Chrom
Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Das essentielle Spurenelement Chrom existiert in den Wertigkeiten Cr0 bis Cr+6. Chromverbindungen der Oxidationsstufen unterhalb +3 wirken reduzierend und solche der Oxidationsstufen oberhalb +3 oxidierend.
Die wichtigsten Verbindungen stellen Cr+3 und Cr+6 dar, wobei das in der Natur vorkommende dreiwertige Chrom oxidativ am stabilsten ist und beim Menschen die größte biologische Bedeutung zeigt [4, 6, 10].

Cr+6 ist ein starkes Oxidationsmittel und in der Natur nur selten anzutreffen [6, 9]. Chrom-6-Verbindungen sind zudem sehr unstabil und können spontan reduziert werden. Aus diesem Grund enthalten Lebensmittel kein Chrom im sechswertigen Zustand [6].
Da eine hohe Energie erforderlich ist, um dreiwertiges in sechswertiges Chrom zu oxidieren, können sechswertige Chromverbindungen in biologischen Systemen praktisch nicht entstehen [6].

Resorption

Das in Nahrungsmitteln enthaltene dreiwertige Chrom wird  gebunden an Aminosäuren  über die Mukosazellen des Dünndarms, vornehmlich im Jejunum (Leerdarm), absorbiert. Die Resorption kann entweder durch passive Diffusion oder rezeptorvermittelt, das heißt durch einen aktiven Transport erfolgen [5].
Die Resorptionsrate des oral aufgenommenen Chroms ist insgesamt sehr gering.
Cr+3 wird nur zu 0,5 % und Cr+6 etwa zu 2 % resorbiert. Zudem wird die Resorption von zahlreichen Faktoren beeinflusst [4, 5, 6, 9, 10, 12, 16]:

  • Aufnahmemenge  mit steigendem Angebot an Chrom  40-250 µg/d  sinkt die Resorptionsrate auf etwa 0,4 % ab; bei niedrigeren Zufuhren  zum Beispiel 10 µg/d  liegt die Absorption dagegen bei 2 %
  • Chemische Eigenschaften der aufgenommenen Chromverbindung  während die Resorption aus Chromchlorid sehr gering ist, kann Chrom aus Chrompicolinat wesentlich besser resorbiert werden
  • Art und Menge anderer gleichzeitig anwesender Nahrungskomponenten  zu den die Resorption fördernden Faktoren gehören sowohl Vitamine, wie Vitamin C – Ascorbinsäure – und Vitamin B3 – Nicotinsäure  als auch natürliche Chelatbildner, Aminosäuren, Oxalat, Stärke sowie Eisen- und Zinkmangel; Phytinsäure (Phytate) und die Spurenelemente Zink, Eisen und Vanadium hemmen hingegen die Absorption.

Transport und Speicherung

Im Anschluss der Resorption wird Chrom im Blut hauptsächlich an das Transporteiweiß Transferrin gebunden. Ist die Bindungskapazität von Transferrin gesättigt, kann Chrom auch in Verbindung mit Albumin sowie Beta- und Gamma-Globulin zu den Geweben transportiert werden [5].

Nach neuesten Untersuchungen beträgt der Chromgehalt des Serums beziehungsweise des Plasmas etwa 0,01-0,05 µg/dl [9].

Chrom wird zum größten Teil in Leber, Milz, Knochen und Weichteilgewebe, wie Niere und Lunge, gespeichert [4, 6, 15]. Die Chrom-Konzentration in diesen Organen und Geweben liegt etwa zwischen 20 und 30 µg/kg und schwankt nach geographischer Herkunft [9].


Mit zunehmenden Alter sinkt sowohl die Resorption von Chrom als auch die Chrom-Konzentration in den meisten Geweben und Organen [9]. In der Folge wird deutlich weniger Cr+3 in den Glukosetoleranzfaktor (GTF) eingebaut, was sich ungünstig auf den Kohlenhydrat-, Protein- sowie Fettstoffwechsel auswirkt [9]. Darüber hinaus lässt die Fähigkeit zur Bildung des GTFs mit steigendem Alter nach [9]. Schließlich sollten ältere Menschen auf eine ausreichende Chromaufnahme über die Nahrung achten. Zudem empfiehlt sich die Zufuhr von chromhaltigen GTF-Molekülen [9]. Beispielsweise enthält Chromhefe den bereits synthetisierten Faktor [15]. In kohlenhydratreichen Pflanzen  Zuckerrohr, Zuckerpflanzen  ist der GTF ebenfalls zu finden. Bei der Herstellung von raffiniertem Zucker geht der GTF jedoch verloren [12].

