass Selen das
Herzinfarkt- und Krebsrisiko reduziert. Es ist aber zu
früh, Selentabletten zu nehmen.
● Eine über die DACH-Schätzwerte hinausgehende
Zufuhr kann daher nicht empfohlen werden.
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Wissenschaftliche Literatur über Selen
Biesalski HK et al.: Kenntnisstand Selen - Ergebnisse des Hohenheimer
Konsensusmeetings. Akt Ernähr Med 22: 224-231 (1997
DGE/ÖGE/SGE/SVE: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. S. 195-200
1. Auflage. Umschau/Braus, Frankfurt (2000)
FNB/IOM: Dietary reference intakes for vitamin C, vitamin E, selenium and
carotenoids. S. 284-324. Natioanl Academy Press, Washington (2000)
Gassmann B: Selen. Ernährungs-Umschau 43: 464-467 (1996)
WHO: Trace elements in human nutrition and health. S. 105-122. WHO-
Office of Publications, Genf, 1996
Burk RF, Levander OA: Selenium. S. 265-276. In: Shils, M.E., Olson, J.A.,
Shike, M., Ross, A.C. (Hrsg .): Modern nutrition in health and disease.
9. Auflage. Williams&Wilkins, Baltimore (1999)
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