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.

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?

Mit Spannendem und Wissenswertem über Blut kann man ganze Bücher oder Website füllen! Und da Blut rund um Halloween allgegenwärtig ist, widme ich diesem Wunderstoff den diesjährigen Gruselbeitrag.

Mehr Halloween-Themen gibt es hier:

Unerwartet gruselige Filme erwarten euch in Jaris Flimmerkiste

Christopher von Hirn mit Ei hat einen echten Geisterjäger interviewt

Der Herbst ist spürbar angekommen, und einmal mehr ist die Nacht verstrichen, in welcher die Welt der Geister der unseren besonders nahe sein soll: Die Nacht auf Allerheiligen, Samhain – oder auf gut amerikanisch: Halloween. So sind Geister und alles Schaurige dieser Tage Motto für Partys, Kostüme, Schaufensterdeko, zahllose Blogartikel und sogar das Fernsehprogramm. Dabei erfreut sich ein besonders gruseliges Detail grosser Beliebtheit: Blut. Ob als Leibspeise für Vampire oder raffiniertes “Accessoire” für Zombie-Kostüme und schaurige Dekorationen – Blut und Blutiges sind nicht wegzudenken, wenn es um Halloween geht.

Dabei ist Blut doch eigentlich gar nicht gruselig – sondern eine der spannendsten und nützlichsten Chemikalien überhaupt! So trägt es die überaus positive Bezeichnung “Lebenssaft” zu Recht, denn Blut ist eine Flüssigkeit, die atmen kann! Wie genau das funktioniert, und wie das Blut dank dieser Fähigkeit einen ganzen Körper mit Energie versorgen kann, erzählt diese Geschichte.

Und da unser Lebenssaft damit viel zu kostbar ist, um als Gegenstand von Experimenten oder gar als Halloween-Dekoration zu enden, gibt es zum Schluss noch einige Tipps zum oft unvermeidlichen Umgang mit Blut: Wie wird man nach einem blutigen Unfall die hartnäckigen roten Flecken auf Kleidung und Co. wieder los?

Warum Blut uns zum Gruseln bringt

Blut ist flüssig, rot und undurchsichtig – eine Suspension: ein Gemisch aus verschiedenen chemischen Substanzen, von welchen mindestens eine fest und eine flüssig ist – also eine Chemikalie wie tausend andere auch. Warum aber erschaudern die meisten Menschen gerade beim Anblick von Blut und werden im schlimmsten Fall sogar ohnmächtig?

Das ist ein Überbleibsel der evolutionären Entwicklung des Menschen: Tatsächlich sorgt Blut nämlich erst dann für Schrecken, wenn es vergossen wird. So lange es sich in den Blutgefässen im Körper befindet  – oder auch sicher verpackt in einer Ampulle oder einem Konservenbeutel, lässt es sich sehr einfach als das betrachten, was es ist: eine rote Flüssigkeit.

Sobald es aus Wunden vergossen wird, signalisiert es stattdessen “Hier ist etwas gefährliches, womöglich lebensfeindliches am Werk!” Wer einstmals beim Anblick von vergossenem Blut oder einem verwundeten Körper schnellstmöglich Reissaus nahm, hatte bessere Chancen auf ein längeres Leben und die Weitergabe seines Erbguts als jene, die in Seelenruhe abwarteten, bis der verantwortliche lebensfeindliche Umstand sie um ihr eigenes Blut erleichterte.

Spätestens seit gut 70 Jahren ist das in vielen Teilen unserer Welt anders. Blut bekommt man darin in der Regel nur noch an Unfallschauplätzen, in Operationssälen, in Fernsehkrimis oder Gruselfilmen zu Gesicht. Und bei diesen Gelegenheiten droht normalerweise keinem Beobachtenden Gefahr.

So können wir getrost unseren überflüssig gewordenen Urinstinkt überwinden und das menschliche Blut in allen Einzelheiten betrachten.

Woraus besteht das menschliche Blut?

Blut ist eine Suspension, also ein Stoffgemisch aus flüssigen und festen Bestandteilen. Ein Mensch enthält etwa 70 bis 80 ml dieses Gemischs, das normalerweise sicher in den Blutgefässen eingeschlossen ist, pro kg Körpergewicht. Ich habe damit rund 5,5l Blut.

Und wieviel Blut hast du?

Das Blut eines erwachsenen Menschen besteht in der Regel zu rund 44% aus frei beweglichen Zellen, die mit Wasser vermischt durch unsere Gefässe strömen. Dieser Anteil der Zellen am Blut wird “Hämatokrit” (“Hkt”) genannt und von Ärzten oft als Anteil an einem Liter Blut angegeben. Ein üblicher Hämatokrit beträgt also 0,44 Liter Zellen in einem Liter Blut. Mit steigendem Anteil an Zellen wird das Blut dickflüssiger, sodass zunehmend dazu neigt, die engen Blutgefässe im Körper zu verstopfen. Ein Hämatokrit von 0,6 und höher gilt deshalb als ernsthaft gesundheitsgefährdend. Ein solch hoher Anteil an Zellen im Blut kann die Folge von Flüssigkeitsverlust oder der Verabreichung von Blutzellen-Konzentraten per Infusion, beispielsweise zur Leistungssteigerung, sein und gehört damit zu den gefährlichen Nebenwirkungen verschiedener Doping-Methoden.

Blut enthält eine Reihe verschiedener Sorten von Zellen:

Blut-Zellen unter dem Elektronenmikroskop

Unter dem Elektronenmikroskop: links: rote Blutzelle, Mitte: aktiviertes Blutplättchen, rechts: weisse Blutzelle

Rote Blutzellen (auch: Rote Blutkörperchen, Erythrozyten):

Die roten Zellen machen den Löwenanteil der Zellen im Blut aus: Enthält das Blut 440 Milliliter Zellen, entfallen rund 430 Milliliter davon auf die roten Zellen, während die übrigen Zellen zusammen nur 10 Milliliter ausmachen! Deshalb kann der Hämatokrit näherungsweise als Anteil der roten Zellen am Gesamtblutvolumen angesehen werden.

Die roten Blutzellen lassen sich unter dem Lichtmikroskop  beobachten. Ihr Aussehen erinnert an winzige Gummiboote mit einem Durchmesser von etwa 7,5 Mikrometern. Anders als andere Zellen enthalten rote Blutzellen von Säugetieren keinen Zellkern und entbehren ausserdem Mitochondrien, Ribosomen und einige andere Organellen. So haben sie mehr Platz für ihr wichtigstes Werkzeug: Hämoglobin – das Protein, welches ihnen die rote Farbe verleiht und den Transport von Sauerstoff übernimmt. Würde man roten Blutzellen alles Wasser enziehen, dann würde das Hämoglobin rund 90% des Gewichts der verbleibenden Stoffe stellen. Rote Blutzellen sind also ganz auf ihren überaus wichtigen Job spezialisiert: Sie transportieren Sauerstoff.

Weisse Blutzellen (auch: Weisse Blutkörperchen, Leukozyten):

Die weissen Blutzellen sind als Teil des Immunsystems für die Abwehr von Bedrohungen für “ihren” Körper zuständig. Wie in einer richtigen Polizeitruppe gibt es unter ihnen verschiedene Spezialisten mit an verschiedene Aufgaben angepasster Gestalt. Sie alle unterscheiden sich von den roten Zellen darin, dass sie einen Zellkern und eine Komplettausstattung zur Energieerzeugung haben. Die Energie ermöglicht den weissen Zellen zum Beispiel die Herstellung von verschiedenen “Kampfstoffen” oder die eigenständige Fortbewegung, auch aus den Blutgefässen hinaus!

Zu den verschiedenen Spezialisten in der Körper-Polizeitruppe zählen:

Fresszellen: Sind darauf ausgelegt, Fremdstoffe und gefährliche Keime aufzunehmen (zu “phagozytieren”) und zu verdauen. In den Blutgefässen selbst findet man vornehmlich Monozyten (Vorläuferzellen, die zu Makrophagen, den eigentlichen Fresszellen ausreifen können) und neutrophile Granulozyten.

Giftschleudern: Diese Zellen können “Ausdünstungen”, also bestimmte Moleküle, die von Keimen oder Parasiten abgesondert werden, “riechen”, einer solchen Spur zu ihrem Erzeuger folgen und so gezielt in dessen Nähe Giftstoffe ausschütten, die dem Angreifer das Leben schwer machen. Dass diese Giftstoffe jedoch auch für den eigenen Körper unangenehm werden können, merken wir, wenn wir es ihretwegen mit einer Entzündung oder Allergie zu tun bekommen. Zu den Giftschleudern zählen eosinophile und basophile Granulozyten.

Aufklärungsdienst: Einige Zellen können regelrecht zu wandelnden Litfasssäulen werden. Wenn solche Zellen auf Eindringlinge oder eine entartete Körperzelle treffen, können sie “feindliche” Merkmale (sogenannte Antigene) ihrer Oberfläche kopieren und auf der eigenen Aussenfläche zur Schau stellen, sodass andere weisse Zellen davon ablesen können, was sie zu bekämpfen haben. Zu diesen antigenpräsentierenden Zellen gehören die Monozyten, dendritische Zellen und B-Zellen.

Spezialagenten: Verschiedene Zellen können gezielt Keime oder entartete Zellen ausschalten. Dazu zählen die B-Lymphozyten, die entweder zu Plasmazellen ausreifen und Antikörper gegen eine bestimmte Bedrohung produzieren oder sich als langlebige B-Gedächtniszellen bestimmte Antigene über sehr lange Zeit merken können. Letztere sorgen dafür, dass wir eine Kinderkrankheit kein zweites Mal bekommen oder nach einer Impfung lange Zeit davor geschützt sind. Eine andere Gruppe bilden die T-Zellen, die als T-Killerzellen entartete Körperzellen (Krebszellen oder von Viren gekaperte Zellen) direkt angreifen und zum Absterben bringen oder als T-Helferzellen Antigene “lesen” und den Einsatz von Plasma- und Killerzellen koordinieren können. Das Sondereinsatzkommando unter den Spezialagenten bilden schliesslich die “natürlichen” Killerzellen, die darauf ausgelegt sind, die Bemühungen entarteter Zellen, sich vor den T-Killerzellen zu tarnen, zu unterwandern und auch die durchtriebensten Feinde zum Absterben zu bringen.

Blutplättchen (auch: Thrombozyten):

Blutplättchen sind kleine, normalerweise scheibchenförmige Zellen ohne Zellkern – genauer gesagt handelt es sich dabei um Zell-Bruchstücke, die von grösseren Zellen abgeschnürt werden, um dann mit dem restlichen Blut durch die Gefässe zu strömen. Blutplättchen kommen zum Einsatz, wenn ein Blutgefäss verletzt wird. Dann werden sie im Zuge der Blutgerinnung aktiviert und bilden Tentakel aus, mit welchen an Gewebeoberflächen und einander haften und die Verletzung schliessen können. Dabei setzen sie ihrerseits Stoffe frei, die die Blutgerinnung fördern.

Blutplasma:

Die verbleibenden rund 56% des Blutes bildet das Blutplasma, also grösstenteils (zu rund 90%) Wasser. Darin sind viele verschiedene Stoffe gelöst: Proteine, Ionen von Salzen und kleine Moleküle, wie Nährstoffe (Zucker, Fettbestandteile, Vitamine), Hormone, Gase und Stoffwechsel- bzw. Abfallprodukte wie Harnstoff oder Harnsäure.

Im Blutplasma können all diese Stoffe im Körper von A nach B transportiert werden, ob zur Ernährung von Zellen, zur Entsorgung durch Nieren oder Leber oder zur Kommunikation zwischen Zellen und Geweben. Darüber hinaus kann Körperwärme durch das Blut abtransportiert oder im Körper umverteilt werden, ein System aus Proteinen im Blutlasma hält die Gefässe instand (Blutgerinnung), während andere Proteine an der Immunabwehr beteiligt sind. Da all diese Vorgänge sehr empfindlich für Schwankungen des pH-Werts sind, enthält das Blutplasma einige Substanzen, die als “Puffer” dafür sorgen, dass der pH-Wert des Blutes stets bei 7,4 liegt.

Entfernt man alle Proteine des Blutgerinnungssystems aus dem Blutplasma, wird der verbleibende Rest übrigens “Blutserum” genannt.

Ein Farbstoff als Lastwagen: Hämoglobin und der Sauerstofftransport

Besonders auffällig ist Blut durch seine kräftig rote Farbe. Die rührt vom Hauptbestandteil der roten Blutzellen her: Dem Hämoglobin. Das ist ein Protein, das aus 4 zusammengeknäuelten Ketten zu je 141 Aminosäuren besteht. Diese Aminosäure-Ketten habe keine besondere Farbe. In jede Teilkette des Hämoglobins ist jedoch ein besonderes Molekül eingebettet: Ein Häm. Das Häm-Molekül ist ein Ring aus miteinander verknüpften Atomen, in dessen Mitte ein Eisen-, genauer gesagt ein Fe2+-Ion “eingeklemmt” ist.

Dieses Fe2+-Ion wird von den vier Stickstoff-Atomen an der Innenseite des Rings “festgehalten”. Dazu steuern die Stickstoff-Atome jeweils ein ganzes Elektronenpaar zu einer Bindung zum Eisen bei. Sie “borgen” dem Eisen also Elektronen, um dessen Aussenschale aufzufüllen (bei einer gewöhnlichen Elektronenpaarbindung steuern hingegen beide beteiligten Atome je ein Elektron zur Bindung bei).

Eine solche geborgte Bindung nennen die Chemiker “koordinative Bindung”. Ein Teilchen, das solche Bindungen enthält ist ein “Komplex” bzw. eine “Koordinationsverbindung”. Die Komplexchemie – die Chemie solcher Verbindungen, erscheint womöglich deshalb komplex, weil die Bildung von koordinativen Bindungen nicht der einfachen Edelgas-Regel unterliegt, sondern eigenen Regeln folgt, welche mitunter mehr als 8 Elektronen in der Aussenschale bestimmter Atome erlauben.

