Chrom - Funktionen, Bioverfügbarkeit und Versorgung

Funktionen

1959 weisen die amerikanischen Forscher Schwarz und Mertz das Vorkommen von Chrom (+3) im Blutglucose-Stoffwechsel der Ratte nach.

Im selben Jahr identifizieren sie Chorm als Bestandteil des so genannten Glucosetoleranz-Faktors, der neben dem Insulin für eine Senkung des Blutzuckerspiegels sorgt. Als Glucosetoleranz wird diejenige Menge an Glucose definiert, die vom Körper toleriert wird, bevor es – infolge Insulinmangels – zu einer Hyperglykämie mit Blutzuckerwerten über 1,6 g/l (normal: 0,8 bis 1,2 g/l) kommt. Als Bestandteile dieses Glucosetoleranz-Faktors (GTF) wurden die Aminosäuren Glycin, Cystein, Glutaminsäure und auch die Nicotinsäure als mögliche Bindungspartner des Chroms ermittelt. Die zunächst aus Bierhefe isolierte Verbindung wurde auch in Leber und Plasma nachgewiesen. Ende der sechziger Jahre wurde auch eine positive Wirkung des Chroms im Fettstoffwechsel festgestellt: Chrom scheint als essenzielles Spurenelement die Entwicklung der Arteriosklerose zu verzögern. Bei einem niedrigen Chromspiegel im Serum wurden verstärkt Erscheinungen von Arteriosklerose an den Herzkranzgefäßen beim Menschen festgestellt. Im Tierversuch konnte durch Chrommangel bei Ratten Arteriosklerose sogar erzeugt werden. [1]

Toxische Wirkungen gehen dagegen vom Chrom (+6) in Form von Chromatsalzen aus. Eine chronische Toxizität wurde z. B. an Escherichia coli anhand von so genannten Punktmutationen festgestellt. Eine mutagene Wirkung wurde auch an Hamster-Zellkulturen nachgewiesen. Arbeitsmedizinische Untersuchungen haben darüber hinaus ein erhöhtes Lungenkrebs-Risiko bei Kontakten mit vor allem wenig löslichen Chromaten wie dem Calciumchromat ergeben. Eine allergische Reaktion kann sowohl durch Chromate als auch durch hohe Chrom(III)-Dosen oder spezielle Chrom-Verbindungen, wie sie z. B. in Maschinenölen auftreten, ausgelöst werden.

Vorkommen, Aufnahme und Versorgung

Über die Aufnahme des Chroms aus der Nahrung ist nur wenig bekannt.

Das Ausmaß der Resorption hängt jedoch ganz wesentlich von der Art der Chromspezies, von der Bindungsform des Chroms ab. Anorganisches Chrom wird nur zu einem sehr geringen Anteil von höchstens 1% absorbiert. Bei Chrom(III)-Ionen besteht eine sehr stabile Hydrathülle, die erst bei höherer Temperatur so weit gelockert wird, dass Bindungen an organische Moleküle erfolgen können. Die Resorption erfolgt offensichtlich überwiegend passiv im Dünndarm. Aminosäuren und Ascorbinsäure wirken fördernd, Phytinsäure und Zink als Antagonist dagegen hemmend auf die Chrom-Aufnahme.

Größere Mengen an verfügbarem Chrom (an organische Moleküle gebunden) enthalten Bierhefe, Kalbsleber und Weizenkeime. Im Plasma kommt Chrom wahrscheinlich sowohl an Transferrin gebunden als auch im Glucosetoleranz-Faktor vor. Die Analytik von Chromspuren ist sehr schwierig, so dass sich daraus auch nach neueren Untersuchungen um den Faktor 500 niedrigere Gehalte z. B. im Serum (0,1 Mikrogramm/l anstelle von bis zu 50) erklären lassen. Die Gehalte in Gewebe und Organen schwanken zwischen 20 und 30 Ķg/kg. Gesichert ist, dass sie mit zunehmendem Alter abnehmen. Bei Kindern wurde festgestellt, dass sie auf Gaben von anorganischem Chrom(III) relativ rasch mit einer erhöhten Glucosetoleranz reagieren, bei älteren Personen konnte eine Reaktion jedoch erst nach ein bis drei Monaten festgestellt werden.

Ein starker Chrommangel zeigt sich außer in der verminderten Glucosetoleranz auch in einem Gewichtsverlust und in einer peripheren Neuropathie, was sich auf eine verminderte Ansprechbarkeit peripherer Gewebe auf Insulin erklären lässt. Der Chromstatus kann sowohl durch Analysen der Chrommobilisierung und -ausscheidung nach einer Glucosebelastung als auch durch die Bestimmung des Chromgehaltes in den Haaren festgestellt werden.

In Nahrungsmitteln ist Chrom aufgrund der modernen Lebensmitteltechnologie in vielen Fällen weitgehend entfernt. Die Hypothesen gehen bei manchen Wissenschaftlern so weit, dass sie die im Vergleich zu naturnäheren Völkern höhere Rate an Diabetes und Arteriosklerose in hochtechnisierten Ländern auf eine Unterversorgung an Chrom zurückführen.

Eine angemessene Zufuhr an Chrom kann nur geschätzt werden und liegt bei etwa 30 bis 100 Mikrogramm pro Tag. Die WHO empfiehlt 20 Mikrogramm pro Tag und rechnet noch einen gewissen Speicherbedarf hinzu, so dass die zuvor genannten Werte erreicht werden. Die tatsächliche Zufuhr wird anhand von Bilanzstudien mit 15 bis 50 Mikrogramm pro Tag angegeben, was eine marginale Versorgung bedeuten würde. Orientiert man sich an einer Zufuhr durch Lebensmitteln von 100 Mikrogramm, so kann nach Angaben in [2] diese Menge rechnerisch (s. Aussagen zur Resorption) aus folgenden Lebensmitteln (mit Mengenangaben) erzielt werden: 400 g Gemüse oder Obst, 200 g Vollkornbrot, 300 g Rindfleisch. Einige ausgewählte Lebensmittel mit relativ hohen Gehalten an Chrom sind in der Tabelle aufgeführt. Auch zu den Analysendaten in Lebensmitteln gelten vergleichbare Aussagen wie für die im Serum: Die Analytik ist extrem schwierig, zuverlässige Daten können erst seit den achtziger Jahren erzielt werden. [3] Ältere Literatur sollte nicht berücksichtigt werden, so dass auch die o. g. Mengenangaben möglicherweise zu korrigieren sind (s. Tab.).