Biogene Elemente

Biogene Elemente im menschlichen Körper

Es liegt auf der Hand, dass nicht nur die Menge, sondern auch die Qualität der zugeführten Bioelemente wichtig ist. Wissenswert ist es also, dass sie u.a. Bestandteil des Knochengewebes, von Körperflüssigkeiten, bestimmten Enzymen und hochenergetischen Verbindungen sind und die Funktion von Organen und des gesamten Organismus regulieren

Die qualitativ besten Elemente für den Menschen sind diejenigen, die dem Körper direkt auf natürlichem Wege zugeführt werden, sowie diejenigen, die in Form von wenig verarbeiteten Lebensmitteln aufgenommen werden. Zugeführt werden diese meist in Form von Flüssigkeiten, Aufgüssen von Heilkräutern, rohem Gemüse und Obst oder Samen. In diesen Formen werden die Bioelemente am leichtesten absorbiert und gleichzeitig ist eine Überdosierung praktisch unmöglich.

Im Gegensatz zu Elementen aus natürlichen Quellen führt die Einnahme dieser Elemente in Form von synthetischen Arzneimitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln zu einer wesentlich geringeren Bioverfügbarkeit und häufig zu Toleranzproblemen. Darüber hinaus kann ihr unsachgemäßer Gebrauch zu einer Überdosierung und damit zu einer Verschlechterung des Gesundheitszustands führen. Denn nicht nur ein Mangel an Bioelementen, sondern auch ein Überschuss an solchen, kann schwerwiegende Folgen und Veränderungen der physiologischen Funktionen nach sich ziehen. Jede dieser Situationen – Überschuss und Mangel an biogenen Elementen – führt zu einer Funktionsstörung des Organismus, d. h. zu einer Krankheit.

Biogene

Alle Elemente, die für die ordnungsgemäße Entwicklung und die Funktionn von lebenden Organismen erforderlich sind, werden als Biogene bezeichnet. Die wichtigsten sind diejemigen, aus denen Proteine, Nukleinsäuren und die vielen organischen Verbindungen bestehen, aus denen alle Organismen bestehen. Dazu gehören Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Es gibt jedoch noch viele weitere wichtige Bioelemente, zum Beispiel:

• Phosphor, der in seiner oxidierten Form die Verbindungen der Nukleinsäuren bildet und auch das Energiesystem der Zelle darstellt.
• Schwefel, der einer der Bausteine von zwei für Organismen wichtigen Aminosäuren ist – Cystin und Methionin. Darüber hinaus ermöglichen Wechselwirkungen zwischen den SH-Gruppen dieser Aminosäuren in Form von Disulfidbrücken die Aufrechterhaltung der Tertiärstruktur der Proteine.

Je nach der Menge, in der sie in lebenden Organismen vorkommen, lassen sich die Bioelemente in drei Gruppen einteilen: Mikronährstoffe, Makronährstoffe und Ultraelemente.

Makronährstoffe

Bei Makronährstoffen handelt es sich um Bioelemente, die für die reibungslose Funktion von Organismen unerlässlich sind und in relativ großen Mengen vorkommen. Der Begriff bezieht sich im Allgemeinen auf Elemente, deren täglicher Bedarf in der menschlichen Ernährung mehr als 100 mg pro Tag für eine normale Entwicklung beträgt. Man schätzt, dass sie nicht weniger als 0,1% der menschlichen Masse ausmachen, wobei sich ihre prozentuale Verteilung in etwa so darstellt: 65,04% Sauerstoff (O), 18,25% Kohlenstoff (C), 10,05% Wasserstoff (H), 2,65% Stickstoff (N), 1,4% Calcium (Ca), 0,81% Phosphor (P), 0,27% Kalium (K), 0,26% Natrium (Na), 0,25% Chlor (Cl) und 0,21% Schwefel (S). Diese Gruppe von chemischen Komponenten in Pflanzen macht mehr als 0,1 % der Trockenmasse aus.

Fehlen diese, werden lebenswichtige Funktionen gestört und Pflanzen sterben ab. Im menschlichen Körper sind sie Elemente, die Teil wichtiger organischer Verbindungen wie Proteine, Lipide und Kohlenhydrate sind. Makronährstoffe werden nach der Nahrungsaufnahme im Verdauungstrakt freigesetzt und gelangen dann in Form von Ionen in den Blutkreislauf, von wo aus sie zu allen Zellen und Geweben transportiert werden.