Der rote Blut-Farbstoff: Strukturformel des HämDas in der Abbildung gezeigte Häm b ist dunkelrot. Innerhalb des Kohlenstoff-Rings wechseln sich Einzel- und Doppelbindungen ab. Das bedeutet, dass ein Teil der an den Bindungen beteiligten Elektronen sich relativ frei bewegen und dazu einfallende Lichtquanten “schlucken” können, sodass das menschliche Auge das verbleibende Licht als farbig wahrnimmt. (Mehr zu solchen Farbstoffen habe ich Ostern erzählt und mehr zur Farbwahrnehmung in dieser Geschichte über das Licht). Ein Chemiker, der das weiss, kann an der Strukturformels des Häms ablesen, dass dieses Molekül wahrscheinlich farbig ist. Welche Farbe es hat, lässt sich allerdings nicht so ohne weiteres sagen. Dazu muss man sich den Stoff, der aus den Molekülen besteht, schon ansehen.

Die besonderen Regeln der Komplexchemie besagen, dass Eisen-Ionen insgesamt 6 Bindungen ausleihen können. So kann der Rest einer Aminosäure Histidin aus der Aminosäuren-Kette dem Eisen ein fünftes Elektronenpaar leihen. Dieses formt eine Bindung vom Eisen zum Histidin nach unten und bindet so den Ring samt eingeklemmtem Eisen-Ion an das Protein.

Der sechste Platz für ein geliehenes Elektronenpaar (oben) ist frei und kann eine weiteres Molekül als Last aufnehmen – idealerweise ein Sauerstoff-Molekül O2. Denn auch ein Sauerstoff-Molekül hat Elektronenpaare zu verleihen und kann so mit einem Ende an das Eisen im Häm binden. Dabei werden die Elektronen in platzsparender Weise umsortiert: Das Eisen-Ion wird somit kleiner und rutscht vollständig in die Ringebene (“unbeladen” hängt es etwas darunter). Das hintere Ende des O2-Moleküls bildet eine “Wasserstoff-Brücke” mit einem anderen Histidin-Rest, sodass das O2-Molekül sicher am Häm angegurtet ist.

Die Umsortierung betrifft nicht nur die Elektronenschalen des Eisens, sondern auch das übrige Bindungssystem, innerhalb dessen sich Elektronen frei bewegen können. So schlucken diese Elektronen nach der Umsortierung Lichtquanten mit anderen Wellenlängen. Das beladene Häm hat damit eine andere Farbe: Häm mit gebundenem Sauerstoff ist leuchtend rot!

Mit einem elektronischen “Auge”, das Lichtquanten einer bestimmten Farbe erkennt und zählt, einem sogenannten Photometer, kann so gemessen werden, wieviel Sauerstoff in einer Blutprobe gebunden ist: Je mehr Häms im Blut mit Sauerstoff beladen sind, desto hellroter erscheint das Blut und desto mehr “hellrote” Lichtquanten können gezählt werden. Das funktioniert sogar durch die Haut: Auf der Intensivstation wird einem Patienten ein kleiner Sensor an den Finger geclippt (dann heisst das Gerät “Pulsoxymeter”, da es auch den Puls zählt) und sendet seine Messwerte an einen Monitor, der daraufhin die “Sauerstoffsättigung” anzeigt.

Bei einem gesunden Menschen sind nach dem Durchgang durch die Lunge, also im Blut in seinen Arterien, über 96% der Häms mit Sauerstoff besetzt: Die Sauerstoffsättigung beträgt mindestens 96%.

Und wie funktioniert das Be- und Entladen des Häms?

Die Festigkeit der Bindungen zwischen Sauerstoff- und ihren Hämoglobin-Transportern hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel dem pH-Wert, der Menge des in der Umgebung vorhandenen Kohlenstoffdioxids, der Temperatur und weiteren. Dabei ist das Hämoglobin – aus gutem Grund – so geschaffen, dass all diese Faktoren in der Lunge das Angurten von Sauerstoff-Molekülen an Hämoglobin begünstigen.

Wenn die so beladenen roten Blutzellen auf ihrem folgenden Weg in Bereiche des Körpers gelangen, in welchen gearbeitet wird  – zum Beispiel in Muskeln – treffen sie dort auf “Abfallprodukte”, die bei dieser Arbeit entstehen, wie H+-Ionen (viele H+-Ionen bedeuten einen niedrigen pH-Wert!), Kohlenstoffdioxid und Wärme. Diese Faktoren lockern die “Gurte”, welche die Sauerstoff-Moleküle am Hämoglobin halten, sodass die roten Blutzellen genau dort entladen werden können, wo Sauerstoff gebraucht wird.

Kohlenstoffdioxid wird übrigens nicht an Häm gebunden, sondern im Wasser des Blutplasmas gelöst und so in die Lungen geschwemmt, wo es in die Atemluft austritt. Zwischen gasförmigen und gelöstem Kohlenstoffdioxid besteht dabei stets ein chemisches Gleichgewicht, das unter verschiedenen Bedingungen eine unterschiedliche Lage haben kann. Wie genau das den Ein- und Austritt des Kohlenstoffdioxids in die bzw. Aus der wässrigen Lösung ermöglicht, erklärt Monsieur Le Châtelier euch am Flughafen.

Sauerstoff O2 ist dennoch nicht das einzige Molekül, das an eine Häm-Gruppe binden kann. So kann sich das Häm-Eisen seine Elektronen auch von anderen, ähnlichen Molekülen leihen, zum Beispiel von Kohlenstoffmonoxid, CO. Dieses Molekül bindet jedoch 200 mal stärker an Hämoglobin als Sauerstoff – und lässt sich folglich nicht mehr so einfach davon lösen! Einmal mit CO besetztes Hämoglobin kann also keinen Sauerstoff mehr transportieren, was Kohlenstoffmonoxid sehr giftig macht. Bei einer akuten CO-Vergiftung kann allenfalls in einer Druckkammer so viel Sauerstoff auf das Blut in den Lungen des Vergifteten losgelassen werden, dass die Sauerstoffmoleküle das CO letztlich doch von den Häms schwemmen können.

Bei starken Rauchern können übrigens dauerhaft bis 10% der Häms mit Kohlenstoffmonoxid blockiert sein, sodass ihr Blut bis zu 10% weniger Sauerstoff in den Körper transportieren kann als bei einem gesunden Menschen! Wem es also an körperlicher Fitness mangelt, der möge das Rauchen lassen, sodass sein Körper binnen der nächsten 100 Tage alle von CO gekaperten roten Blutzellen durch neue ersetzen kann.

Hands on: Wie man Blutflecken entfernen kann

Blut ist – so interessant es als Chemikalie erscheint – nicht wirklich zum Experimentieren geeignet. Zum Einen ist es dafür viel zu schade – hat es doch in unseren Blutgefässen einen so wichtigen Job zu verrichten. Zum Anderen treiben sich in unserem Blut neben den vorgestellten Bestandteilen auch verschiedene ungeladene Gäste herum: Bakterien, Viren oder gar winzige Parasiten, die mitunter Krankheiten auslösen können. Und darunter sind manche, die erst durch den Kontakt mit fremdem Blut von einem Menschen auf den anderen übertragen werden können. Daher tun wir gut daran, unser Blut in unseren Adern zu belassen.

Manchmal fordert unser Körper uns jedoch geradezu dazu heraus, uns mit unserem Blut zu beschäftigen: Ob wir uns beim Umgang mit Küchenmessern als Tolpatsch erweisen, unter spontanem Nasenbluten leiden oder einfach fruchtbare Frauen sind – nur zu schnell gerät ein Blutfleck auf Kleidung oder andere Textilien. Und dann ist guter Rat teuer, wenn es darum geht ihn wieder loszuwerden.

Deshalb gibt es hier einige Tipps zur sauberen Entfernung der lästigen roten Flecken. Und nachdem ihr spätestens jetzt die Zusammensetzung des Blutes kennt, kann ich auch erklären, warum diese Tipps funktionieren:

Frische Blutflecken zügig mit kaltem Wasser ausspülen:

Blut ist eine Suspension von Zellen in einer wässrigen Lösung. Dementsprechend lässt sich frisches, feuchtes Blut gut mit Wasser mischen und frische Blutflecken sich folglich mit Wasser ausspülen. Dabei solltet ihr in jedem Falls kaltes (d.h. höchstens raumwarmes) Wasser benutzen, da Protein-Moleküle – auch jene im Blutplasma – spätestens ab 42°C ihre Form verlieren und zu einem schwerlöslichen Aminosäurekettengewirr zusammenpappen – oder besser “gerinnen”. Das hat übrigens nichts mit der Blutgerinnung zu tun, die von funktionsfähigen Proteinen ausgeht und auch bei niedrigeren Temperaturen stattfindet, aber zu einem ähnlichen Ergebnis führt. Frische, noch nicht getrocknete bzw. geronnene Blutflecken wird man deshalb am einfachsten wieder los.

Getrocknete, schlimmstenfalls durch Wärme geronnen Blutflecken entfernen:

Dazu kann die Waschkraft von Wasser massgeblich unterstützt werden.

Stärke-Moleküle sind spiralförmige Ketten aus kleineren Zucker-Molekülen, die wie ein Schwamm wirken und Blutbestandteile förmlich “aufsaugen” können. So lässt sich erklären, dass Stärkemehl, wenn man frische oder angefeuchtete Blutflecken damit bedeckt, die rote Farbe aufnehmen kann und sich dann abtragen lässt.

Auch Gasbläschen, zum Beispiel aus Backpulver oder Brausetabletten freigesetztes Kohlenstoffdioxid CO2, können beim Ausperlen Blutbestandteile aus Textilgewebe lösen – ganz klassisch auf mechanische Art und Weise. Damit erkläre ich mir auch die lösende Wirkung von Aspirin-Tabletten auf Blutflecken. Denn mit der gerinnungshemmenden Wirkung ihres Wirkstoffes Acetylsalicylsäure (ASS) kann das nämlich – ausser vielleicht bei sehr frischen Blutflecken – nichts zu tun haben. ASS blockiert nämlich den “Ein-“Schalter noch nicht gebrauchter Blutplättchen und macht sie damit für die Blutgerinnung unbrauchbar – bevor diese überhaupt begonnen hat!

Auch die Superwaschkraft von Tensiden kann dabei helfen, wasserunlösliche Blutbestandteile wie Fette und geronnene Proteine aus Textilien zu lösen: Gallseife erweist sich daher als wirksames Mittel zur Entfernung von Blutflecken.

Und wem das nicht reicht, der kann geronnene Proteine darüber hinaus mittels chemischer Reaktionen zerlegen. Unglücklicherweise zerlegen viele Reaktionen Textilfasern ebenso gut, sodass bei diesen Methoden besondere Vorsicht geboten ist:

Eine saure (durch Zitronensäure oder Essig erzeugte) oder alkalische (zum Beispiel durch Ammoniaklösung geschaffene) Umgebung kann die Zersetzung von Proteinen und anderen Kettenmolekülen fördern.

Wasserstoffperoxid, H2O2, geht mit vielen anderen Stoffen Redox-Reaktionen ein und kann beispielsweise Farbstoffmoleküle zerlegen, weshalb es als Bleichmittel beliebt ist – auch wenn es um Blutflecken geht.

Die Natur hat überdies verschiedene Proteine geschaffen, die andere Proteine oder sonstige Kettenmoleküle in Stücke schneiden können. Solche Enzyme sind heutzutage in vielen Waschmitteln oder Fleckenentfernern enthalten. Auch dank ihnen bekomme ich auch getrocknete Blutflecken mit einem Vollwaschmittel sowohl bei 30°C als auch bei 60°C in der Waschmaschine gut entfernt.

Und was empfindest du beim Anblick von Blut? Hast du vielleicht eine ganz eigene “blutige” Geschichte erlebt? Welches ist deine persönliche Waffe gegen Blutflecken auf Textilien?

Vor etwa einem Monat fand ich einen skurril anmutende Post in meinem Facebook-Feed: Die Tierschutzorganisation PETA wurde für die Auszeichnung eines veganen Hundefutters auf Soja-Basis als “tierfreundlichste Hundenahrung” heftig kritisiert. Veganes Hundefutter? Ist denn das die (bzw. eine) Möglichkeit?

Wie bei vielen Themen aus den Bereichen Ernährung, Gesundheit und Tierschutz üblich ging es auch in den Kommentaren zu jenem Beitrag heftig zu und her – wobei die Kommentierenden zu grossen Teilen in die Kritik an PETA mit einstimmten und die Ansicht teilen, dass vegane Ernährung für den Hund vollkommen widernatürlich sei.

Als bekennende Alles-Esserin beschlich mich indessen beim Lesen der Kommentare Ratlosigkeit: Was wäre denn die natürliche Nahrung für einen Haushund? Und was braucht so ein Hund eigentlich für ein gesundes Leben? Kann vegane Hundenahrung das alles liefern? Und wie sieht das bei Katzen aus?

 

Was ist Veganismus?

Veganismus ist eine aus dem Vegetarismus hervorgegangene Einstellung sowie Lebens- und Ernährungsweise. Vegan lebende Menschen meiden entweder zumindest alle Nahrungsmittel tierischen Ursprungs oder aber die Nutzung von Tieren und tierischen Produkten insgesamt.

(Definition aus https://de.wikipedia.org/wiki/Veganismus)

Demnach gibt es mindestens zwei “Grade” der veganen Lebensweise: Die vegane – also tierproduktfreie – Ernährung, und das Meiden der Nutzung von Tieren und tierischen Produkten in vielen bzw. allen Lebensbereichen. Dabei lässt allein der Bedarf nach veganen Futtermitteln vermuten, dass es bei der veganen Einstellung über die Ernährung hinaus verschiedene Abstufungen gibt. Denn es ist gewiss nicht von der Hand zu weisen, dass die Haltung von Haustieren letztlich auch unter die “Nutzung von Tieren” fällt.

