Chemie ist überall – alles ist Chemie. Auch in unserem Körper, in dem unserer Tiere und in unserer Umwelt sowieso. Und damit ist nicht die “böse” Chemie aus der Industrie gemeint. Deshalb ist ein Leben ohne Chemie gar nicht möglich. Mit Wissen über die Chemie unseres Körpers und seine Reaktionen auf die Stoffe um uns herum könnt ihr jedoch herausfinden, wie ihr tatsächlich gesund leben könnt. Und dieses Wissen gibt es hier.

Was ist Krebs? - Zellbiologie erklärt zur Solidaritätskampagne von Kinderkrebs Schweiz

Meine Familie hat Glück gehabt. So weit ich zurückdenken kann oder aus Erzählungen der Älteren weiss, hat bei uns noch kein Kind Krebs bekommen. In Retos Familie ist das anders. Reto hat eine seiner Schwestern nie kennengelernt. Denn sie ist vor seiner Geburt an Leukämie gestorben – der häufigsten Krebs-Sorte, die Kinder bekommen.

Das ist jetzt über 40 Jahre her. Und trotzdem spüre ich bis heute die selischen Narben, die dieses furchtbare Schicksal bei Retos Familie hinterlassen hat. So etwas sollte keine Familie durchmachen müssen.

Heute – 40 Jahre später – kommt es schon weniger oft so weit. Heute werden nämlich vier von fünf Kindern, die Krebs bekommen, wieder gesund. Das heisst – so gesund wie es eben möglich ist. Denn der Kampf gegen den Krebs ist bis heute für den Körper und die Seele schrecklich anstrengend und ermüdend. Und für kleine Kinderkörper und -seelen ist er ganz besonders anstrengend.

Kinderkrebs Schweiz

Deshalb setzt sich der Dachverband Kinderkrebs Schweiz dafür ein, dass fleissig weiter an Mitteln gegen den Krebs geforscht wird, die den Kampf damit erleichtern, und damit aus 4 von 5 eines Tages 5 von 5 wieder gesunden Kindern werden.

Und auch jenen Kindern und Familien, die heute gegen den Krebs kämpfen müssen, möchte der Verein ein Stück Kraft und Zuversicht schenken. So sammelt Kinderkrebs Schweiz noch den ganzen September über eure lieben Wünsche an ein krebskrankes Kind auf dieser Website, um die schönsten darunter zu den Kindern zu bringen, die in den Kinderspitälern wegen Krebs behandelt werden müssen.

Mein Beitrag

Ganz gewiss haben die erkrankten Kinder selbst, ihre Geschwister, Eltern, Freunde und Verwandte ganz gewiss viele Fragen zu dem, was da mit ihnen bzw. ihren Angehörigen geschieht. Darum widme ich meinen heutigen Beitrag allen Kindern und Familien, die dieses schwere Schicksal teilen oder miterleben. Und ich versuche, darin einige Antworten in Worte für Kinder (und Laien) zu kleiden.

Was ist Krebs?

Krebs ist, wenn das Material, aus welchem euer Körper besteht, ungebremst zu wachsen beginnt. Und zwar dort, wo es nicht wachsen soll.

Bestimmt fragt ihr euch nun: Woraus besteht ein menschlicher Körper, und wie wächst er?

Woraus besteht dein Körper?

Der Körper jedes Menschen besteht aus winzigkleinen Zellen. Jede Zelle ist ein winziger Sack aus einer Haut aus Molekülen. Dieser Sack enthält (in der Regel) einen Zellkern und verschiedene winzige Organe, die für verschiedene “Körperfunktionen” der Zelle zuständig sind. Im Zellkern ist das Erbgut der Zelle, die DNA, gelagert. Das ist eine Sammlung von Bauplänen für alle Bestandteile der Zellen und alle Stoffe, die die Zellen herstellen können.

Die Zellen sind so unglaublich klein, dass ihr sie ohne ein Mikroskop nicht sehen könnt. Ein erwachsener Mensch besteht aus 100 Billionen von ihnen – das sind 100’000’000’000’000, also 1000 x 1000 x 1000 x 1000 x 100, oder eine 1 mit vierzehn Nullen!

menschliche Zellen unter dem Fluoreszenzmikroskop: Der Zellkern ist blau, das Zellskelett grün gefärbt

Menschliche Körperzellen unter dem Mikroskop: Die Zellkerne mit der DNA sind mit blauer, das “Skelett” der Zellen, welches zu ihrer Hülle gehört, mit grüner “Leuchtfarbe” eingefärbt. So leuchten sie unter einer UV-Lampe in diesen Farben auf – sie fluoreszieren. Ein Mikroskop mit einer UV-Lampe nennt man deshalb “Fluoreszenz-Mikroskop”. Mit einem solchen wurde dieses Bild gemacht. ( By ZEISS Microscopy from Germany [CC BY 2.0 ], via Wikimedia Commons)

Wie ein Mensch entsteht

Jeder Mensch bestand am Anfang seines Lebens aus einer einzigen Zelle, die durch Verschmelzung von Mamas Eizelle und Papas Spermienzelle entstanden ist (wie das geht, habe ich hier beschrieben). Diese eine Zelle hat ihre ganze Bauplan-Sammlung abgeschrieben, ihre Bestandteile allesamt noch einmal hergestellt und sich schliesslich geteilt. Und die beiden neuen Zellen haben das gleiche getan. Und noch einmal, und noch einmal.

Durch die Auswahl von bestimmten Bauplänen aus der Sammlung wurden einige der neuen Zellen zu Knochen- andere zu Muskel-, zu Haut-, zu Augen-, zu Herz- und Lungen- und Blut- und vielen anderen verschiedenen Zellsorten, aus denen ein vollständiger Körper besteht.

Und sie werden es noch. Damit Kinder immer grösser werden können, müssen ständig neue Zellen her. Selbst in den Körpern von Erwachsenen gibt es Zellen, die sich das ganze Menschenleben lang teilen. Hautzellen und Blutzellen (die ständig durch neue ersetzt werden) gehören dazu, aber auch solche, aus denen Haare und Fingernägel wachsen.

Wenn aus Wachstum Krebs wird

Damit einem Menschen genau zwei gerade Arme und Beine und passende Organe in der richtigen Grösse wachsen, enthalten die Baupläne in den Zellen Angaben und Regeln, wie schnell und wann welche Zellen sich wohin ausbreiten und welche Stoffe sie wann in welcher Menge herstellen sollen.

Molekülmodell eines DNA-Abschnitts

Ein kleines Stück eines DNA-Moleküls: Kohlenstoff-Atome sind grau, Wasserstoff-Atome weiss, Sauerstoff-Atome rot, Stickstoff-Atome violett und Phosphor-Atome gelb. Die Art und Weise, wie diese Atome miteinander verbunden sind, ist eine Art Geheimschrift: Sie kann in die Baupläne für unsere Zellen übersetzt werden!

Empfindliche Baupläne

Nun ist die DNA ist ein chemisches Molekül wie andere auch. Das heisst, sie kann in chemische Reaktionen verwickelt werden: Die Begegnung mit anderen, angriffslustigen Molekülen, oder der Einfluss von Licht oder anderer Strahlung kann dazu führen, dass Atome der DNA augetauscht werden oder verloren gehen. Oder dass Atome dazu kommen, die nicht zum Bauplan gehören. Ausserdem kommt es vor, dass die Zellen beim Abschreiben ihrer Baupläne für die Zellteilung Schreibfehler machen.

Deshalb gibt es in jeder Zelle Proteine, die ständig Korrektur lesen und Fehler oder Schäden an der DNA ausbessern. Und wenn sich etwas gar nicht mehr reparieren lässt, befehlen sie der einzelnen Zelle, lieber Selbstmord zu machen, bevor dem Körper etwas schlimmeres passiert.

Niemand ist perfekt – auch die Korrekturleser in den Zellen nicht

Wenn die “Rechtschreib”-Kontrolleure einer Zelle allerdings einen Fehler übersehen, passieren schlimme Dinge. Besonders dann, wenn der übersehene Fehler eine jener Regeln unlesbar macht, die die Zellteilung und damit das Wachstum von Körperteilen ordnen und begrenzen soll. Dann bleibt eine Zelle übrig, die ihre Grenzen nicht mehr kennt, sich unkontrolliert teilen kann und vielleicht sogar Stoffe von sich gibt, die kein Mensch braucht. Kurzum: Das ist ein furchtbar schlecht erzogener Rabauke – eine Krebszelle.

Und das schlimmste ist: Wenn die Krebszelle sich erneut teilt, schreibt sie den Fehler ganz ungeniert mit ab. So gibt es dann bald zwei von der schlimmen Sorte, dann vier, dann acht…

Im glücklichen Fall kommt ein Spezialagent des Immunsystems, eine “natürliche Killerzelle” (über die und ihre Kollegen vom Immunsystem ihr hier mehr lesen könnt), vorbei und erkennt eine einzelne oder wenige Krebszelle/n von aussen. Dann gibt die natürliche Killerzelle ihnen sofort den Befehl zum Selbstmord – und schafft das Problem so aus der Welt.

Ein Tumor entsteht

Im unglücklichen Fall teilen sich die Krebszellen aber unbemerkt weiter und wuchern da hin, wo es ihnen gerade passt. Und uns nicht. Aus ein paar Zellen wird so ein Haufen, aus dem Haufen ein Gewebeknötchen, aus dem Knötchen eine Geschwulst, die wir spüren und manchmal sogar sehen können.

Manche dieser Zellen begnügen sich damit, ihre eigene Clique zu gründen, gemeinsam abzuhängen und einfach im Weg zu sein. Von solchen spricht man von einem “gutartigen” Tumor. Der lässt sich meist einfach wegoperieren, wenn er stört, und die Sache ist in der Regel erledigt.

Wenn die Zellen aber richtige Rabauken sind, die sich mit “Ellbogen” ihren Weg durch andere Zellgruppen in benachbarte Gewebe bahnen, handelt es sich um wirkliche Krebszellen, die einen “bösartigen” Tumor bilden.

Schema: Krebszellen durchdringen eine Gewebegrenze

nach: Cancer Research UK (Original email from CRUK) [CC BY-SA 4.0 ], via Wikimedia Commons

Die fiesesten unter ihnen verlassen “ihren” Tumor sogar irgendwann und reisen in der Blutbahn oder der Lymphe durch den Körper, um sich anderswo festzusetzen und Rabauken-Kolonien zu gründen. Die werden von den Krebs-Ärzten dann “Metastasen” genannt.

Wie entstehen unerkannte Schreibfehler?

Schreibfehler entstehen dort, wo abgeschrieben wird. Wann und wo genau ein Abschreibfehler passiert und übersehen wird, ist letztenendes reines Pech. Für Pech gilt aber: Je mehr abgeschrieben wird, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass dabei mal ein Fehler passiert und der Korrektur entgeht.

Alles in allem sind schlimme Schreibfehler besonders wahrscheinlich wenn

  • in den Körpern älterer Menschen die Korrekturleser nachlässig werden
  • äussere Einflüsse (z.B. Strahlung) die DNA häufiger beschädigen
  • viele andere Moleküle/Atome mit der DNA reagieren können
  • Fehler schon in der ersten Zelle eines Kindes vorhanden waren und so vererbt wurden
  • bestimmte Viren ihr Erbgut in die DNA von Zellen einbauen und dabei die Teilungsregeln beschädigen (gegen einige dieser Viren, wie das Gebärmutterhalskrebs-Virus HPV oder den Erreger der Leberentzündung Hepatitis kann man sich aber impfen lassen!)
  • und vor allem: Wenn in Zellen, die sich häufig, schnell und fortlaufend teilen, naturgemäss viel abgeschrieben wird
    → dazu gehören nachwachsende Gewebe wie die Haut
    → und die Zellen in Körpern von Kindern – denn Kinderkörper wachsen ja noch

In welchen Körperteilen kann Krebs entstehen?

Grundsätzlich in praktisch allen. Und obwohl man meinen könnte, dass das ganz besonders für Kinder gilt, bekommen Kinder anderswo Krebs als Erwachsene und alte Menschen. Warum das so ist, haben die Forscher noch nicht wirklich herausgefunden.

Besonders häufig – in drei Vierteln aller Fälle – werden bei Kindern nämlich die Zellen des Immunsystems und ihre Vorläufer (45%: 33% Leukämien, 12% (Non-)Hodgkin-Lymphome) oder die Zellen von Gehirn und Nerven (30%: 20% Hirn und Rückenmark, 7% sympathisches Nervensystem, 3% Augenkrebs) zu bösartigen Rabauken.

(Zahlen: Krebsliga Schweiz)

Augenkrebs?! Warum steht der hier unter Hirn und Nerven?

Ja, Augenkrebs gibt es wirklich. Der kommt aber nicht davon, dass ihr zu viel am Bildschirm sitzt oder schrille Farben anschaut, wie gern einmal behauptet wird. Stattdessen entstehen in der Netzhaut im Auge Rabauken-Zellen durch ebensolches Pech, wie bei anderen Krebsarten auch. Und die Netzhaut ist streng genommen ein ausgelagerter Teil des Gehirns – deshalb ordne ich den Augenkrebs bei den Krebsarten der Nerven ein.

Zum Glück lässt sich so ein “Retinoblastom” – so heisst der Augenkrebs in der Ärztesprache – leicht erkennen und gut behandeln. Wie das geht, erklärt Kinderkrebs Schweiz hier. Bei früher Erkennung werden sogar 19 von 20 statt 4 von 5 Kindern mit Augenkrebs wieder gesund!

Weitere Krebsarten bei Kindern

Dazu kommen Weichteilkrebs (also Muskeln, Fett- und Bindegewebe, 7%), Nierenkrebs (5%), Knochenkrebs (4%) und Krebs der zur Fortpflanzung gedachten Keimzellen (3%). Habt ihr mitgerechnet? Da fehlen noch 6% bis zu den runden 100%! Das sind wohl verschiedene, bei Kindern sehr seltene Krebsarten an anderen Körperteilen.

Warum bekommen Kinder gerade dort Krebs?

Während Nervengewebe tatsächlich besonders im Kindesalter wachsen, werden Blut- und Immunzellen das ganze Leben lang neu gebildet. Allein daran wie häufig sich Zellen teilen, lässt sich also nicht festmachen, wo Krebs entsteht. Warum Kinder an ganz bestimmten Stellen – und an anderen als Erwachsene – Krebs bekommen, müssen die Forscher erst noch herausfinden.

Wie kann man Krebs behandeln?

Der simpelste Weg, Rabaukenzellen loszuwerden ist, sie in einer Operation aus dem Körper heraus zu schneiden. Das geht bei gutartigen Geschwulsten (meistens) recht einfach. Bei Krebszellen, die wild in anderes Gewebe eindringen, ist es aber schwer bis unmöglich, sie wirklich alle wegzuschneiden. Und bei Krebsarten der Blutzellen ist das ganz unmöglich, weil die Rabauken dabei nicht an einem festen Ort versammelt, sondern im Körper verteilt und oft beweglich sind. Deshalb müssen sie auf andere Weise getötet werden.

Dazu verwenden kann man

Zellgifte = Chemotherapie

Diese Medikamente (sogenannte Zytostatika, d.h. “Zellbremsen”) stören Zellen bei der Teilung, in dem sie sich Beispiel an die DNA heften und so das Abschreiben der Baupläne verhindern. So entstehen keine neuen Krebszellen, während die alten Krebszellen an den Schreibblockaden sterben.

Cisplatin, ein nach wie vor häufig genutztes Medikament zur Chemotherapie, lagert sich an DNA an.

Moleküle des Chemotherapie-Medikaments “Cisplatin” (in dessen Mitte befindet sich tatsächlich ein Platin-Atom) verbinden sich mit einem Strang der DNA-Doppelspirale. Die Abschreibe-Proteine der Zelle laufen die DNA-Stränge entlang und bleiben an einem solchen Hindernis hängen. So kann die DNA nicht weiter abgeschrieben werden. Das funktioniert bei den allermeisten Krebsarten – aber leider auch bei gesunden Zellen. (By AlchemistOfJoy [CC BY-SA 3.0 ], from Wikimedia Commons)

Solche Gifte wirken auf sich schnell teilenden Zellen besonders stark – also auf Krebszellen, aber auch auf solche, aus denen Haare wachsen oder Blutzellen entstehen. Deswegen fallen vielen Krebspatienten, die eine Chemotherapie erhalten, die Haare aus. Ausserdem werden auch viele andere Zellen bei ihrer Arbeit gestört – deshalb wird den Patienten von der Chemotherapie nicht selten furchtbar schlecht.

Damit all das nicht (oder weniger) geschieht, versuchen Forscher, die Zellgifte gut verpackt direkt zu den Krebszellen zu bringen und erst dort loszulassen. Oder sie erfinden neue Zellgifte, die Krebszellen (besser) von normalen Zellen unterscheiden können.

(Be-)Strahlung

Dass Strahlung die DNA-Baupläne beschädigen kann, hatte ich weiter oben schon erwähnt. Und wenn die Beschädigungen gross genug sind, sterben die Zellen daran. Auch die Krebszellen. Zudem kann man Strahlung genau auf bestimmte Stellen bündeln. Dazu können die Krebs-Ärzte Röntgenstrahlen (also sehr energiereiches, unsichtbares Licht) oder Elektronen bzw. Protonen (das sind winzige Teilchen, die auf Zellen wie Kanonenkugeln wirken) verwenden.

Auch wenn man solch einen Beschuss ziemlich genau auf ein Krebsgeschwulst richten kann, leiden darunter auch die gesunden Zellen in der Umgebung. So kann einem leider auch von der “Bestrahlung” ziemlich schlecht werden.

Antikörper

Das sind ganz besondere Proteine, die normalerweise von Zellen des Immunsystems hergestellt werden, um Krankheitserreger zu erkennen und zur Bekämpfung zu markieren (wie das im Einzelnen vor sich geht, könnt ihr hier bei mir nachlesen). Krebsforscher versuchen nun, passende Antikörper zu den jeweiligen Krebszellen eines Patienten zu basteln. Wenn die ihr Ziel – die Krebszellen – finden und sich daran heften, rufen sie die Zellen des Immunsystems auf den Plan. Die können nun die Krebszellen (und bestenfalls nur die) gezielt angreifen und vernichten.

 

Zum Töten von Krebszellen NICHT verwenden kann man

Methoden und Mittel aus der “alternativen Medizin”

Wer gesagt bekommt, dass er Krebs hat, hat Angst. Angst um sein Leben und vor den unangenehmen Behandlungen, die auf ihn zukommen mögen. Das ist ganz natürlich. Genauso natürlich ist auch die Verlockung, die davon ausgeht, wenn jemand einen “einfacheren”, “sanften” oder gar “natürlichen” Weg verspricht, die fiesen Krebszellen wieder los zu werden.

Homöopathische “Medikamente”, Wunder- und Geistheiler, eine besondere Ernährungsweise oder das unsinnige Verwenden teils gefährlicher Chemikalien sind nur eine kleine Auswahl dessen, was den Menschen (auch) “gegen Krebs” verkauft wird. Häufig deshalb, weil jemand damit viel Geld verdienen möchte.

Wo “alternative” Methoden dennoch helfen können

Manche Vorgehensweisen aus dem Bereich “neben” der Medizin können dennoch ihren Nutzen haben. Nämlich dann, wenn sie zur Begleitung der Behandlung durch den Krebs-Arzt (den “Onkologen”) angewendet werden. Dazu zählen besonders solche Dinge, bewirken, dass ein Patient mit Krebs sich besser fühlt, weniger Angst hat und weniger unter den Nebenwirkungen seiner Behandlung leidet.

Es ist aber ganz wichtig, solche Massnahmen immer mit dem Krebsarzt/den Krebsärzten zu besprechen. Viele solche Mittel und Methoden – auch solche, die ganz harmlos erscheinen – können nämlich mit den eigentlichen Krebsmedikamenten “in Streit” geraten und deren Wirkung stören. NIE solltet ihr die eigentlichen Krebsmedikamente ohne Besprechung mit eurem Krebsarzt einfach weglassen, um “etwas anderes” zu probieren!

Dazu, wie ihr hilfreiche Angebote für Krebskranke von den “Geldverdienern” unterscheiden und sie gut mit eurem Krebs-Arzt besprechen könnt, hat die Krebsliga Schweiz eine tolle Broschüre herausgegeben, die ihr hier als .pdf-Datei herunterladen könnt.

Besondere Hochachtung habe ich übrigens vor den ehrenamtlichen Klinik- bzw. Spitalclowns, welche die (nicht nur krebs-)kranken Kinder im Spital besuchen und Freude in ihren schweren Alltag bringen. Lachen soll schliesslich sehr gesund sein! Die Clowns – wie meine treue Leserin Claudia alias “Clownine Kunst” in Leipzig, Deutschland – kosten die jungen Patienten und ihre Familien in Regel gar nichts und haben gewiss eine grössere Wirkung als manch überteuertes “Mittelchen”.

Kann man die Krankheit Krebs ganz und gar besiegen?

DAS wirksame und nebenwirkungsarme Mittel gegen alle Krebsarten hat man leider noch nicht gefunden. Dazu kommt, dass die meisten Krebsbehandlungen zuerst für Erwachsene erfunden werden. Kinder funktionieren aber in vielen Dingen anders als Erwachsene. Denn Kinder müssen schliesslich noch wachsen. So muss für jedes neue Mittel noch einmal neu untersucht werden, ob und wie es auch bei Kindern eingesetzt werden kann.

Denn Kinder sollen schliesslich nicht nur gesund, sondern auch gross werden und ein möglichst normales Leben führen können.

Dazu wird immer wieder der Erfolg neuer Behandlungsweisen bei Kindern an mutigen jungen Patienten untersucht. Bei so einer “Frühen Klinischen Studie” (Early Clinical Trial, ECT) werden Methoden und Medikamente, die z.B. bei Erwachsenen schon funktionieren, versuchsweise bei Kindern eingesetzt. Dabei passen die Ärzte ganz besonders genau auf ihre Schützlinge auf. Denn sie wollen schliesslich nicht nur “ihre” Kinder gesund machen, sondern möglichst nützliche Ergebnisse sammeln, um später noch mehr Kinder gesund machen zu können.

Mein Wunsch an krebskranke Kinder

Deshalb lautet mein Wunsch für ein – eigentlich für alle krebskranken Kinder: Behaltet eure Zuversicht. Freut euch an den kleinen Dingen und geniesst es, euren schweren Alltag für ein paar Augenblicke zu vergessen. Immer wieder. Und ich wünsche euch, dass aus 4 von 5 schnell 5 von 5 werden: Dass bald ein Weg für euch erforscht wird, der leichter zu gehen und für euch alle zu schaffen ist!

Eure Kathi Keinstein

Rundgang im Gewächshaus - Woher unser Gemüse kommt

Dieser Beitrag ist mit freundlicher Unterstützung von Gutknecht Gemüse entstanden, die mir im Rahmen einer Betriebsführung für Blogger einen Einblick in ihre Gewächshausproduktion gewährt haben. Ich bedanke mich herzlich bei beim Unternehmen für die Einladung und bei Moana Werschler für die Organisation. Es besteht kein Interessenkonflikt hinsichtlich des Inhalts in diesem Beitrag und dessen Publikation.

Chemie im Alltag? Die ist auch in der Gemüseabteilung im Supermarkt immer wieder ein Thema. Zumindest lässt mich, was so durch die Sozialen Medien geistert, annehmen, dass ich nicht die einzige bin, die beim Einkauf darüber nachdenkt, welche ebenso beunruhigenden wie unsichtbaren Substanzen an unseren Gemüsen haften mögen: Rückstände von Pestiziden und die noch weniger greifbaren Folgen “nicht-natürlichen” Anbaus.

Aber ganz ehrlich: Bis vor wenigen Wochen hatte ich absolut gar keine Ahnung davon, wie unser Gemüse heutzutage angebaut wird. Wie die meisten von euch vermutlich auch. Ist das eine Grundlage für eine fundierte Einschätzung der Lage im Gemüseregal? Fehlanzeige! Selbst für mich als Chemikerin.

Wie baut man heute Gemüse an?

