Eisen – ist zu viel schädlicher als zu wenig?

Ziel der Studie: Eisen ist ein lebenswichtiges Spurenelement für nahezu alle infektiösen Mikroorganismen. Die Abwehrmechanismen des Wirts nutzen diese Abhängigkeit, um den Mikroben Eisen vorzuenthalten. Dieser Übersichtsartikel beschreibt Mechanismen, die während Infektionen aktiviert werden, um die Eisenverfügbarkeit auf Schleimhautoberflächen, im Plasma und in der extrazellulären Flüssigkeit sowie in Makrophagen zu begrenzen.

Ergebnisse: Eisen ist ein lebenswichtiges Spurenelement für nahezu alle infektiösen Mikroorganismen. Die Abwehrmechanismen des Wirts nutzen diese Abhängigkeit, um den Mikroben Eisen vorzuenthalten. Dieser Übersichtsartikel beschreibt Mechanismen, die während Infektionen aktiviert werden, um die Eisenverfügbarkeit auf Schleimhautoberflächen, im Plasma und in der extrazellulären Flüssigkeit sowie in Makrophagen zu begrenzen. Eisenüberladungsstörungen wie die hereditäre Hämochromatose oder β-Thalassämie beeinträchtigen die eisenbegrenzenden Abwehrreaktionen des Wirts. Dadurch steigt die Anfälligkeit für Infektionen mit Mikroben, die diese Schwachstelle ausnutzen können. Die Entzündungsanämie (früher als Anämie bei chronischen Erkrankungen bezeichnet) ist ein unbeabsichtigter Nebeneffekt der Abwehrreaktion: Entzündungszytokine verkürzen durch die Aktivierung von Makrophagen die Lebensdauer der Erythrozyten, fördern die Bildung von Leukozyten im Knochenmark und regen die Hepcidinproduktion an. Dadurch steigen die Transferrinsättigung im Plasma und die Konzentration von nicht an Transferrin gebundenem Eisen.

Ziel der Studie: Ziel war es, die Funktion von Fth (Ferritin H) bei der Regulierung des Eisenhaushalts im Herzen und bei Herzerkrankungen zu untersuchen.

Ergebnisse: Mäuse mit einem bedingt ausschaltbaren Fth-Gen wurden mit zwei verschiedenen Mauslinien gekreuzt, die das Enzym Cre-Rekombinase exprimieren. Dadurch entstanden Nachkommen, denen Fth gezielt in den Muskelzellen (MCK-Cre) oder den Herzmuskelzellen (Myh6-Cre) fehlte. Mäuse ohne Fth in den Herzmuskelzellen hatten niedrigere Eisenwerte im Herzen und mehr oxidativen Stress, was im Alter zu leichten Herzschäden führte. Eine eisenreiche Ernährung verursachte bei diesen Mäusen jedoch schwere Herzschäden und eine hypertrophe Kardiomyopathie mit typischen molekularen Merkmalen der Ferroptose, darunter ein niedrigerer Glutathionspiegel (GSH) und eine stärkere Lipidperoxidation. Ferrostatin-1, ein spezifischer Hemmstoff der Ferroptose, kehrte diese Entwicklung um. Das stützt die Annahme, dass Ferroptose im Herzen eine krankheitsbedingende Rolle spielt. Schließlich stellten wir fest, dass Fth-defiziente Herzmuskelzellen weniger vom Regulator der Ferroptose Slc7a11 exprimieren. Eine gezielte Überexpression von Slc7a11 in Herzmuskelzellen erhöhte den GSH-Spiegel und verhinderte die Ferroptose im Herzen.

Ziel der Studie: Eisenmangel ist weltweit der häufigste Nährstoffmangel und betrifft über 20 % der Frauen vor der Menopause. Eine orale Eisenergänzung ist wegen ihrer einfachen Anwendung und guten Verfügbarkeit häufig die Behandlung der ersten Wahl bei akutem und chronischem Eisenmangel.