Hier möchte ich jedoch bei der veganen Ernährung bleiben. Ob und wie diese funktioniert, unterscheidet sich bei Mensch und Hund weniger, als manche denken mögen. Deshalb machen hier die menschlichen Nahrungsbedürfnisse und Ernährungsmöglichkeiten, welche einem verantwortungsvollen Veganer bestens vertraut sein sollten, den Anfang – und können sodann mit den Bedürfnissen unserer vierbeinigen Hausgenossen verglichen werden.

 

Was ist die natürliche Nahrung des Menschen?

Der Mensch unterscheidet sich von anderen Tieren in seinem aussergewöhnlich grossen Gehirn, das zu atemberaubenden Denkleistungen fähig ist, dabei aber Unmengen von Energie frisst, welche fortlaufend vom Rest des Körpers bereitgestellt werden muss. So ist der Mensch auf eine regelmässige Zufuhr energiereicher Nahrung angewiesen, und zwar überall, wo ihn seine Wanderlust und sein Streben nach Verbreitung hinverschlägt.

Ein Wesen mit hohem Energiebedarf und Verbreitungswillen tut also gut daran, in möglichst jeder Umgebung etwas – besser etwas mehr – zu futtern zu finden, wobei ihm sein ausgeprägtes Denkvermögen eine wertvolle Hilfe sein kann. Damit lässt sich allemal erklären, dass der Mensch zum Einen praktisch die ganze Erde besiedeln konnte, und dass zum Anderen die heute verbliebenen Volksstämme mit einer “urtümlichen” Lebensweise massiv unterschiedliche, aber ihrem Lebensraum bestens angepasste Speisepläne haben. Das Spektrum reicht von teilweise vegetarisch lebenden afrikanischen Stämmen bis zu den praktisch ausschliesslich Fleisch und Fisch essenden Inuit der Arktis.

Kurzum: Der Mensch ist einer der am wenigsten spezialisierten und damit anpassungsfähigsten Allesfresser unseres Planeten. Und das versetzt ihn auch in die Lage, die verschiedensten Ernährungsphilosophien zu ersinnen und zu leben – die in den heutigen Industrienationen nicht länger an seinen Lebensraum gebunden sind.

 

Welche Stoffe in tierischen Produkten braucht der Mensch zum Leben?

Dass sich auch auf dem Speiseplan von Völkern mit Zugang zu pflanzlicher und tierischer Nahrung letztere stets mit einem erheblichen Anteil findet, deutet darauf hin, dass tierische Nahrung dem Menschen auch dann Nutzen bringt, wenn er nicht “aus Mangel an Alternativen” darauf zurückgreifen muss. Aber welche Nährstoffe machen Fleisch und andere tierische Produkte zu für uns wertvollen Nahrungsmitteln?

Calcium: Milch und Milchprodukte enthalten reichlich Calcium-Ionen (Ca2+). Bezogen auf den menschlichen Körper ist Calcium ein sogenanntes Mengenelement, d.h. ein beträchtlicher Anteil – ca. 1 bis 1,1 kg eines erwachsenen Menschen – des Körpergewichts entfallen auf Calcium. Calciumsalze wie Hydroxylapatit sind massgebliche, harte Bestandteile von Knochen und Zähnen, wie auch mein Zahn 16 zu berichten weiss. Für die Aufnahme von Calcium und dessen Einbau in Knochen benötigt der Körper das Vitamin D3, welches bei veganer Ernährung ebenfalls besonderer Aufmerksamkeit bedarf. Calcium kommt auch in vielen Pflanzen vor. Diese enthalten jedoch oftmals Säuren wie Oxal-(Rhabarber!) und Phytinsäure(Getreide, Hülsenfrüchte, Erdnüsse!) enthalten, die mit Calciumionen sehr stabile Salze bilden. Diese Salze lassen sich weder bei der Verdauung noch im weiteren Stoffwechsel in nennenswerter Menge zerlegen. Deshalb kann der Körper pflanzliches Calcium oft nur zu kleinen Teilen nutzen – die “Bioverfügbarkeit” des pflanzlichen Calciums ist vermindert.

Eisen: Eisen zählt zu den lebensnotwendigen Spurenelementen. Es kommt im menschlichen Körper in Form von Fe2+– und Fe3+-Ionen, die Bestandteile verschiedener Proteine sind, vor. Am bekanntesten sind wohl die Fe2+-Ionen, die im Zentrum der Häm-Gruppe des roten Blutfarbstoffs Sauerstoff transportieren. Darüber hinaus sind die beiden Eisen-Ionensorten, die sich relativ leicht ineinander umwandeln lassen, in Enzymen für die Übertragung von Elektronen von einem Teilchen zum anderen, also für Redox-Prozesse, zuständig. Blutwurst und Leber enthalten viel Eisen als Fe2+ und Fe3+, ebenso rotes Fleisch. Pflanzen enthalten ausschliesslich Fe3+, welches mehr noch als Fe2+ mit verschiedenen Pflanzenbestandteilen, insbesondere mit Phytinsäure, sehr stabile Salze bildet und damit weniger bioverfügbar ist als tierisches Eisen.

Jod: Ist vor allem ein unverzichtbarer Bestandteil von Schilddrüsenhormonen. Dabei kommt dieses Element in unserer Nahrung vergleichsweise selten vor. Jodid-Ionen (I) sind ein Bestandteil von Meerwasser und daher in Meeresfrüchten und Fisch zu finden. Dennoch lässt die Jodversorgung durch unsere Nahrung generell zu wünschen übrig (auch bei Mischköstlern, bei Veganern aber noch mehr), sodass Speisesalz und auch Tierfuttermittel häufig mit Jod angereichert werden.

Kreatin:Kreatin und Kreatinphosphat: bei veganer Ernährung nur als Lebensmittel- oder Futterzusatz zu haben

Kreatin st eine stickstoffhaltige organische Verbindung, die als Kreatinphosphat für die Regeneration des “entladenen” Energieträgermoleküls ADP zu ATP, der “geladenen” Form zuständig ist. ( Die “Ladung” besteht dabei in der Phosphoryl-(-PO32-) gruppe, die vom Kreatinphosphat ab- und an ein ADP-Molekül angehängt wird. Kreatin dient also der Energieaufbereitung zur Muskelarbeit und für Hirn- und Nervenfunktionen. Kreatin kann vom Körper selbst synthetisiert werden, wenn passende Aminosäuren als Bausteine, Vitamin B12 und Folsäure verfügbar sind. Fertiges Kreatin (und Aminosäuren) finden sich reichlich in (frischem) Fleisch und Fisch, also in Muskelmasse. Milch enthält weniger Kreatin, in Pflanzen findet es sich allenfalls in Spuren.

Langkettige Omega-3- bzw. n-3-Fettsäuren: Sind Fettsäuren, die mehrere C=C-Doppelbindungen enthalten (und damit “ungesättigt” sind), wobei die erste dieser Doppelbindungen 3 Kohlenstoff-Atome vom “Schwanzende” entfernt(den allgemeinen Aufbau von Fettsäuren habe ich in der Geschichte über Tenside beschrieben), die übrigen näher am “Kopf” zu finden sind. Omega-3-Fettsäuren werden zahlreiche erhaltende Wirkungen auf das Herz-Kreislaufsystem (Blutdruck, Blutfettwerde, Entzündungsmediation, Gefässzustand…) zugeschrieben. Sie finden sich vornehmlich in Fischfetten – Pflanzen, ausser Algen, enthalten jedoch nur alpha-Linolensäure (eine Fettsäure mit 18 Kohlenstoff-Atomen und 3 Doppelbindungen). Der Körper kann daraus auch Eicosanpentaensäure (EPA, 20 C-atome und 5 Doppelbindungen) und Docosahexaensäure (DHA, 22 C-Atome und 6 Doppelbindungen) herstellen, braucht dazu aber Enzyme, die auch mit dem Omega-6-Fettsäurestoffwechsel beschäftigt sind, sowie die Vitamine B und C und die Spurenelemente Magnesium und Zink. Mit anderen Worten: Die Verlängerung der alpha-Linolensäure zu EPA und DHA ist für den Körper grosser Aufwand und hängt von der Verfügbarkeit einer ganzen Reihe von Hilfsmitteln ab.

Vitamin B12 (Cobalamin): Cobalamin oder Vitamin B12 : muss zuführen oder -füttern, wer sich vegan ernährt bzw. Veganes füttertIst als Coenzym B12 an der Herstellung der Purinbasen Adenin und Guanin beteiligt, die als Bausteine “A” und “G” für den Aufbau von DNA- und RNA-Strängen benötigt werden. Da besonders Zellen mit hoher Teilungsrate beim ständigen Kopieren ihres Erbguts laufend neue DNA aufbauen müssen, bekommen solche, wie die regelmässig nachgebildeten Blutzellen, einen B12-Mangel am ehesten zu spüren: Es kommt zu Anämien (Blutarmut bzw. -veränderungen) und darüber hinaus zu Nervenschäden. Vitamin B12 gibt es praktisch ausschliesslich in tierischen Nahrungsmitteln. Eine gute Folsäureversorgung, die mit veganer Nahrung einfach zu bewerkstelligen ist, kann einer Anämie vorbeugen und so einen B12-Mangel kaschieren, verhindert aber die Nervenschäden nicht!

Vitamin D (Calciferol): Kann der Körper selbst herstellen – wenn er genug Sonnenlicht bekommt. Zusätzliche Quellen sind tierische Produkte, allen voran Lebertran und Salzwasserfisch. Vitamin D3 (Cholecalciferol) ist für die Calciumaufnahme (s. dort) und damit für den Knochenbau notwendig.

Zink: Ist ein essenzielles Spurenelement, das im Körper in Form von -Ionen vorliegt. Dort hat es als Bestandteil von Enzymen vielfältige Aufgaben, zum Beispiel bei der Übersetzung der Erbinformation in Protein-Baupläne und bei der Unterstützung des Immunsystems (durch Bremsen von überschiessenden Immun-Reaktionen, was Zink für Wundsalben so interessant macht). Zink ist in pflanzlicher Nahrung vorhanden, ist aber wie die Eisen- und Calciumionen oft in sehr stabilen Salzen gebunden und damit weniger bioverfügbar.

Vitamin B2 (Riboflavin): Ist eine Vorstufe von Coenzymen, also “Assistenten”-Molekülen, die von bestimmten Enzymen für die Erfüllung ihrer Aufgabe benötigt werden. Mit Riboflavin-Abkömmlingen arbeiten viele Enzyme, die für Redoxprozesse, also Elektronenübertragungen zuständig sind, welche vielerorts im Stoffwechsel stattfinden. Riboflavin findet sich unter anderem in Milch, Fisch, Fleisch, und Eiern.

 

Wie kann man diese wichtigen Nährstoffe aus Tierprodukten ersetzen?

Calcium: Kann zum Beispiel in calciumreichem Mineralwasser, Grünkohl, Brokkoli, Sesam, Haselnüssen, Sojabohnen oder Tofu gezielt zugeführt werden. Ein erhöhter Calciumbedarf kann zudem mit Nahrungsergänzungsmitteln gedeckt werden.

Eisen: Fe3+-Ionen kommen zum Beispiel in Hülsenfrüchten (schlechte Bioverfügbarkeit wegen enthaltener Phytinsäure!) oder Vollkornbrot vor. Eine Hausärztin empfahl mir zudem einmal, meines tendenziell niedrigen Eisenspiegels auch rote Früchte, im Speziellen Erdbeeren (es war gerade Frühling). Verschiedene Lebensmittel, zum Beispiel Kaffee oder schwarzer Tee, wirken zudem einer effektiven Eisenaufnahme entgegen. Für eine zusätzliche Eisenzufuhr gibt es zudem Nahrungsergänzungsmittel. Da jedoch auch deren Bioverfügbarkeit begrenzt ist, empfiehlt mein Hausarzt bei Eisenmangel eine (einzelne!) Infusion zum Wiederauffüllen der körpereigenen Eisenspeicher.

Jod: Kann mit angereicherten Lebensmitteln wie jodiertem Speisesalz oder Nahrungsergänzungsmitteln zugeführt werden.

Kreatin: Wird in zahlreichen Nahrungsergänzungsmitteln vermarktet, die sich auch in der Fitnessbranche grosser Beliebtheit erfreuen.

Langkettige Omega-3-Fettsäuren: Alpha-Linolensäure kommt in zahlreichen Pflanzenölen, zum Beispiel dem namensgebenden Leinöl, vor, welche auch in Kapselform als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich sind. Die Weiterverarbeitung zu EPA und DHA kann durch gute Versorgung mit den dazu nötigen Hilfsmitteln unterstützt werden.

Vitamin B12 (Cobalamin): Verschiedene B12-Varianten sind als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich. Die recht komplexen Moleküle werden von kultivierten Bakterien produziert, welche – wie ich festgestellt habe – als vegan gelten, so lange sie vegan (d.h. auf tierproduktfreien Nährböden) kultiviert werden. Jedoch kann der Mensch nicht alle B12-Varianten nutzen! Spirulina und andere Produkte mit Cyanobakterien (“blaugrüne Algen”) eigenen sich zum Beispiel nicht zur Nahrungsergänzung, obwohl sie zuweilen dafür beworben werden!