Richtig bewusst wurde mir das allerdings erst, als ich jemanden traf, der es besser wusste – und mir und anderen Bloggern die Möglichkeit eröffnete, der Sache auf den Grund zu gehen: Ich danke Moana Werschler von “Miss Broccoli” herzlich für die Organisation des spannenden Ausflugs in die Welt des modernen Indoor-Gemüseanbaus bei Familie Gutknecht in Kerzers! Dort habe ich nämlich aus nächster Nähe anschauen – und probieren! – dürfen, wie zeitgemässer Gemüseanbau in der Schweiz funktioniert.

Und das habe ich natürlich für euch getan, damit ich euch einen wirklich spannenden Einblick “aus erster Hand” in die Herkunft unserer liebsten Grundlage gesunder Ernährung geben kann. Und die mutet geradezu futuristisch an: Bei Gutknecht wird nämlich “Hors Sol” praktiziert – eine Anbaumethode, die dem Augenschein nach auch auf dem Mars funktionieren könnte.

Was wächst bei Gutknecht?

An einem heissen Juni-Tag führte mich mein Weg aus dem kleinen Dorf Kerzers (das unter Naturliebhabern und -forschern für sein Schmetterlingshaus “Papiliorama” bekannt ist) hinaus aufs flache Feld und durch ein Industriegebiet voller grosser Logistik-Niederlassungen. Dahinter wartete natürlich kein romantischer Familien-Ferien-Bauernhof. Der hätte auch kaum die Möglichkeit gehabt, das ganze Gebiet um den “Röstigraben” zwischen Deutsch- und Westschweiz mit frischem Gemüse zu versorgen.

Der Gutknecht-Gemüsehof hingegen kann das: Auf einer Gewächshaus-Fläche von 9 Fussballfeldern (das sind 6 bis 7 Hektar) werden das ganze Jahr über zahlreiche Gemüsesorten angebaut, die wir in den Auslagen von Migros, Coop, Spar, Lidl, Denner….eigentlich allen Supermärkten in der Region finden können. Dazu kommen 100 Hektar Anbaufläche an der frischen Luft für Obst und Gemüsesorten, die im Gewächshaus nicht gedeihen. Aber die waren für uns heute nicht von Interesse.

Uns und Pascal Gutknecht – einem der Hofbesitzer, der uns persönlich herumgeführt hat – ging es heute um die Gewächshäuser und das, was darin wächst: 29 (!) verschiedene Sorten Tomaten, dazu Auberginen, Zucchetti (in Deutschland sagt man Zucchini), Gurken, Peperoni (für Nicht-Schweizer: gemeint sind Paprika – die kleineren Scharfen, hierzulande Peperoncini genannt, gibt es bei Gutknechts allerdings auch), verschiedene Sorten frischer Kräuter und wer weiss, was wir noch alles nicht gesehen haben.

Unser Rundgang durch den Anbaubereich beginnt im Versuchsgewächshaus, in welchem in kleinerem Massstab mit Verbesserungen der Anbaumethode und neuen Sorten experimentiert wird. Das muss Pascal Gutknecht uns allerdings erst erklären – denn wir finden uns auf den ersten Blick in einer mächtigen gläsernen Halle mit Reihen um Reihen grüner Pflanzen mit Rispen voller kleiner Tomaten wieder. Die richtig grossen Gewächshäuser haben wir ja noch gar nicht gesehen.

Datteltomaten im Versuchs-Gewächshaus

Und hätte Moana uns nicht so gründlich vorinformiert, hätte der Anblick dieser Reihen vielleicht befremdlich gewirkt. Seit wann sind Tomaten lianenähnliche Schlingpflanzen? Und seit wann wachsen die auf frei hängenden Schwebebalken? Aber Moana hatte mich ja vorgewarnt: Die Gutknechts haben sich dem Hors Sol, einer etwas anderen, aber zukunftsweisenden Anbaumethode verschrieben.

 

Was ist Hors-Sol?

“Hors Sol” ist französisch für “ausserhalb des Erdbodens” – und genau darum geht es auch. Der Erdboden unter dem Gewächshaus wird nicht bepflanzt, sondern mit Platten oder Planen abgedeckt. Stattdessen werden Reihe um Reihe der schon erwähnten “Schwebebalken” an Ketten unter dem Gewächshausdach aufgehängt, sodass sie etwa 30 bis 40cm über dem Boden schweben.

Die Balken werden dann mit prallvollen Kunststoffsäcken bestückt, die an Gartenerde-Säcke aus dem Baumarkt erinnern. Statt Gartenerde enthalten sie jedoch Kokosfasern, die beim Anbau von Kokospalmen (zum Beispiel für das zunehmend populäre Kokosfett) abfallen. In diesen Kokosfaserballen wurzeln die Tomaten (oder andere Pflanzen), während sie dem durch das Glasdach fallenden Licht entgegen wachsen.

Wurzelballen in einer Hors Sol - Kultur

Was sind das für seltsame Lianen-Tomaten?

Und das tun sie mit grösstem Eifer: Alle Windungen zusammengenommen sind die Tomatenpflanzen im Versuchgewächshaus gut und gerne sechs bis sieben Meter lang! Dabei werden sie sorgfältig drapiert und ihre Spitzen an Führungsketten aufgehängt. Zudem herrscht akribische Ordnung: An der Spitze blüht alles, in der Mitte hängen schwer die reifenden Früchte und der untere Teil der Haupttriebe ist vollkommen kahl (Diese Ordnung ist naturgegeben – ihr könnt sie auch an den Tomatenpflanzen in eurem Garten beobachten – wenn ihr im untersten Bereich eurer Pflanzen kräftig “ausgeizt” und alle Blätter wegschneidet).

Dabei ist diese Pflanzung erst in der Mitte ihres Lebens angelangt: Die Tomaten wurden im Januar, also vor einem halben Jahr gesetzt und können bis zu ihrem Lebensende im Dezember eine Länge von 13 Metern erreichen! Das könnten eure Tomaten im Garten übrigens auch, wenn sie so viel Zeit und Platz zum Wachsen hätten.

In diesem Gewächshaus ist Wechselzeit: Die Kokosfaser-Säcke - Basis für die Hors Sol Kultur - warten auf neue Pflanzen

In diesem Produktions-Gewächshaus ist Wechselzeit: Die grossen Kokosfasersäcke bleiben dabei stets am Ort. Im Hintergrund wurden bereits junge Gurkenpflanzen gesetzt, die im Vordergrund folgen in den nächsten beiden Wochen.

 

Giesswasser und Dünger per Infusion

In jedem Wurzelballen steckt mindestens eine mit einem dünnen Schlauch versehene Sonde, sodass das Ganze untenherum ziemlich verkabelt wirkt. Durch die Schläuche können Giesswasser und darin gelöste Nährstoffe direkt in jeden Wurzelballen gepumpt werden. So erhält jede Pflanze “per Infusion” genau das, was sie gerade braucht.

So brauchen zum Beispiel die mächtigen “Coeur de Boeuf”-Tomaten eine Extraportion Calcium, um nicht an Wurzelfäule zu erkranken, während die kleineren Sorten sehr gut mit geringeren Mengen auskommen. Deshalb gibt es die Extraladung Calcium nur dort ins Giesswasser, wo sie benötigt wird.

Und wenn doch mal etwas überläuft, wird es gleich zur Wiederverwendung in den Giesswasser-Vorrat zurückgeführt.

 

Wie werden die Pflanzen im Gewächshaus befruchtet?

Damit haben die Pflanzen alles, was sie zum Wachsen brauchen: Licht, Wärme, Wasser, einen Untergrund zum Wurzeln, Nährstoffe… Aber ihr denkt jetzt womöglich: “Und wie soll das unter Glas mit den Bienli und den Blüemli funktionieren?” Richtig: Im Gewächshaus können die Pflanzen blühen – aber ohne Bestäubung werden aus den Blüten keine Früchte. Deshalb haben die Gutknechts ganz besondere Hilfsarbeiter eingestellt:

Pascal holt zwischen den Tomatenreihen einen handlichen Pappkarton mit einem feinmaschigen Gitter vor der oberen Öffnung hervor. Als er den kräftig anstösst, ertönt daraus ein ungehaltenes Summen. In dem Karton hat ein Hummelvolk sein Nest! Damit wir und die Kinder das Ganze in Ruhe betrachten können, hat Pascal das Einflugloch für den Moment verschlossen. Aber wie auf Bestellung nähert sich sogleich eine frei fliegende Hummel, die den Eingang sucht – nun aber für den Moment warten muss.

Hummelnest im Pappkarton zum Einsatz im Hors Sol Gewächshaus

Ein Hummelnest im Pappkarton: Durch das Gitter ist die Luftzufuhr garantiert. Die violette Scheibe ist drehbar und verschliesst in dieser Position das Einflugloch.

 

Im ganzen Gewächshausbetrieb gibt es 140 solcher Hummelnester und jedes davon wird von rund 250 Hummeln bewohnt. Das macht nach Adam Riese 35’000 Hummeln, deren Job es ist, auf Nektarsuche von Gemüseblüte zu Gemüseblüte zu fliegen und dabei Pollen von der einen zum Stempel der nächsten Blüte zu tragen.

Dabei sind Hummeln übrigens genügsamer als Bienen: Sie fliegen auch bei deutlich weniger Licht und Wärme (in Mutters Garten konnte ich das Mitte Juli selbst beobachten: Gegen 20:30 waren immer noch Hummeln am Sommerflieder zugange, während die Bienen schon längst verschwunden waren). Dazu kommt, dass Hummeln wesentlich friedfertiger als ihre kleineren Verwandten sind, sodass die 80 menschlichen Mitarbeiter bei Gutknecht Gemüse um vieles seltener von ihnen behelligt oder gar gestochen werden.

 

Hat die Hors-Sol-Methode Einfluss auf die Qualität des Gemüses?

Während wir die futuristisch anmutenden Pflanzungen näher in Augenschein nehmen, greift Pascal Gutknecht tief ins Grün und pflückt eine Rispe mit reifen Tomaten. Die verteilt er sogleich an uns und die Kinder – und sobald wir probieren, sind wir uns einig: Die sind megafein! Richtig süss und tomatig…

Hors Sol kommt ohne Pestizide aus!

Aber halt! Wir essen Tomaten aus solch einer Umgebung direkt vom Strauch? Denkt denn hier niemand über Pflanzenschutzmittel nach? Keine Sorge, sagt Pascal, in den Gutknecht-Gewächshäusern kommen überhaupt keine Pestizide zum Einsatz. Das wäre allein schon der Hummelvölker wegen schwierig. Das einzige, was an diesen Tomaten dran sein könnte, ist also allenfalls, was die Mitarbeiter an den Händen haben. Davon ausgehend, dass Pascal seine gewaschen hat, können wir die Kinder also bedenkenlos das Gemüse vertilgen lassen.

Und wie sie das tun! Neben Tomaten gibt es hier die als Naschwerk gezüchteten, besonders süssen Spitzpeperoni – auch unheimlich lecker.

Zweifarbige Spitzpeperoni (Spitzpaprika)

Zweifarbige Spitzpeperoni (Spitzpaprika): Absolut unbedenklich direkt ab Strauch und heiss begehrt bei den Kindern

 

Da kommt Pascal gar nicht so schnell mit dem Aufschneiden hinterher, wie die Kleinen ihm die Leckereien aus den Händen schnappen (heisst es nicht oft, dass Kinder kein Gemüse mögen würden? Hier wurde uns eindrücklich das Gegenteil bewiesen!). Selbst eine äusserlich eigenwillige Sorte im reifen Zustand grüner Zebratomaten mindert die Begeisterung nicht, sodass das Ganze schnell buchstäblich einer Raubtierfütterung gleicht.

Reife Zebratomaten in Rot und Grün

Eine besondere Rarität: Zebratomaten – beide Früchte in Pascals Händen sind reif!

 

Wie wird dann gegen Schädlinge vorgegangen?

Schon bald ist uns eine Merkwürdigkeit in der Tomatenpflanzung aufgefallen: Am Anfang jeder vielleicht fünften Pflanzreihe wächst am äussersten Ende des Schwebebalkens eine einzelne Auberginen-Pflanze. Das ist auch in den richtig grossen Tomatenhäusern so, sodass das nichts mit der Versuchsanlage zu tun haben kann. Jedenfalls nicht direkt.

Indikator-Aubergine

Diese Aubergine steht vor den Tomaten, um Schädlingsbefall frühzeitig sichtbar zu machen.

 

Stattdessen dient die Aubergine als Indikator für Schädlingsbefall. Sie hat nämlich unter allen Gemüsepflanzen im Gewächshaus die weichsten, empfindlichsten Blätter. Wenn Schädlinge ins Gewächshaus einfallen, lassen sie sich daher zu allererst auf der Aubergine nieder, wo sie von den Mitarbeitern schnell gesehen werden. Und dann wird in die biologische Trickkiste gegriffen:

Es werden Eier und Larven von nützlichen Krabbeltieren – natürlichen Feinden der Schädlinge, die in kleinen Briefchen beim Züchter eingekauft und wie Saatgut gelagert werden können, im Gewächshaus ausgesetzt.

Eine Ladung Nützlinge zur Schädlingsbekämpfung

Eine Ladung biologisches Schädlingsbekämpfungsmittel: Die winzigen aber nützlichen Bewohner des holzwolleähnlichen Substrats aus einem frisch geöffneten Briefchen machen sich eiligst davon (rote Kringel).

 

Schmeckt Hors Sol-Gemüse fad oder ist es weniger nahrhaft?

Was Pascal Gutknecht uns nun erklärt, könnt ihr auch hier in Keinsteins Kiste nachlesen (und erfahren, wie ihr Tomaten nachreifen lassen könnt): Der angenehme Geschmack reifer Tomaten oder anderer Gemüse kommt nicht aus dem “richtigen” Boden. Dafür ist einzig und allein Wärme verantwortlich. Und die gibt es hier im Gewächshaus reichlich (wir schwitzen schon ordentlich und mein Kamera-Handy läuft immer wieder heiss).

Dass die Tomaten im Supermarkt trotzdem oft kaum Geschmack haben, rührt daher, dass die Früchte auf ihrem Weg bis in die Supermarkt-Auslagen bzw. auf unseren Esstisch nicht warm bleiben. Damit sie schön prall und fest bei uns ankommen, werden sie nämlich beim Transport in die Märkte oft gekühlt – und wenn nicht dort, dann legen wir sie zu Hause nur all zu gerne in den Kühlschrank.

Das Problem dabei: Die Kälte führt zum Abbau von Aromastoffen, die von der Pflanze als Lockmittel für hungrige Pflanzenfresser geschaffen werden, welche die Samen verbreiten können. Und bei kalter Witterung macht die Verbreitung von Samen keinen Sinn (es würde schwerlich etwas daraus wachsen).

Da die Hors-Sol-Pflanzen über ihre “Infusion” alles erhalten, was sie zum Aufbau von Nähr- und Aromastoffen brauchen, fehlt ihnen aufgrund der Anbauweise nichts, um sowohl schmackhaft als auch gesund zu sein.

Frische Kräuter aus Hors Sol - Kultur

Pascal erklärts: Auch die frischen Kräuter erhalten hier alles, was sie brauchen, um würzig zu sein.

 

Wie ihr zu Hause an schmackhafte Tomaten kommt

Wenn ihr euch geschmackvolle Tomaten wünscht, kauft sie nach Möglichkeit ungekühlt, bringt sie in der kalten Jahreszeit raumwarm heim und legt sie dort nicht in den Kühlschrank! Lagert sie stattdessen bei Raumtemperatur (nicht unbedingt neben Äpfeln, es sei denn, die Tomaten wären unreif). Dann müsst ihr sie wohl schneller aufbrauchen, aber dafür schmecken sie um so mehr nach Tomate.

Und noch ein Tipp am Rande: Kleine Tomatensorten enthalten naturgemäss mehr Zucker als grosse und schmecken daher grundsätzlich süsser. Auch deswegen sind Kirschtomaten und andere “Winzlinge” als Nascherei besonders beliebt.

 

Warum wird dieses Gemüse nicht als “bio” verkauft?

Meine persönliche Vorstellung von bio-Anbau beläuft sich auf “frei von Pflanzenschutzmitteln ‘aus dem Labor’ und von umweltbedenklichen Düngemitteln. Damit wäre die pestizidfreie Hors-Sol-Methode mit ihrem wohldosierten wie geschlossenen Düngemittelkreislauf in meinen Augen des bio-Labels würdig. Das würde vor allem dem zu unrecht schlechten Image dieser Anbauweise gehörigen Auftrieb verleihen.

Leider sehen die Erfinder des bio-Labels das anders. Eine ihrer Bedingungen, die irgendwann in den 1980er Jahren für die Vergabe des Labels festgelegt wurde, ist nämlich der Anbau in “richtigem Erdboden”. Und die erfüllt die Hors-Sol-Methode mit ihren Kokosfasern auf Schwebebalken nunmal nicht.

Warum Pflanzen “ohne Boden” ganz natürlich sind

Dabei bestehen Kokosfasern und Humusboden aus der gleichen Sorte Rohstoff: Abgestorbenen Pflanzenresten. Im Humusboden sind die bloss etwas gründlicher zerkleinert und verdaut.

Freigelegter Wurzelballen in Hors Sol - Kultur

Ein freigelegter Wurzelballen in Kokosfasern: Sieht moosigem, durchwurzeltem Waldboden ziemlich ähnlich, gell?

 

Und überhaupt: An Pflanzen, die auf Überresten anderer Pflanzen wurzeln, ist überhaupt nichts unnatürliches. Haltet beim Spaziergang im Wald einfach einmal die Augen nach alten umgestürzten Baumstämmen und Wurzelstrünken auf. Die sind nämlich eine wahre Fundgrube – nicht nur für Pilze, Moose und Farne, sondern auch für viele “höhere” Pflanzen. Im Wald der Riesen-Sequoias an der Westküste Nordamerikas gibt solches Totholz sogar die besten “Baumkindergärten” für junge Mammutbäumchen ab!

Es wird Zeit für zeitgemässe Regeln

In einer Zeit, in welcher der Ruf nach nachhaltiger Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung ebenso immer lauter wird wie der nach Natur- und Umweltschutz, ist es dringend nötig, über 30 Jahre alte Regelungen neu zu überdenken.

Denn eine Möglichkeit, in einem kleinen Land mit extremen Jahreszeiten ganzjährig Gemüse anzubauen, ohne dabei auf chemische Pflanzenschutzmittel zurückzugreifen oder die Umwelt mit Düngemitteln zu belasten, sollte nicht das Schattendasein fristen, das ihr bislang bestimmt ist.

Die Nähe der Anbaustätten zu den jeweiligen Endkunden (also uns), die dank kurzer Transportwege schon zu einem deutlich kleineren CO2-Fussabdruck führt als Import-Gemüse ihn hat, ist zudem nur ein weiterer Punkt, der für die Nachhaltigkeit des Hors-Sol-Anbaus a la Gutknecht spricht.

 

CO2-Neutralität wird grossgeschrieben

Auch in Sachen Energieversorgung setzt man hier auf bestmögliche CO2-Neutralität. So sind alle Dächer der Anlage, die nicht aus Glas sind (das sind zum Beispiel Verarbeitungs- und Lagerbereiche, in welchen das Gemüse auf Europaletten verpackt und für den Abtransport bereitgehalten wird), mit Photovoltaik-Anlagen – also Solarzellen zur Stromerzeugung (wie die funktionieren, könnt ihr hier nachlesen) – bestückt. Diese Anlagen liefern mehr als genug Strom, um den ganzen Betrieb zu versorgen.

Für 2020 ist zudem der Bau einer eigenen Heizanlage für die kalte Jahreszeit geplant, welche mit Abfallholz befeuert werden soll. Zugegeben, das ist naturgemäss nicht ganz CO2-neutral (es sei denn, die Holzabfälle müssten so oder so zur Entsorgung verbrannt werden – dann würde die darin enthaltene Energie wenigstens sinnvoll genutzt). Allerdings ist offen, was die Gutknechts mit dem Abgas letztendlich anfangen (auch dafür gibt es nämlich Verwendungsmöglichkeiten).

Fazit

Wir haben nicht nur einen inspirierenden Vormittag in einer Welt verbracht, die uns normalerweise nicht zugänglich ist (es bei Gutknechts aber auch für euch sein kann – man kann die Führung über die Website für private Gruppen, Schul-, oder Betriebsausflüge buchen!). Wir haben auch jede Menge Spannendes gelernt – über überraschend natürlichen Gemüseanbau in futuristischer Umgebung.

Die Quintessenz dessen ist: Der Hors-Sol-Gemüseanbau hat sein verbreitet schlechtes Image nicht verdient. Denn die Gemüse aus dem Hors-Sol-Gewächshaus stehen solchen aus dem Garten an sich in nichts nach – und sind, bezogen auf die benötigten grossen Mengen, erst noch nachhaltiger produziert. So trägt das Gutknecht-Gemüse immerhin das “Suisse-Garantie”-Label, das nicht zuletzt für nachhaltige Produktion, Natürlichkeit und Frische steht.

Deshalb ist es an der Zeit, überholte Regelungen anzupassen, um diesem effizienten und umweltverträglichen Anbau ein besseres Image zu verleihen.

Und bis es soweit ist: Wenn Gemüse als “Hors Sol” ausgezeichnet seht (das ist in der Schweiz nicht Pflicht, aber erst heute habe ich die Kennzeichnung für Fleischtomaten im COOP entdeckt (und ratet einmal, was es heute zu essen gab)), kauft sie und freut euch, ein nachhaltiges Produkt ohne Pestizid-Belastung geniessen zu können.

Ich habe genau das jedenfalls im Hofladen auf dem Gutknecht-Gelände getan und mich für ein Ratatouille mit allem Nötigen eingedeckt. Mmmmhh, lecker!

Und welches Gemüse – aus welcher Anbauform – bevorzugt ihr? Warum?

Ein lebenswichtiges Element - wie es uns wirklich nützt

Ein chemisches Element wird in der Ernährungsbranche immer wieder heiss diskutiert: Das Jod – oder Iod, wie die Wissenschaftler es schreiben. Ist Jod nun gesund oder für die Gesundheit schädlich? Wie kann dieses vielseitige Element uns nützen? Wie können wir die richtige Menge davon zu uns nehmen?

Eines vorweg: Jod ist für uns alle – insbesondere für die gesunde Entwicklung von Kindern – unverzichtbar. Deshalb habe ich für euch Antworten auf wichtige Fragen zu diesem wichtigen Stoff zusammengestellt. Aber fangen wir von vorn an:

 

Was ist eigentlich Jod?

Jod ist eines der wenigen Nichtmetalle unter den chemischen Elementen. Das Elementsymbol ist “I” (in älteren Periodensystemen findet man auch noch ein “J”). Es gehört zur Gruppe der Halogene, die man im Periodensystem in der siebten Hauptgruppe (= Spalte) findet. Damit ist es chemisch mit den sehr aggressiven Gasen Fluor und Chlor und mit dem ebenfalls aggressiven aber flüssigen Brom verwandt: Wie diese besteht Jod aus Molekülen aus je zwei Atomen: I2.

Das Element Jod ist aus Chemikersicht etwas friedlicher als seine sehr aggressiven Verwandten. In unserer normalen Umgebung (Atmosphärendruck und Raumtemperatur) ist es zudem ein Feststoff: Jod bildet so dunkelviolette Kristalle, dass sie praktisch grauschwarz aussehen und zudem metallisch glänzen.

Eine bei Chemielehrern beliebte Besonderheit des Jods ist, dass es, wenn man es vorsichtig erwärmt, nicht schmilzt, sondern sofort verdampft (das direkte Verdampfen von Feststoffen nennen Chemiker und Physiker “Sublimieren”) – und der violette Dampf beim Abkühlen wieder zu Kristallen wird, ohne vorher zu kondensieren (das wird entsprechend “Resublimieren” genannt).

Wenn Lehrer im Schulunterricht Jod sublimieren, dann tun sie das in der Regel in weitgehend geschlossenen Gefässen. Denn wenngleich weniger stark als seine Verwandten reagiert auch dieses Halogen rege mit seiner Umgebung, reizt die Haut, die Augen und kann die Atemwege schädigen. Deshalb gilt es als gesundheits- und umweltschädlich und muss mit den entsprechenden Gefahrensymbolen beschriftet werden.

Wie kann das ein Nährstoff sein?