Ergebnisse: Nicht aufgenommenes Eisen trägt zu vielen Nebenwirkungen bei, die die Anwendung von oralem Eisen erschweren, darunter Verdauungsstörungen und Verstopfung. Diese Beschwerden können sich durch übermäßige orale Eisendosen verstärken. Schemata mit täglich niedrigen Dosen oder einer Einnahme jeden zweiten Tag sollten diesen physiologischen Engpass umgehen, eine wirksame Aufnahme ermöglichen und Nebenwirkungen begrenzen. Dennoch blieb der anteilig aufgenommene Eisenanteil gering. In diesem Artikel untersuchen wir die physiologischen Vorgänge bei der Eisenaufnahme und die aktuelle Evidenz zu verschiedenen oralen Eisenpräparaten. Abschließend zeigen wir Möglichkeiten für weitere Forschung auf, die die Versorgung von Menschen mit Eisenmangel verbessern könnte.

Ziel der Studie: Eisenmangel und Eisenmangelanämie sind globale Gesundheitsprobleme. Am häufigsten betroffen sind Kinder, Schwangere und Frauen im gebärfähigen Alter. Zu den Folgen eines Eisenmangels zählen eine verzögerte kognitive Entwicklung bei Kindern, ungünstige Schwangerschaftsverläufe und eine geringere Arbeitsfähigkeit bei Erwachsenen.

Ergebnisse: FeSO4); aufgrund der weniger effizienten Aufnahme können jedoch Dosen erforderlich sein, die ein Mehrfaches der empfohlenen Tagesdosis betragen. Zu viel Eisen im Darm verursacht unerwünschte Magen-Darm-Beschwerden und verringert dadurch die Therapietreue. Außerdem wirkt es sich negativ auf das Darmmikrobiom aus. In jüngster Zeit wurde nach neuen Eisenpräparaten mit besserer Aufnahme gesucht, damit wirksame niedrigere Dosen verwendet werden können. Dieser Artikel gibt einen Überblick über neue Forschung zur oralen Eisenergänzung. Im Mittelpunkt stehen die molekularen Mechanismen, über die verschiedene Formen von Eisenpräparaten durch das Darmepithel transportiert werden, sowie die Frage, ob diese Transportwege durch das eisenregulierende Hormon Hepcidin beeinflusst werden.

Ziel der Studie: Eisen ist lebensnotwendig. Ein Überschuss führt jedoch durch die Fenton-Reaktion zu oxidativem Stress. Eisenmangel kommt bei Patienten mit Herzinsuffizienz häufig vor, während eine Eisenüberladung an der Entstehung von Arteriosklerose beteiligt ist.

Ergebnisse: Eisenmangel kommt bei Patienten mit Herzinsuffizienz häufig vor, während eine Eisenüberladung an der Entstehung von Arteriosklerose beteiligt ist. Diese Befunde deuten auf das „Eisenparadox“ bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen hin. Der Eisenstoffwechsel bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist komplex; die Mechanismen, die den systemischen und zellulären Eisenstoffwechsel dabei regulieren, sind noch völlig unbekannt. In dieser Übersichtsarbeit konzentrieren wir uns auf die Rolle von Eisen bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Ziel der Studie: Eisen ist ein lebenswichtiges Spurenelement und spielt eine komplexe Rolle in der Tumorbiologie. Eisen kann Krebs zwar durch die Bildung giftiger freier Radikale bekämpfen, doch der durch Eisen verursachte Strom freier Radikale kann Krebs auch fördern.

Ergebnisse: Das Zusammenspiel von Eisenmangel und Eisenüberladung sowie die sich überschneidenden Mechanismen, durch die Eisen Tumoren fördert oder bekämpft, führen bei bösartigen Erkrankungen zu einer unvorhersehbaren Rückkopplung. Daher ist fraglich, ab welchen Eisengrenzwerten Eisen tatsächlich vor der Entstehung von Tumoren schützt. Diese Faktoren erschweren die Entscheidung, ob eine Eisenbindung oder eine Erhöhung des Eisenspiegels die bessere Strategie zur Krebsbehandlung ist. Dieser Übersichtsartikel zeichnet ein kritisches Bild der vielen gegensätzlichen Wirkungen von Eisen bei Krebs. Dabei stehen zwei entgegengesetzte Zustände im Mittelpunkt: Eisenmangel und Eisenüberladung bei chronischen Erkrankungen einschließlich Krebs. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, den Eisenstatus der Patienten zu bestimmen, bevor über weitere Therapien entschieden wird.