Ihre Bioverfügbarkeit wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, zum Beispiel durch das Vorhandensein von Vitaminen oder den pH-Wert der Umgebung. Umgekehrt sind Verbindungen wie Oxalsäure, Phytate oder übermäßige Mengen an Ballaststoffen und Fetten unvorteilhaft für die Aufnahme von Makronährstoffen.

Vorkommen, Rolle und Folgen von abnormen Mengen ausgewählter Makronährstoffe im menschlichen Körper

1. Stickstoff ist Teil der Aminogruppe der Aminosäuren, aus denen die Proteine bestehen. Er ist in den Ringen der Purine und Pyrimidine enthalten, aus denen die Nukleinsäuren bestehen, und er ist auch Bestandteil zahlreicher Pigmente, Auxine, Alkaloide und Vitamine. Im menschlichen Körper beeinträchtigt Stickstoffmangel den Stoffwechsel und die allgemeinen Lebensfunktionen.
2. Kalzium ist ein wesentlicher Baustein der Knochen, ein Aktivator von Enzymen, ein Faktor, der für die Blutgerinnung verantwortlich ist, und ein Regulator der Zellerregbarkeit in Nerven- und Muskelgewebe. Bei Mangelerscheinungen an diesem Element sind Symptome einer abnormalen Entwicklung und Funktion des Skelettsystems – wie eine erhöhte Knochenbrüchigkeit oder Osteoporose – keine Seltenheit. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass Menschen mit Kalziummangel Karies, Parodontitis, Blutgerinnungsstörungen und sogar einen pathophysiologischen Zustand namens Tetanie entwickeln, der durch übermäßige Muskelkontraktionen gekennzeichnet ist. Der rasche Verlust von Kalzium wird unter anderem durch zu viel Salz, hohen Koffeinkonsum und Alkohol bedingt. Ein Überschuss an diesem Bioelement kann zur Bildung von Nierensteinen führen.
3. Kalium ist ein Bestandteil, der für viele Funktionen im Körper verantwortlich ist. Es reguliert den osmotischen Druck in der Zelle und die Intensität der Transpiration. Weiter ist es für die Aufrechterhaltung des Membranpotentials und des erregbaren Zustands der Zelle verantwortlich. Außerdem ist es an der Aktivierung von Enzymen beteiligt und spielt eine wichtige Rolle bei den nyktischen und seismischen Bewegungen ganzer Organe. Bei Kaliummangel werden bei den Patienten Funktionsstörungen der glatten Muskulatur und der Skelettmuskulatur sowie eine verminderte Kontraktionsfähigkeit des Herzmuskels, Herzrhythmusstörungen und Übersäuerung beobachtet. Ein Überschuss von mehr als 18 g führt dagegen zum Herzstillstand.
4. Natrium ist eine Komponente, die das Aktionspotenzial erregbarer Zellen und den osmotischen Druck der extrazellulären Flüssigkeit beeinflusst. Es wirkt alkalisierend, verbessert und reguliert die Nährstofftransportaktivität und erhält die Muskel- und Nervenfunktion. Fälle von Natriummangel sind allerdings eher selten. Wird der Körper in diesen Zustand versetzt, führt dies zu einer raschen Dehydrierung aufgrund einer erhöhten Urinausscheidung. Es kommt dann zu einer Senkung des Blutdrucks und zu einer Störung der Bildung des Aktionspotenzials erregbarer Zellen. Zu viel Natrium hingegen führt zu Bluthochdruck, Nierenerkrankungen und sogar zu Schlaganfällen.
5. Chlor ist das wichtigste Anion, das im Körper vorkommt. Es nimmt aktiv an den Verdauungsprozessen teil, da die im Magen vorhandene Salzsäure (HCl) ein wesentlicher Bestandteil für die Aufrechterhaltung des richtigen Umfeldes ist, um die Arbeit der Enzyme, wie z. B. Pepsin, zu fördern. Chlor ist auch ein Aktivator anderer Enzyme, einschließlich der Speichelamylase. Chlormangel führt zu einer Störung des Wasser-Elektrolyt-Gleichgewichts sowie der mit der Verdauung verbundenen Prozesse und der Atmung. Zudem kann es die Komponente sein, welche die Entwicklungsprozesse und den Gewichtsverlust stört. Ein Überschuss kann sich in Störungen des neuromuskulären Systems äußern.