In der Natur kommt Jod nicht als Element – dafür ist es zu reaktionsfreudig – sondern in chemischen Verbindungen vor. Wie Chlor und die anderen Halogene bildet es leicht einfach negativ geladene Ionen (I, genannt Iodid) oder verbindet sich zum Beispiel mit Sauerstoff zu Ionen wie dem Iodat (IO3), die Bestandteile verschiedener Salze sind. Oder Jod-Atome bilden eine Atombindung zu einem benachbarten Atom – zum Beispiel Kohlenstoff – das Ergebnis sind jodhaltige organische Verbindungen.

Und sowohl die Salze als auch die organischen Verbindungen des Jods haben ganz andere – für uns lebenswichtige – Eigenschaften als das Element!

Jod und Kaliumiodid

Oben: Das Element Iod, bestehend aus I2-Molekülen. Die Dämpfe färben Kunststoffbehälter und -löffel braunviolett.
Unten: Das Salz Kaliumiodid , das I-Ionen enthält, besteht aus farblosen Kristallen.

 

Jod für unsere Ernährung

Wofür braucht der menschliche Körper Jod?

Viele Funktionen des Energiestoffwechsels und Wachstumsvorgänge werden von Hormonen geregelt, die in der Schilddrüse – die vorn in unserem Hals zu finden ist – hergestellt werden. Und diese Schilddrüsenhormone sind organische Moleküle, die Jod enthalten. Damit die Schilddrüse solche Hormone herstellen kann, braucht sie natürlich Jod – und zwar in Form von Iodid-Ionen I.

Triiodthyronin und Thyroxin – die Schilddrüsenhormone

Die beiden wichtigsten Schilddrüsenhormone, deren Konzentration im Blut der Arzt misst, um die Schilddrüsenfunktion zu überprüfen, sind das Triiodthyronin, kurz T3, und das Thyroxin, kurz T4.

Schilddrüsenhormone: Strukturformel Triiodthyronin und Thyroxin

Die beiden wichtigsten Schilddrüsenhormone: Der Index am T steht für die Anzahl Jod-Atome im Molekül. T4 unterscheidet sich von T3 nur durch ein zusätzliches Jod-Atom am linken “Benzol-Ring”. Von beiden Molekülen gibt es übrigens je zwei Ausführungen, die einander gleichen wie Bild und Spiegelbild (solche Paare nennen Chemiker “Enantiomere”). Als Hormon wirksam ist aber jeweils nur eine Ausführung – die Chemiker mit dem Buchstaben L kennzeichnen (das gilt übrigens für praktisch alle Spiegelbild-Moleküle in der Biochemie: Nur mit der L-Ausführung kann der Organismus etwas anfangen!). Deshalb enthalten Tabletten zur Behandlung einer Schilddrüsenunterfunktion “L-Thyroxin” (und nicht dessen wirkungsloses Spiegelbild D-Thyroxin).

 

Tatsächlich entsteht in der Schilddrüse hauptsächlich T4, das an Proteine angehängt seine Reise durch die Blutbahn antritt. Wenn es irgendwo im Körper gebraucht wird, kann das Hormon vom Protein abgekoppelt werden, sodass Zellen es aufnehmen können. Erst im Zellinneren wird dann ein Jod-Atom entfernt (genau: es wird gegen ein Wasserstoffatom (H) getauscht, welches in der Formel nicht mehr sichtbar ist) und so T3 erzeugt. Deshalb genügt es oft, bei einer Schilddrüsenunterfunktion nur T4 (“L-Tyroxin”) einzunehmen, um beide Hormone zu ersetzen.

Der Jod-Haushalt und sein Manager

Damit die Schilddrüse bei Bedarf Hormone nachliefern kann, kann sie einen gewissen Vorrat an Iodid-Ionen aufnehmen. Allerdings kann sie nicht feststellen, wann der Körper Bedarf an T4 und T3 hat. Dafür ist die Hirnanhangdrüse zuständig. Der geben die im Blut vorhandenen Schilddrüsenhormone nämlich das Signal “Wir sind da, es braucht nicht mehr”. Wenn dieses Signal zu schwach wird oder gar ausbleibt, schickt die Hirnanhangdrüse das Hormon TSH (Thyroidea stimulierendes Hormon) auf die Reise, welches wiederum der Schilddrüse (auf medizinisch Thyroidea) sagt, dass sie Jod aufnehmen soll (sodass T4 (und T3) hergestellt werden kann).

Deshalb lässt der Arzt bei einer Schilddrüsenuntersuchung auch die Konzentration des TSH im Blut bestimmen: Ist die nämlich niedrig, obwohl es zu wenig Schilddrüsenhormone hat (oder hoch, obwohl es mehr als genug T4/T3 hat), dann ist das Problem bei der Hirnanhangdrüse zu suchen, anstatt bei der Schilddrüse selbst.

Jod als Spurenelement

Damit die Schilddrüse auf Anweisung durch TSH Iodid aufnehmen kann, muss in ihrer Umgebung natürlich welches vorhanden sein. Deshalb müssen Menschen (und andere Tiere) Jod-Verbindungen mit der Nahrung aufnehmen. Jod ist also ein echtes Spurenelement!

Jodmangel und seine Folgen

Fehlt uns das Jod, werden bald die Schilddrüsenhormone knapp. Die Folgen dessen sind Antriebslosigkeit, Neigung zur Gewichtszunahme, ein langsamer Herzschlag und andere Anzeichen fehlender Energie. Dazu kommt, dass der Körper aus dauerhaft fehlenden Schilddrüsenhormonen folgert: Wir brauchen mehr Schilddrüsengewebe (das solche Hormone herstellen kann)! So fängt die Schilddrüse bei lang anhaltendem Jodmangel mitunter zu wachsen an, was zu einer im Extremfall gewaltigen, “Kropf” (medizinisch: “Struma”) genannten Schwellung am Hals führen kann.

Um ein beginnendes Kropf-Wachstum frühzeitig mitzubekommen und zu stoppen, vermisst der Arzt bei Patienten mit Schilddrüsenproblemen ab und zu die Schilddrüse mit dem Ultraschall-Gerät und vergleicht die Masse mit früheren Ergebnissen.

Besonders wichtig sind die Schilddrüsenhormone und damit das Jod jedoch für Ungeborene und kleine Kinder: Bei Jodmangel (oder nicht richtig arbeitender Schilddrüse) werden sowohl das Körperwachstum als auch die Entwicklung des Gehirns massiv behindert. Die Kinder bleiben kleinwüchsig, ihre Intelligenz und geistigen Fähigkeiten sind vermindert und sie leiden am Kropf und anderen körperlichen Auffälligkeiten.

Die extremsten Folgen von Jodmangel seit der frühen Kindheit – auf medizinisch “Kretinismus” genannt – waren bis vor rund 100 Jahren hierzulande weit verbreitet. Besonders in den Bergregionen in der Schweiz und Österreichs traf man regelmässig auf Betroffene – so auch im zweisprachigen Kanton Wallis, in welchem diese tragischen Gestalten auf französisch als “Crétins des Alpes” – in etwa “Idioten der Alpen” – bezeichnet wurden (das französische Schimpfwort “crétin” für “Dumpfbacke” gibt es noch heute – hier hat es seinen Ursprung).

Warum litten so viele Bergbewohner an Jodmangel?

Jod kommt in der Natur meist in wasserlöslichen Verbindungen – genau: Salzen – vor. So kommt es, dass solche Jodverbindungen in Gegenden, in welchen es oft regnet, alsbald ausgewaschen und fortgespült wird. Und wenn kein Jod im Boden ist, können darauf wachsende Pflanzen keines aufnehmen, ebenso wenig wie die Tiere, die davon fressen. Und wir Menschen, die sich von den Pflanzen und Tieren ernähren, bekommen so erst recht wenig Jod ab.

An den Hängen grosser Gebirge regnet (und schneit) es nun besonders rege, sodass in Bergregionen besonders viel Jod ausgewaschen wird und den Bewohnern fehlt. Doch auch im Flachland und an den Meeresküsten Mitteleuropas gibt es reichlich Niederschlag, sodass selbst dort der Boden nicht genug Jod hergibt, um seine Bewohner ausreichend zu versorgen.

Wie beugt man dem Jodmangel heute vor?

Als man vor rund 100 Jahren dahinter kam, wie Kretinismus entsteht und warum so vielen Menschen an Jodmangel litten, hat man damit begonnen, Nahrungsmitteln bei der Herstellung gezielt Jod zuzufügen. Heute verwendet man dazu Salze, die das Iodat-Ion IO3 enthalten, wie das Natriumiodat NaIO3. Im Körper reagieren die Iodat-Ionen dann weiter zum benötigten Iodid (I).

Die Iodate vermischt man entweder mit Speisesalz, welches entweder direkt an die Endkunden verkauft oder bei der Herstellung anderer Produkte wie Würsten, Kartoffelchips oder Fertiggerichten verwendet wird.

Oder man gibt die Iodate in das Kraftfutter für Kühe und Hühner, sodass sich das Jod in ihrer Milch und ihren Eiern wiederfindet.

In der Schweiz tut man seit 1922 von der Regierung angeleitet beides (ebenso wie in Deutschland und Österreich) – und 100 Jahre später sind die Folgen eindrücklich: Die durchschnittliche Jod-Versorgung der Bevölkerung in der Schweiz wie auch in Deutschland liegt heute im unteren Bereich dessen, was die WHO als wünschenswert ansieht. Die “Crétins des Alpes” und entstellende Kropfleiden gibt es nicht mehr.

Zu letzterem trägt übrigens auch bei, dass Neugeborene heute in den ersten Lebenstagen auf angeborene Schilddrüsendefekte untersucht werden, sodass ein erblich bedingter Hormonmangel sofort behandelt werden kann. Da im Mittel aber nur eines von 5000 Babys mit so einem Defekt zur Welt kommt, können solche Fälle allein nicht für die einst weite Verbreitung des Kretinismus in den Alpen verantwortlich sein.

 

So könnt ihr euch selbst und eure Kinder mit genügend Jod versorgen

  • Verwendet beim Kochen jodiertes Speisesalz – in der Menge, die einen gesunden Salzhaushalt fördert (wieviel Salz gesund ist, könnt ihr hier nachlesen)
  • Wenn ihr euch vegan ernährt, achtet besonders sorgfältig auf eure Jodversorgung, da euch der wichtige Anteil der Jodzufuhr aus dem Tierfutter entgeht! Die Ovo-Lacto-Vegetarier und Fischesser unter euch haben es da einmal mehr einfacher. Denn neben Milch und Eiern ist auch Fisch aus dem Meer eine gute Jod-Quelle (ratet mal, wo das aus dem Boden ausgewaschene Jod hingespült wird…).
  • Beachtet: Als Schwangere und stillende Mütter habt einen erhöhten Jodbedarf – ihr versorgt eure Kinder schliesslich mit!
  • Lasst bei einem Verdacht auf Jodmangel die Jodversorgung bzw. Schilddrüsenwerte vom Arzt prüfen und sprecht mit ihm ab, was ihr an Nahrungsergänzungsmitteln oder Hormonen einnehmt. Der Jod- bzw. Schilddrüsenstoffwechsel ist eine sehr empfindliche Angelegenheit, sodass eine nicht genau angepasste Dosierung oder falsche Auswahl unliebsame bis fatale Folgen haben kann.

 

Jod als Notfallmittel für Atomunfälle

Natürliches versus radioaktives Jod

Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Jod-Atomkerne (man nennt solche Kerne “Isotope”: Sie haben bei gleicher Protonenzahl eine unterschiedliche Anzahl Neutronen, sodass sie alle dem gleichen Element angehören und die gleiche Chemie zeigen, obwohl sie aus unterschiedlich vielen Kernteilchen bestehen). Jedoch ist nur einer davon nicht radioaktiv, nämlich das Jod-Isotop mit 127 Kernteilchen (53 Protonen und 74 Neutronen), kurz “Jod-127”.

Deshalb kommt in der Natur auch nur dieses eine Jod-Isotop vor (alle anderen, die früh in der Geschichte des Sonnensystems entstanden sein mögen, sind längst zerfallen). In Atomreaktoren, wo fleissig Atomkerne zertrümmert und umgeformt werden, entstehen jedoch auch radioaktive Jod-Atome. Und wenn die bei einem Reaktorunfall nach draussen gelangen, kann ein menschlicher Körper die radioaktiven Isotope nicht von natürlichem Jod unterscheiden – und lagert sie in die Schilddrüse ein, sobald er ihrer habhaft wird.

Die Strahlung, die von den radioaktiven Jod-Atomen direkt in der Schilddrüse ausgeht, kann das sie umgebende Gewebe schädigen und – so nimmt man an – Erkrankungen bis zum Schilddrüsenkrebs auslösen. Tatsächlich wurde eine Zunahme an Schilddrüsenkrebs-Erkrankungen unter Kindern und Jugendlichen in naher Umgebung des verunfallten Reaktors von Tschernobyl beobachtet (mehr zu diesem schrecklichen Unfall zu meinen Lebzeiten erfahrt ihr hier).

Wie man sich vor radioaktivem Jod schützen kann

Ein Weg die eigene Schilddrüse vor radioaktivem Jod aus einem Reaktorunfall zu schützen besteht darin, im Falle eines solchen Zwischenfalls den Körper mit natürlichem Jod regelrecht zu überschwemmen – und ihn so dazu zu veranlassen, den Jod-Speicher in der Schilddrüse bis unter die Decke aufzufüllen. Wenn ihm dann radioaktives Jod unterkommt, passt dort einfach nichts mehr hinein.

Deshalb werden in der Schweiz an alle Haushalte und Arbeitsorte im Umkreis von 50km um Kernkraftwerke Jodtabletten (sie enthalten Kaliumiodid, also I-Ionen, die der Körper ohne Umwege einlagern kann) ausgegeben, die die Bewohner und Arbeitgeber vor Ort lagern und im Falle eines Unfalls sofort einnehmen können. Denn nur dafür sind sie gedacht: Die allermeisten radioaktiven Jodisotope zerfallen innerhalb von Tagen oder wenigen Wochen, sodass eine einmalige Überschwemmung mit nicht strahlendem Jod rechtzeitig nach dem Unfall in der Regel genügend Schutz bietet.

Ich habe übrigens keine Jodtabletten daheim – offenbar sind alle Atomkraftwerke weit genug entfernt, dass man uns genügend Zeit zubilligt, um im Ernstfall erst zur Apotheke zu gehen und welche zu holen. An meinem einstigen Arbeitsplatz in Uster im südöstlichen Kanton Zürich habe ich hingegen (auf der Suche nach einem Erste-Hilfe-Kasten) einige Packungen entdeckt.

 

Jod als Kontrastmittel

Einige organische Moleküle, die Jod-Atome enthalten, haben die für Mediziner nützliche Eigenschaft, dass sie Röntgenstrahlen schlucken können. Auch Körpergewebe – vor allem Knochen – besitzen solche Eigenschaften: Ein Röntgenbild entsteht, indem Röntgenstrahlen (eine energiereiche Form von Licht) durch den Körper auf einen lichtempfindlichen Film (bzw. einen entsprechenden digitalen Sensor) geschickt werden. Wenn etwas die Röntgenstrahlen auf ihrem Weg verschluckt (“absorbiert”), wirft es einen weissen Schatten auf den Film.

Wenn ein Patient ein Kontrastmittel – zum Beispiel eine jodhaltige organische Verbindung – gespritzt bekommt, gelangt sie in das Gewebe von Verdauungsorganen oder anderen Weichteilen im Körper. Dort schluckt es bei der anschliessenden Röntgenaufnahme oder einer Computertomographie (die auch mit Röntgenstrahlen gemacht wird) Strahlen, sodass die normalerweise kaum sichtbaren Organe nun deutliche Schatten werfen. Später werden die Kontrastmittel-Moleküle vom Körper selbst aufgeräumt und grösstenteils über die Niere wieder ausgeschieden.

jodhaltige Kontrastmittel

Zwei Beispiele für jodhaltige Kontrastmittel: Ähnlich wie in den Schilddrüsenhormonen sind Jod-Atome an ein Kohlenstoffgerüst gebunden (die Kohlenstoff(C-)-Atome zeichnet man der Übersicht halber nicht: jeder Winkel ohne Buchstabe steht für ein C-Atom). Und so, wie Jod-Atome von Schilddrüsenhormonen “abmontiert” werden können, können in den Prozessen im menschlichen Körper auch diese Jod-Atome abmontiert werden – und bei entsprechender Vorerkrankung zu einer regelrechten Vergiftung führen.

 

 

Nebenwirkungen jodhaltiger Kontrastmittel

Eine typische Kontrastmitteldosis kann rund 15 bis 30 Gramm Jod enthalten. Das ist im Massstab für medizinische Wirkstoffe, die der Körper zu verarbeiten hat, eine gewaltige Menge! Der eigentliche Haken daran ist aber: Die Jodatome, die an die “Benzol”-Ringe solcher Moleküle gebunden sind, können im menschlichen Körper davon abgelöst (ich vermute: durch Austausch (“Substitution”) gegen andere Atome oder Atomgruppen) werden. Das so freigesetzte Jod kann dann von der Schilddrüse aufgenommen werden – was dann zu einer gefährlichen Überladung mit Schilddrüsenhormonen führen kann, wenn der Patient eine Schilddrüsenüberfunktion hat oder sich in der Ausgangslage befindet, eine solche zu entwickeln. Deshalb sind jodhaltige Kontrastmittel für Patienten mit solchen Erkrankungen nicht – oder nur nach vorübergehender Blockade der Jodaufnahme durch die Schilddrüse – geeignet.

Ausserdem können jodhaltige Kontrastmittel – wie alle anderen grösseren körperfremden Moleküle auch – allergische Reaktionen auslösen. Wer solch eine Allergie hat, darf diese Art Kontrastmittel natürlich auch nicht verabreicht bekommen (Risikokandidaten mit anderen Allergien können vor einer unumgänglichen Kontrastmittel-Untersuchung vorsorglich allergiehemmende Mittel bekommen).

 

Jod als Desinfektionsmittel

Während jodhaltige Ionen in Salzen ein lebenswichtiger Nährstoff ist, hat elementares Jod, also solches, das aus I2-Molekülen besteht, geradezu gegenteilige Eigenschaften: Es ist sehr reaktionsfreudig und greift Körpergewebe und -zellen an. Aber nicht nur unsere, sondern auch die von Bakterien und anderen Krankheitserregern. Deshalb ist elementares Jod ein beliebtes Desinfektionsmittel.

Warum wirkt Jod desinfizierend?

Jod-Moleküle können im Zuge einer Redox-Reaktion einzelne Sauerstoff-Atome aus Wassermolekülen -die in Körpergewebe allgegenwärtig sind – herauslösen:

Diese Sauerstoff-Atome sind im Augenblick ihrer Freisetzung äusserst reaktionsfreudig (schliesslich fehlen ihnen je zwei Elektronen zu einem zufriedenstellenden (Edelgas-)Zustand) und greifen alles an, was ihnen in die Quere kommt, um sich irgendwie damit zu verbinden. Wenn das Kleinstlebewesen wie Bakterien sind, gehen die rasch daran zugrunde – wenn das menschliches Gewebe ist, reagiert das auf den Angriff mit Entzündungszeichen: Das Desinfizieren von Wunden mit Jod tut weh!

Was genau ist in jodhaltigen Desinfektionsmitteln drin?

Elementares Jod – ein fast schwarzer Feststoff – ist unlöslich in Wasser. Es gibt allerdings Tricks, mit deren Hilfe man Jod trotzdem mit Wasser mischen kann:

Entweder man mischt das Jod mit einer Kaliumiodid-Lösung. Die darin enthaltenen I-Ionen lagern sich mit den I2-Molekülen zusammen und bilden spezielle und wasserlösliche Ionen aus je drei Jod-Atomen (I3). Solche Lösungen werden deshalb auch “Kaliumtriiodid-Lösung” genannt und sind im Schullabor sehr beliebt.

Oder man verwendet wasserlösliche organische Kettenmoleküle, die mit Triiodid-Ionen Komplexverbindungen eingehen können. Bei Bedarf (d.h. wenn ein attraktiverer Reaktionspartner zugegen ist) können sich die I2-Moleküle aus dem Komplex bzw. dem Triiodid lösen und ihrer desinfizierenden Aufgabe nachgehen. Solche organischen Komplexe findet ihr in jodhaltigen Medikamenten: Das “Polyvidon-Jod” (kurz “Povidon-Jod”) in “Betaisodona”-Lösung oder -salbe ist einer davon.

Strukturformel Polyvidoniod

Das ist “Polyvidon-Iod” – Rechts: Der Kunststoff Polyvidon (Polyvinylpyrrolidon, PVP) besteht aus langen Kohlenwasserstoff-Ketten, die mit ringförmigen Atomgruppen besetzt sind (n und m stehen für beliebige Anzahlen solcher Kettenglieder). Links: Die Sauerstoff-Atome von je zwei benachbarten Ringen können ein positiv geladenes Wasserstoff-Ion (H+) “tragen”, an welches ein negativ geladenes I3-Ion bindet (denn entgegengesetzte Ladungen ziehen sich stets an).

 

Seiner aggressiven Wirkung auf Gewebe – vor allem auf Schleimhäute wegen – sind jodhaltige Desinfektionsmittel nur für die Anwendung “aussen”, d.h. auf der Haut bzw. zur Wundversorgung gedacht!

 

Jod als Reagenz zum Experimentieren

Im Schullabor ist der Nachweis von Stärke mit Jod (oder umgekehrt von Jod mit Stärke) sehr beliebt: Wenn man diese beiden zusammenbringt, bleiben die Jod-Moleküle nämlich in den langen Stärkeketten hängen und bilden mit ihnen eine tief blauschwarze Verbindung (Stärke ist dagegen weiss und jodhaltige Lösungen bräunlich).

Wie ihr die Stärke in Kartoffeln oder Pflanzenteilen zu Hause selbst nachweisen könnt – und zwar mit “Betaisodona” oder einem ähnlichen Desinfektionsmittel! – zeige ich euch hier in meiner Sammlung spannender Experimente mit Pflanzen.

Jod als Reagenz zum Stärkenachweis

Mit Jodlösung – zum Beispiel aus einem Desinfektionsmittel – könnt ihr Stärke in Pflanzenteilen nachweisen!

 

Achtung! Jod als Element ist ein Gefahrstoff!

Achtet beim Experimentieren oder Aufbewahren von Jodlösungen stets darauf, dass ihr sie nicht mit Ammoniak (Ammoniakwasser, ammoniakhaltige Reinigungsmittel, Salmiak, Salmiakgeist…) zusammenbringt! Dabei können nämlich explosive Verbindungen aus Jod und Stickstoff entstehen, die ihr sicher nicht in eurer Wohnung oder im Schulzimmer haben wollt.

Bedenkt zudem immer: Elementares Jod wirkt auf nützliche Wasserlebewesen genauso wie auf schädliche Keime und unsere Schleimhäute. Deswegen darf es nicht ins Abwasser gelangen! Bringt Reste von Experimenten mit Jod ebenso wie abgelaufene jodhaltige Desinfektionsmittel immer zur Sonderabfall-Entsorgungsstelle!

Wenn ihr im Schullabor das Salz Natriumthiosulfat (oder ein anderes passendes Reduktionsmittel) zur Hand habt, könnt ihr Reste von Jodlösungen auch damit mischen: Die I2-Moleküle reagieren damit zu I-Ionen (die braune Farbe der Lösung verschwindet dabei), die ins (Labor-)Abwasser entsorgt werden können.

 

Jod als umstrittener Stoff

Jod und Schilddrüsenüberfunktion

Bei bestimmten Schilddrüsenerkrankungen, speziell bei einer Überfunktion durch unkontrolliert hormonproduzierendes Gewebe, führt die Zufuhr von Jod zu einer Überproduktion von Hormonen, die in regelrechten Vergiftungserscheinungen münden kann: Auch deswegen ist es wichtig, die Behandlung von Schilddrüsenproblemen mit dem Arzt zu besprechen – denn der klärt die Art der Probleme ab und kann allenfalls vor solchen Schwierigkeiten warnen.

Gerne wird übrigens ein Zusammenhang zwischen entzündlichen Autoimmunerkrankungen der Schilddrüse wie Morbus Hashimoto ins Feld geführt. Ob es einen solchen gibt, konnte jedoch in klinischen Studien bislang nicht einwandfrei geklärt werden.