Ziel der Studie: Eisen ist für eine gesunde Schwangerschaft unverzichtbar. Verschiedene Mechanismen zur Eisenregulierung bei der Mutter, in der Plazenta und beim Fötus tragen dazu bei, den Eisenhaushalt während der Schwangerschaft stabil zu halten. Eisenstoffwechselstörungen, insbesondere die Eisenmangelanämie, sind bei Frauen im gebärfähigen Alter häufig und weltweit die häufigste Ursache für Jahre, die Frauen mit einer Behinderung leben.

Ergebnisse: Trotz dieser hohen Krankheitslast werden routinemäßige Untersuchungen auf Eisenmangel nur selten durchgeführt, und eine frühe Behandlung vor dem Auftreten einer Anämie bleibt aus. Eisenüberladung ist zwar wesentlich seltener, steht aber ebenfalls mit ungünstigen Folgen in Verbindung. Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen einer mütterlichen Eisenüberladung auf Plazenta und Fötus sowie ihre Folgen für die Entwicklung des Kindes zu klären und bessere Behandlungsstrategien für diese oft übersehene Erkrankung zu entwickeln. Dieser Übersichtsartikel fasst den physiologischen Eisenbedarf und die Regulierungsmechanismen während der Schwangerschaft zusammen, bewertet Nutzen und Grenzen verfügbarer Biomarker und Behandlungsmöglichkeiten und hebt hervor, wie wichtig frühe und wiederholte Untersuchungen auf Eisenmangel während der gesamten Schwangerschaft sind.

Ziel der Studie: Die kongenitale dyserythropoetische Anämie (CDA) ist eine seltene Erbkrankheit, die durch eine ineffektive Erythropoese und eine Eisenüberladung gekennzeichnet ist. Daten zu hormonellen Begleiterscheinungen bei CDA sind weiterhin begrenzt.

Ergebnisse: Nach Ausschluss eines Vitamin-D-Mangels zeigten die Ferritinwerte eine signifikante positive Korrelation mit der Zahl der hormonellen Auffälligkeiten (p = 0,015). Zwischen hormonellen Auffälligkeiten und Alter, Geschlecht oder Hämoglobinwerten wurden keine signifikanten Zusammenhänge festgestellt. Hormonelle Komplikationen sind bei CDA häufig und stehen auch bei Patienten ohne Transfusionsbedarf mit einer Eisenüberladung in Verbindung. Regelmäßige endokrinologische Untersuchungen und eine sorgfältige Überwachung der Eisenbelastung sind bei allen Patienten mit CDA wichtig.

Ziel der Studie: Eine Überdosierung von Acetaminophen (APAP) ist in westlichen Ländern eine der häufigsten Ursachen für Leberversagen. Sie stellt eine große klinische Herausforderung dar, da die Behandlungsmöglichkeiten für Patienten, die erst nach dem optimalen frühen Behandlungszeitraum vorstellig werden, begrenzt sind. Eisen verteilt sich auf mehrere Zellbereiche, darunter das Zytosol, die Mitochondrien, Ferritin sowie Endosomen und Lysosomen.

Ergebnisse: Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der intrazelluläre Eisenhaushalt und die Funktion der Zellorganellen während der Regenerationsphase für die Reparatur von Leberschäden entscheidend sein könnten. In unserer jüngsten Arbeit stellten wir fest, dass die Metalloreduktase STEAP4 (six-transmembrane epithelial antigen of the prostate 4) während der Regenerationsphase nach einer APAP-Überdosierung ein entscheidender Regulator des Eisenhaushalts in den Lysosomen und der Membranintegrität ist. Ein Mangel an STEAP4 in der Leber förderte die Ansammlung von Eisen in den Lysosomen und beeinträchtigte die Vermehrung der Hepatozyten. Eine Eisenbindung mit Deferipron stellte dagegen die Lysosomenfunktion wieder her und förderte die Regeneration der Leber. In diesem Beitrag erörtern wir, wie eine gezielte Beeinflussung des lysosomalen Eisens die Reparatur der Leber nach einer durch APAP-Überdosierung verursachten Leberschädigung fördern könnte, sowie die damit verbundenen Grenzen und Herausforderungen.