Mikronährstoffe

Im Gegensatz zu Makronährstoffen handelt es sich bei Mikronährstoffen um Verbindungen, die in pflanzlichen und tierischen Organismen in Spuren vorhanden sind. Ihr Anteil an der Pflanzentrockenmasse beträgt in der Regel höchstens 0,01 %. Wie die Makronährstoffe sind sie jedoch für die reibungslose Funktion des Organismus unerlässlich. Ihre Verteilung im Körper gestalter sich in etwas wie folgt: 0,02% Eisen (Fe), 0,04% Magnesium (Mg) und noch geringere Mengen an Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Jod (I), Fluor (F), Chrom (Cr), Mangan (Mn), Molybdän (Mo) und Selen (Se).

Beim Menschen beträgt der Mikronährstoffbedarf nicht mehr als 100 mg pro Tag. Mikronährstoffe sind Bestandteile von Enzymen, Körperflüssigkeiten und Gewebsaufbaustoffen, insbesondere von Knochengewebe.

Vorkommen, Rolle und Auswirkungen von abnormen Mengen ausgewählter Mikronährstoffe im menschlichen Organismus

1. Fluorid ist vor allem ein Bestandteil von Fluorhydroxylapatit, dem mineralischen Baustein von Zähnen und Knochen. Ein Mangel führt vor allem zu Zahnerkrankungen – Karies und Zahnlöchern und hoher Temperaturempfindlichkeit. Ein Mangel an Mikronährstoffen wirkt sich auch negativ auf die Makroorganismen Phosphor und Kalzium aus. Hier kann auch der Grund für geschwächte Knochen und das Auftreten damit verbundener Krankheiten wie Osteoporose zu suchen sein. In zu großen Mengen ist Fluorid giftig.
2. Eisen ist ein Bestandteil von Hämoproteinen, Cytochromen und vielen anderen Enzymen. Als Bestandteil von Hämoglobin ist Eisen am Sauerstofftransport im Organismus beteiligt. Darüber hinaus ist es dafür verantwortlich, dass Kohlendioxid in ihm gebunden und aus dem Körper ausgeschieden wird. Zu den Folgen eines Mangels können Störungen der Atmung, Blutarmut, allgemeine Schwäche des Körpers, Kopfschmerzen und Herzrhythmusstörungen gehören. In extremen Fällen führt Eisenmangel zu geistigen und körperlichen Entwicklungsverzögerungen.
3. Jod ist ein Bioelement, das hauptsächlich in den Hormonen Thyroxin und Trijodthyronin enthalten ist. Es ist für die ordnungsgemäße Funktion der Schilddrüse verantwortlich. Jodmangel führt zu einem charakteristischen Symptom – erhöhte Willenskraft, die auf eine unzureichende Produktion von TSH zurückzuführen ist. Dies geht einher mit einem verlangsamten Stoffwechsel und schneller Gewichtszunahme, ständiger Schwäche, Lethargie, Kältegefühl, verminderter Immunität und Verstopfung. Stattdessen führt ein Jodüberschuss im Körper zu einer Schilddrüsenüberfunktion, vermehrter Bronchialverschleimung und Hautveränderungen. In extremen Fällen kommt es zu Symptomen wie Brennen in Mund, Rachen und Magen sowie zu Magen-Darm-Störungen, Proteinurie und schweren Herzbeschwerden. Bei Frauen mit Jodmangel kann es zu Störungen des Monatszyklus und der Fortpflanzung kommen. Ausreichend Jod steigert den Sexualtrieb und fördert die Produktion von Geschlechtszellen.
4. Zink ist ein Bestandteil des aktiven Zentrums von Enzymen wie der RNA-Polymerase und von Enzymen, die den Protein- und Kohlenhydratstoffwechsel regulieren. Es ist für den normalen Stoffwechsel von Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten und Alkoholen verantwortlich. Zink bildet eine Art antioxidative Barriere, die den Organismus vor freien Radikalen schützt. Es trägt zudem zur Erhaltung gesunder Haare, Nägel und Haut bei und schützt den Teint vor dem Auftreten von bakterieller Akne. Zinkmangel stört die Funktion der Keimdrüsen und erschwert die Wundheilung erheblich. Bisweilen ist Zinkmangel auch die Ursache für Schwangerschaftsstörungen und eine schlechte Entwicklung des Fötus. Bei Kindern kann er zu Entwicklungsverzögerungen und einer Unterentwicklung der Genitalien führen. Überschüssiges Cholesterin lagert sich in der Leber ab und kann dazu führen, dass die HDL-Fraktion des Cholesterins sinkt. Darüber hinaus können Übelkeit und Verstopfung auftreten. Zu den akuten Symptomen gehören starke Magenschmerzen und Appetitlosigkeit.