Mineralstoffe Teil X: Silicium, Arsen und Blei

Zum Abschluss der Mineralstoffe wird einmal mehr die Vielfalt der unbekannten und auch negativ behafteten Stoffe deutlich. Im Rahmen einiger Elemente ist ein übermäßiger Konsum dieser zu vermeiden, um drohenden toxischen Nebeneffekten zu entgehen. Doch einige der unbekannten Stoffe zeigen immer wieder interessante und durchaus vielversprechende Funktionen für unseren Körper.

Zur Abrundung der Mineralstoffe werden wir das Augenmerk nochmals auf die „fremden“ und bedrohlich klingenden Elemente Silicium, Arsen und Blei richten.

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Modifikationen von Silicium können gefährlich sein

Das Element Silicium kommt in der Natur vorwiegend als Siliciumoxid und Kieselsäure vor. Silicium ist auch in der Nahrung enthalten, wobei Angaben über den individuellen Siliciumgehalt in Lebensmitteln häufig unzuverlässig sind. Täglich nehmen wir ca. 20 bis 50 Milligramm des Stoffes zu uns, wobei die Resorption von Silicium über den Darm als äußerst schlecht gilt. Das oftmals in der Industrie verwendete Siliciumoxid nimmt jedoch innerhalb der Arbeitsmedizin eine besondere Rolle ein. Grund hierfür ist, dass Modifikationen des Stoffes wie Quarz, als karzinogen eingestuft werden. Vor allem durch das Einatmen dieser Stoffe steigt erfahrungsgemäß das Risiko für ein Bronchialkarzinom an.

Wichtige Funktionen von Silicium

Geht es um den Nutzen von Silicium für unseren Körper, stößt man auf die Entwicklung von Knochen und Bindegewebe. Derzeit wird eine wichtige Funktion von Silicium für die Knochenentwicklung und den ordnungsgemäßen Stoffwechselprozessen des Bindegewebes vermutet.  Dies zeigt sich insbesondere durch die Eigenschaft diverser Formen von Silicium, die dazu neigen, Netze auszubilden. Nichtsdestotrotz bleibt es bei Hypothesen und Vermutungen, sodass eine essenziell notwendige Zufuhr im Moment nicht empfohlen wird. Mangelerscheinungen sind bisher keine bekannt.

Arsen vor allem in Meerestieren

Wird zunächst die im Körper vorkommende Menge von Arsen betrachtet, so blickt man auf eine relativ niedrige Zahl von 0,005 – 0,1 Milligramm pro Kilogramm Trockensubstanz. Es gibt jedoch Körperstellen, in welchen Arsen im Verhältnis häufiger vertreten ist. Darunter fallen vor allem Haare, Nägel und Haut, welche nicht selten als Indikator für Arsenüberbelastungen herangezogen werden. Das Spurenelement kommt vor allem in Seen, Meeren, Flüssen, Böden und in tierischen / pflanzlichen Lebensmitteln vor. Im Durschnitt werden hierzulande ca. 80 Mikrogramm Arsen täglich aufgenommen, in Meeresregionen wie Japan sind es mit 300 Mikrogramm deutlich mehr. Grund hierfür sind die unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten, denn Quellen wie Fische und Meeresfrüchte gelten als besonders arsenhaltig.

Essenzielle Eigenschaft von Arsen fraglich

Interessant ist vor allem die Funktion von Arsen in unserem Körper. Zwar wurden nach Betrachtung mehrerer Tierversuche und Studien ein hypothetischer, täglicher Bedarf von in etwa 12 bis 25 Mikrogramm errechnet, doch sind derzeit keine physiologischen und biochemischen Prozesse bekannt, im Rahmen derer Arsen von großer Bedeutung wäre. Dennoch gibt es Ansätze, die Beeinflussungen der Synthese von Metaboliten oder enzymatischer Reaktionen nicht als abwegig erachten. Auch in Tierexperimenten konnten negative Folgen bei Vorliegen eines Arsenmangels, wie erhöhte Calciumausscheidung oder Wachstumsstörungen, beobachtet werden.

Vorsicht bei erhöhter Arsenaufnahme

Einerseits gibt es einige ungefährliche Verbindungen mit Arsen, andererseits können Verbindungen wie Arsentrioxid ab bestimmten Mengen tödlich wirken. Nicht umsonst wurde das geruchlose Pulver früher als Mordwerkzeug eingesetzt. Die WHO empfiehlt generell nicht mehr als 3,5 Milligramm täglich zu konsumieren. Tödlich wird es jedoch erst ab ungefähr 70 Milligramm. Eine Intoxikation mit Arsen zeigt sich vor allem mit Magen-Darmbeschwerden.

