Spurenelementen für die Gesundheit - Stellenwert von Chrom

 

Spurenelement Chrom - welche Wirkungen hat Chrom im Körper?

Gibt es einen klinisch relevanten Chrommangel in Deutschland?

Ist eine Chrom-Supplementation bei Diabetes mellitus wirksam?

Kann Chrom zu Reduktion des Körpergewichts beitragen?



Hintergrund

Chrom zählt zu den essenziellen Nahrungsbestandteilen. Durch seine Fähigkeit die Wirkung von Insulin zu verbessern,  beeinflusst Chrom den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen.
Die Rolle von Chrom als essenzielles Spurenelement wird zunehmend in Frage gestellt. Die Tatsache, dass es bisher nicht gelungen, ist ein klares Bild eines Chrommangels zu definieren, hat dazu beigetragen. Alternativ wurde daher vorgeschlagen, Chrom den Status eines nicht-essenziellen Spurenelementes mit positiver Wirkung auf den Stoffwechsel zuzuschreiben.


Funktion von Chrom beim Menschen

Zahlreiche Wirkungen von Chrom wurden bisher überwiegend in tierexperimentellen Untersuchungen nachgewiesen (14). Dazu zählt u.a. der positive Einfluss auf verschiedene Parameter des Fettstoffwechsels (Abnahme Gesamt-Cholesterinspiegel, LDL-Cholesterin und Triglyceride). Auch soll Chrom die Aufnahme von Aminosäuren in die Zelle verbessern und den Leptinspiegel verringern. Der genaue Wirkmechanismus mit dem Chrom Einfluss auf den Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel nimmt, ist nicht genau bekannt.
Chrom ist zudem an der Funktion des Immunsystems beteiligt. Auch kann Chrom die biologische Funktion anderer Spurenelemente beeinflussen. Durch seine Wechselwirkung mit dem Eisenstoffwechsel kann Chrom beispielsweise an der Entstehung einer Anämie (Blutarmut) beteiligt sein.

Körperbestand

Die höchsten Chrom-Konzentrationen wurden in der Leber, Niere und Milz nachgewiesen, während in Herz, Muskel, Bauchspeicheldrüse, Lunge, Knochen und Gehirn niedrigere Konzentrationen beobachtet wurden (8).
Im Körper eines erwachsenen Menschen sind zwischen 0.4 und 6 mg Chrom gespeichert.


Chromaufnahme

Chrom wird im Darm über einen passiven Transport zusammen mit anderen Metall-Ionen aufgenommen. Die Resorptionsquote von Chrom aus der Nahrung ist mit 0,4 bis 2,5 % sehr gering (7, 9). Der größte Teil der täglichen Chromzufuhr wird daher unverändert wieder mit dem Stuhl ausgeschieden. Der wichtigste Ausscheidungsweg für Chrom nach der Teilnahme am Stoffwechsel ist der Urin, über 80 % werden über die Niere ausgeschieden. Eine erhöhte Chrom-Ausscheidung über den Urin wurde bei Personen mit einem hohen Zuckerkonsum und bei Sportlern beobachtet (9). Die verschiedenen Chromverbindungen werden unterschiedlich gut resorbiert. Während Chrompicolinat eine Resorptionsquote von ca. 2,8 % aufweist, liegt sie für Chrom aus Hefe bei 5 bis 10 % und für Chromchlorid nur bei 0,1 bis 0,4 %.


Empfohlene Zufuhr von Chrom

Für den täglichen Bedarf an Chrom in den verschiedenen Altersgruppen gibt es bisher nur Schätzwerte. Nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Ernährung benötigten Kinder von 4 bis 7 Jahre 20 bis 80 μg Chrom pro Tag, bei Jugendlichen und Erwachsenen liegt der geschätzte Bedarf bei 30 bis 100 μg pro Tag (6).
Auch in den USA gibt es keine konkreten Aufnahme-Empfehlungen, sondern nur einen Adequate-Intake-Wert (AI). Dieser liegt für Männer bei 35 μg pro Tag und für Frauen bei 25 μg (Altersgruppe: 19 bis 50 Jahre). Für Personen über 50 Jahre werden 30 μg bei Männern und 20 μg bei Frauen empfohlen (9). Für Schwangere (19 bis 50 Jahre) beträgt die empfohlene Zufuhr 30 μg Chrom pro Tag. Während der Stillzeit werden 45 μg Chrom pro Tag empfohlen.
Als „Adequate Intake" ist die experimentell ermittelte tägliche Zufuhrmenge eines Nahrungsbestandteils definiert, die ausreicht, um den Bedarf einer Versuchsgruppe zu decken.