Gibt es eine Jodallergie?

Eine Überdosierung(!) von Jod kann generell die Bildung von Schilddrüsenhormonen beeinflussen bzw. zu allergieähnlichen Symptomen führen. Dann spricht man von einer Jod-Unverträglichkeit. Auch das ist ein Grund, weshalb eine Nahrungsergänzung mit zusätzlichen jodhaltigen Mitteln (über das Würzen mit Jodsalz und gewöhnliche Lebensmittel hinaus) sorgfältig auf den jeweiligen Körper und seinen Bedarf eingestellt werden sollte.

Aus diesem Grund wird der Zusatz von Jodsalzen zu Speisesalz und Futtermitteln nämlich so begrenzt, dass die Versorgung der Bevölkerung auf diesem Weg in der Schweiz wie auch in Deutschland bei “normaler” Ernährung im unteren Soll-Bereich liegt – sodass eine Überversorgung durch jodierte Lebensmittel praktisch nicht möglich ist.

Eine “echte” Jod-Allergie auf Kleinstmengen gibt es jedoch nicht (wie Allergien entstehen könnt ihr hier nachlesen): Sowohl I2-Moleküle als auch IO3 oder I -Ionen sind zu klein für die Wechselwirkung mit Antikörpern, die jeder Allergie zu Grunde liegt.

Allergien gegen jodhaltige organische Moleküle – wie sie zum Beispiel als Kontrastmittel eingesetzt werden – sind dagegen möglich (weil solche Moleküle wesentlich grösser sind als die der anorganischen Jodverbindungen) und bekannt.

 

Mein Fazit

Jod ist ein vielseitiges Element und in seinen Verbindungen ein für den menschlichen Körper unverzichtbares Spurenelement. Mit der Jodversorgung steht und fällt der Schilddrüsenstoffwechsel, der von grösster Bedeutung für unseren Energiehaushalt und die gesunde Entwicklung von Kindern ist.

Deshalb tun die Verantwortlichen in Ländern mit jodarmen Böden – wie der Schweiz und Deutschland – gut daran, für den Zusatz von Jod zu Speisesalz und Nahrungsmitteln zu sorgen. So kommen wir nämlich zu unserem Jod, ohne zusätzliche Kosten und Mühe mit speziellen Nahrungsergänzungsmitteln auf uns nehmen zu müssen. Zudem wird der Zusatz von Jod zu Lebensmitteln so gesteuert, dass eine Überdosierung, die zu Symptomen einer Jodunverträglichkeit führen kann, auf diesem Wege höchst unwahrscheinlich ist.

Elementares Jod hat dagegen ganz andere – aggressivere – Eigenschaften und findet deshalb als Desinfektionsmittel Verwendung, während es zur Einnahme nicht geeignet ist!

Grasblüte und fliegende Pollen

Wir alle spüren es: Der Frühling zeigt sich in seiner ganzen Pracht. Alles grünt und blüht und duftet…und das könnte so schön sein. Aber die Natur höchstpersönlich verleidet mir dieses Jahr die Freude an ihrer selbst, sobald ich mich länger draussen aufhalte. Denn dann jucken und brennen mir die Augen, die Lider sind geschwollen und mitunter läuft mir gar die Nase. Heuschnupfen lässt grüssen – oder mit anderen Worten: Ich habe eine Allergie.

Und damit bin ich nicht allein: 2008 bis 2011 litten rund 15% der Menschen in Deutschland – und vermutlich auch in den Nachbarländern – an Allergien. Heuschnupfen, Asthma, Nesselsucht gehören zu den bekanntesten Erscheinungsformen, und geradezu berüchtigt ist der lebensbedrohliche anaphylaktische Schock.

Aber was ist eigentlich eine Allergie? Was passiert dabei in unserem Körper? Und welche teilweise ähnlichen Symptome gehen nicht auf eine Allergie zurück?

 

Was ist eine Allergie?

Eine allergische Reaktion ist ein Fehlalarm durch unser adaptives, d.h. lernfähiges Immunsystem. Im Artikel über die Wirkweise von Impfungen habe ich die verschiedenen Verteidigungslinien des menschlichen Immunsystems genauer dargestellt: Die mechanischen Barrieren gegen unliebsame Eindringlinge werden vom angeborenen Immunsystem bemannt, das ohne genaues Hinsehen bei allem irgendwie Fremdartigem Alarm auslöst. Dieser Alarm bahnt nicht zuletzt dem adaptiven Immunsystem den Weg. Dessen Bestandteile können Eindringlinge genau identifizieren und sich über Jahre an sie erinnern, sodass eine zielgerichtete, effektive Bekämpfung möglich ist.

Normalerweise sind solch unliebsame Eindringlinge Bakterien, Viren, Parasiten und andere Auslöser von Krankheiten sowie ihre Proteine oder teils giftigen Absonderungen. Doch manchmal haben solche Stoffe “von draussen” gar nichts mit Krankheitserregern zu tun. Das weiss das Immunsystem aber nicht unbedingt zu unterscheiden. Und wenn solch ein Stoff fälschlich als “gefährlich” erinnert wird, kann sein Auftauchen das Immunsystem in helle Panik versetzen – und uns eine allergische Reaktion bescheren. Die Fähigkeit zu einer allergischen Reaktion, das heisst der Umstand, dass ein oder mehrere Stoff/e “immun-behördlich bekannt” sind, wird somit kurz als “Allergie” bezeichnet.

Nicht zu den Allergien zu rechnen sind dahingegen fehlgeleitete Reaktionen auf Bestandteile des eigenen Körpers. Solche Fehler werden stattdessen “Autoimmunerkrankungen” genannt.

 

Welche Arten von Allergien gibt es?

Nicht alle Allergien äussern sich auf die gleiche Weise – vielmehr gibt es zahlreiche unterschiedliche Symptome und Verlaufsformen. Den Anfang macht jedoch immer ein Kontakt des Körpers – genauer des Immunsystems – mit einem (fälschlich) als gefährlich eingestuften Stoff. Ein solcher Stoff, der eine allergische Reaktion auslöst, wird seiner Rolle gemäss “Allergen” genannt.

 

Typ I – der Soforttyp

Die wohl berüchtigtste und aus den Medien bekannteste Allergiesorte ist der Soforttyp oder Typ I. Wie der Name vermuten lässt, zeichnet sich dieser Typ dadurch aus, dass eine Begegnung mit dem jeweiligen Allergen binnen Sekunden oder allenfalls Minuten zur allergischen Reaktion führt – die im Extremfall den ganzen Körper erfassen und so den lebensbedrohlichen Zustand erzeugen kann, den man “anaphylaktischen Schock” nennt. Letzterer ist grundsätzlich ein Fall für den Notarzt und ein beliebtes dramaturgisches Mittel in Film und Fernsehen. Aber wie kommt es dazu?

Sensibilisierung: Aller Allergien Anfang

Das adaptive Immunsystem ist schnell dabei, körperfremde Stoffe als Bedrohung, d.h. als Antigene einzustufen. Wird ein bislang unbekannter Stoff beim ersten Kontakt als Angreifer gedeutet, aktiviert eine Signalfolge von den Zellen, die das Antigen als solches benennen, schliesslich Plasmazellen. Das sind weisse Blutzellen vom Typ B, die daraufhin passende Antikörper – das sind Proteine, sogenannte Immunglobuline E (kurz IgE) – gegen das Antigen produzieren.

Normalerweise achten andere weisse Blutzellen – regulatorische T-Zellen – darauf, dass nicht gegen jedes harmlose Molekül gleich Antikörper in die Welt gesetzt werden, sondern nur gegen solche, die wirklich gefährlich sind. Bei manchen Menschen sind diese T-Zellen jedoch ziemlich faul oder einfach unterbesetzt, sodass sie ihre Aufgabe nicht wahrnehmen. Dann kann es passieren, dass IgE-Antikörper erzeugt werden, die eigentlich keiner braucht (weil “ihre” Antigene – oder besser Allergene – an sich für den Körper nicht gefährlich sind).

Die IgE-Antikörper werden durch den Körper geschwemmt und kommen so unweigerlich an Mastzellen oder basophilen Zellen vorbei – weiteren Einsatzkräften des Immunsystems, die überall, aber vor allem in Schleimhäuten, zur Verteidigung gegen Eindringlinge bereitstehen. Die IgE heften sich an die Oberfläche solcher Zellen und dienen ihnen fortan als “Augen und Ohren” (bis hierhin werden die Vorgänge als “Sensibilisierung” bezeichnet und gehen unbemerkt vonstatten).

Beim Zweitkontakt: Allergische Reaktion

Sobald das ursprüngliche Antigen erneut auftaucht und an “seine” IgE-Antikörper bindet, versetzen diese ihre Mastzellen und Basophilen sogleich in Aktion: Die Zellen schütten Stoffe wie Histamin aus, die ihre Umgebung im Handumdrehen zum Schlachtfeld machen. Histamin und andere Entzündungsmediatoren sollen nämlich ein passendes Umfeld für die Abwehr von Eindringlingen schaffen: Gute Durchblutung für das schnelle Nachrücken von Abwehrzellen, unangenehme Umweltbedingungen für den Gegner selbst. Dumm nur, dass es keinen Gegner gibt. Denn was für Eindringlinge ungemütlich ist, ist auch für körpereigenes Gewebe alles andere als bequem.

So sind die Folgen der Ausschüttung von Histamin und Co Entzündungssymptome wie juckende und brennende sowie gerötete und geschwollene Haut oder Schleimhäute und vermehrte Flüssigkeitsabsonderung – kurzum: Entzündete, tränende Augen, eine laufende oder verstopfte Nase, Hautausschlag (“Nesselsucht”), verschwollene Bronchien (“Asthma”) und im schlimmsten Fall ein körperweiter Aufruhr – der anaphylaktische Schock.

Und da die Schleimhäute mit den IgE-bewehrten Mastzellen an allen Ein- und Ausgängen des Körpers zu finden sind, folgt die allergische Reaktion ohne Umwege, d.h. sehr schnell auf die Begegnung mit dem Antigen.

Allergie : Mechanismus allergische Reaktion vom Typ I

So entsteht eine Allergie Typ I (links): T-Helferzellen erkennen ein Allergen als “gefährlich” und animieren B-Zellen zur Antikörperproduktion. Regulatorische T-Zellen, welche diesen Vorgang im Zaum halten sollten, fehlen hier. So heften sich die IgE-Antikörper an Mastzellen, die bei folgenden Kontakten mit dem Allergen (rechts) Histamin ausschütten. (by Christopher Streibert [CC BY-SA 3.0 de], via Wikimedia Commons)

 

 

Allergien vom  Typ II

Bei diesem Allergie-Typ kommen andere Sorten Antikörper zum Einsatz – nämlich Immunglobuline M (IgM) oder G (IgG). Anders als die IgE schwimmen diese Antikörper frei in der Blutbahn oder den Körperflüssigkeiten mit – teilweise als lebenslange Grundausstattung des menschlichen Körpers. Die frei schwimmenden Antikörper sind dazu geschaffen, fremde Zellen am Aufbau ihrer Oberfläche als feindlich zu erkennen. Wenn das geschieht, rufen die IgM bzw. IgG T-Killerzellen auf den Plan, welche über die feindlichen Zellen herfallen und sie zerstören. Bis die Antikörper ihr Antigen gefunden und die T-Killerzellen angelockt haben, vergeht etwas mehr Zeit als bei der schnellen Typ I – Allergie, sodass 6 bis 12 Stunden vergehen können, bis die allergische Reaktion schliesslich spürbar wird.

Blutgruppen-Unverträglichkeit – eine Typ II – Allergie

Zu den “Typ II”- Antikörpern gehören auch die Blutgruppen-Antikörper “Anti-A” und “Anti-B” gegen die Oberflächenmerkmale “A” und “B” menschlicher roter Blutzellen. Die roten Blutzellen eines Menschen mit der Blutgruppe A tragen das Oberflächenmerkmal “A”, während in dessen Blutbahn Antikörper gegen das “fremde” Merkmal B mitschwimmen. Bei Blutgruppe B verhält es sich umgekehrt.

Ich selbst habe die Blutgruppe 0, was bedeutet, dass meine roten Blutzellen keines der beiden Merkmale tragen, während in meiner Blutbahn beide Sorten Antikörper schwimmen. Sollte ich also jemals eine Blutkonserve mit roten Zellen brauchen, verwendet bitte eine mit der Blutgruppe 0. Anderenfalls würden die Antikörper in meinem Blut meine T-Killerzellen auf die Neuankömmlinge hetzen und ich somit eine gefährliche allergische Reaktion vom Typ II erleiden. Um so wertvoller sind meine eigenen roten Zellen für andere: Die sind nämlich für jegliche Blutgruppen-Antikörper unsichtbar und lösen so keine “Blutgruppen-Unverträglichkeitsreaktion” aus (so lange die Blutflüssigkeit – das “Plasma” – mit meinen Antikörpern vorher abgetrennt wurde).

 

Allergien vom Typ III

Wie die Allergien des Typs II beruht auch dieser Allergietyp auf dem Vorhandensein überflüssiger IgG- oder IgM-Antikörper. Diese schwimmen jedoch nicht frei, sondern heften sich an Zellen. Wenn solche Antikörper ihrem Antigen begegnen, binden sie auch daran, sodass sie ihre Trägerzellen regelrecht mit den Antigenen verkleben. Die so entstehenden Zellmüll-Klumpen werden von Fresszellen (Granulozyten) des angeborenen Immunsystems entsorgt.

Da Granulozyten jedoch an sich haben, dass sie an ihrer Mahlzeit zu Grunde gehen, werden bei diesem Vorgang unweigerlich ihre Verdauungsenzyme freigesetzt. Die versuchen sich wiederum daran, das umliegende Gewebe gleich mit zu verdauen. Die Folge: Protest seitens des Gewebes – mit anderen Worten: Eine Entzündungsreaktion. Bis es dazu kommt, können vom Kontakt mit dem Antigen – besser Allergen – an 6 bis 12 Stunden vergehen.

Zu den Typ III – Allergien zählen zum Beispiel Berufskrankheiten, die im Volksmund als “Staublunge” und von Medizinern als “exogen-allergische Alveolitis” bezeichnet werden. Die auslösenden Allergene werden dabei von den Betroffenen im Arbeitsalltag eingeatmet und führen zu entzündlichen Veränderungen der Lungenbläschen (Alveolen).

 

Typ IV – der Spättyp – bzw. Kontaktallergien

Die zweithäufigste Sorte Allergie nach dem Soforttyp ist der sogenannte Spättyp, der im Volksmund auch als Kontaktallergie bekannt ist. Bei dieser Form sind es die T-Zellen selbst, die ein eigentlich harmloses Antigen erkennen und unnötige Arbeit aufnehmen. So scheiden die T-Zellen Signalstoffe auf, die auf Makrophagen – grosse Fresszellen – wie eine Fährte wirken. Der Spur folgend wandern die Makrophagen durch das Gewebe an den Fundort des Allergens und lösen dort eine Entzündung aus.

Dieser Bindung der allergischen Reaktion an den Kontaktort wegen kann eine Allergie des Typs IV nicht zu einem anaphylaktischen Schock führen.

Die allergische Reaktion äussert sich häufig als Hautausschlag (allergisches Kontaktekzem) an eben der Stelle, die mit dem Allergen in Berührung – Kontakt – gekommen ist. Vom Kontakt bis zum Auftreten des Ausschlags können allerdings 12 Stunden bis 3 Tage vergehen, sodass zuweilen genaue Beobachtung nötig ist, um den Zusammenhang zwischen Auslöser und allergischer Reaktion zu finden.

Ein sehr bekanntes und alltägliches Beispiel für eine Allergie Typ IV ist die allergische Reaktion auf Nickel als Bestandteil von Schmuckstücken. Weniger alltäglich aber auch eine allergische Reaktion des Spättyps ist die Abstossung transplantierter Organe durch den Empfängerkörper (die durch die Gabe von das Immunsystem hemmenden Medikamenten vermieden werden kann).

 

Kreuzallergien

Die Kreuzallergie ist kein eigener Allergietyp, sondern eine Spielart der vorhergehenden Typen: Auch das präzise adaptive Immunsystem ist nicht unfehlbar, wenn es um die Erkennung von Antigenen bzw. Allergenen geht. So kann es einander sehr ähnliche Moleküle miteinander verwechseln: Wenn eine Molekülsorte als Allergen “registriert” worden ist, also eine Sensibilisierung stattgefunden hat, können die dazu passenden Antikörper mitunter auch an sehr ähnliche Moleküle binden und so eine allergische Reaktion darauf auslösen.

Deshalb sollte sich jemand, der auf Bienenstiche allergisch reagiert, zum Beispiel auch vor Wespen hüten, denn das Gift beider Gattungen enthält ganz ähnliche Proteine. Aber auch verschiedene Pollensorten und Nahrungsmittel können einander ähnliche Allergene enthalten, sodass es nicht einfach wäre, den oder die Verursacher meiner Pollenallergie eindeutig zu entlarven.

 

Nicht alle Symptome, die wie allergische Reaktionen aussehen, gehen auf eine Allergie zurück

Viele Reaktionen des Körpers auf Einflüsse von aussen werden landläufig als “Allergien” bezeichnet, obwohl ihre Ursache keine allergische Reaktion ist. Eine solche ist schliesslich nur gegeben, wenn das adaptive Immunsystem einen Fremdstoff fälschlich als Gefahr vermerkt und folglich darauf “anspringt”. Einige entzündliche Reaktionen haben aber ganz andere Ursachen:

Pseudoallergische Reaktion

Es kommt vor, dass der Kontakt mit Fremdstoffen ohne Einbezug des adaptiven Immunsystems zu einer “allergischen” Reaktion führt. In diesen Fällen springt das angeborene Immunsystem, das keine Einzelmoleküle wiedererkennen kann, sondern allgemein auf Fremdstoffe losgeht, auf den Auslöser an. Damit hängt das Ausmass der pseudoallergischen Reaktion direkt von der Menge der Eindringlinge ab, während bei einer “echten” Allergie schon kleine Mengen des Allergens das adaptive Immunsystem im grossen Stil aufscheuchen können.

Hängt also die Stärke der Reaktion von der Dosis des Auslösers ab, die ein Betroffener abbekommt, handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um eine pseudoallergische Reaktion. Und die ist überaus weit verbreitet: Bekannte “Pseudoallergene” sind Duftstoffe, flüchtige Bestandteile von Sprays oder Klebstoffen, Feinstaub, Rauch und andere Umweltschadstoffe.

Nahrungsmittel-Intoleranzen

Eine Fehlfunktion im Stoffwechsel führt bei einigen Menschen dazu, dass sie bestimmte Nahrungsmittel nicht wie Andere verdauen können. Die Folge sind Verdauungsbeschwerden von Bauchweh bis Durchfall, wie sie auch Folge einer “echten” Nahrungsmittelallergie sein können.

Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Laktoseintoleranz, die dadurch entsteht, dass besonders erwachsenen Menschen oft das Enzym Laktase fehlt, welches dafür zuständig ist, Milchzucker (Laktose) in seine verwertbaren Bestandteile zu zerlegen. Der unzerlegte Milchzucker führt dann zu Darmbeschwerden – ohne dass das Immunsystem darin verwickelt wäre.

Sonnenallergie

Es kommt vor, dass Menschen Hautausschlag bekommen, wenn sie direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt worden sind. Diese Erscheinung wird auch als Sonnenekzem oder Polymorphe Lichtdermatose bezeichnet. Da Licht aber kein “Stoff” ist, sondern aus elektromagnetischen Wellen besteht, enthält es nichts, woran sich das adaptive Immunsystem erinnern könnte. Eine Allergie gegen Licht kann es damit nicht geben.

Tatsächlich ist die Ursache der Sonnenekzeme noch unklar. Möglicherweise löst die Lichtenergie chemische Reaktionen aus, in welchen körpereigene Stoffe in “fremde” Allergene oder einfach in reaktive Teilchen, die das Gewebe direkt angreifen, umgewandelt werden.

Wasserallergie

Äusserst selten kommt es vor, dass Menschen auf die Berührung mit Wasser mit Hautauschlag reagieren. Das Phänomen wird auch Wassernesselsucht oder auf medizinisch aquagener Pruritus genannt. Das winzige Wassermolekül kommt jedoch als “echtes” Allergen nicht in Frage. Dazu ist es viel zu allgegenwärtig in jedem menschlichen Körper und zu simpel, als dass es von Antikörpern eindeutig “erkannt” werden könnte. Die tatsächliche Ursache der Wassernesselsucht ist hingegen noch nicht geklärt.

Zuckerallergie

Manche Menschen möchten beobachtet haben, dass sie oder ihre Angehörigen eine allergische Reaktion auf Haushalts- und andere Zucker zeigen. Letztlich sind aber genau diese Zucker im menschlichen Körper praktisch allgegenwärtig, sodass sie – ähnlich Wasser – als Allergene nicht in Frage kommen.

Da Zucker gewöhnlich als Bestandteil verschiedenster Nahrungsmittel aufgenommen werden, liegt die Vermutung nahe, dass die als “Zuckerallergie” beschriebenen Reaktionen in Wirklichkeit allergische oder pseudoallergische Reaktionen auf andere Bestandteile gezuckerter Nahrungsmittel sind.

 

Welche Stoffe können Allergien auslösen?

Grundsätzlich kann jeder Stoff, gleich ob natürlicher oder synthetischer Herkunft, zum Allergen werden, sofern er nicht dem eigenen Körper entstammt. In der Regel sind Allergene aber grössere bis sehr grosse Moleküle, insbesondere Proteine. Diese grossen, Ihre Grösse und ihr komplexer Aufbau machen Protein- und ähnliche Moleküle so einzigartig, dass sie von Antikörpern (fast) verlässlich wiedererkannt werden können – womit die Grundvoraussetzung für eine Allergie gegeben ist.

Proteine kommen praktisch überall in der Natur vor. Bekannte Quellen für die Allergene unter ihnen sind zum Beispiel Pollen, Tierhaare oder Nahrungsmittelbestandteile. Aber auch “Designermoleküle”, die im Labor entworfen und geschaffen wurden, können Allergien auslösen. Aber Achtung: Viele kleinere, als Umweltschadstoffe bekannte Moleküle lösen eine pseudoallergische Reaktion und keine Allergie aus!

Keine Allergien auslösen können zudem Bestandteile des eigenen Körpers, wie Wasser, reines Kochsalz, kurzkettige Zucker und Fette.

 

Was kann man gegen Allergien machen?

 

Allergene meiden

Die simpelste und effektivste Massnahme gegen jede Form von Allergie liegt auf der Hand: Meidet das Allergen!

Zuerst: Wissen, was zu meiden ist

Das klingt jedoch einfacher, als es oft ist. Denn dazu muss das Allergen (oder im Fall von Kreuzallergien: die Allergene), welches die allergische Reaktion auslöst, erst einmal gefunden werden. Das gestaltet sich allein schon deshalb aufwändig, weil jedes Immunsystem auf seine Art reagiert. So gibt es keine Stoffe, die grundsätzlich Allergien auslösen – sondern allenfalls solche, die dafür bekannt sind, dass sie häufiger als andere zu allergischen (oder pseudoallergischen) Reaktionen führen. Damit muss wohl oder übel jeder Allergiker mit der Suche nach seinen persönlichen Allergenen “von vorn” anfangen.

In einfachen Fällen genügt es, sich und seine Gewohnheiten genau zu beobachten und durch Weglassen von Nahrungsmitteln oder Änderung von Gewohnheiten den Übeltäter zu stellen. Oft gestaltet sich die Suche aber so kompliziert, insbesondere bei möglichen Kreuzallergien, dass ein Facharzt durch gezieltes Nachforschen mit Hilfe von Allergietests schneller und sicherer zum Ziel kommt.

Dem Allergen aus dem Weg gehen – wenn möglich

Ist der Auslöser der Allergie erst einmal identifiziert, könnt ihr euer Möglichstes tun, um ihn zu meiden – und zwar konsequent : Nahrungsmittel mit Allergenen vermeiden, Körperpflegeprodukte mit Allergenen nicht länger verwenden, Tieren, die Allergene tragen, aus dem Weg gehen, Medikamente, die zu allergischen Reaktionen führen, ersetzen,… Dabei gibt es jedoch kein Patentrezept und keine allgemeingültige schwarze Liste mit Allergenen. Denn während der eine Mensch heftig auf einen Stoff reagiert, kommt der andere mitunter prima mit ihm klar – und reagiert womöglich auf etwas ganz anderes allergisch.

