Wie wichtig Eisen im medizinischen Sinne ist,  ergibt sich aus der Tatsache, dass Erkrankungen, die mit einem 

Mangel oder einer Überladung von Eisen verbunden sind, weltweit außerordentlich häufig vorkommen. Nach 

WHO-Angaben leiden 30 % der Weltbevölkerung an einer Eisenmangelanämie (1). Wenn man unter den 

Eisenüberladungserkrankungen nur die hereditäre Hämochromatose betrachtet, so gilt allein diese als die 

häufigste monogen bedingte Erbkrankheit in der westlichen Welt. Jeder 200.-300. Europäer, Amerikaner und 

Australier ist davon homozygot betroffen (2).   

Historisch gesehen war die Eisenmangelanämie bei jungen Frauen als Morbus Virginum, später als Chlorosis seit dem 

17. Jahrhundert bekannt. 1936 fand Heilmeyer den Zusammenhang dieser Anämieform mit niedrigem Serum-Eisen (3). 

Viele Jahrzehnte galt die Physiologie des Eisenstoffwechsels als fast rätselhaft komplex. Molekularbiologische Methoden 

haben in den letzten 10 Jahren neue Erkenntnisse erbracht, sodass heute die intestinale Eisenabsorption, der Transport 

von Eisen in Zellen und aus Zellen heraus, der intrazelluläre Eisenstoffwechsel im Wesentlichen als verstanden gelten 

können.

Die „neue Zeitrechnung“ in der Eisenstoffwechselforschung begann mit der  Suche nach der Ursache der erblichen 

Eisenspeicherkrankheit (hereditäre Hämochromatose). 1996 wurde die  C282Y-Mutation im HFE-Gen nachgewiesen und 

damit das Gen und das Genprodukt (HFE-Protein) gefunden (4). Seither sind viele Rezeptoren, Transportwege und 

Regulationsmechanismen bekannt geworden.

Viele Störungen des Eisenstoffwechsels beruhen auf genetischen Veränderungen von beteiligten Proteinen, sodass die 

Kenntnis dieser Zusammenhänge wesentlich zum tieferen Verständnis der Pathophysiologie, Diagnostik und Therapie von

Eisenstoffwechselkrankheiten geführt hat. Dies gilt insbesondere für die Eisenüberladungserkrankungen.

Die Bedeutung von Eisen im Sauerstofftransportprotein Hämoglobin ist lange bekannt. Des Weiteren sind eisenabhängige

Enzyme (Oxidoreduktasen, Monooxygenasen, Dioxygenasen, 2Fe-2S, 4Fe-4S-Enzyme) an allen wichtigen 

Stoffwechselzyklen beteiligt. So finden sich in der inneren Membran von Mitochondrien Cytochrome, die wesentliche 

Funktionen bei der oxidativen Phosphorylierung einnehmen. Zu den eisenhaltigen Oxidoreduktasen gehört z.B. die 

Ribonukleotidreduktase, das Schlüsselenzym der  DNA-Synthese. Die Cytochrom P450-Familie katalysiert hunderte von 

Reaktionen im Fremdstoffmetabolismus. Fettsäuredesaturasen, Lipoxygenasen, Peroxidasen, NO-Synthetasen, die 

Akonitase im Citratcyclus, die Guanylatcyclase (Signaltransduktion, second messenger) und die 

Aminophosporibosyltransferase (Purinsynthese) sind gleichfalls eisenhaltige Enzyme (5, 6).

Der menschliche Körper eines Erwachsenen enthält 3-5 g Eisen hauptsächlich in Form von Hämoglobin, als  Häm- oder 

nicht-Häm-Eisen-Enzymen und als Depot-Eisen, gespeichert in Ferritin und Hämosiderin  (Tabelle 1). Der tägliche 

physiologische Eisenverlust in Form von abgeschilferten Epithelzellen der äußeren und inneren Körperoberflächen, sowie 

durch Schweiß und Urin beträgt insgesamt ca. 1-2 mg und ist nicht regulierbar.

                                                            Tab. 1: Verteilung von Eisen im Körper  

Dieser Verlust wird durch die Eisenaufnahme  mit der Nahrung normalerweise genau ausgeglichen. Dabei wird auch die 

Speicherung von Reserveeisen in Form von Ferritin und Hämosiderin in Leber, Milz, Knochenmark und Muskulatur 

aufrechterhalten. Beim erwachsenen Mann sind dies ca. 800 mg, bei Frauen und Kindern deutlich weniger. Die täglich im 

Körper zirkulierende Eisenmasse ist wesentlich größer als der Eisenverlust oder die Eisenaufnahme (Abb. 1).