Obergrenze für eine langfristige Zufuhr von Chrom

Der „Tolerable Upper Intake Level“ (kurz UL) bezeichnet die maximale langfristige Gesamtzufuhr eines Nährstoffes, die bei gesunden Personen zu keinen negativen Effekten auf die Gesundheit führt. Weder in Amerika noch in Europa wurde bisher eine Obergrenze für die langfristige Zufuhr von Chrom definiert (7, 9). Dies ist nicht begründet durch die gute Verträglichkeit, sondern allein durch fehlende Daten.

Wie hoch ist die durchschnittliche Chromaufnahme beim Menschen?

Es liegen nur wenige Untersuchungen zur Chromaufnahme beim Menschen vor. Für eine ausgeglichene Chrom-Balance wurde bei Männern eine tägliche Zufuhr von 37 μg Chrom gemessen. Bei 22 älteren Personen (69 – 86 Jahre) wurde eine durchschnittliche Chromzufuhr von 24,5 μg pro Tag ermittelt (Schwankungsbreite 13,6 bis 47,7 μg bei Männern und 14,5 bis 30,3 μg bei Frauen) (Food and Nutrition Board 2001). In einer französischen Untersuchung wurde für Senioren eine mittlere Chromaufnahme von 40,2 μg pro Tag dokumentiert (Roussel 2007). Basierend auf einer neueren Ernährungsanalyse in 17 europäischen Ländern wurde eine mediane Chromzufuhr zwischen 30,1 und 42,9 μg pro Tag ermittelt (EFSA 2014).

Chromgehalt in Lebensmitteln

Der Chromgehalt von Nahrungsmitteln variiert regional sehr stark. Einer amerikanischen Untersuchung zufolge tragen Getreideprodukte wesentlich zur Chromversorgung bei. Nach den Daten einer französischen Studie zählen neben dunkler Schokolade auch französischer Wein zu den chromreichen Nahrungsmitteln. Darüber hinaus können Obst, Gemüse, Brot und Schweizer Käse wesentlich zur Chromaufnahme beitragen (9, 19).
Nach einem Bericht der Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit liefern den mengenmäßig wichtigsten Beitrag zur Chromaufnahme über die Ernährung die Lebensmittelkategorien "Milch und Milchprodukte", "Brot und Brötchen", "Schokoladen (Kakao) Produkte" und "alkoholische Getränke" (7).

Wechselwirkungen von Chrom 

 

Wechselwirkungen mit anderen Nahrungsbestandteilen

Zahlreiche Nahrungsbestandteile haben einen bedeutenden Einfluss auf die Menge an Chrom, die aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert wird. Die Chrom-Resorption wird erhöht bei gleichzeitiger Aufnahme zusammen mit Stärke, einfachen Zucker, Ascorbinsäure (Vitamin C), Oxalsäure, Nicotinsäure und einigen Aminosäuren (4, 9). Hingegen wird die Resorption von Chrom durch hohe Konzentrationen an Phosphat, Calcium, Magnesium, Titan, Zink, Vanadium und Eisen vermindert (4).
Auch Medikamente, die den pH-Wert im Magen verändern, beeinflussen die Chrom-Resorption. Möglicherweise vermindert die Einnahme von Antazida die Chrom-Resorption (9).


Chrommangel

Ein Chrommangel ist sehr selten. Bisher wurde ein Chrommangel nur nach langfristiger parenteraler Ernährung, die kein Chrom enthielt, beobachtet. Ein Chrommangel kann zu einer gestörten Glukosetoleranz führen und den Fettstoffwechsel negativ beeinflussen.