Manchmal ist es jedoch geradezu unmöglich, einem Allergen aus dem Weg zu gehen. So ist im Frühling, wenn die allergieauslösenden Pflanzen blühen, unweigerlich die Luft voller Pollen – denn die werden mit dem Wind umher getragen. Und da ich schliesslich atmen muss und möchte, kommen diese Pollen unweigerlich mit meinen Schleimhäuten in Kontakt, sobald ich geschlossene Räume verlasse. So bleibt mir nichts anderes übrig, als den Heuschnupfen zu ertragen oder Massnahmen dagegen zu ergreifen:

Symptome behandeln

Die Wirkung von Histamin und Co kann durch Medikamente gedämpft werden: Antihistaminika, Cortison und andere lindern die Entzündungssymptome. So können sie den unweigerlichen Kontakt mit Allergenen erträglicher machen oder sogar zur Bekämpfung lebensbedrohlicher Zustände eingesetzt werden. Einfache Mittel gegen Heuschnupfen-Symptome gibt es rezeptfrei in der Apotheke, während schwere Geschütze wie viele Cortison-Präparate auf Rezept vom Arzt oder aus der Hand des Notarztes zum Einsatz kommen. Die Ursache der allergischen Reaktionen – die Fehlprägung des Immunsystems – lässt sich damit aber nicht beseitigen.

Hyposensibilisierung

Mit diesem Verfahren – auch Desensibilisierung genannt – wird die Ursache von allergischen Reaktionen direkt angegangen. Dem Körper eines Typ I – Allergikers werden dazu über lange Zeiträume (mehrere Jahre – und zur Erhaltung lebenslang) gezielt kleine Mengen eines Allergens zugeführt, wobei die Dosis langsam ein wenig gesteigert wird. Dadurch sollen die B-Zellen veranlasst werden, statt der verhängnisvollen IgE-Antikörper an Zellen geheftete IgG zu produzieren. Diese sollen letzlich Fresszellen dazu bewegen, später wieder auftretende Allergene unschädlich zu machen (wie bei einer Allergie Typ III), bevor etwaige verbliebene IgE sie finden und eine Sofortreaktion anzetteln können.

Besonders bei Insektengiftallergien (beim Stechen befördern Insekten das Allergen direkt unter die Haut!), die nach einem Stich oft zu schweren Symptomen bis hin zum anaphylaktischen Schock führen können, kann dieses aufwändige Vorgehen Leben retten.

 

Zusammenfassung

Eine allergische Reaktion ist eine Reaktion des adaptiven – also lernfähigen – Immunsystems auf einen Stoff, den dieses sich unnötigerweise als Gefahr “gemerkt” hat. Der erste Kontakt mit solch einem Stoff – dem Allergen – führt zum symptomlosen Merkvorgang, auch Sensibilisierung genannt. Dabei werden meist Antikörper gebildet, die bei jedem weiteren Kontakt mit dem Allergen das Immunsystem alarmieren und so das Auftreten von Entzündungserscheinungen – der allergischen Reaktion – verursachen. Der Umstand, dass eine Sensibilisierung stattgefunden hat (und fortan entsprechende Allergene Symptome auslösen), wird als Allergie bezeichnet.

Es gibt verschiedene Signalwege, die vom Allergen zur Entzündung führen. Allen gemein ist dabe die tragende Rolle des adaptiven Immunsystems. Andere Vorgänge, die ohne Einbezug des adaptiven Immunsystems zu Entzündungen führen, sind folglich keine allergischen Reaktionen.

Die wirksamste Massnahme gegen allergische Reaktionen ist das Meiden von Allergenen. Da jedoch jedes Immunsystem einzigartig ist, muss jeder Allergiker für sich herausfinden (lassen), auf welche Stoffe er reagiert. Eine allgemeingültige schwarze Liste gibt es nicht.

Wenn das jedoch – wie bei meinem Heuschnupfen – unmöglich ist, können die Entzündungserscheinungen mit Medikamenten gelindert werden. In besonders schweren Fällen – wenn z.B. gefährliche Sofort-Reaktionen zu erwarten sind – kann das Immunsystem im Zuge einer Hyposensibilisierung “umprogrammiert” werden, um eine gefährliche, schnell überschiessende Reaktion durch eine langsamere und weniger gefährliche zu ersetzen. Das Verfahren ist jedoch aufwändig und mit jahrelangen Behandlungen verbunden.

So bin ich besonders neugierig darauf, was die Forschung bezüglich Allergien in Zukunft an neuen Behandlungswegen eröffnen wird.

Übrigens: Wenn ihr aufmerksam gelesen habt – zu welchem Allergietyp zählt eigentlich meine allergische Bindehautentzündung?

Und leidet ihr auch unter Allergien? Wie geht ihr damit um?

Vor fünf Jahren machte erstmals die “ice and salt challenge” um eine erstaunliche Kältemischung auf Youtube die Runde: Youtuber streuen sich Kochsalz auf die nackte Haut und fügen dann Eiswürfel hinzu. Das Ganze wird augenscheinlich sehr kalt – und die Challenge besteht darin, die Kälte lange genug zu ertragen.

Vor einem Jahr schlug diese Schnapsidee einmal mehr Wellen in den Medien:

Denn diese Challenge ist gefährlich!

Das Körpergewebe wird nämlich durch Kälte genauso verletzt wie durch Hitze: Eis und Salz werden gemeinsam so kalt, dass sogenannte Kaltverbrennungen bis zweiten oder dritten Grades die Folge sein können!

So fragt eine Leserin berechtigterweise: Warum tun Eis und Salz gemeinsam auf der Haut so weh?

Die Antwort lautet: Weil das Gemisch sehr kalt wird! Mischt man Eis und Kochsalz zu gleichen Teilen, kann die Temperatur des Gemischs auch in wärmerer Umgebung vom Schmelzpunkt reinen Wassers bei 0°C auf bis zu -17°C absinken!

Warum Eis mit Salz besonders kalt wird

Eigentlich gibt es in der Physik die Eigenschaft “Kälte” nicht. Was wir als Kälte empfinden, ist das Resultat nicht vorhandener Wärme – also geringer Energie. Wenn etwas kalt wird, wird ihm also Energie entzogen. Und diese Energie darf nach den Gesetzen der Thermodynamik nicht einfach verschwinden.

Tut sie auch nicht: In einem Gemisch aus Eis und Kochsalz spielen mehrere Phänomene, die Wärme für ihre Zwecke vereinnahmen, zusammen:

Schmelzwärme: Das Schmelzen erfordert Energie!

Der Versuch, den ich letzten Freitag hier verbloggt habe, hat gezeigt: Schon der Vorgang des Schmelzens als solcher erfordert Energie, in diesem Zusammenhang “Schmelzwärme” genannt, die dem schmelzenden Stoff und seiner Umgebung in Form von Wärme entzogen wird: Die Temperatur an der Oberfläche schmelzenden Eises stellt sich auf 0°C ein und steigt auch in wärmerer Umgebung nicht an.

Ebenso wenig nimmt sie weiter ab: Während am Schmelzpunkt, der auch Gefrierpunkt genannt wird, Wasserteilchen aus dem festen Eis-Gitter beweglich, also flüssig werden, ordnen sich andere, bewegliche Wasserteilchen wieder ins Gitter ein, werden also fest. Und dabei wird entsprechend Schmelzwärme freigesetzt.
Eis und Wasser befinden sich in einem Gleichgewicht, wie Le Châtelier es am Flughafen beschreibt!

Sobald sich dieses Gleichgewicht eingestellt hat, wird ebenso viel Schmelzwärme freigesetzt wie aufgenommen: Die Temperatur der beteiligten Stoffe ändert sich nicht.

Gelangt nun aus der Umgebung Wärme in dieses System, so verschiebt sich das Gleichgewicht weg von der Seite mit Wärme und damit hin zum flüssigen Wasser: Das Eis schmilzt.

Gefrierpunktserniedrigung: Wassermoleküle sind nicht multitaskingfähig!

Der Gefrierpunkt einer Kochsalzlösung in Wasser ist niedriger als der Gefrierpunkt von reinem Wasser. Dabei gilt: Je höher die Konzentration der Lösung (d.h. je mehr Salz mit dem Wasser vermischt) ist, desto niedriger ist ihr Gefrierpunkt. Chemiker und Physiker nennen diesen Effekt “Gefrierpunktserniedrigung”.

Das Auflösen von Kochsalz, also Natriumchlorid, in Wasser bedeutet, dass sich die Natrium- und Chlorid-Ionen einzeln mit den Wassermolekülen mischen. Dabei wird jedes Ion von einer bestimmten Anzahl Wassermoleküle eingehüllt (Chemiker sagen “hydratisiert”). Diese Wassermoleküle, die mit dem Einhüllen von Ionen “beschäftigt” sind, stehen damit nicht mehr für das Gefrieren – also der Umwandlung von flüssigem Wasser zu Eis, in der Gleichung oben von rechts nach links – zur Verfügung.

Gemäss dem Gesetz von Le Châtelier verschiebt sich das Gleichgewicht zum flüssigen Wasser, um den “Verlust” an flüssigem Wasser auszugleichen: Es schmilzt nun mehr Eis, als es erstarrt. Damit wird mehr Schmelzwärme aufgewendet, als frei wird: Die Temperatur nimmt ab – und zwar so lange, bis sich ein neues Gleichgewicht eingestellt hat.

Das geschieht, wenn die Temperatur der Mischung den Gefrierpunkt von Salzwasser-Eis erreicht hat. Erst dann kann nämlich das Wasser mitsamt der eingehüllten Ionen zu einem festen Stoffgemisch erstarren – vorher bildet sich auch aus Salzwasser, wenn überhaupt, nur reines Wassereis.

Was macht die Kälte für uns gefährlich?

Die biochemischen Reaktionen, die in unseren Zellen und Geweben ablaufen, sind darauf ausgelegt, bei rund 37°C – in unserer Haut auch bei ein paar Grad darunter – abzulaufen und optimal zusammen zu spielen. Sinkt die Temperatur in einem Körpergewebe darunter, werden die Stoffwechselreaktionen zunächst langsamer. Das ist nicht weiter tragisch – so lange die komplexen, ebenfalls auf 37°C ausgelegten Molekülstrukturen, aus denen wir bestehen, durch das Abkühlen nicht in Mitleidenschaft gezogen werden.

Sobald das geschieht, gerät der Stoffwechsel der betroffenen Zellen spätestens bei der Wiederannäherung an die Betriebstemperatur (also wenn das Gewebe wieder warm wird), aus dem Tritt. Ab einem gewissen Grad des molekularen Durcheinanders veranlassen solche Zellen ihre Selbstzerstörung und begehen Selbstmord, bevor ihre Funktionsstörung ihre Nachbarn grossartig beschädigen können (Die Molekularbiologen nennen diesen programmierten Zelltod “Apoptose”).

Wenn den beschädigten Zellen jedoch nicht die Zeit bzw. die Energie bleibt, um die kontrollierte Selbstzerstörung zu durchlaufen – weil sie zum Beispiel zu schnell kalt oder heiss werden oder anderweitig drastisch beschädigt werden, kommt es zu einem zellulären GAU (“grössten anzunehmenden Unfall”): Die Zellen werden unkontrolliert zerstört und neben Alarmsignal-Stoffen (einem molekularen “Hilfeschrei”) gelangen durch die zerstörten Zellwände Stoffe aus dem Zellinneren ins “Freie”, die den Nachbarzellen gefährlich werden können. Wir nehmen das als Entzündungsreaktion, Rötung, Schwellung, Schmerzen, und – wenn sichtbar grosse Gewebeabschnitte betroffen sind – als hässliche Wunden – Zell-Schrott eben – wahr (Molekularbiologen nennen diesen unkontrollierten Zelluntergang “Nekrose”).

Da in unkontrolliert entstandenem Zell-Schrott keine geordneten biochemischen Reaktionen und keine Blut- und damit Sauerstoffversorgung mehr möglich sind, kann “nekrotisches”, d.h. in einem “GAU” untergegangenes Gewebe nicht mehr heilen. Ebenso wenig funktioniert in solchen Gewebebereichen die Immun-Abwehr, sodass nekrotisches Gewebe leicht von Bakterien oder anderen unliebsamen Gästen infiziert werden kann.

Dabei macht es praktisch keinen Unterschied, ob der zelluläre GAU von starker Hitze oder starker Kälte herrührt: Kalt-Verbrennungen und Heiss-Verbrennungen unterscheiden sich in ihren Folgen nicht wesentlich. Das Auftreten von unumkehrbar zerstörtem Gewebe durch Hitze oder Kälte entspricht damit einer Verbrennung dritten Grades. Und gemäss so mancher Bilder, die ich auf Youtube gesehen habe, scheinen Kalt-Verbrennungen zweiten bis dritten Grades mit einer Kältemischung, die zu lange auf der Haut verbleibt, problemlos machbar zu sein!

Wozu kalte Sachen weh tun

Der menschliche Körper schützt sich vor Kalt- ebenso wie vor Heiss-Verbrennungen: Die Haut ist mit Schmerz-Rezeptoren ausgerüstet, die bei Hitze- und Kältereizen schmerzhaften Grossalarm auslösen und dafür sorgen, dass wir uns reflexartig von der Hitze- oder Kältequelle entfernen, bevor es zum Schlimmsten kommt.

Normalerweise jedenfalls. Wer sich an der “ice- and salt-challenge” beteiligt, bemüht sich darum, genau diesen Schutzreflex zu unterdrücken. Je “erfolgreicher” man darin ist, desto gefährlicher werden die Verletzungen, die daraus resultieren können!

Ich rate daher dringend vom Nachmachen ab!

Wie ihr trotzdem mit der Gefrierpunktserniedrigung experimentieren könnt

Anstatt ein Eis-Kochsalz-Gemisch auf eure Haut zu bringen, könnt ihr Eiswürfel oder Schnee und Salz ebenso gut in einem Behälter (am besten aus Kunststoff oder Edelstahl – Glas und Keramik können bei schneller Temperatur-Änderungen schonmal zerspringen!) miteinander mischen und die Temperaturabsenkung mit einem Thermometer messen.

Dabei könnt ihr gleich eure eigene Challenge veranstalten: Wer erreicht mit seinem Eis-Kochsalz-Gemisch die niedrigste Temperatur?

Wenn ihr unbedingt selbst fühlen möchtet, wie kalt das Gemisch wird, dann nehmt die Finger gleich wieder weg, sobald es euch unangenehm wird (das ist in der Regel innerhalb von Sekunden der Fall)!

Chemiker nutzen solche “Kältemischungen” aus Eis und Kochsalz übrigens gerne im Labor, um Reaktionsgefässe ohne aufwändige Elektrogeräte (ausser der Eiswürfelmaschine bzw. dem Tiefkühlfach) wirksam zu kühlen: So können Reaktionen, bei denen sehr viel Energie frei wird, im Zaum gehalten oder gasförmige Stoffe im Gefäss verflüssigt werden.

Seid ihr auch schon mit der “ice-salt-challenge” in Berührung gekommen oder habt gar daran teilgenommen? Oder habt ihr schonmal eine Kältemischung zum Kühlen verwendet?

Nierenstein ganz nah

Was sind Nierensteine? Fördert kalkhaltiges Wasser ihre Entstehung?

Diese Leser-Frage kam auf, als ich vor ein paar Wochen über Kalkfänger geschrieben habe – Ringe aus Stahlwolle, die eine Art Köder für Kalk darstellen, der sich aus hartem Wasser absetzen kann. Diese Kalkablagerungen liessen eine Leserin an Nierensteine denken, jene unerwünschten Ablagerungen, die in unseren Nieren entstehen und auf schmerzhafte Weise den Harnleiter verstopfen können. 

Was sind Nierensteine und wie entstehen sie?

Die Nieren sind die Kläranlagen unseres Körpers. In ihnen werden verschiedene Stoffwechselabfälle, Ionen und Wasser aus dem Blut “gewaschen” und zu dem gesammelt, was als Urin in die Harnblase und von dort nach draussen abfliesst. Normalerweise lösen sich alle Abfälle in Wasser, sodass der Urin als klare Flüssigkeit seinen Weg durch die Harnleiter von der Niere zur Blase antreten kann.

Die Wasserlöslichkeit einiger Abfälle bzw. von Kombinationen verschiedener Bestandteile ist jedoch sehr begrenzt. Wenn unter unglücklichen Umständen die Konzentration solcher Stoffe oder Kombinationen im entstehenden Urin zu hoch wird, wird es solchen Stoffen in der Lösung “zu eng”: Sie verlassen die Lösung und werden fest (Chemiker sagen “sie fallen aus”).

Dabei suchen sich die ausfallenden Teilchen meist irgendeinen Feststoff-Krümel als Anreiz und lagern sich von allen (zugänglichen) Seiten daran an. So entsteht Schicht für Schicht ein Sandkorn, das sich mit der Zeit zu einem kleinen Kieselsteinchen auswachsen kann – einem Nierenstein.

Nierensteine - wo sie zu finden sind

Ablagerungen schwer löslicher Salze können den Harnleiter (nach links unten aus der Niere abgehend) verstopfen und so zu Nierenkolik, Harnrückstau und gefährlichen Entzündungen führen. ( By BruceBlaus. Blausen.com staff (2014). “Medical gallery of Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. (Own work) [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

Wenn solche Nierensteine in den Harnleiter geraten, können sie je nach Grösse darin stecken bleiben (dann spricht man korrekterweise von Harnleitersteinen) und somit den Abfluss für den Urin verstopfen. Die Folge sind starke, krampfartige Schmerzen (die berüchtigte Nierenkolik) und ein Rückstau des Urins, der Entzündungen mit sich bringen und die Niere schädigen kann. Wenn es einmal zu so einer Verstopfung kommt, hilft nur noch der Weg in Spital, um die Steine zerkleinern und entfernen zu lassen (heutzutage geht das meist mit Hilfe von Schallwellen von aussen).

Wer solch eine unangenehme Erfahrung aber von vorneherein vermeiden möchte, tut gut daran, über Nierensteine bescheid zu wissen. Die “unglücklichen Umstände” lassen sich nämlich in den allermeisten Fällen recht einfach vermeiden. 

Woraus bestehen Nierensteine?

Die allermeisten Nierensteine bestehen aus Salzen, also aus Verbindungen verschieden geladener Ionen, die sich in ungünstiger Paarung schlecht in Wasser lösen. In den meisten dieser Steine (d.h. in rund 80 bis 85% aller Nierensteine), sind Calcium-Ionen, Ca2+, massgeblich an diesen Paarungen beteiligt. Richtig – das sind genau die Kationen, aus denen auch Kalk entsteht. Die Frage unserer Leserin liegt also nahe.

Anstelle von Carbonat-Anionen (CO32-) enthalten Nierensteine jedoch andere negativ geladene Ionen, allen voran das Anion der Oxalsäure (Oxalat,C2O42-, 60% aller Nierensteine). Dazu kommen Phosphat-Anionen (PO42-), 9% aller Steine) und das Anion der Harnsäure (Urat) und weitere, die allesamt mit Calcium in Wasser schwer- bis unlösliche Salze bilden.

Harnsäure kann sowohl ganz allein als ungeladenes Molekül oder als Urat-Anion mit Metall-Ionen ausfallen und Harnsäuresteine bilden (15% aller Nierensteine).

Als Folge von Harnwegs-Infektionen können überdies Magnesium (Mg2+) und Ammoniumionen (NH4+) mit Phosphat-Anionen zu “Struvit”-Steinen zusammenfinden (11% aller Nierensteine), die nach dem Mineral der selben Zusammensetzung benannt sind.

Selten sind Steine aus anderen organischen Stoffen, wie Cystin oder Xanthin, die aufgrund von genetisch bedingten Stoffwechselstörungen in zu grossen Mengen im Urin landen (je 1% aller Nierensteine).

Da es in so einer Niere höchst lebendig und bewegt zu und her geht, finden all diese Ionen und Moleküle beim Ausfallen keine Ruhe, um sich zu ordentlichen, sichtbar symmetrischen Kristallen zusammen zu lagern. So entstehen oft gerundete oder blasige, unstrukturierte Kiesel, deren Zusammensetzung aus Ionenkristallen sich erst vor dem Makro-Objektiv (wie auf dem Artikelbild) oder unter dem Elektronenmikroskop offenbart.

Nierenstein unter dem Rasterelektronenmikroskop

Oberfläche eines Calciumoxalat-Steins unter dem Rasterelektronenmikroskop. Die Breite des Bildes entspricht einer Länge von 0,45mm ! (By Kempf EK (Own work) [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons)

Ebenso führt das lebendige Treiben rund um die Urin-Entstehung zwangsläufig dazu, dass verschiedene Ionensorten miteinander ausfallen und Mischkristalle bilden. Für einen Nierenstein eine Salzformel wie für einen Reinstoff anzugeben ist deshalb höchst schwierig bis unmöglich. 

Was erhöht die Konzentration der schwerlöslichen Salze?

So unterschiedlich wie die verschiedenen Nierensteine sind auch die Umstände, unter welchen sie entstehen. Eine Gegebenheit führt allerdings in jedem Fall zur Erhöhung der Konzentration gelöster Teilchen: Ein Mangel am Lösungsmittel.

Zu einem Überschuss an Nierenstein-Bestandteilen im Urin kommt es also für

Alle Steine

Bei Flüssigkeitsmangel – wenn zu wenig getrunken oder/und zu viel Flüssigkeit ausgeschieden wird (Schwitzen, Durchfall,…alles was zu Dehydrierung führen kann).

Calciumoxalat-Steine

Bei vermehrter Ausscheidung von Oxalat aus dem Blut in den entstehenden Urin.

An sich sind Oxalat-Anionen ganz normale Stoffwechsel-Abfallprodukte, die in jedem Körper vorkommen und transportiert werden. Dementsprechend einfach kann es zu einer “Flutung” mit Oxalat kommen, wenn sich irgendwo eine reichhaltige Quelle auftut. Die naheliegendste solche Quelle ist die Nahrung:

Schwarztee (manchmal auch Grüntee), Spinat, Rhabarber, Rande (in Deutschland: Rote Bete), Krautstiel (in Deutschland: Mangold), Kakao und Nüsse sind Lebensmittel, die relativ viel Oxalsäure enthalten.

Auch Stoffwechselstörungen, sowohl erbliche (selten) als auch erworbene, können zur vermehrten Ausscheidung von Oxalat-Anionen führen. Ursachen für viel Oxalat im Urin können Funktionsstörungen der Nebenschilddrüsen, die Überdosierung von Vitamin D, eine zurückliegende Magen-Bypass-Operation, Morbus Cushing, die Folgen von Knochenkrebs und weitere sein.

Harnsäure-Steine

Bei vermehrter Ausscheidung von Harnsäure-Salzen (Urat) aus dem Blut.

Harnsäure bzw. Harnsäure-Anionen sind ein Stoffwechselprodukt, das beim Abbau von Purinen entsteht. Purine wiederum sind Bestandteile der Nukleinsäuren, also DNA und RNA – kurz: des Erbguts in allen Zellen. Kurzum: Wo (zerstörte) Zellen sind, sind auch Purine nicht weit. Dabei können diese Zellen sowohl aus der Nahrung als auch aus unserem eigenen Körper stammen.

Dummerweise besteht die allermeiste für uns geniessbare Nahrung aus Zellen – sowohl pflanzliche als auch tierische. Dennoch gelten Innereien, Fleisch, Fisch und vor allem die Haut von Fisch und Geflügel als besonders zell- und damit als purinreich.

Körpereigene Zellen werden z.B. durch Hungerkuren oder Krebserkrankungen und deren Bekämpfung verstärkt zum Abbau ihrer selbst und damit zur Lieferung von Purinen zur Verstoffwechselung bewegt.

Die häufigste Ursache für einen Harnsäure-Überschuss im Körper ist jedoch eine Ausscheidungsstörung in den Nieren: Wenn die (auch in normalem Umfang) im Stoffwechsel entstehende Harnsäure nicht raus kann, sammelt sie sich an. In den Nieren können so Steine entstehen, bei Ablagerung in den Gelenken kommt es zur Gicht.