Vitamin D: Der einfachste Weg zu Vitamin D ist genügend Sonne auf der Haut. Darüber hinaus enthalten Avocado und einige Speisepilze Vitamin D. Manche Pilzsorten können sogar gezielt damit angereichert werden. Mit Nahrungsergänzungsmitteln kann zusätzlich Vitamin D zugeführt werden, auch in Kombination mit Calcium. Allerdings sind die Dosierungsvorschriften auf der Packung, oder besser vom Arzt, unbedingt einzuhalten – Vitamin D gehört zu jenen Vitaminen, die bei Überdosierung zu Vergiftungserscheinungen führen können!

Zink: Kann zum Beispiel in Soja, Haferflocken oder Hülsenfrüchten (bei verminderter Bioverfügbarkeit durch Phytinsäure!) aufgenommen werden. Zusätzlich gibt es zinkhaltige Nahrungsergänzungsmittel.

Vitamin B2 (Riboflavin): Ist zum Beispiel in Vollkornprodukten, Broccoli, Spargel oder Spinat enthalten. In verschiedenen Nahrungsergänzungsmitteln sind die B-Vitamine zudem kombiniert enthalten.
Funktioniert vegane Ernährung bei Kindern und während Schwangerschaft und Stillzeit?

Kinder und Jugendliche im Wachstum, ob vor oder nach der Geburt, haben einen erhöhten Bedarf an vielen der genannten Nährstoffe, zum Beispiel Calcium und Vitamin D für den Knochenaufbau, Vitamin B12 für die Entwicklung des Nervensystems und viele andere mehr. Deshalb ist die gute Versorgung von vegan ernährten Schwangeren, Kindern und Jugendlichen eine noch grössere Herausforderung als die vegane Ernährung für nicht-schwangere Erwachsene. Das gilt übrigens auch für ältere Menschen, die einige Nährstoffe aus verschiedenen Gründen weniger effektiv aufnehmen als Jüngere.

Deshalb raten sowohl das Schweizerische Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) als auch die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) ausdrücklich von einer veganen Ernährung von Schwangeren, Kindern und Alten ab. In Italien diskutiert das Parlament gar einen Gesetzesentwurf, der Gefängnisstrafen für die Fehlernährung von Kleinkindern vorsieht.

Entsprechende Organisationen im englischsprachigen Raum teilen diese Bedenken, trauen “ihrer” Bevölkerung aber die Bewältung der Herausforderungen einer veganen Ernährung anscheinend eher zu. So heissen sie eine mit dem nötigen Wissen und Aufwand betriebene vegane Ernährung ihrer gesundheitlichen Vorteile wegen in allen Lebensphasen gut. Nichts desto trotz machen Einzefälle von schwerwiegender Fehlernährung hüben wie drüben Schlagzeilen.

 

Was fressen unsere Haustiere?

Was braucht der Haushund?

Der Hund gilt als bester Freund des Menschen – und zwar schon praktisch ebenso lange, wie es den modernen Menschen gibt. So hatten unsere Haushunde ebenso lange Zeit, ihre Verdauung an die extrem vielfältige Lebensweise “ihrer” Menschen anzupassen. Das heisst, Haushunde, die schon rund 20.000 Jahre an der Seite des Menschen leben, sind heute Allesfresser wie wir auch.

Damit steht Hunden im Prinzip die gleiche Vielfalt von Ernährungsphilosophien offen wie dem Menschen. Als höhere Säugetiere haben Hunde jedoch auch einen ähnlichen Bedarf an Nährstoffen wie wir. Dabei weicht allerdings die Fähigkeit zur Verwertung dieser Nährstoffe mitunter stark von der unseren ab.

So nehmen Hunde zum Beispiel Calcium – das auch sie für den Knochenbau benötigen – wesentlich schlechter auf als der Mensch. Kommt dazu die schlechtere Bioverfügbarkeit von pflanzlichem Calcium, wird deutlich, dass die Calciumversorgung eines Hundes bei veganer Fütterung Schwierigkeiten machen wird und den Einsatz von hochdosierten Nahrungsergänzungsmitteln erfordert.

Zwei zusätzliche “tierische” Nährstoffe für den Hund sind überdies erwähnenswert:

L-Carnitin: Carnitin : Muss veganer Ernährung für den Hund unbedingt zugesetzt werden!Eine sticktstofforganische Verbindung, die als Rezeptormolekül – also als Andockstelle für Signalmoleküle – und als Transporthilfe für langkettige Fettsäuren in die Mitochondrien fungiert. Sie kommt vornehmlich in rotem Fleisch, Fisch, Leber und Herz vor. Menschen wie Hunde können L-Carnitin bei ausreichender Versorgung mit den nötigen Aminosäuren und verschiedenen Nährstoffen selbst herstellen. Hunde scheiden L-Carnitin jedoch vermehrt über die Niere aus, weshalb sie auf regelmässige Zufuhr angewiesen sind. Folgen eines Carnitin-Mangels sind schwere Herzerkrankungen.

Taurin: Taurin: Muss veganer Ernährung für Katzen und Hunde zwingend zugesetzt werden!Ein kleines organisches Molekül, das menschliche und Hundekörper aus schwefelhaltigen Aminosäuren herstellen können. Es unterstützt die Arbeit reizleitender Zellen (Nerven, Muskeln) – nicht zuletzt derer des Herzens. So fördert Taurin die Herzgesundheit und ist überdies ein starkes Antioxidans – es kann also Gewebe vor Stress bewahren, indem es reaktive (Abfall-)Verbindungen abfängt und unschädlich macht, ehe sie mit ihrer Umgebung ungewollte und nicht selten schädliche Reaktionen eingehen. Entsprechend seiner Aufgabe kommt Taurin vornehmlich in Muskelfleisch einschliesslich des Herzens vor, sodass eine vegane Ernährung ohne Nahrungsergänzungsmittel bei Hunden trotz eigener Herstellung zu einer Unterversorgung und damit zu Herzerkrankungen führen kann.

Zudem haben trächtige und säugende Hündinnen sowie heranwachsende Welpen ebenso erhöhte Nährstoffbedürfnisse wie menschliche Schwangere und Kinder, sodass ihre vegane Ernährung auch in gleicher Weise Schwierigkeiten macht.

Eine verantwortungsvolle vegane Ernährung für Hunde ist damit mit zusätzlichem Aufwand gegenüber der entsprechenden Ernährung von Menschen verbunden, geht ebenso wie letztere mit dem Einsatz von Nahrungsergänzungsmitteln und vermehrten (Tier-)arztbesuchen zur Überwachung der Nährstoffversorgung einher und erfordert auch vom menschlichen Veganer zusätzliches Wissen. Ob sich bei all dem Aufwand tatsächlich die vegane Ernährung oder vielmehr die vermehrte Zuwendung als solche förderlich auf die Gesundheit der Hunde auswirkt, ist dabei zweifelhaft.

Wesentlich einfacher ist für den allesfressenden Hund hingegen eine ovo-lacto-vegetarische Ernährung, bei welcher zwar auf Fleisch-, nicht aber auf Milch- und Eiprodukte verzichtet wird.

Was braucht die Hauskatze?

Katzen begleiten den Menschen auch schon, seit er sesshaft geworden ist. Allerdings waren sie bis vor Kurzem weniger beste Freunde als Nutztiere, deren Aufgabe es war, im Umfeld menschlicher Ansiedlungen Mäuse und andere ungeliebte Gäste zu jagen (und zu fressen) und somit fern zu halten. So hatten Hauskatzen bis in die jüngste Zeit keinen Anlass, ihre Verdauung einer Fütterung durch Menschen anzupassen. Sie sind daher echte Fleischfresser geblieben.

Somit entspricht eine vegane wie auch eine ovo-lacto-vegetarische Ernährung nicht der Natur der Katze. Dazu kommt, dass Katzen sich nicht wie Hunde durch Aushungern zu einer Nahrungsumstellung zwingen lassen – sie sterben lieber als ihre Futterprägung aufzugeben.

Nicht nur in meinen Augen entbehrt eine solche Katzen-Ernährung daher jeden Rest eines Sinns, sondern auch Fachtierärzte und andere Experten für Tierernährung stehen ihr ablehnend gegenüber.

Fazit

Vegane Ernährung ist für den Menschen möglich, aber kompliziert. Sie erfordert viel Wissen und noch mehr Aufwand, insbesondere wenn Heranwachsende damit versorgt werden sollen. Ein gedankenloses Weglassen “alles Tierischen” kann sogar gefährlich werden. Überdies lässt mich allein schon die Häufigkeit, mit welcher in der Liste der veganen Ersatznahrung “Nahrungsergänzungsmittel” – zuweilen gar als einzige Alternative – auftauchen, daran zweifeln, dass die vegane Ernährung des Menschen irgendwie “natürlich” sein kann.

Eine ganzheitlich vegane Lebensweise kann noch komplizierter werden – nicht zuletzt, wenn es um die Haltung von Haustieren geht:

Ein Haushund kann vegan ernährt werden, ohne dass dies “unnatürlicher” als beim Menschen wäre (es ist aber ebenso wenig “natürlicher”!) – das ist aber mindestens genauso kompliziert und aufwändig und erfordert Wissen über die menschliche Ernährung hinaus.

Eine Katze frisst hingegen von Natur aus Fleisch und braucht es auch. Eine vegane oder auch nur vegetarische Ernährung von Katzen kann daher (nicht nur) in meinen Augen nicht im Sinne der Tiere sein.

Aber ist es überhaupt “vegan”, Haustiere zu halten? Was meint ihr?

Dieser Artikel ist ein Beitrag zum ScienceBlogs Blog-Schreibwettbewerb 2016. Deshalb gibt es ihn für einmal auswärts zu lesen – und eure Mitwirkung ist gefragt!

 

Letztes Jahr erhielt ich von meiner Schwägerin ein duftiges Weihnachtsgeschenk: Ein Fläschchen mit einer Duft-Essenzmischung. “Diese Essenzen lassen aufatmen” steht darauf, und aus 100% naturreinen ätherischen Ölen soll der Inhalt bestehen. Wunderbar! Das natürliche Aroma von Wald, Kräutern und Gewürzen für das eigene Zimmer, ganz ohne Zusatzstoffe – mag so mancher denken, der von der Sanftheit und Verträglichkeit der Natur überzeugt sein mag. Und der das Fläschchen noch nicht umgedreht hat.

Auf dessen Rückseite prangen nämlich gleich vier rotumrandete Rauten mit alarmierenden Symbolen darin, wie man sie von Chemikalien-Verpackungen her kennt: Die GHS-Gefahrensymbole für “entzündlich”, “gesundheitsschädlich”, “Gefahr” und “umweltgefährdend”. Gefahrstoffe in der naturreinen Essenzmischung? Was ist da noch drin nebst den natürlichen Duftstoffen? Bin ich etwa einem Skandal auf der Spur….?

 

Warum Naturstoffe und gefährliche Chemie in einer Flasche keinen Widerspruch darstellen, könnt ihr in meinem Wettbewerbsbeitrag auf Astrodicticum Simplex nachlesen und eure eigene Stimme beim Leser-Voting hinterlassen. Dabei könnt ihr sogar etwas gewinnen! Die Einzelheiten zu Ablauf und Abstimmung sind am Anfang des Wettbewerbsbeitrags verlinkt!

Schon im Vorfeld der Olympischen Sommerspiele in Brasilien legte sich ein gefürchteter, aber auch nur zu bekannter Schatten solcher Sport-Events über Rio: Der Skandal um staatlich organisiertes Doping in Russland, welcher um ein Haar zum Ausschluss sämtlicher russischer Teilnehmer geführt hätte. Die Diskussion um den Entscheid des IOCs zum Teil-Ausschluss hat hohe Wellen geschlagen – und gar nicht überraschend tauchen neue Meldungen über positive Doping-Proben von Athletinnen aus anderen Nationen auf.

Aber nicht nur im Leistungssport wird gedopt – nicht ums sonst liest sich die Dopingliste der Stiftung Antidoping Schweiz wie eine Beweismittel-Liste bei der Drogenfahndung. Denn auch im Breitensport und besonders im alltäglichen Leben scheint viel zu oft nicht mehr zu genügen, was ein Mensch von sich aus leisten kann. Also wird, wo immer möglich ist, am menschlichen Körper geschraubt und manipuliert…

Den oftmals massiven Gesundheitsgefahren, die das mit sich bringt, sind sich (zu) viele gar nicht bewusst. Diese Geschichte soll einen Einblick darin geben, wie verschiedene zum Doping verwendete Substanzen und Methoden auf den Körper wirken, und welche Gefahren sich daraus ergeben. Denn unsere Körperfunktionen sind so komplex und fein aufeinander abgestimmt, dass daran herum zu schrauben gar nicht gesund sein kann.

Die Schraubenzieher: Womit gedopt wird

Der Chemische Reporter hat eine schöne Kurzübersicht über die wichtigsten Dopingmittel zusammengestellt. Die Stoffe, die sich dort und auf der Dopingliste finden, sind nahezu alle als Medikamente zur Behandlung von Krankheiten entwickelt oder entdeckt worden – um eine Schraube, wenn sie locker ist – wieder anziehen zu können. Auf den gesunden Körper, der keiner “Reparatur” bedarf, wirken sie jedoch ebenso – sodass eine Leistungssteigerung erzielt werden kann. Aber wie bei einer zu fest angezogenen Schraube, die sich festbeisst, ist eine Verschlimmbesserung dabei geradezu abzusehen.

Never change a running system

Dieser Satz sollte jedem, der sich mit IT-Technik beschäftigt, geläufig sein – insbesondere wenn er oder sie beim “Optimieren” am Computer schon Erfahrung mit derlei Verschlimmbesserungen gemacht hat. Mehr noch als ein Computer ist jedoch der menschliche Körper ein hochkomplexes System aufeinander abgestimmter Prozesse, und dementsprechend sollte dieser Satz ebenso für unsere Gesundheit gelten. Denn wer daran schraubt, kann letztlich kaum überblicken, was er da tut (für diejenigen, die es trotzdem versuchen wollen, gibt es atemberaubende Karten unserer Stoffwechsel-Wege…).