Der Nachweis eines Chrommangels beim Menschen ist aufgrund der sehr geringen Gewebekonzentrationen häufig nicht zuverlässig möglich (23). Obwohl in einigen Studien eine erfolgreiche Chrom-Bestimmung in Haar, Schweiß und Blut durchgeführt wurde, gibt es derzeit noch keine etablierte Methode zum Nachweis eines Chrommangels (5, 23).

Gibt es ein Zuviel an Chrom?

Chromüberschuss

Mehrere Ergebnisse aus Zellkultur- und Tierstudien mit deutlich erhöhten (supraphysiologischen) Chrom-Dosen deuten darauf hin, dass Chrom DNA-Schäden verursachen könnte. Chrom ist in dieser Hinsicht nicht einzigartig; weitere Nährstoffe wie Vitamine A und D, Nicotinsäure und Selen könnten in Übermaß zugeführt, toxische Effekte verursachen (12).

Chronische Erkrankungen, die durch Chrom beeinflusst werden könnten

Chrom bei Adipositas und Übergewicht

Pathophysiologische Überlegungen und tierexperimentelle Befunde lassen einen therapeutischen Effekt von Chrom beim metabolischen Syndrom und bei der Adipositas erwarten (24). Die bisher veröffentlichten klinischen Studien zur Wirkung von Chrom beim metabolischen Syndrom oder bei Adipositas dokumentieren sehr widersprüchliche Ergebnisse (11). Untersuchungen speziell zur Gewichtsreduktion unter Chrom-Einnahme erbrachten im Wesentlichen negative Ergebnisse (15, 25).

 In einer Cochrane-Übersichtsarbeit wurden die bisher veröffentlichten Studiendaten zur Wirkung einer Chrom-Supplementation auf das Körpergewicht bei Personen mit Übergewicht oder Adipositas analysiert (22). Insgesamt 9 kontrollierte Studien mit zusammen 622 Teilnehmern wurden in die Auswertung einbezogen. Unter Berücksichtigung aller verwendeten Chrom-Dosierungen (200 μg, 400 μg, 500 μg, 1000 μg) wurde nach einer Behandlungsdauer von 12 bis 16 Wochen eine Reduktion des Körpergewichts um durchschnittlich -1,1 kg dokumentiert. Eine Dosis-Wirkungsbeziehung wurde nicht beobachtet (22). Eine weitere Metaanalyse aus insgesamt 11 Studien kommt zu einem ähnlichen Ergebnis (16): Im Vergleich zu Placebo wurde eine Gewichtsreduktion um durchschnittlich 0,5 kg beobachtet. Es ist unklar, ob dieser Gewichtsreduktion eine klinische Relevanz zukommt. Als unerwünschte Ereignisse unter der Chrom-Gabe wurden wässrige Stühle, Schwindel, Kopfschmerzen und Urtikaria beobachtet.

Fazit: Die Erkenntnisse aus den verfügbaren kontrollierten Studien zeigen, dass eine Chrom-Supplementation zu einer statistisch signifikanten Reduktion des Körpergewichts führen kann. Das Ausmaß dieser Wirkung ist jedoch gering, daher scheint die klinische Relevanz einer Chrom-Supplementation zur Gewichtsreduktion fraglich (16).

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Chrom und Diabetes mellitus

Im Vergleich zu Gesunden sind die Chrom-Serumspiegel bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 oft erniedrigt. Auch wenn eine Vielzahl experimenteller Daten Chrom eine wichtige Rolle im Insulin- und Zuckerstoffwechsel zuweist (3, 18, 20), so liegen bisher keine eindeutigen klinischen Befunde vor, die eine Supplementation von Chrom bei Diabetes-mellitus-Patienten gerechtfertigt erscheinen lassen.
Bisherige Untersuchungen lassen die Vermutung zu, dass nur Diabetes-Patienten mit einem ausgeprägten Chrommangel von einer Chromgabe profitieren könnten. Bei einigen Patienten, die ausschließlich parenteral ernährt wurden, und dabei kein Chrom erhalten hatten, entwickelte sich eine Insulinresistenz und ein Diabetes mellitus. Nach Zugabe von Chrom bildeten sich sowohl der Insulinresistenz als auch der Diabetes wieder zurück (13).
Möglicherweise wird die Wirkung von Chrom beim Diabetes auch wesentlich vom genetischen Phänotyp beeinflusst (3).
Es ist unklar, ob Patienten mit einem Typ-II-Diabetes unter normalen Ernährungsbedingungen überhaupt einen klinisch relevanten Chrommangel entwickeln können.

