Zahlreiche Transportproteine sind an der Eisenresorption beteiligt

Die Eisenaufnahme aus dem Darm in die Enterozyten (Darmzellen) benötigt einige Transportproteine. Grundsätzlich wird nur zweiwertige Eisen (Fe²⁺) resorbiert. Um pflanzliches  dreiwertiges Eisen (Fe³⁺) in zweiwertiges zu reduzieren, benötigt es einer Reduktase. Dieser Prozess wird durch Vitamin C, Citrat oder auch der Magensäure begünstigt. Tierisches Eisen, das im Häm gebunden ist, liegt grundsätzlich als Fe²⁺ vor. Das Häm-gebundene Eisen wird schneller und in größeren Mengen (ca. 23%) resorbiert als pflanzliches Eisen, das gerade einmal eine Resorptionsrate von 3-8% aufweist. Bei einer Mischkost liegt die druchschnittliche Resorptionsrate somit bei ca. 10%.
An der Aufnahme des Häm in die Enterozyten ist der HCP1 (heme carrier protein 1) beteiligt. Innerhalb der Darmzellen wird das Hämgerüst durch die Hämoxygenase abgebaut und das zweiwertige Eisen freigesetzt. Es kann nun innerhalb der Enterozyten im Eisenspeicherprotein Ferritin gebunden werden oder zum Aufbau von Enzymen herangezogen werden. Innerhalb des Ferritins liegt Eisen wieder in der dreiwertigen Form vor. Beim Eintritt in das Ferritin wird das Fe²⁺ durch eine membranständige Oxydoreduktase in Fe³⁺ überführt. Bei der Eisenabgabe aus dem Ferritin wird das Eisen wieder zu Fe²⁺ reduziert.
Pflanzliches Ferritin-Eisen kann nach neuen Forschungsergebnissen durch einen dritten Resorptionsweg aufgenommen werden. Der hierfür notwendige Transporter heißt Ferritin-Port. Über diesen Transporter wird pflanzliches Ferritin Eisen direkt in die Darmzellen aufgenommen. Es muss nicht erst zerlegt werden, sondern bleibt bei der Aufnahme intakt. Die Aufnahme von Eisen über den Ferritin-Port soll langsamer erfolgen als über die anderen beiden Wege. Damit ist der Prozess besser kontrollierbar für die Zelle und die Eisenversorgung geschieht gleichmäßiger. Dieser Weg scheint besonders für Vegetarier und Veganer von Vorteil zu sein, da pflanzliches Ferritin (Phytoferritin) so in größerem Maße aufgenommen wird, als dreiwertige Eisensalze aus pflanzlichen Lebensmitteln.

Pflanzliches Eisen wird langsamer und in geringeren Mengen resorbiert

Um pflanzliches Eisen zu resorbieren, muss es aus seiner dreiwertigen Form in die zweiwertige überführt werden. An diesem Prozess ist eine im Darm lokalisierte Reduktase verantwortlich. Anschließend kann das zweiwertige Pflanzeneisen über ein Transportprotein, das auch für die Kupfer- und Zinkresorption zuständig ist, resorbiert werden. Die Resorptionsrate liegt bei ca. 3-8%.  Das Transportprotein für die Resorption von Fe²⁺  heißt DMT-1 (divalent metal transporter 1). Nach der Resorption kann pflanzliches Eisen ebenfalls an Ferritin gebunden werden. Andererseits besteht für Phytoferritin auch die direkte Aufnahme über den Ferritin-Port. Dieser neue Resorptionsmechanismus für dreiwertiges Eisen aus Pflanzen ist eine wirkliche Sensation und lässt somit pflanzliches Eisen gegenüber tierischem Eisen wesentlich gleichwertiger erscheinen.

Eisen unterliegt im Blut einem häufigen Wertigkeitswechsel

Die Abgabe des zweiwertigen Eisens aus den Darmzellen an das Blut, erfolgt über das Transportprotein Ferroportin. Im Blut wird Fe²⁺ zu Fe³⁺ reoxydiert. Dieser Oxydierungsprozess wird durch das kupferhaltige Enzym Hephastein katalysiert. Anschließend wird das dreiwertige Eisen an das Transportprotein Transferrin gebunden. Transferrin weist zwei Bindungsstellen für Eisen auf.

Das Leberprotein Hepcidin reguliert die Resorption des Eisens

Transferrin kann von den Leberzellen über spezifische Transferrinrezeptoren aufgenommen werden. Innerhalb der Hepatozyten wird in Abhängigkeit der Eisenkonzentration das Peptidhormon Hepcidin gebildet und freigesetzt. Hohe Hepcidinkonzentrationen im Blut hemmen die Bildung membrangebundener Eisentransporter (Ferroportin) und unterdrücken somit die Eisenresorption. Bei Eisenmangel wird die Hepcidin Produktion unterdrückt und somit werden die Eisentransporter hoch reguliert. Diese fein abgestimmte Regulation schützt den Organismus vor zu hohen Eisenspiegeln, die sich zytotoxisch auswirken. Eine Eisenüberladung führt häufig zu Zellschäden an der Leber, Bauchspeicheldrüse oder dem Herzen. Gleichzeitig wird bei einem Eisenmangel die Resorptionsrate drastisch erhöht.

Quellen:
Hämatologie – Urban&Fischer, 2016
Ernähung des Menschen – UTB, 2015
Biochemie – Thieme, 2018
Eisenmangel beheben mit natürlichen Lebensmitteln – Springer 2019