Ich habe die gemäss Doping-Liste verbotenen Substanzen und Methoden nach Art der Einflussnahme auf den menschlichen Körper sortiert, was grob der Sortierung der “offiziellen” Doping-Liste entspricht. Denn aus der Art der Einflussnahme ergeben sich auch die Gefahren, die der Missbrauch der jeweiligen Substanz oder Methode mit sich bringt:

 

1. Hormon- und Stoffwechselmodulatoren

Hormone, jene “Botenstoffe”, die von körpereigenen Drüsen produziert und ausgeschüttet werden, um – oft in entfernten Körperregionen – Stoffwechselprozesse in Gang zu setzen, zu stoppen und zu regulieren, sind die Schrauben schlechthin – schliesslich ist das Steuern von Körperfunktionen ihre Hauptaufgabe. Die in der internationalen Dopingliste als “Hormon- und Stoffwechselmodulatoren” bezeichneten Substanzen sind keine Hormone im eigentlichen Sinne, aber sie verändern die Wirkung von Hormonen, indem sie die Bereitstellung bestimmter Hormone fördern oder hemmen oder mit den Bindestellen, an welchen Hormone ihre Botschaften weitergeben, wechselwirken und die jeweilige Botschaft beflügeln oder aufhalten.

Zu den bekanntesten Substanzen dieser Art zählen:

  • Anabolika: darunter Anabole Steroide und b-2-Agonisten:”Anabole” Stoffe fördern den Aufbau von körpereigenem Gewebe. Anabole Steroide sind chemische Verwandte des männlichen Geschlechtshormons Testosteron, die fördernd auf den Aufbau von Proteinen und damit von Muskelmasse wirken. b-2-Agonisten haben eine vergleichbare Wirkung, entfalten diese aber fernab vom Geschlechtshormon-Haushalt.
  • Myostatininhibitoren:Das Protein Myostatin limitiert im gesunden Körper das Muskelwachstum – ein Stoff, der diese limitierende Wirkung hemmt, kann somit zu ungezügeltem Muskelwachstum führen.
  • Erythropoetin (“EPO”):Dieses Protein kann an sogenannte Vorläuferzellen im Knochenmark binden und diesen die Botschaft “entwickelt euch zu roten Blutzellen” übermitteln. Die so vermehrt gebildeten roten Blutzellen erhöhen die Sauerstoff-Transportkapazität und somit die Leistungsfähigkeit des Körpers.
  • Beta-Blocker: Hemmen die Wirkung der Stress-Hormone Adrenalin und Noradrenalin und vermindern damit Nervosität, Muskelzittern und weitere Stress-Symptome.
  • Glucocorticoide (“Cortison”): Beeinflussen den Zuckerstoffwechsel und hemmen Entzündungsreaktionen, die auch Folge körperlicher Belastung sein können.
  • Insulin: Das Hormon aus der Bauchspeicheldrüse senkt den Blutzuckerspiegel, indem es die Einlagerung von Glucose in das (Muskel-)Gewebe fördert, wo es im Wettkampf (wenn Leistung erforderlich ist) als Energielieferant auf Abruf bereit steht. Ausserdem wirkt Insulin auf den Aminosäure- und Fettstoffwechsel.
  • Meldonium: Ursprünglich als Herz-Medikament entwickelt hemmt Meldonium die körpereigene Herstellung von Carnitin, was eine Anreicherung von dessen Vorstufe g-Butyrobetain “GBB” zur Folge hat. GBB soll im Falle eines Herzkranz-Gefässverschlusses die Energieversorgung der abgeschnittenen Zellen verbessern – im gesunden Körper kann diese Fähigkeit der Leistungssteigerung dienen. Im Übrigen spielt auch Carnitin eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und gilt als “Fatburner” schlechthin, der als (erlaubte) Nahrungsergänzung gerade im Ausdauersport ebenfalls beliebt ist.

 

Modulatoren, die Wachstum von Gewebe fördern, tun dies in der Regel nicht besonders zielgenau. Was also das Wachstum von gewünschten Muskeln oder Blutzellen fördern soll, fördert oft auch das Wachstum ganz anderer Dinge, wie von Gliedmassen (Akromegalie), inneren Organen (Herz und Leber) oder von Krebs-Tumoren – und das unumkehrbar.Für die anabolen Steroide kommt der Eingriff in den Geschlechts-Hormonhaushalt hinzu, der bei Männern zur Ausbildung weiblicher (Brustwachstum!), bei Frauen zur Ausbildung männlicher Merkmale (tiefe Stimme und mehr) und bei beiden Geschlechtern zu weiteren Folgen hormonellen Durcheinanders (Akne!), sowie zu Arterienverkalkung bis hin zum Herzinfarkt führen kann.

Wer Insulin zur Leistungssteigerung verwendet, riskiert einen Abfall des Blutzuckerspiegels, welcher zur Unterversorgung des Gehirns mit Energie mit Bewusstseinsverlust – und im schlimmsten Fall mit Todesfolge – führen kann. Ebenso geht nach hinten los, wenn Typ-1-Diabetiker, deren Körper selbst kein Insulin bereitstellen kann, zur Förderung der Fettverbrennung durch “Hungern” auf die Zufuhr des Hormons verzichten (in meinen Augen ist Insulinpurging auch eine Form von Alltags-Doping – aber zumindest vergleichbar gefährlich) .

In vielen Fällen bewirkt das Schrauben am Stoffwechsel zudem eine sogenannte “negative Rückkopplung”: Viele Stoffwechselprozesse sind so gestaltet, dass ein reichliches Vorhandensein des jeweiligen Produktes dessen Herstellung ausbremst, während ein Mangel sie ankurbelt. Wird ein Modulator nun von aussen zugeführt, stellt der Körper mitunter die Herstellung desselben oder eines entsprechenden Verwandten ein, was zur Entstehung einer Abhängigkeit beitragen kann.

Einen weiteren Beitrag zu einer Abhängigkeit von solchen Dopingmitteln “leisten” psychische Veränderungen, die mit dem Schrauben am Hormonhaushalt einher gehen und von Libido-Verlust über gesteigerte Aggressivität bis hin zu schweren Erkrankungen wie Depressionen erstrecken können.

 

2.Stimulanzien

Aufputschmittel aller Art sind (leider) in vielen Lebensbereichen Gang und Gäbe. Sie fördern die Bereitstellung von Energie, die für körperliche oder/und geistige Leistung verwendet werden kann, oder heben gar natürliche Grenzen der Energiebereitstellung (“Erschöpfung”) auf.

Das vielleicht bekannteste Stimulans – Koffein – ist so alltäglich, dass es nicht verboten ist. Zu dieser Stoffgruppe gehören jedoch auch bekannte Drogen, z.B. Amphetamine wie Ecstasy, Kokain und Medikamente wie Ephedrin und Methylphenidat, oder das hochgiftige Strychnin.

 

Unser Stoffwechsel ist mit “Sicherheitsmechanismen” ausgestattet, die verhindern, dass mehr Energie aus seinen Speichern bereitgestellt wird, als der Körper regenerieren könnte. Das macht sich bemerkbar, indem wir “müde” werden, wenn die so festgelegten Untergrenzen erreicht werden. Aufputschmittel hebeln diese Sicherheitsvorkehrungen aus, sodass die Energiespeicher mehr oder minder nach Belieben geleert werden können. Das ermöglicht eine höhere oder anhaltendere Leistungsfähigkeit – im Sport, im Arbeitsalltag oder auch beim “Partymachen” ebenso wie die vollständige Ausbeutung der körpereigenen Energiereserven bis zur tödlichen Erschöpfung.

Ein anhaltender Wach- oder gar Erregungszustand wird anfangs oft als positiv empfunden, zieht auf Dauer aber schwerwiegende psychische Beeinträchtigungen bis hin zur Abhängigkeit und eine erhebliche Belastung des Herz-Kreislauf-Systems nach sich.

 

3. Narkotika

Starke Schmerzmittel – im Wettkampf verboten sind solche aus der Gruppe der Opioide – vermindern oder unterbinden gar die Schmerzwahrnehmung, die mit starker körperlicher Belastung einhergehen kann. Und wenn der Kontakt mit dem Turngerät oder dem Gegner im Kampfsport, wie auch strapazierte Muskeln im Ausdauersport weniger weh tun, geht es um so akrobatischer, unbezwingbarer oder einfach andauernder zu und her. Zu den Opioiden zählen bekannte Medikamente wie Morphin und Codein, aber auch das als Droge verbreitete Heroin.

 

Auch das Empfinden von Schmerz ist ein Sicherheitsmechanismus unseres Körpers: Was wehtut, veranlasst uns zur sofortigen Änderung möglicherweise gefährlicher Umstände – ob durch reflexartiges Zurückweichen von einer Hitzequelle, Ausruhen bei schmerzenden Muskeln oder Ruhigstellen eines verletzten Körperteils. Die Einnahme von Opioiden vor einem Wettkampf hebelt die schützende Funktion von Schmerzen aus und vermindert überdies die geistige Aktivität, sodass eine Warnung vor drohender Erschöpfung oder folgenschwerer Verletzungen womöglich “ungehört” bleibt.

Davon abgesehen wird der “in Watte gepackte” Zustand nach Konsum von Opioiden, in welchem auch Ängste und Probleme verdrängt werden, zunächst als angenehm empfunden und schnell zur Gewöhnung. Dementsprechend schnell stellt sich eine starke Abhängigkeit von solchen Wirkstoffen ein, während der verstärkte Konsum mit schwerwiegenden psychischen Folgen, Apathie, Bewusstseinsstörungen und im Falle einer Überdosis zu Atemlähmung und Kreislaufschock führen kann.

 

4. Blutdoping

Eher eine Methode, denn eine Substanz: Durch Transfusion von eigenem oder Spenderblut oder Blutersatzstoffen soll das Gleiche erreicht werden wie durch die Zufuhr von EPO: Eine Erhöhung des Anteils roter Blutzellen im Blut, die dann um so mehr für körperliche Leistung notwendigen Sauerstoff transportieren können.

 

Ebenso wie beim Missbrauch von EPO zur vermehrten Neubildung von roten Blutzellen kann die Transfusion derselben die Fliesseigenschaften des Blutes zu Ungunsten des Anwenders verändern: Je mehr sperrige rote Zellen das Blut enthält, desto “dickflüssiger” ist es, und desto schwieriger gelangt es durch enge Blutgefässe hindurch: Es besteht die Gefahr der Entstehung von Thrombosen (Blutgerinnseln) oder Embolien (Blockade eines Blutgefässes durch einen Pfropf). Ein Hämatokrit (also Anteil der (roten) Blutzellen am Gesamtblutvolumen) von 60% und mehr gilt als ernsthaft gesundheitsgefährdend.

Darüber hinaus birgt Blutdoping alle Risiken, die auch mit anderen Transfusionen einher gehen: Infektionen durch unsachgemäss gehandhabte oder gelagerte Konserven oder durch Erreger wie HIV oder Hepatitis-Viren in Fremdblut.

 

5. Diuretika und andere Maskierungsmittel

Diuretika führen zu einer teilweise stark vermehrten Ausscheidung von Flüssigkeit über die Nieren. Das kann dienlich sein, um im Vorfeld von nach Gewichtsklassen eingeteilter Wettkämpfe kurzfristig an Gewicht zu verlieren und als leichter klassifiziert zu werden, oder um andere Substanzen, die nicht gefunden werden sollen, aus dem Körper zu schwemmen.

Eine andere Möglichkeit zur Maskierung stellt die Erhöhung des Blutvolumens durch Infusion von “Plasmaexpandern” – das sind Stoffe, die nicht durch die Blutgefässwände dringen können – was zur Folge hat, dass dem osmotischen Druck folgend Wasser aus dem umgebenden Gewebe in die Blutgefässe verlagert wird. Auf diese Weise kann der Erhöhung des Hämatokrits durch Blutdoping oder EPO oder den Folgen von Flüssigkeitsverlust beim Ausdauersport entgegengewirkt werden.

 

Der schnelle Flüssigkeitsverlust, der durch Diuretika herbeigeführt werden kann, bringt den Wasser- und Salzhaushalt des Körpers durcheinander, mit allen Folgen einer Dehydrierung: Blutdruckabfall, Herzrhythmusstörungen, Kreislaufschock und die Risiken eines erhöhten Hämatokrits. Die Ausscheidung all der Flüssigkeit über die Nieren kann zudem diese Organe in Mitleidenschaft ziehen.

Plasmaexpander wirken dem zwar entgegen, entziehen das dazu nötige Wasser jedoch dem umliegenden Körpergewebe, sodass das Problem Flüssigkeitsmangel damit nicht behoben, sondern allenfalls verschoben wird.

 

6. Gen-Doping

Stoffwechsel-Modulatoren, die dem Körper von aussen zugeführt werden, sind verboten – solche, die der Körper selbst herstellt, logischerweise nicht. Was wäre also, wenn man den Körper anleiten könnte, die gewünschten Substanzen selbst herzustellen? Die Rezepte und Gebrauchsanweisungen für all unsere Stoffwechselschritte sind in unseren Genen hinterlegt – und die Gen-Technologie erlaubt uns mittlerweile, diese Rezeptsammlung zu editieren – beispielsweise ein Gen für ein leistungsförderndes Protein hinzuzufügen oder die Herstellungsrate für ein natürlich vorgesehenes Protein zu erhöhen oder zu senken. Als “Gentherapie” zur Korrektur von Defekten, die zu Erbkrankheiten führen, ist das eine tolle Sache – und zur permanenten Leistungssteigerung ohne Einnahme von Substanzen verlockend…

Das klingt im ersten Augenblick nach  Khan Noonien Singh und seinen genetisch aufgewerteten-Kollegen aus Star Trek – aber so weit ist man (zum Glück) noch nicht. Zum einen ist die vorgeburtliche Ausstattung von Menschen mit leistungsförderlichen Merkmalen (noch) nicht möglich, zum anderen steckt auch die Korrektur unseres Erbguts mittels “Gentherapie” noch in den Kinderschuhen, sodass sie mit Fehleranfälligkeit und begrenzten Erfolgschancen einher geht. Dennoch ist die Verlockung so gross, dass Gen-Doping dieser Art bereits seit einigen Jahren als verbotene Methode auf der Dopingliste steht.