   

 Abb. 1:          Eisenhomöostase beim Erwachsenen. Zahlenangaben in mg/Tag berechnet für einen 70-kg Mann. Ca. 20 mg Eisen

zirkulieren täglich im Blut. Das Hormon Hepcidin wirkt als  negativer Regulator des Eisenmetabolismus, indem es die Zufuhr von Eisen

aus dem Darm und aus dem Hämabbau hemmt (aus Nielsen Diagnostik und Therapie von Eisenmangel mit und ohne Anämie,  Uni-

Med. 2 Auflage 2016). 

Intestinale Eisenabsorption                                                                                                          

Eisen ist in der Ökosphäre ubiquitär, kommt aber in Nahrung und Trinkwasser nur in geringen Konzentrationen vor. 

Komplizierte Aufnahmemechanismen im Darm sind nötig, um dem Bedarf angepasste Eisenmassen (normal 1-2 mg/Tag,

maximal 3-5 mg/Tag) aufzunehmen.

Ernährungsphysiologisch wichtig ist die Unterscheidung zwischen tierischem Eisen (Häm-Eisen) und pflanzlichen 

Nahrungseisen (nicht-Häm-Eisen). Der Hauptort für die Absorption von Eisen in allen Formen sind das Duodenum und 

das obere Jejunum. Im starken Eisenmangel können aber auch tiefere Darmabschnitte zusätzlich substantielle 

Eisenmengen aufnehmen.   

       

Absorption von nicht-Häm-Eisen                                                                                                

Pflanzliches Eisen in der Nahrung liegt größtenteils als polymerer Fe(III)-hydroxid-Kohlenhydrat-Komplex vor. Es wird 

daraus im sauren Magenmilieu, besonders gut unter reduzierenden Bedingungen (Vitamin C), herausgelöst und kann als 

zweiwertiges ionisches Eisen unter den Bedingungen im Duodenum (Übergang saurer-neutraler pH-Wert) gut löslich 

gehalten und dann absorbiert werden. Dreiwertiges ionisches Eisen unterliegt bei neutralem pH schnell der 

Hydroxylierung, wobei  extrem schwerlösliches Eisen(III)-Hydroxid entsteht, was nicht mehr aufgenommen werden kann. 

Bei der Reduktion von pflanzlichem Nahrungseisen spielt möglicherweise die cytochromhaltige Eisenreduktase Dcytb in 

der Bürstensaummembran des Enterozyten eine Rolle (Abb. 2) (7).   

 

        

Abb. 2  Regulation der intestinalen Eisenabsorption von tierischem und pflanzlichem Eisen. Modifiziert nach P. Nielsen  „Eisen-

Pharmakotherapie von Eisenmangel und Eisenüberladung „in „Allgemeine und spezielle Pharmakologie & Toxikologie„ 11. Aufl. 2013,

Elsevier

Lösliches, ionisches Fe(II) wird beim Menschen über den divalenten Metall-Ionen-Transporter (DMT1) in den Enterozyten 

aufgenommen (8). Dieses Protein bewirkt einen Protonen-vermittelten Kationentransport für Fe2+, Zn2+, Mn2+, Co2+, 

Cd2+, Cu2+, Ni2+, und Pb2+. Beim Menschen ist DMT1 offenbar vorwiegend für den Transport von Eisen(II) zuständig 

(9). Die DMT1-Expression im Duodenum ist im Eisenmangel erhöht, Mutationen in DMT1 bewirken einen systemischen 

Eisenmangel mit Anämie. Offenbar gibt es beim Menschen verschiedene DMT1 Varianten mit und ohne 3’ IRE oder 5’-IRE 

-Aktivität,  die eine komplexe Regulation der Eisenaufnahme in verschiedenen Geweben bewerkstelligen können (10). 

Wenn Eisen im Organismus benötigt wird, dann erfolgt der Transport aus dem Enterozyten ins Pfortaderblut sehr rasch. 

Der basolaterale Transfer wird durch das Membranprotein IREG1 (in USA auch Ferroportin1 genannt)  bewerkstelligt (11, 

12).    

Das aus dem Enterozyten ausgeschleuste zweiwertige Eisen wird über die kupferhaltige Ferroxidase Hephaestin oxidiert,  

um dann im Pfordaderblut an Apotransferrin gebunden zu werden (13). Unklar ist weiterhin die Rolle von HFE 

(Genprodukt des Hämochromatose-Gens) an der Regulation der intestinalen Eisenabsorption.   