Ein “saurer”, also niedriger pH-Wert im Urin führt zudem dazu, dass Natriumurat, das Salz aus Natrium (Na+) und Urat-Ionen, besonders leicht ausfällt. Übergewicht gilt das wichtige Ursache für sauren Urin. Überdies hemmt Alkohol (Ethanol) die Ausscheidung von Harnsäure über die Nieren.

Struvit-Steine

Bei basischem Urin in Folge von Infektionen.

Struvit (MgNH4PO3) fällt nur in basischer Umgebung aus. Da menschlicher Urin gewöhnlich schwach sauer ist, kommen solche Steine unter normalen Umständen nicht vor (anders z.B. bei Hauskatzen: die haben gewöhnlich basischen Urin und können daher auch bei gesunder Ausgangslage Struvit-Steine entwickeln).

Anders wird das, wenn sich der Mensch einen Harnwegsinfekt mit Bakterien einfängt, die Harnstoff zu Ammoniak (NH3)abbauen können. Letzterer ist nämlich basisch, d.h. er nimmt H+-Ionen auf (so entstehen daraus Ammonium-Ionen NH4+), was zu einer Erhöhung des pH-Werts in der Umgebung – hier im Urin – führt. So können in der Gegenwart von ammoniakproduzierenden Bakterien Struvit-Steine entstehen.

Und Calciumcarbonat?

Während Calcium in vielen Nierensteinen eine Rolle spielt, ist vom Carbonat-Anion bis hierhin keine Spur. Tatsächlich ist Calciumcarbonat, wenn überhaupt, nur selten Bestandteil von Nierensteinen. Das wird daran liegen, dass unter den Bedingungen im menschlichen Körper nicht das stark basische Carbonat (CO32-), sondern das weniger basische und leichter lösliche Hydrogencarbonat (HCO3) vorkommt. 

Welche Bestandteile können über die Ernährung beeinflusst werden?

Mit der Nahrung nehmen wir vor allem drei wichtige Bestandteile von Nierensteinen auf:

  • Calcium : findet man als Ca2+-Ionen unter anderem in Milch und Milchprodukten, sowie Mineral- und Leitungswasser. Ca2+ ist nicht nur Bestandteil von Nierensteinen, sondern auch ein für den Körper unverzichtbarer Mineralstoff. Besonders für den Knochenbau und -erhalt benötigen wir unbedingt Calcium. Deshalb wird ein Verzicht auf Calcium zur Vorbeugung von Nierensteinen gar nicht mehr empfohlen (es sei denn, es findet sich tatsächlich zu viel davon im Urin). Die für gesunde Erwachsene empfohlene Calcium-Zufuhr von 1000 – 1200 mg pro Tag führt birgt gemäss der Schweizerischen Gesellschaft für Ernährung auch das geringste Risiko für die Entstehung von Calciumsteinen. Wie das kommt? Calcium allein macht noch keinen Nierenstein. Dazu braucht es schliesslich auch Anionen:
  • Oxalat : Viele Pflanzen – auch und gerade solche, die als gesund gelten – enthalten relativ viel Oxalsäure bzw. Oxalat-Anionen. So kann die Aufnahme von oxalsäurereicher Nahrung direkt zu einer Flutung der Nieren mit Oxalat führen. Wenn dann auch Calcium vorhanden ist, entstehen leicht Oxalat-Steine.
  • Harnsäure : Purine aus Proteinen in Fleisch und Fisch werden zu Harnsäure verstoffwechselt, sodass auch hier eine Aufnahme mit der Nahrung schnell zu einer Flutung führen kann. Ausserdem führt die fleischhaltige Nahrung zu einem niedrigen, d.h. sauren pH-Wert im Urin, was die Entstehung von Harnsäuresteinen weiter begünstigt.

Wie senke ich mein Nierensteinrisiko durch Ernährung?

Alle Steine

Viel trinken ist grundsätzlich Empfehlung Nummer 1, wenn es um Nierensteine geht. Schliesslich müssen sich in einem grossen Urin-Volumen wesentlich mehr Nierenstein-Bestandteile ansammeln, bevor etwas fest wird, als in einem kleineren Volumen. Patienten, die bereits mit Nierensteinen zu tun hatten oder haben, wird daher empfohlen, am Tag mindestens 2,5 bis 3 Liter zu trinken.

Calcium-Steine

In der Gegenwart von Natrium(Na+-)Ionen werden Calcium-Ionen besonders leicht vom Blut in den Urin befördert. Deshalb lässt sich die Calciumausscheidung allein durch Masshalten bei der Verwendung und damit der Aufnahme von Koch- oder Speisesalz (Natriumchlorid) verringern, ohne dass der Körper auf wertvolles Calcium verzichten müsste. Zu wenig Salz ist allerdings auch nicht angebracht, da mit dem Salz auch das Wasser seinen Weg in den Urin findet – und wenig Wasser führt zu einem niedrigen Urin-Volumen…und damit zu Nierensteinen. Empfohlen wird die Aufnahme von 4 bis 6 Gramm Kochsalz pro Tag (Achtung bei Fertigprodukten! Die enthalten oft mehr Kochsalz, als man meinen möchte!).
Zudem lässt sich Calcium hinsichtlich der Entstehung von Nierensteinen auch mit Hilfe von Zitronensäure “unschädlich” machen: Citrat-Anionen bilden nämlich mit Ca2+ eine sogenannte Komplexverbindung, die gut wasserlöslich ist, aber das Calcium-Ion für die Reaktion zu Calciumoxalat und anderen schwer löslichen Salzen unzugänglich macht. Zitrusfrüchte und -säfte sind daher eine gute und schmackhafte Wahl (nicht nur) für die Flüssigkeitszufuhr.

Oxalat-Steine

Wer zu Oxalat-Steinen neigt, sollte eine Oxalsäure-Überflutung möglichst vermeiden. Das heisst Zurückhaltung bei oxalsäurereichen Nahrungsmitteln, zu welchen verschiedene Gemüse, Nüsse, aber auch Schokolade (Kakao!) zählen. Da Nierensteine zudem oft Gemische aus verschiedenen Stein-Typen sind, ist deshalb eine rein vegetarische Ernährung zur Vermeidung von Harnsäuresteinen nicht zu empfehlen: Zu schnell gerät man dabei an Oxalsäure, die dann vom Regen in die Traufe führen kann.
Es gibt jedoch einen Trick für all jene, die auf ihr oxalatreiches Lieblings-Gemüse nicht verzichten wollen: Verspeist die Oxalsäure gemeinsam mit Calcium, zum Beispiel aus Milchprodukten oder Mineralwasser! Dann bildet sich das schwerlösliche Calciumoxalat nämlich schon im Verdauungstrakt – und wird mit dem Stuhlgang gleich wieder ausgeschieden. Damit ist das Calcium allerdings auch verloren und trägt nicht nur Deckung des Tagesbedarfs bei!

Harnsäuresteine

Wer mit Harnsäure-Steinen zu tun hat, sollte Fleisch und Fisch in Massen essen (maximal 1 Portion von 120g pro Tag an höchstens 5 Tagen in der Woche) und besonders purinhaltige Bestandteile meiden. Eine rein vegetarische oder gar vegane Ernährung ist jedoch der Oxalsäure wegen sehr schwierig und wird daher nicht empfohlen. Wer Übergewicht abbauen möchte, sollte das Abnehmen langsam angehen, um eine Flutung mit körpereigenen Purinen zu vermeiden! Hydrogencarbonat-Ionen – zum Beispiel aus Mineral- oder auch Leitungswasser – können dabei helfen, den sauren Urin-pH zu erhöhen (d.h. “basischer zu machen”).

Struvit-Steine

Harnwegsinfekte sollten frühzeitig behandelt werden, um Struvit-Steine und eine Nierenbeckenentzündung zu vermeiden! Meine persönliche Waffe für den “Präventiv-Schlag” bei einer Harnwegs-Reizung sind Preiselbeer- bzw. Cranberry-Getränke (zum Beispiel aus Trink-Granulat). Damit kann ich vieles schon im Keim ersticken. Bei anhaltenden Schmerzen oder/und Fieber aber unbedingt zum Arzt gehen und eine Urin-Probe untersuchen lassen! Das dauert nur ein paar Minuten und zeigt, ob ihr einen Infekt mit Bakterien habt, der mit Antibiotika behandelt werden sollte! 

Fazit

Die Entstehung von Nierensteinen kann verschiedene Ursachen haben. Dabei können die Rahmenbedingungen für die Stein-Entstehung teilweise durch die Ernährung beeinflusst werden.

Calcium, genauer das Ca2+-Ion, welches massgeblicher Bestandteil an Kalkablagerungen in Bad und Küche ist, ist auch in den meisten Nierensteinen enthalten. Für die Vermeidung von Nierensteinen sind jedoch die Anionen, die mit dem Calcium schwer lösliche Verbindungen bilden, viel bedeutsamer. Die Aufnahme solcher Anionen, wie Oxalat und Urat, und damit ihre Konzentration im entstehenden Urin in den Nieren lässt sich über die Ernährung recht gut steuern. Dabei sind Calcium und das in “hartem” Wasser gelöste Hydrogencarbonat-Anion mitunter sogar nützliche Hilfsmittel!

Viel trinken und eine massvolle, aber vielseitige Ernährung helfen grundsätzlich dabei, einen ausgeglichenen Stoff-Haushalt (nicht nur) in den Nieren zu bewahren und der Entstehung von Nierensteinen vorzubeugen.

Mehr Infos rund um Nierensteine und Ernährung

Die folgenden Quellen sind in diesen Artikel eingeflossen:

Merkblatt “Ernährung und Nierensteine” von der Schweizerischen Gesellschaft für Ernährung

Infoseite rund um Harn- und Nierensteine, mit Tabellen zu Stein- und Nahrungsmittel-Zusammensetzung

 

Enthalten rote Nahrungsmittel Eisen?

Eisen als Nährstoff ist heute das Thema in der Alltagskiste: Warum sagt man, dass rotes Essen gesund und gut fürs Blut ist? – fragt eine Leserin.

Auch meine Eisenwerte sind nie die besten gewesen. So riet auch mir einst eine Hausärztin, rotes Fleisch und – weil gerade Frühling war – Erdbeeren zu essen. Rote Nahrungsmittel sollen das Metall liefern, welches für seine roten Oxide – kurzum: Rost – bekannt ist? Das schien mir schon damals ein Zufall zu sein. Mein jetziger Hausarzt sagt zudem, es sei ganz schwierig, Eisen über den Verdauungstrakt in den Körper hinein zu bekommen. Eine einzelne Infusion direkt ins Blut fülle dagegen die Eisenspeicher effektiv wieder auf.

Aber wozu die ganze Mühe? Und was hat es mit dem roten Essen auf sich?

 

Wozu brauchen wir Eisen?

Eisen-Ionen sind unverzichtbare Bestandteile von Enzymen, die im Stoffwechsel verschiedene Aufgaben übernehmen. Die bekannteste Aufgabe des Eisens ist jedoch der Sauerstofftransport in den roten Blutkörperchen. In meinem Artikel über die spannendste Chemikalie der Welt könnt ihr nachlesen, wie der eisenhaltige rote Blutfarbstoff, das “Häm” im Protein Hämoglobin, als “Lieferwagen” für Sauerstoffmoleküle funktioniert.

Wir brauchen also Eisen-Ionen, damit unser Stoffwechsel sie in rote Blutzellen einbauen und zum Lieferdienst durch unseren Blutkreislauf schicken kann. Das heisst allerdings auch: Wenn irgendwo Blutzellen verloren gehen, kann der Körper das Eisen darin abschreiben. Und da bekanntlich überall Schwund ist, verliert ein erwachsener Mensch am Tag unweigerlich 1 bis 2 Milligramm Eisen.

Das ist allerdings kein grosses Problem, zumal unsere westliche Nahrung reichlich Eisen enthält, das wir über die Verdauung aufnehmen können. Und für den Fall, dass der Mensch sich mal verletzt oder anderweitig über Gebühr Blut verliert, ist der Körper mit Eisenspeicherproteinen wie Ferritin und Hämosiderin ausgerüstet, welche schnell verfügbare Eisen-Reserven bereithalten.

Doch auch solche Speicher können leer werden, wenn sie stark oder/und dauerhaft beansprucht werden. Schon die monatliche Menstruationsblutung kann eine erhebliche Zusatzbelastung darstellen. Davon kann auch ich ein Lied singen: Pro 2 ml Blut gehen laut Wikipedia etwa 1 mg Eisen verloren – bei 30 bis 60 ml Blut während eines Menstruationszyklus macht das 15 bis 30 Milligramm, also mindestens einen halben zusätzlichen Monatsverlust innerhalb einer Woche! Und ich blute gefühlt eher 60 als 30 Milliliter je Zyklus. Da ist es kein Wunder, dass meine Eisenspeicher selten gut gefüllt sind.

Und wenn die Speicher leer sind, dann droht Eisenmangel, der im schlimmsten Fall zu einer Blutarmut (Eisenmangel-Anämie) führen kann. Deshalb sind Ratschläge zu einer ausreichenden Eisenzufuhr auch in aller Munde.

 

Wo ist Eisen drin?

Viele denken nun sicher an Nägel und andere Metallteile. Die könnten als Eisen-Lieferanten theoretisch sogar funktionieren, da unsere Magensäure die Atome des unedlen Metalls zu verwertbaren Eisen-Ionen (Fe2+) oxidieren können sollte. Allerdings sind Nägel im Magen wenig bekömmlich und Eisen in solch rauhen Mengen überdies giftig. So sind wir gut beraten, unser Eisen direkt in Form von Eisen-Ionen aufzunehmen.

Und Eisen-Ionen findet man reichlich in Muskelfleisch: Dieses enthält das Protein Myoglobin, welches wie das Hämoglobin im Blut eisenhaltiges Häm enthält, um Sauerstoff von den Blutgefässen in die einzelnen Muskelzellen transportieren zu können.

Auch viele Pflanzen enthalten Eisen – allerdings oft in Form von Fe3+-Ionen, die ausserdem teilweise noch an Kohlenhydrate gebunden sind. Da der menschliche Körper nur mit Fe2+-Ionen etwas anfangen kann, muss er das pflanzliche Fe3+ erst von den Kohlenhydraten los bekommen und zu Fe2+ reduzieren. Eisen über diese Umwege aufzunehmen ist so “mühsam”, dass ein guter Teil davon den Verdauungstrakt ungenutzt wieder verlässt. Physiologen und Ernährungsexperten sagen, es ist “schlecht bioverfügbar”.

Allerdings können auch Pflanzen Ferritin und darin gespeichertes Eisen enthalten – dieses ist deutlich besser bioverfügbar als freies Fe3+.

 

Wie kommt das Eisen in unseren Körper?

Eisen wird vornehmlich im Zwölffingerdarm – also dem ersten Dünndarmabschnitt gleich nach dem Magen – aufgenommen. Dort trifft der stark saure Mageninhalt mit basischen Sekreten zusammen, die die Magensäure neutralisieren. So lange ihre Umgebung sauer ist, lösen sich Fe2+– und Fe3+-Ionen gut in Wasser. Bei neutralem oder basischem pH-Wert tun sich jedoch besonders Fe3+– und OH-Ionen zu unlöslischen Eisen-Hydroxiden zusammen, die nicht vom Körper aufgenommen werden können.

Deshalb müssen Fe3+-Ionen vor der vollständigen Neutralisation aus (pflanzlicher) Nahrung herausgelöst (das geschieht schon im Magen), reduziert und von den Darmzellen aufgenommen werden. Für den letzten Schritt ist ein spezielles Protein zuständig, das zweifach positiv geladene Metall-Ionen (neben Fe2+ auch Zink-, Mangan-, Cobalt- und viele andere nützliche und weniger nützliche Ionen) aus dem Darminhalt in die Zellen pumpen kann. Im Menschen-Darm dient dieses Protein allerdings vornehmlich dem Transport von Eisen.

Wenn dieses Tansport-Protein aus irgendeinem Grund nicht funktioniert (zum Beispiel weil das Gen dafür defekt ist), bleibt nur noch ein effektiver Weg für die Eisen-Aufnahme: Die Aufnahme von kompletten Häm-Molekülen samt darin gebundener Fe2+-Ionen durch dafür geschaffene Transport-Proteine. Und die Häm-Moleküle finden sich wie bereits erwähnt in Muskelfleisch.

Der grosse Vorteil dieses Weges besteht darin, dass das Häm das Eisen vor unerwünschten Reaktionen schützt. Der pH-Wert seiner Umgebung ist dem Häm-Eisen und seinem Transporter damit ziemlich egal. Auch von anderen Stoffen, die die Aufnahme von freiem Eisen behindern können, zeigt das Häm-Eisen sich unbeeindruckt.

 

Was stört bei der Eisenaufnahme? Was hilft?

Eisen-Ionen können mit vielen organischen Stoffen sogenannte Komplex-Verbindungen bilden, in welchen die elektronenreichen organischen Moleküle den positiv geladenen Eisen-Ionen ganze Elektronenpaare “ausborgen” (mehr zur Komplexbildung könnt ihr bei meiner Grillparty erfahren). Das Ergebnis einer solchen Leihgabe kann so “bequem” (also energietechnisch günstig) ausfallen, dass diese Komplexe sich nicht ohne weiteres wieder zerlegen lassen. In solch stabilen Komplexen gefangene Eisen-Ionen können damit nicht mehr aufgenommen werden.

Stoffe, die Eisen in schwer löslichen Komplexen “fangen”, sind zum Beispiel

  • Pflanzliche Polyphenole (Hülsenfrüchte, Tannine in schwarzem Tee)
  • Phytate, die Salze der Phytinsäure (Getreide, Nüsse, Hülsenfrüchte)
  • Polysaccharide (also verkettete oder vernetzte Zucker-Moleküle) ausser Stärke (Getreide)
  • Oxalate, die Salze der Oxalsäure
  • Phosphat-Anionen

Wer also seinen Eisenbedarf mit pflanzlicher Nahrung decken möchte, ist gut beraten, Zutaten mit diesen Inhaltsstoffen in eisenhaltigen Mahlzeiten zu meiden (laut der Eisen-Infoseite der Uniklinik Hamburg-Eppendorf kann eine einzige Tasse schwarzen Tees zum Essen fast eine ganze Eisen-Mahlzeit “unbrauchbar” machen!).

Die Eisenaufnahme fördern kann dagegen Vitamin C (Ascorbinsäure) in der Nahrung. Dieses Vitamin wirkt nämlich reduzierend (weshalb es auch als “Antioxidans” bekannt ist) – auch auf Fe3+-Ionen, die durch die zeitige Reduktion zu Fe2+-Ionen vor dem “Gefangenwerden” geschützt werden.

Der sicherste Weg zur effektiven Eisen-Aufnahme führt letztlich über das Häm-Eisen aus dem Myoglobin im Fleisch, das nicht von Komplexbildnern abgefangen und so ohne Verlust mit allem gegessen werden kann.

 

Was tun bzw. essen bei Eisenmangel?

Die genannten Hindernisse machen es schwer, wenn nicht gar unmöglich, entleerte Eisenspeicher durch blosses Essen wieder aufzufüllen. Deshalb können Ärzte Eisenpräparate zum Einnehmen als Nahrungsergänzung verschreiben. Solche Mittel enthalten in der Regel “freie” oder in leicht zerlegbaren Komplexen gebundene Fe2+-Ionen und oft ein Antioxidans, das die Rolle des Vitamin Cs übernimmt. Damit soll das Eisen bestmöglich bioverfügbar gemacht werden. Gegen die oben genannten “Eisenfänger” sind jedoch auch solche Nahrungsergänzungsmittel nicht gefeit, sodass sie wirkungslos werden, wenn man sie mit der falschen Begleit-Nahrung einnimmt.

Deswegen wird meist die Einnahme auf nüchternen Magen empfohlen – denn keine Begleitung ist zumindest keine falsche Begleitung. Zudem muss Eisen als Nahrungsergänzung oft über Monate eingenommen werden, bis die Eisenspeicher wirklich wieder aufgefüllt sind. Vegetarier und Veganer sind überdies gut beraten, ihre Eisenreserven im Blick zu behalten und ggfs. dauerhaft Eisenpräparate einzunehmen, da ihnen das Häm-Eisen als wichtige Quelle fehlt.

So kann ich nachvollziehen, dass mein Hausarzt mir und sich die Mühe mit allenfalls mässigen Erfolgsaussichten nicht machen wollte und mir das Eisen direkt ins Blut befördert hat.

 

Rotes Essen zum Erhalt vorhandener Eisen-Reserven?

So lange die Eisenspeicher noch nicht entleert sind und es nur gilt, einen möglicherweise erhöhten Eisenverlust bzw. -bedarf auszugleichen, ist fleischhaltige Nahrung die sicherste Quelle dafür. Denn Fleisch enthält Myoglobin und damit Häm-Eisen – und sieht deshalb in rohem Zustand rot aus. In sofern gibt es beim Fleisch tatsächlich einen Zusammenhang zwischen roter Farbe und Eisengehalt.

Bei rotem Obst und Gemüse dürfte das Zusammentreffen von roter Farbe (die vornehmlich ein Zeichen von Reife ist) und Eisengehalt eher zufällig sein – zumal vorhandenes Eisen noch lange nicht bioverfügbar sein muss!

 

Fazit

Die Aufnahme von Eisen über die Verdauung ist nicht einfach. Am einfachsten wird Häm-Eisen aufgenommen, eine Eisenverbindung, die tatsächlich rot und ein Bestandteil von Fleisch ist.

Die Aufnahme von pflanzlichem Eisen ist komplizierter und wird durch viele andere Pflanzen-Inhaltsstoffe erheblich beeinträchtigt. So enthalten viele als eisenreich geltende Pflanzen (Hülsenfrüchte, Nüsse, Spinat,…) auch Komplexbildner, die das Eisen unbrauchbar machen können – und sind zudem nicht rot.

Dass Erdbeeren, laut meiner einstigen Hausärztin eine gute Eisenquelle, rot sind, ist demnach ein Zufall. Der Mythos, dass rote Pflanzenteile viel Eisen enthalten, könnte darauf zurückgehen, dass Eisen für seine roten Oxide wie Rost oder Hämatit weithin bekannt ist und so mit dieser Farbe in Verbindung gebracht wird.

Und wie steht es um euren Eisenhaushalt? Wie stellt ihr eure Versorgung mit diesem Mineralstoff sicher?

Salz : Würzmittel in vielerlei Gestalt

Warum sagt man, dass Salz nicht gesund ist, wenn man es im Nachhinein zum Nachsalzen am Tisch verwendet? Also man sollte es beim Kochen verwenden? So lautet die Leserfrage, die es heute in die Alltagskiste geschafft hat.

Was ist Salz?

Für das Salz in unserer Suppe kennen wir viele Namen: Kochsalz, Speisesalz, Tafelsalz, Steinsalz, Meersalz, Natursalz,… Hinter allen verbirgt sich am Ende ein Stoff – Natriumchlorid – ein wasserlöslicher Kristall aus Natrium- (Na+) und Chlorid- (Cl) Ionen.

Diese Ionen finden sich in grosser Anzahl in den Meeren oder als Mineral “Halit” bzw. “Steinsalz” in der Erdkruste. Wenn man Meerwasser verdunsten lässt oder eindampft, formen die Ionen feste Salzkristalle. Dabei werden jedoch auch “fremde” Ionen in den Kristall eingebaut, wie sie gerade daher kommen, sodass unbehandeltes Meersalz neben Natrium und Chlorid auch Ionen von Kalium, Magnesium und vielen anderen – theoretisch auch weniger erwünschten – Stoffen enthält. Das Gleiche gilt für Steinsalz-Kristalle aus den Tiefen der Erde: Solche sind nicht selten farbig, was auf Fremd-Ionen hindeutet. Denn reines Natriumchlorid ist farblos bzw. weiss.