Da die Gen-Therapie heutzutage noch nicht ausgereift und Gen-Doping illegal ist, sind die Risiken dieser Methode vielfältig. Sie reichen von verunreinigtem oder minderwertigem Material aus dem “Hinterhof-Labor”, mangelnder Betreuung, unerprobten Behandlungen über das Risiko von Unverträglichkeiten gegenüber den eingesetzten “Gen-Fähren” (zum Beispiel Viren, die genetisches Material in das Erbgut des Empfängers einfügen sollen) bis dahin, dass das Ergebnis der Veränderung nicht das Ewünschte, sondern vielmehr eine Beeinträchtigung ist. Denn eine einmal erfolgte “Gen-Therapie” ist mit heutigen Mitteln nicht rückgängig zu machen.

 

Fazit

Doping – das Schrauben am Stoffwechsel – gefährdet massiv und oft unwiderruflich die Gesundheit. Und nicht nur die von Spitzensportlern, sondern auch all die all jener, die im Breitensport wie beim Krafttraining oder im Berufs- oder Ausbildungsalltag darauf zurückgreifen. Darüber hinaus machen viele dieser Dopingmittel schnell abhängig und sind nicht umsonst als “Drogen” berüchtigt. Selbst “einmal ausprobieren” ist also häufig mit erheblichem Risiko verbunden.

Dass unsere Gesellschaft uns zunehmend Leistungen abverlangt, die derart jenseits der menschlichen Leistungsfähigkeit liegen, dass Doping-Mittel und -methoden immer weitere Verbreitung finden, gibt mehr sehr zu denken. Nicht zuletzt, weil auch ich in der Zeit um mein Abitur eine Substanz von der Doping-Liste aus medizinischen Gründen verordnet bekommen habe und mich heute verunsichert frage, ob meine Diagnose damals wirklich gerechtfertigt oder letztlich ein Produkt unserer Leistungsgesellschaft war.

Das Medikament nehme ich übrigens seit bald 10 Jahren nicht mehr und stelle mir heute mehr denn je die Frage: Was können wir – jede/r einzelne – gegen diese bedenkliche Höher-Schneller-Weiter-Tendenz in unserer Gesellschaft tun?

Ich habe in den letzten Jahren zwei Dinge gelernt:

  1. Setze bei dem, was du tust, auf deine eigenen Gaben und Leidenschaften (Stärken hat jeder – die Kunst ist, sich derer bewusst zu werden).
  2. Erkenne deine eigenen Leistungen als solche an. Und das gilt vor allem für die kleinen! Denn was für den Einen vielleicht selbstverständlich ist, kann für den anderen eine Leistung sein – und darf, nein sollte gefeiert werden.

 

Denn wer mit sich selbst zufrieden ist, ist bestens dafür gerüstet, unmenschliche Messlatten links liegen zu lassen und – hoffentlich – kollektiv die Bremse zu ziehen. Je mehr wir Mensch sein dürfen, desto leichter wird es uns fallen, Mensch zu sein – gesund und ohne Gift.

Und ihr? Habt ihr schon Erfahrung mit Doping – in welcher Form auch immer – gemacht? Wie steht ihr zur heutigen Leistungsgeselllschaft?

Feuerwerk - Tradition oder Umweltsünde?

Der Legende nach gründeten Vertreter der drei Ur-Kantone Schwyz, Uri und Unterwalden am 1. August 1291 die Eidgenossenschaft, aus welcher sich die heutige Schweiz entwickelt hat. Deshalb wird der “Geburtstag der Schweiz” jedes Jahr mit einem Nationalfeiertag voller Bräuche und Traditionen begangen.

Eine dieser Traditionen scheidet jedoch selbst in der Schweiz, ebenso wie an Silvester in Deutschland, Österreich und anderen Ländern, die Geister: Das Feuerwerk. Ähnlich wie zum Jahreswechsel in den Nachbarländern (aber auch in der Schweiz selbst), brennen die Schweizer am Abend ihres Nationalfeiertags traditionell im privaten Rahmen Feuerwerk ab. Im Unterschied zu Silvester jedoch nicht vornehmlich innerhalb von 15 bis 30 Minuten nach Mitternacht, sondern über den ganzen Abend verteilt.

Umso mehr Zündstoff liefert dieses Geburtstagsfeuerwerk auch Tierbesitzern, Lärmempfindlichen oder Atemwegserkrankten, für welche Tage wie diese nicht selten zur Belastung werden. Um den Bedürfnissen sowohl der Anhänger der Tradition als auch der Belasteten gerecht zu werden, hat das Schweizer Bundesamt für Umwelt (BAFU) reichlich Zahlen und Studien rund um Feuerwerk und seine Auswirkungen auf die Umwelt gesammelt, die auch Grundlage für diese Geschichte um die Chemie in Feuerwerkskörpern und ihre Bedeutung für die Umwelt sind.

 

Eine Schweizer Tradition: Zahlen zum Feuerwerk – nicht nur am Nationalfeiertag

Das BAFU schätzt, dass in der Schweiz in jüngeren Jahren (2009 bis 2013) jährlich rund 2000 Tonnen Feuerwerkskörper zum Einsatz kommen – der Löwenanteil davon am 1. August und an Silvester. Dabei besteht solch ein Feuerwerkskörper jedoch zu rund 75% aus Hüllenmaterial, also Pappe, Papier, Ton oder Kunststoff, sodass tatsächlich “nur” 500 Tonnen eigentliches Feuerwerksmaterial (pyrotechnische Sätze) abgebrannt werden.

Die Hälfte davon, also rund 250 Tonnen, machen Treibladungen aus Schwarzpulver aus, die andere Hälfte sogenannte Effekt-Ladungen, welche unter anderem verschiedene Metalle zur Erzeugung farbenfroher Leuchterscheinungen enthalten.

 

Wie funktioniert ein Feuerwerkskörper/eine Rakete?

Feuerwerks-Rakete

Die klassische zylindrische Feuerwerks-Rakete ist “zweistufig” aufgebaut: Die untere Stufe enthält Schwarzpulver als Treibladung sowie die Anzündung (“Lunte”).

Schwarzpulver ist ein Gemisch, in der Regel aus 75% Kaliumnitrat (KNO3), 15% Holzkohlepulver (Kohlenstoff) und 10% Schwefel. Bei Zündung zersetzt sich das Kaliumnitrat und liefert in der von der Aussenluft abgeschlossenen Treiberhülse reichlich Sauerstoff für die Verbrennung der übrigen Komponenten. Dabei entstehen rasch grosse Mengen verschiedener Gase, die durch die Düse gebündelt nach unten austreten und die Rakete mittels Rückstoss in die Luft befördern. Der Leitstab sorgt dabei für eine ruhige Flugbahn der Rakete.

Schwarzpulver in “natürlicher” Umgebung enthält immer etwas Feuchtigkeit (Wasser, H2O). Beim Entzünden des Gemischs entstehen aus einer kleinen, kompakten Menge von Feststoffen eine grosse Menge von Gasteilchen (Stickstoff – N2, Kohlenstoffdioxid – CO2, Kohlenstoffmonoxid – CO – reagiert mit Sauerstoff weiter zu CO2, Methan – CH4, Schwefelwasserstoff – H2S, Wasserstoff – H2 – reagiert mit Sauerstoff weiter zu Wasserdampf, H2O), die von Natur aus Platz einnehmend und mit hoher Bewegungsenergie (entspricht Wärme!) auseinanderstreben.

Der wesentlich kleinere Anteil der Reaktionsprodukte sind feste Salze (Kaliumcarbonat – K2CO3, Kaliumsulfat – K2SO4, Kaliumsulfit – K2SO3, Kaliumsulfid – K2S, Kaliumthiocyanat oder -rhodanid – KSCN (im Übrigen wie alle anderen genannten Feststoffe ungefährlich), Ammoniumcarbonat – (NH4)2CO3, und Reste von Kohle – 〈C〉 und Schwefel – 〈S〉, die zur Entstehung von Rauch beitragen.

Die schnelle Freisetzung von Gasen verleiht Sprengstoffen wie dem Schwarzpulver ihre Sprengkraft. Triebkraft des Ganzen ist jedoch das Streben der beteiligten Stoffe nach Redox-Reaktionen, also dem Austausch von Elektronen: Bestandteile des Schwarzpulvers wie Kohlenstoff und Schwefel werden oxidiert – sie geben Elektronen an Sauerstoff ab, welcher mit der Aufnahme dieser Elektronen reduziert wird. Vergleichbares geschieht beim Rosten von Eisen und ist in der Geschichte zur Rostparade genauer beschrieben – nur um vieles gemächlicher als bei einer Sprengstoff-Explosion.

 

Während des Flugs verhindert die Trennladung eine vorzeitige Zündung der zweiten Stufe durch das verbrennende Schwarzpulver. Erst die Überzündung im oberen Teil der Treiberhülse ermöglicht nach dem Ausbrennen der Treibladung die Zündung der Zerlegerladung, welche die zweite Stufe der Rakete – die Effekthülle samt Effektladung – auseinander sprengt. Die dabei gezündete Effektladung leuchtet, während sie auseinandergerissen wird, farbig auf und erscheint uns für wenige Sekunden als bunte Sternenkaskade am Himmel.

Damit das funktioniert, enthält die Effektladung ihrerseits sauerstoffliefernde Stoffe, also Nitrate (wie Kaliumnitrat – KNO3) oder/und Perchlorate (wie Kaliumperchlorat – KClO4), und Metalle, die sehr hell und sehr heiss verbrennen – also Magnesium oder Aluminium, oder beide als Legierung “Magnalium”.

Die Verbrennung dieser Metalle geht mit Temperaturen bis 2000°C (!) einher. In einem solchen Inferno können chlorhaltige organische Verbindungen, wie der bekannte Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Chlor-Atome abgeben, die mit den farbgebenden Metallen neue Verbindungen bilden, welche angeregt von der in den explosionsartigen Reaktionen freigesetzten Energie farbig  am Himmel leuchten (wie das Leuchten vor sich geht, erzählt die Geschichte um Farben, Licht und Glanz).

Dabei gibt zum Beispiel Barium grünes Licht, Strontium rotes, Kupfer blaues und Natrium orangegelbes Licht. Und ebenso entstehen im Feuer der Raketen-Explosion zahlreiche Nebenprodukte.

 

Welche Gefahren gehen von Feuerwerkskörpern aus?

Für Menschen:

Unfall-/Verbrennungsgefahr

Feuerwerkskörper brennen sehr, sehr heiss (wie bereits erwähnt mit bis zu 2000°C – während selbst ein guter Pizzaofen gerade einmal etwa 400°C zustande bringt): Das ist notwendig, um die gewünschten Leuchteffekte zu erzeugen. Deshalb gibt es zu Feuerwerkskörpern, die den Vorgaben der EU entsprechen, stets eine Bedienungsanleitung, die ausweist, wie sie zu handhaben sind, damit man sich verbrennt oder schlimmere Verletzungen erleidet. Deshalb gehören Feuerwerkskörper, vor allem solche mit Leuchteffekt, ebenso wenig in die Hände von (unbeaufsichtigten) Kindern wie in vollbesetzte Fussballstadien – denn auch die als “Pyros” berüchtigten bengalischen Feuer erreichen derart hohe Temperaturen, bei denen nahezu alles zerstört wird, was man in einem Station finden kann: Menschen, Kleidung, Kunststoffe und vieles mehr. So stellen  Feuerwerkskörper gerade im dichten Gedränge eine erhebliche Verletzungsgefahr dar!

Gehörschädigungen

Feuerwerkskörper sollen laut sein – die Bedienungsanleitung gibt an, wie sie zu verwenden sind, damit sie nicht zu laut werden (Abstand einhalten!): Trotzdem können schnell Grenzwerte überschritten werden – wie Messungen zeigen auch bei Grossfeuerwerken von professionellen Feuerwerkern. Gehörschutz ist daher für Feuerwerker – professionelle wie private dringend, für ihre Zuschauer aber ebenfalls empfohlen. Ich selbst trage bei Grossfeuerwerken, die ich im Freien beobachte, auch wenn sie scheinbar weit entfernt auf Booten auf dem Zürichsee gezündet werden, stets Ohrstöpsel.

Belastung durch Chemikalien: Feinstaub!

Die aus der Sicht des BAFU einzig beachtenswerte Belastung mit Chemikalien aus Feuerwerkskörpern ist die kurzfristige Erzeugung von Feinstaub beim Abbrennen: Aus den 500 Tonnen jährlich verfeuerter pyrotechnischer Sätze werden schätzungsweise rund 360 Tonnen der Sorte Feinstaub, die in unsere Lungen gelangen kann (PM10 genannt) , freigesetzt (bis in unsere Lungenbläschen gelangt davon wiederum ein Bruchteil). Das klingt nach viel, erscheint aber weitaus nebensächlicher, wenn man die Menge dieses Feinstaubs dagegen stellt, die während eines Jahres insgesamt in der Schweiz durch Strassenverkehr und andere Quellen erzeugt wird: 19’000 Tonnen! Der eher kleine feuerwerksbedingte Anteil daran wird jedoch vornehmlich in zwei Nächten freigesetzt: Am Abend des 1. Augusts und in der Silvesternacht. So wird es nicht verwundern, dass in den 24 Stunden rund um ebendiese Nächte in besiedelten Gebieten die vorgeschriebenen Grenzwerte für den Feinstaubgehalt der Luft überschritten werden. Das wiederum kommt allerdings auch an anderen Tagen ziemlich häufig vor – in allen Gebieten der Schweiz bis auf das sehr dünn besiedelte Hochgebirge mindestens 5, in städtischen Gebieten bis zu 30 mal im Jahr.

