Nahrungsmineralstoffe sind essentielle anorganische Elemente, die als Enzymcofaktoren, strukturelle Bestandteile von Geweben und Elektrolyte zur Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts und der Membranpotentiale dienen. Sie werden als Makromineralstoffe mit einem Bedarf von mehr als 100 Milligramm täglich und Spurenelemente mit geringerem Bedarf klassifiziert.
Eisen
Eisen ist essentiell für den Sauerstofftransport in Hämoglobin und Myoglobin sowie als Cofaktor für Cytochrome, Katalase und andere Enzyme. Eisen liegt in zweiwertiger und dreiwertiger Form vor, und sein Redoxcycling ist zentral für seine Funktion. Hämeisen aus tierischen Quellen ist bioverfügbarer als Nicht-Hämeisen aus Pflanzen. Die Eisenabsorption wird durch Hepcidin reguliert, ein Peptidhormon, das den Ferroportin-vermittelten Eisenexport aus Enterozyten steuert.
Eisenmangel verursacht mikrozytäre hypochrome Anämie mit Müdigkeit, Blässe und Pica. Eisenüberladung verursacht Hämochromatose mit Leberzirrhose, Diabetes und Kardiomyopathie. Die hereditäre Hämochromatose resultiert aus HFE-Mutationen, die eine unregulierte Eisenabsorption verursachen.
Calcium
Calcium ist der häufigste Mineralstoff im Körper, wobei 99 % als Hydroxyapatit im Knochen gespeichert sind. Es ist essentiell für die Knochenstruktur, Muskelkontraktion, Nervenleitung, Blutgerinnung und intrazelluläre Signalübertragung. Der Serumcalciumspiegel wird durch Parathormon, Vitamin D und Calcitonin streng reguliert. PTH erhöht Calcium durch Förderung der Knochenresorption, renalen Rückresorption und Vitamin-D-Aktivierung. Hypokalzämie verursacht Tetanie und Parästhesien. Hyperkalzämie verursacht Nierensteine, Bauchschmerzen und Verwirrtheit.
Zink
Zink ist ein Cofaktor für über 300 Enzyme, darunter Alkoholdehydrogenase, alkalische Phosphatase und Matrix-Metalloproteinasen. Es stabilisiert auch die Zinkfinger-Domänen vieler Transkriptionsfaktoren. Zink kommt in Fleisch, Schalentieren und Hülsenfrüchten vor. Mangel verursacht Wachstumsverzögerung, Hypogonadismus, Immundysfunktion und verzögerte Wundheilung. Die Akrodermatitis enteropathica ist eine genetische Zinkmalabsorption.
Magnesium
Magnesium ist ein Cofaktor für über 600 Enzyme, einschließlich aller ATP-benötigenden Enzyme. Es stabilisiert ATP, Nukleinsäuren und Membranen. Magnesium kommt in grünem Blattgemüse, Nüssen und Vollkornprodukten vor. Mangel verursacht Muskelkrämpfe, Schwäche, Arrhythmien und gegen Behandlung resistente Hypokalzämie. Hypermagnesiämie verursacht Hypotonie und Atemdepression.
Kupfer
Kupfer ist ein Cofaktor für die Cytochrom-c-Oxidase, Superoxiddismutase, Lysyloxidase und Dopamin-beta-Hydroxylase. Es wird im Dünndarm absorbiert und durch Coeruloplasmin transportiert. Der Morbus Wilson verursacht Kupferakkumulation in Leber und Gehirn durch ATP7B-Mutationen und zeigt sich mit Lebererkrankung und neurologischen Symptomen. Der Morbus Menkes ist eine X-chromosomale Kupfermangelstörung mit krausem Haar, neurologischer Degeneration und Bindegewebsanomalien.
Selen
Selen wird als Selenocystein, der 21. Aminosäure, in Selenoproteine eingebaut. Glutathionperoxidasen und Thioredoxin-Reduktasen sind wichtige Selenoenzyme, die an der antioxidativen Abwehr und Redoxregulation beteiligt sind. Selen kommt in Paranüssen, Meeresfrüchten und Innereien vor. Mangel trägt zur Keshan-Krankheit bei, einer Kardiomyopathie in selenarmen Regionen Chinas, und zur Kashin-Beck-Krankheit, einer Osteoarthropathie.
Iod
Iod ist essentiell für die Schilddrüsenhormonsynthese. Der Natrium-Iodid-Symporter konzentriert Iodid in der Schilddrüse, wo es in Thyreoglobulin eingebaut wird. Iodmangel verursacht Kropf und Hypothyreose und ist weltweit die häufigste vermeidbare Ursache für geistige Behinderung. Jodiertes Salz hat die Mangelprävalenz drastisch reduziert. Überschüssiges Iod kann ebenfalls Schilddrüsenfunktionsstörungen verursachen.
Andere Spurenelemente
Mangan ist ein Cofaktor für Arginase, Superoxiddismutase und Pyruvat-Carboxylase. Molybdän ist ein Cofaktor für Sulfitoxidase und Xanthinoxidase. Chrom verstärkt die Insulinwirkung, obwohl seine Essentialität beim Menschen umstritten ist. Fluorid stärkt den Zahnschmelz und beugt Karies vor. Cobalt ist ein Bestandteil von Vitamin B12. Silicium und Bor gelten als möglicherweise essentiell, aber ihre biochemischen Rollen sind weniger gut definiert.