Salz - Kristall : Zu weiss für "echtes" Steinsalz

Ein Salzkristall – in etwa so gross wie ein Tischtennisball – aus Natriumchlorid ohne farbgebende Verunreinigungen

Bei der Herstellung von Speise- oder Tafelsalz, wie wir es im Supermarkt finden, werden diese Fremdionen grösstenteils entfernt – solches Speisesalz ist folglich weiss. Dafür werden diesem Salz oft jodhaltige (Iodat, IO3) und manchmal auch Fluorid (F)-Ionen zugegeben. So soll die Versorgung der Bevölkerung mit dem seltenen Spurenelement Jod sichergestellt und ausserdem ein Beitrag zur Karies-Vorbeugung geleistet werden (wie Fluorid das schafft, weiss mein Zahn 16).

Wozu braucht der menschliche Körper Salz?

Natrium- und Chloridionen haben in unserem Körper viele Aufgaben: Nervensignal-Weiterleitung, Knochenaufbau, die Bildung von Magensäure (die enthält Salzsäure, “HCl” bzw. H+ + Cl !), … am augenscheinlichsten ist aber die Rolle der Ionen im Flüssigkeitshaushalt:

Salz löst sich in Wasser. Wenn man eine konzentrierte und eine dünne Salzlösung so verbindet, dass nur Wasser ausgetauscht werden kann, aber keine Ionen, wandern die Wasserteilchen aus der dünnen in die konzentrierte Lösung, bis sich die Konzentrationen angeglichen haben. Dieses Phänomen wird Osmose genannt – und du kannst es mit Hilfe eines Hühnereis ganz einfach beobachten! Zell-und-Blutgefässwände sind in dieser Weise (fast) nur wasserdurchlässig. So kann die Verteilung des Wassers im Körper über die Zufuhr oder Wegnahme von Natrium- und Chlorid-Ionen in den verschiedenen Bereichen gesteuert werden.

Was passiert, wenn zu viel Salz im Körper ist?

Wenn viel Salz in der Blutbahn ist, strömt das Wasser aus den Zellen in die Blutbahn: Das Volumen der Zellen nimmt ab, während das Blutvolumen zunimmt. Das alarmiert die Nieren, die daraufhin eifrig Salz und Wasser ausscheiden, um den Überschuss loszuwerden. Wir müssen aufs WC – und der Wasserverlust beschert uns Durst. So zumindest die althergebrachte Theorie. Neue Untersuchungen haben jedoch ein bislang nicht beachtetes Detail zu Tage gefördert: Die Entsorgung des vielen Salzes über die Nieren kostet eine Menge Energie – und Energieverbrauch beschert dem Körper vor allem Hunger.

Das eigentliche Problem sind allerdings die prall gefüllten Blutgefässe. Ein dauerhaft erhöhtes Blutvolumen kann nämlich Bluthochdruck nach sich ziehen. Um die schwellenden Gefässe im Zaum zu halten, werden die Gefässwände straff, sodass sich durch Salz im Blut angezogene Wasserteilchen in gleichbleibend engen Gefässen drängen: Der Druck steigt an. Und Bluthochdruck kann wiederum das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Herzinfarkt und Schlaganfall erhöhen.

Neue Untersuchungen weisen allerdings darauf hin, dass viel Salz im Körper die straffen Gefässe nicht direkt verursacht, sondern vor allem dann zum Problem wird, wenn die Straffung aus anderen Gründen schon vorhanden ist. Ausserdem fällt der Effekt von viel Salz in der Nahrung auf den Blutdruck laut jüngerer Studien, vor allem im Vergleich zu anderen “ungesunden” Einflüssen, ziemlich gering aus.

Was bewirkt zu wenig Salz?

Wenn sehr wenig Salz in der Blutbahn ist, wandert Wasser aus den Gefässen in die “salzigeren” Zellen. In der Annahme, dass die Gefässe zu viel Wasser (anstatt zu wenig Salz) enthalten, scheiden die Nieren überdies (fast) nur Wasser aus. Das Signal “zu viel Wasser” hat ausserdem zur Folge, dass der Mensch keinen Durst empfindet, obwohl er Wassermangel erleidet.

Um so erstaunlicher sind die jüngsten Ergebnisse, die darauf hinweisen, dass auch ein Salzmangel Herz-Kreislauf-Krankheiten begünstigen könnte. Eine Bestätigung dieser Ergebnisse und die Durchleuchtung der Hintergründe stehen allerdings noch aus. In der Salzforschung bleibt somit noch jede Menge zu tun.

Wieviel Salz braucht der menschliche Körper nun?

Ein erwachsener Mensch enthält etwa 150-300 Gramm Salz. Davon gehen täglich 3 bis 5 Gramm (in Extremfällen, wie starkem Schwitzen, Fieber, Stillen,… bis 20 Gramm) verloren, die ersetzt werden wollen.

Die WHO empfiehlt deshalb: bis 5 Gramm täglich – um eine Unterversorgung zu vermeiden, sollten es aber mindestens 2 Gramm täglich sein.

5 Gramm Kochsalz

5 Gramm Salz: So viel sollte ein erwachsener Mensch täglich zu sich nehmen. Die 1-Franken-Münze hat in etwa den gleichen Durchmesser wie eine 1-Euro-Münze.

Letztlich ist aber jeder Mensch anders, sodass die einen je nach äusseren und inneren Umständen mehr, die anderen weniger Salz vertragen. Wirklich einheitliche Vorgaben kann es daher gar nicht geben – jeder muss seine passende Salzmenge finden.

Eines gilt jedoch für jeden Menschen: In extrem grossen Mengen ist Salz wegen seiner Wirkung auf den Wasserhaushalt akut giftig!

Wie nehmen wir Salz auf?

Indem wir es essen (und trinken). Einige Grund- (z.B. Käse, Brot) und viele Fertignahrungsmittel enthalten beträchtliche Mengen Salz. Dazu kommt die Würze beim Kochen und das Nachwürzen bei Tisch (nicht vergessen: Auch Fertig-Würzmischungen enthalten Salz!). In Deutschland nehmen Menschen im Schnitt bis 10 Gramm Salz am Tag zu sich. Das ist das Doppelte dessen, was das Bild auf der Waage zeigt!

Salzen beim Kochen oder bei Tisch?

Das abgewogene Salz auf dem Bild zeigt es deutlich: Im Vergleich zum “versteckten” Salz in Fertig-Produkten fällt das Würzen in der Regel kaum ins Gewicht, sodass die Frage, ob besser beim Kochen oder am Tisch gesalzen wird, eigentlich obsolet ist.

Warum trotzdem gesagt wird, Salzen am Tisch sei ungesünder? Beim Kochen lässt sich das Salz effektiver einsetzen: Es wird mit dem jeweiligen Gericht vermengt und löst sich in der Regel darin auf. Wenn der Koch dabei gut abschmeckt, bringt er dabei eben so viel Salz zum Einsatz, wie nötig ist, um dem Essen Geschmack zu verleihen. Besonders deutlich wird das, wenn statt dem Essen das Kochwasser gesalzen wird: Pasta oder Eier nehmen beim Kochen einen Teil des Salzes im Wasser auf (auch das ist eine Folge von Osmose) und erhalten so einen dezent herzhaften Geschmack.

Wer ein Ei mit ungesalzenem Wasser kocht und am Tisch nachsalzt, streut das Salz obenauf, isst dann die gesamte Menge mit – und bestreut anschliessend die zweite, immernoch ungewürzte Hälfte des Eis noch einmal mit Salz. Dabei kommt sehr wahrscheinlich mehr zusammen als beim Kochen in gesalzenem Wasser.

Ich selbst salze beim Kochen eher zurückhaltend, denn mein Mann und ich bevorzugen unterschiedlich viel Salz. So kann er am Tisch notfalls nachsalzen – während ich das Salz, was mir zu viel ist, schlecht entfernen kann.

Wie kann man Salz sparen?

Wer wirklich Salz sparen will, bereitet sein Essen folglich am besten aus Grundnahrungsmitteln selbst zu, anstatt auf Fertig-Produkte zurückzugreifen, und salzt dabei dezent (unterschiedlich salzempfindliche Familienmitglieder werden es danken!) – ohne darauf ganz zu verzichten. Und bei Klagen wegen fadem Geschmack: Es gibt viele andere Aromen, die das Essen interessant machen – und die mit weniger Salz mehr Würdigung erfahren können.

Im Übrigen sind Natur- und Spezialsalze nicht “gesünder” als raffinierte Salze – Salz ist Salz und Osmose ist Osmose. Natursalze enthalten allenfalls ein breiteres Spektrum bzw. eine grössere Menge an Spurenelementen, die dabei helfen können, den Bedarf des Körpers an solchen zu decken. An der Wirkung des Salzes selbst – ob die nun gesund oder ungesund ist – ändert seine Herkunft jedoch nichts.

Und wie handhabt ihr das Salzen eures Essens?

Impfbuch: Das Protokoll zum Impfen

Wie funktioniert unser Immunsystem? Was passiert damit beim Impfen? Sind Impfstoffe gefährlich?

Das Titelbild zeigt mein Impfbuch – ein treuer Begleiter seit über 35 Jahren, wie der Zustand unschwer erkennen lässt. Da lässt sich erahnen, dass mir die Wertschätzung für das Impfen förmlich in die Wiege gelegt worden ist. Tatsächlich vermittelten meine Eltern mir den Gang zum “Onkel Doktor” für den kleinen Pieks als eine Selbstverständlichkeit – das gehörte zum Leben dazu wie der Besuch beim Coiffeur. Als ich schliesslich zur Schule ging, konnte ich den Sinn des Ganzen auch selbst auf den Plakaten in der Kinderarztpraxis lesen: “Schluckimpfung ist süss, Kinderlähmung ist grausam!”

Und je mehr ich im Laufe meines Lebens über diese und andere Infektionskrankheiten erfuhr, desto dankbarer war und bin ich meinen Eltern dafür, dass sie dereinst so bereitwillig für meine Grundimmunisierung gesorgt haben. Denn damit bin nicht nur ich vor Masern, Röteln und Co geschützt, sondern muss mich auch nicht darum sorgen, solche Krankheiten auf meine kleinen Nichten oder andere (noch) nicht Geimpfte zu übertragen.

So habe ich bis meiner Impfschutz-Sammlung auch aus eigenem Antrieb Ergänzungen beigefügt, wie zum Beispiel gegen die Zecken-Enzephalitis (“FSME”), nachdem ich heute in einem Verbreitungsgebiet lebe und hobbybedingt gerne durch die Botanik streife.

Aber was bewirkt so ein Impfstoff eigentlich, und wie kann er uns vor Infektionen schützen? Das verstehen Wissenschaftler heute sehr gut, da sie (nicht nur) das menschliche Immunsystem gut verstehen. Und damit auch ihr Impfstoffe verstehen könnt, möchte ich hier zunächst das Immunsystem vorstellen – anhand eines grossen Lehrbuchs für Zellbiologie [1], in welchem die Wissenschaftler ihr Wissen für uns aufgeschrieben haben:

Wie funktioniert die Immunabwehr?

Das Immunsystem unseres Körpers muss eine Vielfalt unterschiedlichster Erreger und Bedrohungen abwehren. Wie jedes wirksame Sicherheitssystem besteht es deshalb aus mehreren Verteidigungslinien, die sich gegenseitig ergänzen:

1. Angeborenes (natives) Immunsystem

Mauern und Barrieren: Der Körper als Festung

Die erste dieser Verteidigungslinien besteht aus mechanischen Barrieren, die dem Körper selbst gegeben sind: Der ganze Organismus ist von der schwer durchdringbaren Haut umgeben, die Aussen- und Innenleben strikt getrennt hält. Nähr- und Abfallstoffe werden hauptsächlich in begrenzten Bereichen (vornehmlich in Hohlräumen innerhalb des Körpers wie Mund, Atemwegen und Verdauungsorganen) ausgetauscht. In diesen Bereichen ist die Haut um dieses Austausches willen dünner und durchlässiger, aber mit Schleim (man spricht deshalb von Schleimhaut), keimtötenden Stoffen und stets nach ‘draussen’ gerichteten Transportsystemen besonders gesichert. Zudem ist sie mit nützlichen, dort sehr willkommenen Bakterien “bemannt”.

Die meisten unerwünschten Kleinstlebewesen aus unserer Umgebung – Bakterien, Pilze oder Parasiten – bleiben so auf die Hautoberfläche beschränkt oder werden mit Schleim oder anderen Ausscheidungen gleich wieder vor die Tür gesetzt. Oder sie gehen ein, ehe sie merken, dass sie es in eine der Körperhöhlungen geschafft haben.

Einige Erreger sind jedoch findiger: Sie klammern sich an Schleimhäuten oder Flimmerhärchen fest, finden einen Weg durch Hautverletzungen oder lassen sich als blinde Passagiere von stechenden oder beissenden Tieren (vornehmlich Insekten) direkt durch die Haut befördern. Einmal im Körperinnern angekommen verstecken sie sich in körpereigenen Zellen, indem sie – wie manche Bakterien – sich absichtlich von ihnen “fressen” lassen, sich durch die Zellwand oder andere Barrieren bohren – wie Parasiten – oder, wenn es sich um Viren handelt, ihr Erbgut in die Zelle schmuggeln.

Alarmanlage: Das Komplementsystem

Mikroorganismen sind glücklicherweise grundlegend anders gebaut als Menschenzellen: So gibt es Proteine, die “fremde” Muster und Bauweisen erkennen können und Alarm schlagen, wenn ihnen Befremdliches begegnet. Dieser Alarm äussert sich in einer typischen Entzündungsreaktion (Rötung, Schwellung, Schmerzen/unangenehmes Empfinden,..). Im Zuge dieses Alarms werden Giftstoffe freigesetzt, welche die Zellhüllen der Eindringlinge angreifen, aber auch die menschlichen Zellen in der direkten Umgebung nicht kalt lassen (daher und von vermehrter Auslastung der körpereigenen Verkehrswege durch anrückende Verstärkung rührt die Entzündung). Ausserdem ruft der Alarm weitere Teile des Immunsystems auf den Plan.

Die Gesamtheit der an dieser Alarmanlage beteiligten Stoffe wird “Komplementsystem” genannt. Teile eines solchen Komplementsystems findet man auch in Pflanzen. Somit können auch Pflanzen beim Eindringen von Erregern im betroffenen Bereich in Verteidigungsbereitschaft gehen. Allerdings fehlen ihnen die weiteren Verteidigungslinien, die sich erst in den evolutionsgeschichtlich jüngeren Tieren und Menschen entwickelt haben.

Schnelle Eingreiftruppe: Zellen für die unspezifische Abwehr

Die Zellen des Immunsystems werden als weisse Blutzellen oder “Leukozyten” (dasselbe auf griechisch) zusammengefasst. Eine Beschreibung dieser Zellen nach Zellsorten findet ihr in dieser Geschichte über die spannendste Chemikalie der Welt: Das Blut.

Der Alarm des Komplementsystems reisst nun zunächst die weissen Zellen in der unmittelbaren Umgebung aus ihrem inaktiven Dasein. Im Gewebe werden so die ‘Makrophagen’ (griechisch für grosse Fresszellen), in den umliegenden Blutgefässen die ‘neutrophilen Granulozyten’, kleinere Fresszellen, geweckt und machen Jagd auf die Erreger.

links: Neutrophiler Granulozyt, rechts: Makrophage
Links: Mikroskop-Aufnahme eines Neutrophilen Granulozyten (nebst roten Blutzellen) bei deutlich stärkerer Vergrösserung als die Aufnahme eines Makrophagen einer Maus rechts. Makrophagen nutzen ihre tentakelartigen Ausstülpungen zum Einfangen ihrer ‘Beute’. (Bild rechts by Obli at English Wikipedia (Transferred from en.wikipedia to Commons.) [CC BY-SA 2.0], via Wikimedia Commons

Die Fresszellen erkennen die Eindringlinge an ihrem “fremden” Muster, fressen sie auf und verdauen sie anschliessend. Dabei sterben die kleineren ‘Neutrophilen’ meist ab, während die Makrophagen mehrere Mahlzeiten verkraften können. Die Zell-Leichenberge, die von einem Grosseinsatz von ‘Neutrophilen’ übrig bleiben, erscheinen unserem blossen Auge dann als Eiter.

Spezialmassnahmen gegen besondere Querulanten

Manche Erreger lassen sich so aber nicht klein kriegen: Sie benutzen eine schleimige Zuckerhülle als Tarnkappe, um dem Komplementsystem zu entgehen, setzen die Entzündungs-Alarmanlage ausser Kraft, erweisen sich als unverdaulich, schalten die Verdauungssäfte der Fresszellen aus oder flüchten sogar aus deren “Magen” und verstecken sich in ihrem Zellinnenraum.

Viren werden vom angeborenen Alarmsystem meist ohnehin nicht erkannt und können in aller Ruhe ihr Erbgut in Wirtszellen einschleusen. Dafür erkennen die Bestandteile so infizierter Zellen das fremde Erbgut häufig und legen ihre ganze Protein-Herstellung lahm, um die Virus-Vermehrung zu verhindern. Ausserdem holen sie dabei die “Flaggen” (sogenannte I-MHC-Proteine an ihrer Oberfläche) ein, welche eine Wirtszelle als “dem Körper eigen” kennzeichnen. So können die Spezialagenten unter den Immunzellen, sogenannte ‘natürliche Killerzellen’, die infizierten Zellen an der fehlenden Beflaggung erkennen und mitsamt dem Viren-Erbgut zum Absterben bringen.

Die angeborene Immunabwehr ist damit nicht auf bestimmte Eindringlinge ausgelegt. Sie reagiert auf alles Fremde, und das sehr schnell. Schliesslich soll sie kleinere Angriffe schon im Keim ersticken. Allerdings können manche Angreifer auch diese Verteidigungslinie durchdringen. Besonders bei grösseren Angriffen auf einen komplexen Wirbeltier- bzw. menschlichen Organismus ist die unspezifische Abwehr schnell überfordert.

Deshalb haben Menschen und andere Wirbeltiere eine dritte Verteidigungslinie entwickelt – und auf die kommt es beim Impfen letztlich an.

2. Erworbenes (adaptives) Immunsystem

Das Sondereinsatzkommando: T-Lymphozyten

Das Alarmsystem des angeborenen Immunsystems aktiviert auch das adaptive, das heisst, das anpassungsfähige oder “lernende” Immunsystem. So können Fress- und andere Zellen Bruchstücke ihrer Mahlzeit auf ihrer Oberfläche zur Schau stellen. Diese “Antigen-präsentierenden Zellen” werden damit regelrecht zu wandelnden Litfasssäulen, an welchen andere Zellen die Art der Bedrohung ablesen können. Die Meldereiter unter den Antigen-präsentierenden Zellen sind die sogenannten ‘dendritischen’ (also verästelten) Zellen, die vom Schlachtfeld um die einfallenden Keime in den nächsten Lymphknoten wandern, um den dort ansässigen T-Lymphozyten ihre Beute zu zeigen.

Dendritische Zelle
Mikroskop-Aufnahme einer dendritischen Zelle. Die feinen Verästelungen haben dieser Zellsorte zu ihrem Namen verholfen. (By Judith Behnsen, Priyanka Narang, Mike Hasenberg, Frank Gunzer, Ursula Bilitewski, Nina Klippel, Manfred Rohde, Matthias Brock, Axel A. Brakhage, Matthias Gunzer [CC BY 2.5], via Wikimedia Commons)

Die T-Lymphozyten sind eine Sammlung von Spezialisten, einer (oder wenige) für jedes nur erdenkliche Antigen. Wenn eine dieser Zellen ihr persönliches Feindbild auf der Anzeige eines dendritischen Meldereiters erkennt, fängt sie an, sich zu vermehren. Je nach Art des Spezialisten entstehen dabei in den Lymphknoten T-Killerzellen, die sich auf den Weg zum Schlachtfeld zu machen, um “ihre” Feinde auszuschalten bzw. T-Helferzellen, die die verschiedenen Beteiligten an der Abwehr-Schlacht koordinieren.

Lymphozyt unter dem Elektronenmikroskop
Elektronenmikroskop-Aufnahme eines Lymphozyten. Inaktive B- und T-Lymphozyten lassen sich äusserlich nicht voneinander unterscheiden. Erst wenn diese Zellen alarmiert werden und ihre Arbeit aufnehmen, entwickeln sie und ihre Nachkommen eine eindeutige und an ihre jeweilige Aufgabe angepasste Gestalt.

Spezialagenten mit Langzeitgedächtnis: B-Lymphozyten

Ausserdem wird der Alarm an weitere Spezialisten im Knochenmark weitergereicht: Aus B-Lymphozyten gehen dort B-Effektorzellen (auch als Plasmazellen bekannt) hervor, welche vom Knochenmark aus massenhaft (bis zu 2000 pro Zelle und Sekunde!) Antikörper gegen “ihr” Antigen in die Welt setzen. Diese Antikörper sind Proteine, die exakt auf den jeweiligen Angreifer zugeschnitten sind und mit dem Blut durch den Körper geschwemmt werden, bis sie am Schlachtfeld ankommen. Dort heften sie sich an “ihre” Antigene, markieren diese für die Fresszellen deutlich erkennbar als Feinde und verkleben die Erreger überdies noch miteinander, sodass die Fresszellen den ganzen Haufen schliesslich nur noch aufräumen müssen

Antikörper - Modell
Darstellung der Moleküloberfläche eines Antikörpers. Ein solches Protein besteht aus einer langen und schweren (blau) sowie zwei kürzeren und leichten (grün) Aminosäureketten. Die beiden zweifarbigen Enden des “Y” können sich an je eines ihrer ‘persönlichen’ Antigene heften und diese so aneinander kleben.

Zudem bringen die ursprünglichen B- und T-Lymphozyten die B- und T-Gedächtniszellen hervor. Diese hochtrainierten Spezialisten für ‘ihr’ Antigen sind äusserst langlebig: Sie können viele Jahre oder sogar ein ganzes Menschenleben überdauern! Bei neuerlichem Kontakt mit ‘ihrem’ ganz eigenen Feind können sie zudem sehr schnell viele neue Effektorzellen hervorbringen, die diesem Angreifer im Handumdrehen den Garaus machen – noch ehe der Besitzer des infizierten Körpers wirklich bemerkt, was vor sich geht! Hinzu kommt, dass auch einige der Plasmazellen ein langes Leben haben und während diesem laufend Antikörper ausschütten können. Diese sind dann jederzeit und allerorts zur Hand, wenn ein bekannter Erreger erneut auftaucht, und verhelfen den Fresszellen der angeborenen Verteidigung zu einem schnellen wie effektiven Gegenschlag.

So wird bei einem Angriff auf den Körper stets nur der Teil des adaptiven Immunsystems aktiviert (beim Erstkontakt dauert es in der Regel ein paar Tage, bis dessen volle Leistung erreicht ist), der auf die vorliegende Bedrohung spezialisiert ist. So werden die Ressourcen des Organismus optimal genutzt. Ausserdem “lernt” das adaptive Immunsystem mit der Zeit, worauf es schnell und heftig zu reagieren hat. Denn die Antwort der Gedächtniszellen auf eine Bedrohung geht – ganz abgesehen von dem Vorsprung durch bereits vorhandene Antikörper – wesentlich schneller vonstatten als die ‘jungfräulicher’ Lymphozyten bei einem Erstkontakt.

Wie fehlerfrei ist das Ganze?

Ein dermassen effektives Abwehrsystem darf natürlich keine Fehler machen. Das heisst, es darf nur auf Angreifer reagieren, und nicht etwa auf die Vielzahl körpereigener Stoffe oder harmloser Mitbewohner, die wir alle in uns tragen. Deshalb durchlaufen Lymphozyten an ihrem Entstehungsort (B-Zellen entstehen im Knochenmark (“bone marrow”), T-Zellen in der Thymusdrüse) eine strenge Qualitätskontrolle und werden angepasst oder sofort verschrottet, wenn sie in der “Testphase” auf irgendwelche körpereigenen Stoffe, sogenannte “Selbst-“Antigene, reagieren. Das trifft übrigens die allermeisten heranwachsenden Lymphozyten, sodass nur die Besten der Besten unter ihnen im Immunsystem zum Einsatz kommen.

Als zweite Sicherung ist das adaptive Immunsystem redundant gestaltet: Für die ordnungsgemässe Aktivierung von Lymphozyten braucht es zusätzlich zum abgelesenen Antigen ein allgemeines Signal aus dem angeborenen Infektions-Alarmsystem. Wer wegen irgendetwas unruhig wird, ohne dass Infektionsalarm gegeben ist, wird so bei seiner Aktivierung sofort ausser Gefecht gesetzt und postwendend entsorgt.