Parallelen zwischen Blei und Calcium

Auch Blei ist, wie seine beiden gruppenzugehörigen Stoffe, ein äußerst umstrittener Mineralstoff. Das Element Blei kann genauso wie Calcium in den Knochen eingebaut werden. Im Rahmen des Knochenstoffwechsels wird das eingelagerte Blei über Jahre hinweg wieder an das Blut abgegeben und kann zu einer Intoxikation führen. Sinnvolle und nachhaltige Wirkungen für unseren Körper lassen sich bis dato nur aus Tierversuchen herleiten. Aber auch diese Erkenntnisse sind mit Auswirkungen auf Wachstum, Haut und spezielle Membranproteine überschaubar.

Vorsicht auch bei Blei

Die WHO empfiehlt 0,5 Milligramm als oberste Grenze für die tägliche Menge an Blei. Aufgenommen wird Blei über die Nahrung und Atemluft. Die toxische Wirkung bezieht  sich vor allem auf die nachteilige Wirkung auf diverse Enzyme. Bei einer akuten Vergiftung mit Blei kommt es u. a. zu einem Bleisaum des Zahnfleischrandes, Enzephalopathie, Koliken und Anämien. Chronische Intoxikationen äußern sich mit Appetitlosigkeit, einem blassen Hautteint und Kopfweh.

Silicium, Arsen und Blei – eine Zusammenfassung:

• Silicium kommt natürlich als Siliciumoxid und Kieselsäure vor. Auch Nahrung beinhaltet Silicium, sogleich Siliciumangaben für Lebensmittel als unzuverlässig gelten
• 20 bis 50 Milligramm Silicum nimmt der Körper täglich auf. Vor allem modifizierte Siliciumverbindungen sind gefährlich, jedoch in der Arbeitsmedizin zu berücksichtigen
• Silicium ist voraussichtlich für die Knochenentwicklung und den Bindegewebestoffwechsel von Bedeutung. Dennoch bleibt es als essenzieller Stoff umstritten
• Arsen lagert sich besonders in Haaren, Nägeln und Haut ein, weshalb dieses Material als Indikator für Arsenvergiftungen herangezogen werden kann
• Insbesondere in Seen, Flüssen und Meeren ist Arsen zu Hause, weshalb vor allem Meerestiere als arsenreich gelten
• Es sind keine biochemischen und physiologischen Prozesse bekannt, bei denen Arsen wichtig ist. Allerdings bestehen Ansätze, nach welchen Arsen für die Synthese von spezifischen Metaboliten wichtig ist und bei bestimmten enzymatischen Reaktionen eine Rolle spielt. Die essenzielle Bedeutung bleibt dennoch strittig
• Spezielle Arsenverbindungen, wie Arsentrioxid, sind besonders gefährlich. Laut WHO sollten nicht mehr als 3,5 Milligramm Arsen täglich aufgenommen werden
• Blei wird wie Calcium in den Knochen eingebaut und dann über Jahre hinweg wieder abgegeben. Dieser Prozess kann zu einer Vergiftung führen. Die Obergrenze für die tägliche Aufnahme liegt laut WHO bei 0,5 Milligramm Blei. Bei einer Vergiftung drohen zahlreiche Symptome
• Tierversuche deuten darauf hin, dass sich ein Bleimangel negativ auf Wachstum, Haut und spezielle Membranproteine auswirken kann. Nichtsdestotrotz bleibt Blei in seiner Bedeutung für unseren Körper umstritten

Text-Quellen:

(1) Biesalski et al., Taschenatlas Ernährung, 8. Auflage, 2020

(2) Lüllmann et al., Pharmakologie und Toxikologie, 18. Auflage, 2016

(3) Elmadfa und Leitzmann, Ernährung des Menschen, 6. Auflage, 2019

(4) Rassow et al., Duale Reihe – Biochemie, 4. Auflage, 2016

(5) Ebermann und Elmadfa, Lehrbuch – Lebensmittelchemie und Ernährung, 2. Auflage, 2011

Bild-Quellen:

(6) https://unsplash.com/s/photos/seafood