So stellt der Feuerwerks-Feinstaub denn auch für gesunde Menschen keine nachweisbare Belastung der Atemwege dar. Anders sieht das bei Menschen mit bereits bestehenden Atemwegs- (zum Beispiel Asthma!) oder auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen aus: Unter solchen wurden in und unmittelbar nach Feuerwerksnächten (zusätzliche) Beeinträchtigungen der Lungenfunktion nachgewiesen und Fälle von akuten Beschwerden nach Umgang mit Feuerwerkskörpern registriert. Das BAFU empfiehlt daher Menschen mit solchen Erkrankungen, die direkte Begegnung mit Feuerwerksrauch zu vermeiden.

 

Was die Vielzahl von chemischen Verbindungen betrifft, die bei einem Feuerwerk freigesetzt werden (dazu zählen neben den Salzen verschiedener Schwermetalle diverse Verbrennungsgase sowie organische Verbindungen – die bedenklichen unter diesen werden von Umweltchemikern gern als “VOC”, “volatile organic compounds” zusammengefasst):

Die allermeisten dieser Stoffe gelangen aus anderen Quellen in unserer technisierten Welt in wesentlich grösserem Umfang als durch Feuerwerk in unsere Umgebung, sodass eine Feuerwerksnacht in Sachen Belastung damit kaum ins Gewicht fällt. Überdies dürfen die hier verwendeten Feuerwerkskörper besonders giftige Schwermetalle – Blei, Arsen, Quecksilber, aber auch Cadmium – gar nicht enthalten (man findet sie darin auch nur in Spuren, wenn überhaupt, die als Verunreinigungen geduldet werden). Dementsprechend sind Quellen für die Belastung von Menschen mit Schwermetallen und anderen Stoffen wohl anderswo zu  suchen als im Feuerwerk.

 

Für Tiere:

Ein Feuerwerk hat jedoch nicht nur Auswirkungen auf Menschen – die Tiere in seiner Umgebung sind mindestens ebenso davon betroffen:

Gehörschädigungen

Die meisten Wirbeltiere haben einen Hörsinn, das heisst Ohren, wie wir Menschen, auch wenn man diese – wie bei Vögeln – nicht immer sieht. Und dieser Hörsinn kann ebenso Schaden nehmen wie der unsere. Zudem ist der Hörsinn vieler Tiere – auch unserer Haustiere – um Vieles empfindlicher als menschliche Ohren.

Folgen von Schreckreaktionen

So können unsere Tiere nicht nur ebenso wie wir Hörschäden in Form von Ohrgeräuschen oder Taubheit erleiden, sondern auch durch die knallenden Geräusche eines Feuerwerks erschrecken oder gar in Panik geraten und blindlinks flüchten – im schlimmsten Fall direkt vor ein fahrendes Auto oder in einen Abgrund. Haustierbesitzern wird daher empfohlen, ihre Tiere vor und während Feuerwerks-Nächten im Haus zu behalten und ihnen eine schallgeschützte Zuflucht zu bieten.

Wildtiere, zum Beispiel Wasservögel, die keine menschliche Behausung als Zuflucht haben, werden nicht selten von Feuerwerk vertrieben und lassen sich erst Wochen nach dem Ereignis wieder an ihren angestammten Plätzen blicken. Daher empfiehlt das BAFU, bei der Planung von Feuerwerk im Rahmen von Veranstaltungen stets auch einen Tierschutz-Experten mit einzubeziehen.

 

Welche Feuerwerkskörper sind in der Schweiz (bzw. in der EU) zugelassen?

  • Das Schweizerische Sprengstoffgesetz und die Sprengstoffverordnung, welche Anweisungen zur Umsetzung dieses Gesetzes enthält, sind der EU-Richtlinie 2007/23/EG angepasst, sodass in den EU-Staaten, unter anderem Deutschland und Österreich, vergleichbare Regeln gelten werden: Feuerwerkskörper dürfen in Verkehr gebracht werden, wenn sie den Sicherheitsvorgaben der EU-Richtlinie entsprechen, einer der 4 Kategorien zugeordnet werden können und den Regeln entsprechend gekennzeichnet sind (Bedienungsanleitung!).
  • Die hochgiftigen Schwermetalle Blei, Arsen und Quecksilber und ihre Verbindungen sowie der organische Chlorlieferant Hexachlorbenzol (HCB) sind als Inhaltsstoffe verboten. Ausserdem dürfen Feuerwerkskörper keine Stoffe enthalten, die gemäss dem Chemikaliengesetz verboten sind.
  • Knallkörper am Boden sind verboten (ausgenommen ist Kleinfeuerwerk der Kategorie 1).
  • Die Kantone können weitere Bedingungen stellen und den Verkauf bzw. Gebrauch von Feuerwerk auf bestimmte Anlässe/Tage limitieren
  • Die 4 Kategorien sind:
    • 1: Feuerwerkskörper, die eine sehr geringe Gefahr darstellen und vernachlässigbar laut sind: z.B. Knallteufel, “Frauenfürze” (Ladycrackers), Tischfeuerwerk. Die Abgabe ist an Personen ab 12 Jahren erlaubt.
    • 2: Feuerwerkskörper, die eine geringe Gefahr darstellen, wenig laut sind und in eingegrenzten Bereichen draussen abzubrennen sind: Vulkane bis 250g Nettoexplosivmasse (NEM), Raketen bis 75g NEM, Römische Fackeln bis 50g NEM. Die Abgabe ist an Personen ab 16 Jahren erlaubt.
    • 3: Feuerwerkskörper, die eine mittlere Gefahr darstellen, draussen im Freien abgebrannt werden müssen, und deren Lärm bei sachgemässer Verwendung nicht gefährlich ist:  Raketen bis 500g NEM, Batterien bis 1000g NEM, Vulkane bis 750g NEM. Die Abgabe ist an Personen ab 18 Jahren erlaubt.
    • 4: Feuerwerkskörper, die eine grosse Gefahr darstellen und daher nur von Inhabern eines Verwendungsausweises ab 18 Jahren – also Profi-Feuerwerkern – verwendet werden dürfen. Solche Feuerwerkskörper sind nicht im freien Handel erhältlich und können nur von Inhabern eines Erwerbsscheins oder einer Abbrandbewilligung bezogen werden: Darunter fällt alles, was die Beschränkungen für Kategorie 3 übersteigt.

(Quelle: Kantonspolizei St.Gallen)

 

Fazit:

Feuerwerkskörper enthalten eine wahrhaft explosive Mischung der verschiedensten Stoffe, die gemeinsam zu wunderschönem – aber geräuschvollem Farbenspiel am Himmel und am Boden führen können. Wie bei vielen unserer technisierten Vergnügungen scheiden sich auch beim Feuerwerk die Geister: Tradition und bestaunenswerter Lichterzauber stehen gegenüber Belästigung oder gar Belastung durch Lärm, Rauch und Chemikalien.

Ich persönlich liebe das Spiel von Licht und Farben am Himmel, kann jedoch auf die Knallerei gut und gern verzichten. So kann ich die Argumente von Traditionsanhängern und Lärmemfindlichen oder Tierbesitzern gleichermassen nachvollziehen. Definierte Abbrandzeiten (bei Grossfeuerwerken und an Silvester weitgehend gegeben) und eine rechtzeitige Vorbereitung (Haustiere einsperren, Gehörschutz zur Hand haben) sollten in meinen Augen einen für beide Seiten vertretbaren Kompromiss ermöglichen.

Jene Kommentare von Tierbesitzern und -freunden auf sozialen Medien oder im Schnellzug, die ich unmittelbar nach dem eben erst begangenen 1.August 2016 zu lesen und zu hören bekam, lassen jedoch vermuten, dass die mir eigentlich sympathische und kompromissförderliche Gesetzgebung der Schweiz in Sachen Feuerwerk leider reichlich Beugung oder gar Umgehung erfährt.

Dabei gefährden jene, die Feuerwerkskörper unsachgemäss verwenden oder gar illegale, ungeprüfte “Polen-Böller” aus Osteuropa oder anderen Quellen abbrennen, nicht nur ihre Umgebung, sondern vor allem sich selbst. Denn die Energiemengen, die bei der Explosion von Feuerwerkskörpern in Form von Hitze und Schall freigesetzt werden, sind enorm. Und enorme Energiemengen können enormen, nicht wieder gut zu machenden Schaden anrichten.

Was die Chemikalien betrifft, die in Feuerwerk Verwendung finden oder beim Abbrennen entstehen, weckt nicht das Feuerwerk als solches meine Bedenken, sondern der Umstand, dass einige jener Inhaltsstoffe und Produkte des Feuerwerks, die wir nicht gern in unserer Umwelt wissen, so reichlich aus anderen menschlichen Quellen eben da hineingetragen werden, dass der Beitrag durch privates Feuerwerk dazu in den meisten Fällen nicht mehr sonderlich ins Gewicht fällt.

Alles in allem plädiere ich für Kompromissbereitschaft und gegenseitige Rücksichtnahme, ob am 1. August oder in der Silvesternacht – denn nur so können wir alle einen entspannten Feiertag verbringen.

Und wie steht ihr zum Feuerwerk? Brennt ihr selbst welches ab? Beobachtet ihr lieber, oder seid ihr mit euren Tieren beschäftigt? Habt ihr auch das Gefühl, dass das Feuerwerk sich hin zur Knallerei verändert? Ich freue mich über eure Kommentare!

Tierversuche : Wistar-Laborratte

Peter bekommt eine neue Leber

Das Telefon klingelt. Wieder einmal laufen Peter Schauer über den Rücken. Ob das der lang ersehnte Anruf ist? Peter nimmt den Hörer ab und hört zu. Sein Gesicht nimmt einen Ausdruck irgendwo zwischen Furcht und Freude an, der zu sagen scheint: Endlich ist es soweit!

Peter ist schwer krank und steht auf der Organempfängerliste. Seine Leber funktioniert nicht mehr richtig. Wenn Peter leben möchte, braucht er eine gesunde Leber. Am Telefon ist die Klinik – sie haben ein passendes Spenderorgan und bestellen ihn zur Verpflanzung ein.

Während Peter seine Siebensachen packt und sich zur Vorbereitung auf die grosse OP in die Klinik aufmacht, wartet einige Hundert Kilometer entfernt ein Helikopter an einem anderen Krankenhaus darauf, seine kostbare Fracht entgegen zu nehmen: Sorgfältig in einen Kühlbehälter verpackt wird die Leber eines eben verstorbenen Spenders zum Landeplatz gebracht, um zu ihrem wartenden Empfänger geflogen zu werden. Während des Transports ruht das Organ in einer speziellen Lösung, welche es vor der Kälte und allen anderen Widrigkeiten ausserhalb eines funktionierenden Körpers bestmöglich schützen soll. Nur so kann es so gesund wie möglich verpflanzt werden und dem Empfänger ein “neues” Leben ermöglichen…

 

Ein Morgen im Labor

Im Institut für physiologische Chemie an der Universitätsklinik Essen herrscht morgens um 9 Uhr schon reger Betrieb. Im Präparationsraum spritzt eine Medizinisch-technische Assistentin soeben eine stattliche weisse Ratte in das Reich der ewigen Träume. Das Tier wird narkotisiert, um anschliessend einem strengen Protokoll folgend die Zellen seiner Leber zu entnehmen. Zellen, auf welche die Wissenschaftler des Instituts bereits warten, um Zellkulturen daraus anzufertigen, an welchen sie ihre Experimente machen können. Die spendende Ratte wird aus ihrer Narkose nie wieder erwachen.

Der Raum gegenüber gleicht noch mehr einem richtigen kleinen Operationssaal. Ein Doktorand der Medizin sitzt dort bereits an seinem Arbeitstisch. Vor ihm liegt eine weitere weisse Ratte in tiefer Narkose. Der junge angehende Arzt nimmt an dem Tier eine Lebertransplantation vor: Er entnimmt der Ratte ihre Leber und konserviert sie in einem Behälter mit spezieller Lösung. Dann pflanzt er dem Tier eine andere Leber ein, welche er am Vortag einer anderen Ratte entnommen und in ebensolcher Lösung im Kühlschrank gelagert hatte. Nach Abschluss der Operation wird die Ratte aus ihrer Narkose aufwachen. Die Zeit, welche die Ratte anschliessend mit ihrer neuen Leber überlebt, dient als Indikator dafür, wie gut die verwendete Konservierungslösung für ihren Zweck – das Organ ausserhalb des Körpers gesund zu erhalten – geeignet ist…

Es ist unschwer zu erkennen: In diesem Institut werden Tierversuche gemacht. Und ich bin zu jener Zeit mittendrin – gehöre als Diplomandin zu den Wissenschaftlern, die ihre Zellkulturen aus Zellen der eingeschläferten Ratte anfertigen. Fast ein Jahr meiner Studienzeit habe ich im Tierversuchs-Labor zugebracht, mit den Wissenschaftlern dort gearbeitet und war selbst – zumindest indirekt – an der Nutzung von Tieren für Versuchszwecke beteiligt.

 

Was mich zur Arbeit im Tier-Labor bewegte

Die Faszination, die Geheimnisse des Lebens ein Stück weit zu entschlüsseln und etwas beitragen zu können, das kranken Menschen hilft, hat mich zu meiner Spezialisierung in einem solchen Bereich bewegt. Und wenngleich ich der Forschung im Tier-Labor inzwischen den Rücken gekehrt habe, hat mir dieses eine Jahr wertvolle Einblicke hinter die Kulissen von Tierversuchen gewährt.