Doch manchmal macht das adaptive Immunsystem trotz allem Fehler.

Wenn es dabei ein eigentlich harmloses Molekül als Angreifer erachtet, äussert sich so ein Fehler als Allergie: Allergene bleiben dabei ebenso im “Gedächtnis” wie andere Antigene, sodass das Immunsystem bei jedem neuen Kontakt damit einen neuen Gegenschlag (allergische Reaktion) ausführt.

Wenn trotz aller Vorsicht Lymphozyten oder andere weisse Zellen auftreten, die Bestandteile des eigenen Körpers als feindlich ansehen, ist die Folge eine sogenannte Autoimmunerkrankung – denn was immer die fehlgeleiteten Zellen angreifen, kann seine Funktion nicht mehr erfüllen, was den Betrieb im Körper stört und schlimmstenfalls unmöglich macht.

Zu den Autoimmunkrankheiten zählt zum Beispiel der Diabetes mellitus Typ 1, im Zuge dessen fehlgeleitete Immunzellen die Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse angreifen und zerstören, sodass diese das lebensnotwendige Hormon Insulin nicht mehr herstellen können. So muss ein Typ-1-Diabetiker dieses Hormon einnehmen (in der Regel spritzen oder mit einer Pumpe zuführen), damit sein Zuckerstoffwechsel ordnungsgemäss funktionieren kann.

Wie macht man sich das adaptive Immunsystem beim Impfen zu Nutze?

Viele Erreger, die durchtrieben genug sind, um die angeborene Abwehr zu durchdringen, mischen die Körperfunktionen so gehörig auf, dass wir uns krank fühlen. Das rührt zum Einen von der Entzündungsreaktion im Zuge der Schlacht mit dem angeborenen Immunsystem her. Wir spüren diese Schlacht in Form von Schwellungen, Rötung, Schmerzen, ggfs. Eiterbildung, und manchmal Fieber (die erhöhte Temperatur soll es den Angreifern im Körper ungemütlich machen und die Verteidiger auf Trab bringen). Zum Anderen verursachen Manipulationen durch die Erreger selbst oder von ihnen freigesetzte Giftstoffe uns Unannehmlichkeiten, wie z.B. Durchfall, Husten oder eine laufende Nase – alles, was die sich vermehrenden Keime auf möglichst viele neue Wirte verteilen kann, oder den Erregern anderweitig bei der Besiedelung des Körpers hilft.

Das alles funktioniert, weil die Antwort des adaptiven Immunsystems auf einen Erstkontakt einschliesslich der Botengänge zu den Lymphorganen, Signalübermittlung und Verarbeitung sowie Wanderung bzw. Zirkulation zum Schlachtfeld Zeit braucht. In dieser Zeit können die Erreger, welche die Hürde der angeborenen Abwehr nehmen, sich in (fast) aller Ruhe vermehren und Gift ausschütten.

Wenn ein Erreger jedoch bekannt ist, sorgen die entsprechenden Gedächtniszellen für die Bereitstellung einer besonders schnellen Eingreiftruppe, während der Antikörpervorrat im Blut den angeborenen Verteidigungskräften zu einem entscheidenden Vorteil verhilft. So können bekannte Erreger oft eliminiert werden, bevor sie Gelegenheit haben, ihren Wirt sonderlich krank zu machen – der Wirt erfährt “Immunität”.

Da liegt es nahe, dem adaptiven Immunsystem mit einer Erstinfektion auf die Sprünge zu helfen, die weniger oder gar nicht krank macht. Und dazu hat man mehrere Möglichkeiten entwickelt:

  • Man züchtet einen Erregerstamm, der seine krankmachenden Eigenschaften verloren hat. Das kann z.B. ein Bakterienstamm sein, der kein Gift produziert, oder ein Virenstamm, dessen Zell-Invasions-Werkzeug nicht funktioniert. Solch einen Impfstoff nennt man Lebendimpfstoff ( auch wenn der Begriff bei Viren, die ja nicht wirklich leben, nicht so ganz passt). Laut Impfpass waren meine Impfdosen gegen Masern, Mumps, Röteln und Kinderlähmung in den 1980ern und 1990ern von dieser Sorte und “halten” ein Leben lang.
  • Man erzeugt Bruchstücke von Erregern, die als solche erkannt werden, aber nicht funktionstüchtig sind, z.B Fetzen von Bakterien-Aussenhaut mit feindlichem Muster oder ebensolche Virenhüllenteile ohne Inhalt. Solche Bruchstücke nennt man Totimpfstoffe – sie haben gegenüber Lebendimpfstoffen den Vorteil, dass sie nicht durch spontane Mutationen zu wieder funktionsfähigen Erregern für böse Überraschungen sorgen können. Dafür müssen Impfungen mit Totimpfstoffen regelmässig (alle 1 bis 2 Jahrzehnte) wiederholt werden, um den Impfschutz aufrecht zu erhalten. Heutzutage wird gegen Kinderlähmung – wie gegen vieles andere auch – mit einem Totimpfstoff geimpft.
  • Wenn der Wirt bereits (möglicherweise) mit einem Erreger in Kontakt gekommen ist, gibt es eine Express-Lösung: Man spielt die Rolle der langlebigen Plasmazellen und verabreicht fertige Antikörper gegen den jeweiligen Erreger. Solch ein Passiv-Impfstoff kann eine bereits begonnene Infektion im Keim ersticken, bietet aber – im Gegensatz zu den beiden aktiven Impf-Methoden – keinen Langzeitschutz. Bekannt sind Passiv-Impfungen gegen Tetanus oder Tollwut, die unmittelbar nach einer infektionsgefährdeten Verletzung verabreicht werden.

Verabreicht man einem Menschen einen Aktiv-Impfstoff, z.B. in den Schulter- oder Oberschenkelmuskel gespritzt, löst dieser eine Antwort des adaptiven Immunsystems einschliesslich der Prägung von Gedächtnis- und ggfs. dauerhaft antikörperliefernden Plasmazellen aus – im Idealfall ohne die Auswirkungen einer grösseren Schlacht mit sich ausbreitenden Krankmachern. Wenn später der wahre Erreger auftaucht, schlägt ihm direkt die scharfe Antwort des trainierten Immunsystems entgegen und gibt ihm keine Gelegenheit, grosses Unheil anzurichten.

Der Passiv-Impfstoff kommt hingegen einer Immunantwort auf einen Erstkontakt zuvor: Anstatt dass nach der Infektion auf die Bereitstellung von Plasmazellen gewartet werden muss, sind die gespritzten Antikörper sofort verfügbar und unterstützen das schnellere angeborene Immunsystem sowie die anlaufende adaptive Abwehr bei der Eindämmung der Infektion, bevor die Erreger sich ausbreiten können.

Wie sicher sind solche Impfstoffe?

Die Statistiken von Gesundheitsbehörden zeigen eindrücklich, dass Impfungen funktionieren: Nach der Einführung von Impfprogrammen sind die Fälle der entsprechenden Infektionskrankheiten dramatisch zurückgegangen.

Registrierte Masern - Fälle in den USA
Registrierte Masern-Fälle in den USA vor und nach der Einführung des ersten Masern-Impfstoffes: Innerhalb von 4 Jahren nach dem Start des Impfprogrammes gegen die Masern bricht die Anzahl der Masern-Infektionen von rund einer halben Million auf wenige 10’000 ein und strebt nach kleineren Epidemien fortwährend gegen 0! (Quelle: CDC – Centers for Disease Control and Prevention)

Dabei sind und enthalten Impfstoffe natürlich Fremdstoffe aus Sicht des menschlichen Körpers – wie andere Medikamente, Kosmetikartikel, Nahrungs(ergänzungs)mittel und -zubereitungen und viele andere Gebrauchsgüter, mit denen unser Körper in Kontakt kommt, auch!

Über die nahe Verwandschaft zwischen solchen Fremdstoffen natürlichen und synthetischen Ursprungs habe ich hier ausführlich geschrieben, während der Chemische Reporter sich mit Thiomersal, einer zu Unrecht besonders verrufenen Beigabe zu Impfstoffen, beschäftigt hat.

Und wie bei allen anderen Natur- und Kunstprodukten kann sich das Immunsystem auch bei einem Impfstoff-Bestandteil irren und eine allergische Reaktion vom Stapel lassen. Das kommt aber sehr, sehr selten vor. Und für den seltenen Notfall gilt: Wer impft, muss alles zur Hand und das nötige Wissen haben, um einen lebensgefährlichen allergischen Schock behandeln zu können.

Um solche und andere böse Überraschungen wie spontan zurückmutierende Lebendimpfstoffe zu vermeiden, werden auch im Gebrauch befindliche Impfstoffe laufend überprüft (durch Rückmeldungen impfender Ärzte an damit beschäftigte Institute), weiter entwickelt und sicherer gemacht.

Darüber hinaus ist jeder menschliche Körper und damit jedes Immunsystem einzigartig, sodass auch jeder einzigartig auf die vorgegaukelte Infektion reagiert. Deswegen empfehlen Ärzte, kurz nach einer Impfung grosse körperliche Belastungen zu meiden. Trotzdem bekomme ich beispielsweise von der Wirkung der meisten Impfstoffe gar nichts mit – einzig Hepatitis-Impfdosen zogen eine leichte Schwellung und Druckempfindlichkeit der Einstichstelle nach sich. Solche leichten Infektionsanzeichen, in manchen Fällen auch mit leichtem Fieber und Krankheitsgefühl, sind normal – und allemal besser als eine ausgewachsene Infektion mit all ihren Spätfolgen.

Und die anderen Nebenwirkungen?

Immer wieder werden Impfstoffen und ihrer Verwendung die abenteuerlichsten Nebenwirkungen zugeschrieben – von der Förderung der Entstehung von Autoimmunerkrankungen wie Diabetes Typ 1 über Krebs bis hin zu wirklich abwegig erscheinenden Zusammenhängen zu Krankheitsbildern wie Autismus.

Aber warum sollte eine vorgetäuschte Infektion mit “zahnlosen” oder toten Erregern bzw. ihren Bruchstücken mehr bewirken als die eigentliche Infektionskrankheit? Es überrascht nicht, dass zahlreiche Studien in Folge solch abenteuerlicher Hypothesen diese Annahmen nicht bestätigen konnten. Im Deutschen Ärzteblatt gibt es eine verständliche Zusammenfassung dieser Ergebnisse.

Dem gegenüber stehen zahlreiche fatale, teils tödliche “Nebenwirkungen”, die mit den eigentlichen Infektionskrankheiten und auch ihrer Behandlung einher gehen.

So gibt es Viren, die Krebs auslösen können – wie zum Beispiel Hepatits-B-Viren (HBV) und einige Stämme des HPV (human papilloma virus), einem Auslöser für Gebährmutterhalskrebs. Mit einer Impfung gegen solche Viren kann Krebserkrankungen sogar vorgebeugt werden!

Gefährliche Hirnentzündungen z.B. in Folge von Masern, lebenslange Verkrüppelung nach Polio (“Kinderlähmung”) und die Schädigung ungeborener Kinder im Mutterleib durch Röteln sind nur einige weitere Beispiele für die wirklich dramatischen Folgen von Infektionen, die mit einem gezielten Training des Immunsystems durch Impfstoffe verhindert werden können.

Überdies ziehen viele “wirkliche” Infektionskrankheiten Behandlungen, auch mit Medikamenten, nach sich – einige davon lebenslang. Gegen bakterielle Infektionen werden Antibiotika eingesetzt, gegen Viren antivirale Medikamente und mehr. Und all diese Medikamente und Therapien haben ganz eigene Nebenwirkungen und Zusatzstoffe, die ihrerseits – nicht immer unberechtigt – Kritik hervorrufen. Ist allein dahingehend “der kleine Pieks” mit einer kleinen, weitgehend sicheren Dosis nicht das kleinere Übel?

Fazit

Das menschliche Immunsystem besteht aus mehreren Verteidigungslinien aus verschiedenen Zellen und Molekülen, die die meisten ungebetenen Gäste, wie Bakterien, Viren und Parasiten, in gemeinschaftlichem Kampf abwehren. Einige dieser Keime haben jedoch gelernt, diese Verteidigung zu durchbrechen, die Körperfunktionen zu stören und schwere, teils lebenslang spürbare Schäden zu verursachen.

Bemerkenswert sind deshalb die äusserst langlebigen Zellen des adaptiven Immunsystems, die auf bestimmte Erreger spezialisiert sind und Informationen über ‘ihre’ Feinde jahrzehnte- oder gar lebenslang speichern können, um gefährliche Angreifer künftig schneller und hochwirksam auszuschalten.

Mit Impfstoffen ist es möglich, gezielt solche Informationen in den Gedächtnis-Zellen zu hinterlegen, ohne dass der Körper dazu die jeweilige Krankheit durchmachen muss. So können nicht nur Menschen vor den Folgen schwerer Infektionen geschützt, sondern auch ganze Erregerstämme, die keinen anfälligen Wirt zur Vermehrung finden, ausgerottet werden. Und das Ganze ist mit sehr wenigen Medikamentengaben bei einem verschwindend geringen Risiko folgenschwerer Nebenwirkungen möglich!

Diese spannende und überaus nützliche Errungenschaft der modernen Medizin lässt sich damit frei nach Neil Armstrong beschreiben: “Das ist ein kleiner Pieks für den Menschen, ein riesiger Sprung für die Menschheit.”

Als Schmankerl zum Abschluss habe ich hier die Darstellung des Immunsystems in der Zeichentrickserie “Es war einmal…das Leben” aus dem Jahre 1986 aufgestöbert:

Wer erkennt die im Artikel beschriebenen Zelltypen und Moleküle wieder? Aber Achtung: Die Darstellung in der Serie enthält Fehler (möglicherweise aus dramaturgischen Gründen)! Wer findet sie?

Und lasst ihr euch auch impfen? Wie gut ist euer Impfbuch gefüllt? Oder weshalb könnt bzw. wollt ihr euch nicht impfen lassen?

[1] B.Alberts, A.Johnson, J.Lewis, M.Raff, K.Roberts, P.Walter: Molekularbiologie der Zelle. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2004

Liebe Leser,

Ich freue mich, heute Franziska Hufsky von BioInfoWelten hier begrüssen zu dürfen! Franziska ist Bioinformatikerin und schreibt auf ihrem Blog herrlich zweideutig von Mäusen, Bäumen, Viren und Co – mit anderen Worten von der Verknüpfung von Biochemie und Biologie mit der Programmierung und Nutzung von Computern. Hier und heute geht es aber vornehmlich chemisch zu und her, denn Franziska führt uns in die spannende Welt der Halogene ein, einer Gruppe von chemischen Elementen, die aus unserem Alltag nicht wegzudenken ist.

Viel Spass beim Lesen wünscht
Eure Kathi Keinstein

Halogene: von A(ntibiotikum) bis (Sal)Z

Halogen bedeutet eigentlich (aus dem Altgriechischen übersetzt) “Salzerzeuger”. Das bekannteste Beispiel dafür dürfte wohl Natriumchlorid (NaCl) sein. Sagt euch nichts? Die Rede ist von Kochsalz, also dem handelsüblichen Speisesalz. Kochsalz besteht (wie der Name schon sagt) aus Natrium und Chlor. Natrium (Na) ist ein Alkalimetall. Chlor (Cl) ist ein Halogen. Natriumchlorid ist also das Natriumsalz der Chlorwasserstoffsäure, auch bekannt als Salzsäure. Zu den Halogenen zählen außerdem noch Fluor, Brom, Iod, das seltene radioaktive Astat und das künstliche, sehr instabile Ununseptium.

Kochsalz, Natriumchlorid (NaCl)(Bild von APPER aus der deutschsprachigen Wikipedia, CC BY-SA 3.0)

Nun bin ich selbst kein Chemiker und weiß auch nicht viel mehr über die Chemie der Halogene zu erzählen. Dafür kenne ich aber eine andere Geschichte über Halogene und die beginnt im Krankenhaus

Panik im Krankenhaus

Krankenhauskeime. Ein Wort, welches immer häufiger durch die Medien geht und Angst und Schrecken verbreitet. Aber was soll das überhaupt sein und warum ist das angeblich gefährlich? Zunächst einmal sind Krankenhauskeime einfach Erreger, die man sich erst bei einem Aufenthalt im Krankenhaus einfängt. In der Regel handelt es sich dabei um Bakterien. Klingt jetzt erstmal nicht so schlimm. Man hat den Arzt ja schon vor Ort. Warum also diese Panikmache?

In den meisten Fällen sind Krankenhauskeime nicht schlimm. In der Regel werden sie vom Immunsystem in Schach gehalten oder können durch die Einnahme von Antibiotika bekämpft werden. Problematisch sind sie aber für immungeschwächte Patienten. Also Patienten, deren Immunsystem durch eine andere Krankheit, durch Alter oder durch Einnahme bestimmter Medikamente nicht auf vollen Touren läuft.

Multiresistente Bakterien

Das eigentliche Problem beginnt aber erst, wenn die Bakterien sich nicht mehr durch Antibiotika töten lassen. Man spricht von “Resistenz”. “Antibiotika” ist ein Begriff für eine ganze Gruppe an Medikamenten unterschiedlicher Wirkstoffe, die eines gemeinsam haben: sie töten Bakterien. Antibiotika stammen aus den unterschiedlichsten Stoffgruppen und haben die unterschiedlichsten Wirkungsweisen im Kampf gegen Bakterien: zum Beispiel lösen sie die Zellwände der Bakterien auf oder hindern die Bakterien daran, sich zu vermehren. Nicht jedes Antibiotikum hilft gegen jedes Bakterium. Es gibt also ganz natürliche Resistenzen gegen Antibiotika. Bakterien können aber auch neue Resistenzen entwickeln. Durch den oft verantwortungslosen Umgang mit Antibiotika (zum Beispiel, indem man die Packung nicht bis zum Ende einnimmt oder mit Antibiotika vollgepumptes Billigfleisch kauft) züchten wir geradezu solche Resistenzen. Wird ein Bakterienstamm gegen mehrere oder gar alle uns bekannten Antibiotika resistent, dann spricht man von “Multiresistenz”. Und genau ab diesem Punkt sind wir ziemlich hilflos, denn wir können die Erreger nicht mehr töten.

Backterienstamm mit unterschiedlichen Resistenzleveln wir mit Antibiotikum bekämpft. Resistene Bakterien überleben. Resistenter Stamm entsteht.

Was tun?

Es ist also wichtig, dass wir verantwortungsvoller im Umgang mit Antibiotika handeln. Aber um die multiresistenten Bakterien bekämpfen zu können, brauchen wir vor allem eines: neue Wirkstoffe. Und zwar möglichst Wirkstoffe, die sich stark von den uns bekannten Antibiotika unterscheiden. Und jetzt sind wir endlich wieder auf meinem Fachgebiet angelangt. Und bei den Halogenen.

Die Salzerzeuger im Antibiotikum

Viele der bekannten antibiotischen Wirkstoffe enthalten Halogene, nämlich Chlor, Fluor oder Brom. Die ersten chlorhaltigen Antibiotika gab es schon gegen Ende der 40er Jahre. In den 50er Jahren kam das chlorhaltige Antibiotikum Vancomycin auf den Markt; in den 80ern wurde es als wirksames Mittel gegen multiresistente Staphylokokken erkannt. Vancomycin ist ein Reserveantibiotikum: es wird erst eingesetzt, wenn andere Antibiotika aufgrund von Resistenz nicht mehr wirksam sind. Vancomycin war daher oft die “letzte Hoffnung”. Aber auch diese endete, als die ersten Vancomycin-resistenten Erreger in Krankenhäusern auftraten. Eines der wichtigsten Reserveantibiotika heute ist das fluorhaltige Linezolid. Es tötet sowohl die bereits erwähnten Vancomycin-resistenten Erreger, als auch Methicillin-resistente Stämme und Penicillin-resistente Stämme bestimmter Bakterien.

Halogene als Antibiotika
Zeitstrahl der Antibiotika Entwicklung. Datenquellen: Wikipedia, Timeline of antibiotics (Markteinführung) und K. Lewis, Platforms for antibiotic discovery, Nature Reviews Drug Discovery 12, 371–387 (2013) (Zeitspanne bis zur Resistenz).

In den 80ern gab es einen regelrechten Antibiotika-Boom. Viele neue Wirkstoffe kamen auf den Markt, darunter viele fluorhaltige. Ab Mitte der 90er gab es einen Einbruch in der Entdeckung neuer Antibiotika. Das lag vor allem daran, dass neu entdeckte Wirkstoffe zu ähnlich zu den bereits bekannten waren. Resistente Bakterien sind gegen ähnliche Wirkstoffe häufig auch resistent. Seit 2010 kamen sieben neue Wirkstoffe auf den Markt, von denen fünf halogenhaltig sind. In den letzten Jahren scheinen sich Forscher in der Pharmazie mehr und mehr auf solche halogenhaltigen Wirkstoffe zu konzentrieren und gezielt danach zu suchen.

Die Schatzsuche

Wie findet man neue Antibiotika? Halogenhaltige organische Stoffe, die giftig für Bakterien sind, werden von anderen Bakterien oder Pilzen zur Abwehr hergestellt. Vielleicht habt ihr schon einmal von der Entdeckung des Penicillin gehört. Alexander Fleming wollte eigentlich Staphylokokken-Kulturen (Bakterien) züchten, aber ein Schimmelpilz verunreinigte die Kultur und tötete die Bakterien. Heute lässt man verschiedene Bakterienstämme gegeneinander “kämpfen”, in der Hoffnung, sie produzieren dabei interessante, neue, potentielle Wirkstoffe. Diese Wirkstoffe müssen zunächst einmal identifiziert werden — und das ist gar nicht so einfach. Sie sollen ja möglichst neu und unbekannt sein, man kann also nicht einfach in einer Datenbank nachschauen. Statt mühseliger Analyse per Hand, greift man dabei heute auf bioinformatische Methoden zurück. Zuerst wird die Summenformel bestimmt. Um das zu erleichtern, kann man zuerst testen, ob Halogene enthalten sind. Kennt man die Summenformel, wird die Bestimmung der Strukturformel einfacher. Das ist ein aufwendiger und kostenintensiver Prozess, der aber mittels bioinformatischer Methoden wesentlich beschleunigt werden kann.

K wie Krebs, N wie Narkose und T wie Teflon

Neben antibiotisch — also gegen Bakterien — wirkenden Medikamenten findet man Halogene noch in vielen weiteren Wirkstoffen. Das chlorhaltig Toremifen zum Beispiel ist ein Brustkrebsmedikament; Mitotan wird zur Behandlung der Symptome bei Nebennierenkrebs eingesetzt, wenn dieser nicht operiert werden kann. Die flourhaltigen Gase Desfluran, Sevofluran und Enfluran nutzen Anästhesisten zur Einleitung der Narkose. Halogene verbessern viele wichtige Eigenschaften von Medikamenten, wie zum Beispiel die Aufnahme in die Blutbahn oder die Wirkungsdauer des Medikaments.

Teflon (Polytetrafluorethylen) ist eine Kette aus Tetrafluorethylen. (Bild von 4C – Own work, CC BY-SA 3.0 | Wikicommons)

Organische Halogenverbindungen spielen aber nicht nur in der Pharmazie eine große Rolle. Sie werden auch oft als Insektizide oder Pestizide eingesetzt. Dichlordiphenyltrichlorethan (C14H9Cl5) zum Beispiel war jahrzehntelang das weltweit meistverwendete Insektizid, insbesondere, weil es kaum toxisch für Säugetiere ist. Das chlorhaltige Gas Vinylchlorid (C2H3Cl) ist die Grundsubstanz zur Herstellung von Polyvinylchlorid (PVC), ein Kunststoff, den ihr sicher alle aus Fensterrahmen oder Bodenbelägen kennt. Und die Teflon-Beschichtung eurer Küchenpfanne besteht aus einer Kette aus Tetrafluorethylen (C2F4).

Jetzt kennt ihr die vielfältige Bedeutung von Halogenen außerhalb der Halogenglühlampen (die im Übrigen Iod oder Brom enthalten). Sicher findet man noch mehr Anwendungen von A wie Antibiotikum bis Z wie salZ.

Und ihr? Kanntet ihr Halogene schon vorher? Welche Anwendungen sind euch bekannt?