 Kontrollierte Studien zur Wirkung einer Chromgabe bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 konnten keine konsistente Verbesserung der Blutzuckerkontrolle oder der Lipidspiegel nachweisen (10, 17). In einer Metaanalyse konnte zudem kein signifikanter Effekt von Chrom auf die Nüchternblutzuckerspiegel nachgewiesen werden (2). Auch eine klinisch relevante Abnahme beim HbA1c unter einer Chromsupplementation ist den Daten zufolge nicht wahrscheinlich (1).

 Insgesamt ist die Datenlage zur Wirksamkeit von Chrom auf die diabetische Stoffwechsellage widersprüchlich. Eine kürzlich publizierte Übersichtsarbeit beschreibt entgegen den bereits zitierten Analysen günstige Auswirkungen einer Chrom-Supplementation auf die Blutzuckerkontrolle bei Patienten mit Diabetes mellitus (21). Demnach verbessert Chrom die Triglycerid- und HDL-C-Spiegel. Auch sei den Daten zufolge eine Chrom-Supplementierung in den üblichen Dosierungen nicht mit einem erhöhten Risiko von Nebenwirkungen im Vergleich zu Placebo verbunden (21).

Fazit

Der geschätzte Bedarf von täglich 30 bis 100 μg Chrom für Erwachsene scheint ausreichend, um einen Mangel bei den meisten Menschen zu verhindern. Bisherige Untersuchungen zur Chromversorgung lassen darauf schließen, dass ein Chrommangel in Deutschland sehr selten auftritt. Die tägliche Aufnahmemenge von Chrom, die wahrscheinlich optimal die Gesundheit fördert, ist bisher nicht bekannt.
Nach einem Bericht der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit gibt es keine Hinweise auf vorteilhafte Effekte einer zusätzlichen Chromaufnahme bei gesunden Personen.
Eine Chrom-Supplementation bei Patienten mit einem Diabetes mellitus Typ 2 führt den bisher veröffentlichten Studien zufolge nicht zu einer Verbesserung der Blutzuckerkontrolle. Auch eine relevante Verminderung des Körpergewichts durch eine zusätzliche Chrom-Einnahme scheint unwahrscheinlich.


Weitere Beiträge zu Spurenelementen und Mineralstoffen: 

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Literatur

1. Abdollahi M, Farshchi A, Nikfar S, Seyedifar M. Effect of chromium on glucose and lipid profiles in patients with type 2 diabetes; a meta-analysis review of randomized trials. J Pharm Pharm Sci. 2013;16(1):99-114. Review.
2. Bailey CH. Improved meta-analytic methods show no effect of chromium supplements on fasting glucose. Biol Trace Elem Res 2014; 157: 1-8.
3. Cefalu WT, Rood J, Pinsonat P, Qin J, Sereda O, Levitan L, et al. Characterization of the metabolic and physiologic response to chromium supplementation in subjects with type 2 diabetes mellitus. Metabolism. 2010; 59(5): 755–762.
4. Chen NS, Tsai A, Dyer IA. Effect of chelating agents on chromium absorption in rats. J Nutr. 1973; 103(8): 1182–1186.
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6. Deutsche Gesellschaft für Ernährung. „Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr“; Hrsg: DGE, ÖGE, SGE, SVE; 1. Auflage, 4., korrigierter Nachdruck 2012, Neuer Umschau Buchverla
7. European Food Safety Authority (EFSA), Scientific Opinion on Dietary Reference Values for chromium, EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA), EFSA Journal 2014;12(10):3845
8. Feng W. The transport of chromium (III) in the body: Implications for function. In: Vincent JB, editor. The nutritional biochemistry of chromium (III). Amsterdam, Elsevier, 2007.p.121–137.
9. Food and Nutrition Board, Institute of Medicine (2001) Manganese. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, and zinc. Washington, D.C.: National Academy Press; 394-419.
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