Denn das Thema ‘Tierversuche’ wird kontrovers und oft hoch emotional diskutiert – sogar Ärzte (“gegen Tierversuche”), welche man als hoch gebildet einschätzen mag, greifen da zuweilen zu unsachlichen Mitteln, um ihr an sich redliches Ziel zu erreichen: den vollständigen Verzicht auf Tierversuche.

Aber was spielt sich in Tierversuchs-Labors tatsächlich ab?

 

Einige Einblicke in den Alltag im Tierlabor, die auf meinen persönlichen Erfahrungen in Essen fussen:

 

1. Tierversuche macht man nicht “einfach mal eben so”

Bevor ein Wissenschaftler oder seine Arbeitsgruppe Tierversuche machen können, muss er oder sie ein aufwändiges, gesetzlich vorgeschriebenes Antrags- und Bewilligungsverfahren meistern. Das gilt für Deutschland ebenso wie für die Schweiz.

Wer eine Studie mit Tierversuchen plant, muss seine Ziele darlegen und die Eignung bzw. Notwendigkeit der geplanten Versuche zur Erreichung dieser Ziele nachweisen. Zudem setzt sich der Antragsstellende mit der Belastung der Tiere während der Versuche auseinander und wägt die schutzwürdigen Interessen aller Beteiligten (das Wohl der Tiere wie auch den eigenen Nutzen bzw. den Nutzen der Menschheit und Umwelt an den Versuchen) gegeneinander ab.

Schliesslich entscheidet eine Kommission aus Fachleuten darüber, ob ein solcher Antrag bewilligt wird. Die Kantonale Tierversuchskommission (TKV) des Kantons Zürich besteht beispielsweise aus 11 Mitgliedern, darunter 3 Vertretern von Tierschutzorganisationen sowie einem Ethiker und anderen Fachleuten von der Universität Zürich bzw. der ETH.

Erfahrene Wissenschaftler kennen die Vorschriften “ihres” Landes für Tierversuche gut und können oft abschätzen, welches Vorhaben die Mühe eines Antrags lohnt, und welches nicht. Manchmal treiben die strengen Reglementierungen jedoch geradezu Blüten: Unsere Dozenten erzählten dereinst von der Zurückweisung des Einsatzes eines gut wirksamen Narkosemittels im Tierversuch, weil der Wirkstoff als potentiell krebserzeugend gilt. Pikant ist dieser Entscheid deshalb, weil die Tiere im geplanten Versuch nie wieder aus ihrer Narkose aufwachen sollten – womit ihnen reichlich wenig Zeit geblieben wäre, um des Wirkstoffs wegen Krebs zu entwickeln.

 

2. Die “3 R” – Refine, Reduce, Replace – waren auch Anfang 2009 schon massgeblich

Der Einsatz von Tieren in “belastenden” Versuchen, also solchen, die den Tieren Schmerzen, Leiden oder Schäden zufügen, ist gemäss Artikel 17 des Schweizer Tierschutzgesetzes auf das “unerlässliche Mass” zu beschränken (gleiches gilt auch in Deutschland).

Um dieser Vorgabe gerecht zu werden, folgen Tier-Experimentatoren, auch meine damalige Arbeitsgruppe in Essen, dem 3R-Prinzip: Replace, Reduce, Refine – zu Deutsch: Ersetzen, Verringern, Verbessern.

  • Replace – Ersetzen

Für den Ersatz von Tierversuchen durch alternative Methoden ist meine eigene Arbeit in Essen ein gutes Beispiel: Ich habe – wie eigentlich die meisten Mitglieder der Arbeitsgruppe – die meisten Versuche an Zellkulturen gemacht. Zellkulturen sind Ansiedelungen lebender Zellen in künstlicher Umgebung, an welchen die Reaktion einzelner Zellen oder von Zellverbänden auf bestimmte Einflüsse beobachtet werden kann.

Zellkulturen können aus verschiedenen Quellen gewonnen werden: Krebsähnlich entartete Zellen, die sich nahezu unbegrenzt teilen, können fortlaufend vermehrt und zu Versuchszwecken “herangezüchtet” werden: Eine bestimmte Sorte solcher Zellen mit einem regelrechten “Stammbaum” wird als Zell-Linie bezeichnet. Ihre “Entartung” schränkt jedoch gleichzeitig die Aussagekraft von Versuchen an Zell-Linien ein. Deshalb werden auch Zellen aus gesunden Organen verschiedener Lebewesen eingesetzt. Diese “primären” Zellen vermehren sich in der Regel jedoch nicht mehr, sodass für jeden Versuchsdurchlauf neue Zellen gewonnen werden müssen. Primärzellen können aus Organen zu diesem Zweck getöteter Versuchstiere (wie der Ratte aus der Einleitung), aber auch aus Schlacht- oder gar OP-Abfällen gewonnen werden.

Zellkulturen und andere Methoden können einen lebenden Organismus jedoch (noch) nicht vollständig ersetzen. Dennoch eignen sie sich gut für viele Fragestellungen in der Grundlagenforschung: Biochemische bzw. molekularbiologische Prozesse innerhalb einzelner Zellen können nachvollzogen und beeinflusst, oder eine Vorauswahl möglicher Wirkstoffe getroffen werden, ehe aussichtsreiche Kandidaten in Tierversuchen und danach in klinischen Studien weiter untersucht werden.

  • Reduce – Verringern

Neben der Verringerung der Anzahl benötigter Versuchstiere durch die sinnvolle Einordnung von Tierversuchen zwischen grundlegender Forschung an Zellkulturen und klinischen Studien, trug in Essen ein weiteres “oberstes Gebot” zur Minimierung der Anzahl benötigter Tiere dar:

Verschwendung gilt als Todsünde! Ein- bis zweimal in der Woche gab es eine Ratte, die Zellen für die ganze Arbeitsgruppe lieferte, welche bestmöglich zu verwenden waren. Auch deshalb hatten alle Mitarbeiter peinlichst genau darauf zu achten, dass ihre Kulturen stets keimfrei blieben und möglichst restlos für Versuche eingesetzt werden konnten. So sollte keine Ratte unnütz sterben müssen.

  • Refine – Verbessern

Die Wissenschaftler in Essen zeigten sich für Verbesserungen offen: Als ich im Rahmen des Studiums erstmals in das Labor meiner künftigen Arbeitsgruppe kam, wurde die zur Leberzell-“Spende” vorgesehene Ratte zur Narkose-Einleitung noch in einen Kasten mit CO2 gesetzt (das Gas ist dichter als Luft und behindert die Atmung, sodass das Tier im Kasten daran erstickt!), ehe sie eigentlich einschläfernde Spritze bekam. Als ich später die Vorbereitung auf die Diplomarbeit begann, erfolgte die Narkose-Einleitung mit Isofluran, einem in der Tiermedizin gebräuchlichen Narkosegas.

Diese Art methodischer Verbesserungen gestaltet die Arbeit für alle Beteiligten weniger belastend. Die Ratte schläft unter Isofluran-Einfluss relativ friedlich ein anstatt zu ersticken, und den Experimentator belastet es gewiss weniger, dabei zuzusehen. Überdies liefern weniger gestresste Tiere auch weniger gestresste Zellen, sodass Versuche aussagekräftiger und einfacher zu reproduzieren (mit vergleichbarem Ergebnis zu wiederholen) sind. So dienen Verbesserungen wie diese nicht nur dem Wohl der Tiere, sondern können auch die Anzahl eingesetzter Tiere vermindern.

Den Bemühungen um die Beschränkung von Tierversuchen auf ein unerlässliches Mass ist anzurechnen, dass in der Schweiz im Jahr 2014 rund 600.000 Tiere für Tierversuche verwendet wurden – Anfang der 1980er Jahre waren es noch 2 Millionen jährlich. Das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) veröffentlicht regelmässig Listen mit allen Forschungsprojekten, für welche Tierversuche durchgeführt worden sind.

3. Tier-Experimentatoren sind gut ausgebildet

Wer Tierversuche machen möchte, muss neben seiner wissenschaftlichen Ausbildung auch im Umgang mit Tieren geschult sein: Neben Versuchs- bzw. Operationstechniken lernt, wer eine Fortbildung zur Befähigung zu Tierversuchen macht, auch ganz allgemeine Fertigkeiten zur sicheren und möglichst stressfreien Handhabung von Tieren, Tierpflege und die Einschätzung der Befindlichkeit (Schmerzen!) von Tieren (was besonders bei Kleinnagern nicht ganz einfach ist, da diese als Beutetiere darauf angewiesen sind, sich Schwächen nach Möglichkeit nicht anmerken zu lassen).

Überdies gehörte ein Tierarzt zu unserer Arbeitsgruppe, zu dessen Aufgaben es gehörte, ein Auge auf die Tiere und die Experimentatoren zu haben.

Ich selbst hatte ebenfalls die Möglichkeit, in meiner Diplomanden-Zeit die Befähigung zu Tierversuchen zu erwerben und die Gewinnung der Ratten-Leberzellen zu erlernen. Letztlich konnte ich mich aber tief im Herzen nicht dazu durchringen, selbst Hand an die Tiere zu legen.

 

4. Tier-Experimentatoren sind nette, anständige Leute

Die Wissenschaftler und Mitarbeiter, die ich im Tierversuchs-Labor kennengelernt habe, sind in keiner Weise kaltherzig, sondern empfindsame und verantwortungsbewusste Menschen, die sehr daran interessiert sind, “ihren” Tieren möglichst wenig Leid zuzufügen. In ihrem Arbeitsalltag müssen sie jedoch einen gewissen Pragmatismus an den Tag legen, um mit den Belastungen, die auch ein Experimentator bei der Arbeit mit Versuchstieren erfährt, fertig zu werden.

Nichts desto trotz tauschte man sich über Erlebnisse und Vorkommnisse, auch schon einmal in Form einer “Gruselgeschichte”, mit den Tieren aus. Ich nehme deshalb an, es gab innerhalb des Institutes diesbezüglich wenig Geheimnisse oder Beschönigungen. Auch nicht gegenüber Studenten.

So ist es für jemanden, der in einem Tierversuchs-Labor dieser Art arbeitet, kaum zu übersehen, dass die Tiere letztendlich leiden. Und das tat wohl seinen guten Teil dazu bei, dass ich diesem Forschungsbereich am Ende den Rücken gekehrt habe.

 

Was können wir tatsächlich tun, um das Leid der Tiere im Dienste der Menschheit zu vermindern?

Als Gesellschaft können wir

  • Eine Gesetzgebung anstreben, die in ihrer Umsetzung das Handeln gemäss der drei grossen R fördert, anstatt sie zu behindern
  • Die Geduld aufbringen, welche für die Entwicklung praktikabler und sicherer Alternativen zu Tiermodellen nötig ist – und gleichzeitig den Bedarf nach solchen Entwicklungen erhalten: Die kritische Einstellung der Öffentlichkeit gegenüber Tierversuchen macht Alternativen dazu aus wirtschaftlicher Sicht erst notwendig und befeuert den Einsatz von Zeit und Geld dafür.

 

Jeder Einzelne kann

  • Die Debatte um Tierversuche sachlich (was nicht gleich beschönigend ist) führen: Sachliche Darstellungen und Auseinandersetzungen mit dem Thema (das gilt nicht nur für Tierversuche) erscheinen glaubwürdig und können sinnvolle Wege eröffnen, auf denen wirklich etwas zum Wohl der Tiere erreicht werden kann.
  • Bei persönlichen Feldzügen in thematisch verwandten Gebieten einen möglichen Zusammenhang mit Tierversuchen beachten – Beispiel: Für die Zulassung neuer Inhaltsstoffe von Medikamenten, Kosmetika und anderer Alltagshelfer schreiben Gesetzgeber, sowohl in der Schweiz als auch in der EU, Tierversuche zur Überprüfung dieser Stoffe auf ihre (Neben-)Wirkungen vor (diese müssen nicht gesondert genehmigt werden und tauchen daher in der Veröffentlichung des BLV nicht auf). Das bedeutet, wenn ein Inhaltsstoff in der Öffentlichkeit als potentiell gefährlich Ablehnung erfährt, wiederholt überprüft und schlimmstenfalls durch eine Neuentwicklung ersetzt wird, geht dies stets mit neuen Tierversuchen einher. Es macht also Sinn abzuwägen, inwieweit eine mögliche Gefährdung durch einen Stoff die Entwicklung eines Ersatzes auf dem “Rücken” von Versuchstieren wirklich rechtfertigt.
  • Für sich bewusst überdenken, welche unserer heutigen “Alltagshelfer”, deren Entwicklung und Anwendung Tierversuche erfordert, verzichtbar sind. Ein derzeit populäres Beispiel für eine in meinen Augen verzichtbare “Technologie” ist die Anwendung von Botox in der Schönheits-Industrie: Botox, besser “Botulinumtoxin”, ist eines der stärksten Gifte der Welt. Deshalb muss jede neue Charge botoxhaltiger Produkte von Gesetz wegen in neuen Tierversuchen auf korrekte Dosierung überprüft werden.

 

Mein Fazit

Auch und besonders nach meiner Zeit im Tier-Labor erachte ich Alternativen zu Tierversuchen als dringendes Anliegen, das unbedingt weiter zu verfolgen ist. Bis solche Alternativen in allen Bereichen verfügbar sind, sollte der Bedarf danach in meinen Augen durch sachliche Auseinandersetzungen wach gehalten werden. Jene, die an Tierversuchen und damit auch an Entwicklungen zum Wohl der Tiere beteiligt sind, verdienen Vertrauen in ihre Menschlichkeit, keine Polemik.

Und ich hoffe, ich habe etwas zu dieser Sachlichkeit beitragen können.

Wie steht ihr zu Tierversuchen? Was kann eurer Meinung nach dagegen/dafür getan werden? Was tut ihr selbst?