Ausscheidung

Absorbiertes Chrom wird überwiegend über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden [5, 8, 9]. 80 bis 97 % des glomerulär filtrierten Chroms werden renal rückresorbiert und dem Organismus wieder zur Verfügung gestellt [9].

Die Ausscheidung des Chromanteils, der vom Jejunum (Leerdarm) nicht absorbiert wurde, erfolgt weitestgehend mit den Fäzes (Stuhl) [9, 16]. Geringe Mengen gehen über Haare, Schweiß und Galle verloren [9].

Literatur 

  1. Althuis MD, Jordan NE, Ludington EA, WittesJT: Glucose and insulin responses to dietary chromium supplements: a meta-analysis. Am J Clin Nutr. 2002 Jul;76(1):148-5
  2. Anderson RA, Cheng N, Bryden NA, Polansky MM, Chi J, Feng J: Elevated Intakes of Supplemental Chromium Improve Glucose and Insulin Variables in Individuals with Type 2 Diabetes. Diabetes. 1997 Nov;46(11):1786-91.
  3. Anke M, Schümann K: Spurenelemente. In: Biesalski HK, Fürst P, Kasper H, Kluthe R, Pölert W, Puchstein Ch, Stähelin HB (eds): Ernährungsmedizin.
    2.Aufl., Thieme, Stuttgart, New York. 173-186. 1999
  4. Biesalski HK, Köhrle J, Schümann K: Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. 29-31, 124-132. Georg Thieme Verlag; Stuttgart/New York 2002
  5. Biesalski HK, Fürst P, Kasper H, Kluthe R, Pölert W et al.: Ernährungsmedizin. 175-176. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1999
  6. Bundesinstitut für Risikobewertung: Domke A, Großklaus R, Niemann B, Przyrembel H, Richter K, Schmidt E, Weißenborn A, Wörner B, Ziegenhagen R (Hrsg.) Verwendung von Mineralstoffen in Lebensmitteln – Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte, Teil 2, BfR-Hausdruckerei Dahlem, 2004
  7. Davis CM, Sumrall KH, Vincent JB: A biologically active form of chromium may activate a membrane phosphotyrosine phosphatase (PTP). Biochemistry. 1996 Oct 1;35(39):12963-9.
  8. do Canto OM, Sargent T, Liehn JC: Chromium 3 metabolism in diabetic patients. In: Kinetic models of trace element and mineral metabolism. Subrananian KN, Wastney ME (Eds.) CRC Press, Boca Raton, FL, p. 205-219. 1995
  9. Elmadfa, Leitzmann: Ernährung des Menschen. 279-281. Verlag Eugen Ulmer Stuttgart; 2004; 4., korrigierte und aktualisierte Auflage 
  10. Hahn A: Nahrungsergänzungsmittel. 180-182. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001 
  11. Kaats GR, Blum K, Fisher JA et al.: Effects of chromium picolinate supplementation on body composition: a randomized doublemasked placebo-controlled study. Current Therapeutic Research.Volume 57, Issue 10, 1996, Pages 747-756.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0011-393X(96)80080-4
  12. Kasper H: Ernährungsmedizin und Diätetik. 66. Urban & Fischer Verlag; Elsevier GmbH, München 2004
  13. Mooradian AD, Failla M, Hoogwerf B, Maryniuk M, Wylie-Rosett J: Selected vitamins and minerals in diabetes. Diabetes Care 1994 May; 17(5): 464-479. http://dx.doi.org/10.2337/diacare.17.5.464
  14. Pasman WJ, Westerterp-Plantenga MS, Saris WHM: The effectiveness of long-term supplementation of carbohydrate, chromium, fibre, and caffeine on weight maintenance. Int J Obes Relat Metab Disord. 1997 Dec;21(12):1143-51.
  15. Schmidt E, Schmidt N: Leitfaden Mikronährstoffe. 262-265. Urban & Fischer Verlag; München, Februar 2000
  16. Stoecker BJ: Chromium. In: Present knowledge in nutrition. Eighth edition. Bowman BA, Russell RM (Eds.) ILSI Press, Washington, DC, p. 366-372  (2001)
  17. Vincent JB: The biochemistry of chromium. J Nutr. 2000 Apr;130(4):715-8.
  18. Vincent JB: Quest for the molecular mechanism of chromium action and its relationship to diabetes. Nutr Rev. 2000 Mar;58(3 Pt 1):67-72.

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