Ergänzend wird in der Literatur von einer Arbeitsgruppe ein zusätzlicher Aufnahmemechanismus von Fe(III) (Ferri-Eisen) 

im Darm  über den „IMP-Weg” (Integrin/Mobilferrin/Paraferritin) postuliert (14). Versuche mit blockierenden Antikörpern 

und konkurrierenden Kationen (speziell Mn2+)   legen nahe, dass beide Aufnahmewege (Fe2+, Fe3+) unabhängig 

voneinander sind. Nach gegenwärtigem Stand wird von den meisten  Autoren in diesem Gebiet jedoch bezweifelt, dass 

beim Menschen die Absorption von Fe(III) nennenswert zur Versorgung mit Nahrungs-Eisen beiträgt, ebenso ist die 

Bioverfügbarkeit von oralen Eisen(III)-Verbindungen in der Eisentherapie nur sehr gering.  

   

Absorption von Häm-Eisen                                                                                                             

Aus einer typischen westlichen Mischkosternährung mit 6 mg Fe/1000 kcal wird ca. 1/3 der täglichen 

Nahrungseisenaufnahme aus Häm-Eisen gedeckt, obgleich nur 10-15 % des Nahrungseisens aus Häm-Fe bestehen (15).

Häm-Fe aus Fleisch wird also sehr effizient über spezifische, mukosale Bürstensaum-Rezeptoren aufgenommen. Ein 

daran beteiligtes Protein (heme-carrier-protein 1, HCP1) ist vor kurzem gefunden worden (16). Zuerst wird im Darmlumen 

Häm aus Hämo- bzw. Myoglobin freigesetzt und auf unbekannte Weise stabilisiert, Häm wird dann als intaktes Molekül 

aufgenommen. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in der Häm-Fe-Absorption ist der Abbau von Häm durch eine 

Hämoxygenase im Enterozyten (17) (Abb. 2.). Hemmstoffe der Hämoxigenase inhibieren die Häm-Eisen-Absorption (18).  

Da die Applikation von hohen Dosen Häm-Fe auch die Absorption von nicht-Häm-Fe und umgekehrt hemmt, muss das 

aus Häm-Fe freigesetzte Eisen in den gleichen intrazellulären Eisenpool eingespeist werden wie Eisen aus der nicht- 

Häm-Fe-Absorption. Dies gilt auch für den Abtransport aus den Enterozyten über IREG1/Ferroportin1, der für alle 

absorbierten, ehemals unterschiedlichen Eisenverbindungen (Häm-Fe, ionisches-Fe, Laktoferrin), gleich ist. 

Regulation der Eisenabsorption                                                                                                   

Beim Menschen ist sowohl die Häm- als auch die nicht-Häm-Eisenabsorption regulierbar, sodass im starken Eisenmangel

deutlich höhere Mengen Nahrungseisen absorbiert werden  können. Der genaue Mechanismus ist sehr komplex, es gibt 

verschiedene genetisch bedingte Erkrankungen, die direkt oder indirekt mit einer Fehlregulation der Eisenabsorption 

einhergehen.

Eine Art der Regulation der Eisenabsorption muss über  die Vorläuferzellen von Enterozyten in den Darmkrypten erfolgen, 

die ausschließlich von der basolateralen Seite, also vom inneren Milieu des Körpers, mit Eisen versorgt werden und die 

sich innerhalb von wenigen Tagen zu absorbierenden Zottenenterozyten verwandeln. Im Eisenmangel und bei hereditärer 

Hämochromatose wird in den Kryptenzellen die DMT1-Aktivität über einen posttranslationalen Mechanismus gesteigert. 

Dies geschieht über die Bindung eines "Iron-Responsive-Proteins (IRP) an ein "hairpin-IRE" in der 3'-nichttranslatierten 

Region der mRNA von DMT1. Erhielt der Enterozyt in seiner Vorgeschichte ausreichend Eisen, wird die DMT1-Aktivität 

herunterreguliert. Nach einer Hypothese zur Erklärung der physiologischen Funktion des HFE-Proteins, wurde diesem 

eine Beteiligung an der Eisenversorgung der Kryptenenterozyten zugeschrieben (19).  

Die offenbar effektivste Art der Regulation der intestinalen Eisenabsorption ist über das IREG1/Ferroportin möglich, das 

für den Transport von Eisen aus Enterozyten ins Plasma zuständig ist (Abb.2). Nachdem C. Finch 1994 einen "storage- 

iron regulator" postuliert hatte, wurde 2001 mit dem 25 AS-Peptid Hepcidin ein solcher Regulator des Eisenstoffwechsels 

tatsächlich gefunden (20-23).  

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