WIRKSAM ODER UNWIRKSAM?: Spurenelemente für die Gesundheit

Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Fluorid

Welche Wirkungen von Fluorid sind wissenschaftlich belegt?
Wie hoch liegt die empfohlene tägliche Fluoridaufnahme?
Ab welcher Fluoriddosierung sind unerwünschte Wirkungen zu erwarten?
Wie viel Fluorid nemmen wir täglich über die Nahrung und das Trinkwasser auf?

Hintergrund

Fluorid zählt nicht zu den essenziellen, d.h. lebensnotwendigen Nahrungsbestandteilen.
Folglich gibt es für Fluorid auch keine minimal notwendige Zufuhr, die erreicht werden muss, damit Körperfunktionen ungestört ablaufen können.

Wie für viele Stoffe gilt auch für Fluorid, dass die Dosis (Menge) darüber entscheidet, ob ein
Stoff schädlich ist. Fluorid hat in einem niedrigen Dosisbereich eine günstige Wirkung (Kariesverhütung), in einem hohen Dosisbereich jedoch unerwünschte Wirkungen.

Aufgrund der wichtigen Funktion, die Fluorid bei der Vorbeugung von Zahnkaries zukommt, haben Experten eine Empfehlung für die angemessene tägliche Zufuhr von Fluorid erarbeitet. Die Grundlage für diese Empfehlung bilden zahlreiche epidemiologische Studien, in denen ein klarer inverser Zusammenhang zwischen der Höhe der Fluoridkonzentration im Trinkwasser und der Häufigkeit von Zahnkaries ermittelt wurde. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit hat in einem wissenschaftlichen Gutachten die Höhe der wünschenswerten täglichen Fluoridzufuhr mit 0,05 mg pro kg Körpergewicht für Kinder und Erwachsene festgelegt (4). Das entspricht zum Beispiel bei einem 70 kg schweren Mann einer täglichen Fluoridaufnahme von 3,5 mg.

Funktion von Fluorid beim Menschen

Fluorid hat keine bekannten essenziellen Funktionen beim Wachstum oder der körperlichen Entwicklung. Zeichen eines Fluoridmangels sind folglich auch nicht bekannt. Obwohl Fluoride nicht notwendig sind für die ungestörte Zahnentwicklung, führt der Einbau von Fluorid in das Hydroxylapatit des sich entwickelnden Zahnschmelzes und Dentins dazu, dass das daraus entstehende Fluorapatit die Zähne wesentlich widerstandsfähiger gegenüber der Wirkung von Säuren macht. Daher entwickeln Zähne, die Fluorapatit enthalten wesentlich seltener Karies (2).
Unabhängig von seinen Effekt auf die sich entwickelnden Zähne übt der Fluoridgehalt in der täglichen Ernährung einen anti-Karies-Effekt auf die bestehenden Zähne aus. Durch den Kontakt des Fluorids über den Speichel mit dem Zahnschmelz entsteht ein schützender Biofilm. Die Fluoridkonzentration im Trinkwasser, bei der der kariesschützende Effekt sein Maximum erreicht, liegt bei 1 mg pro Liter. Die durchschnittliche tägliche Fluoridaufnahme über Lebensmittel und das Trinkwasser von Kindern in Regionen mit einem Fluoridgehalt im Trinkwasser von 1 mg pro Liter wurde mit 0,05 mg Fluorid pro kg Körpergewicht ermittelt.

Kariesprophylaxe durch Fluoride

In zahlreichen Studien konnte die kariesschützende Wirkung von Fluoridierungsmaßnahmen nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass die kariesvorbeugende Wirkung nicht nur durch lokale Maßnahmen wie fluoridhaltige Lacke, Mundspülungen und Zahnpasten auftritt, sondern auch bei systemischer Fluorid-Gabe in Form von Trinkwasser, Speisesalz und Tabletten zustande kommt. Allerdings scheint die lokale Anwendung von Fluoriden die wirksamere Methode zu sein.
Fluoride wirken also der Demineralisation des Zahnschmelzes entgegen und fördern gleichzeitig den Remineralisationsprozess. Besonders großen Nutzen haben Fluoridierungsmaßnahmen daher bei beginnendem Karies (Initialkaries), weil damit kleinere Läsionen sogar wieder "repariert" werden können.

Wirkung von Fluorid auf den Knochen

Im Knochen hingegen kann der Einbau von Fluorid anstelle der Hydroxylgruppe in das Apatit die Mineralstruktur verändern. Abhängig von der Dosis kann Fluorid zu einer verzögerten Mineralisation des Knochens führen. Aus Untersuchungen an Tieren ist die biphasische Wirkung von Fluoriden auf den Knochen bekannt. Eine niedrige bis mäßig hohe Fluoridzufuhr führt demnach zu einer höheren Knochendichte und Knochenstabilität während eine hohe Fluoridzufuhr die Knochenstabilität vermindert und damit das Risiko von Frakturen erhöht.
Bisher konnten keine positiven Auswirkungen der Fluoridzufuhr über die Ernährung auf die Knochengesundheit festgestellt werden. Darüber hinaus wurde aber auch geprüft, ob in Regionen mit hohem Fluoridgehalt im Trinkwasser die Menschen ein erhöhtes Risiko für osteoporotische Knochenfrakturen aufweisen. Dieser Verdacht bestätigte sich nicht. In Regionen mit einem Trinkwasser-Fluoridgehalt von 1 mg/L zeigten sich keine Hinweise auf ein erhöhtes Frakturrisiko (4).
Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass sowohl der mögliche positive Einfluss von Fluorid auf die Zähne und die Knochen als auch negative Effekte wesentlich vom individuellen genetischen Background bestimmt werden (4).

Körperbestand

Die Gesamtmenge an Fluorid im menschlichen Körper liegt zwischen 2 und 5 g, abhängig vom Alter und dem Ausmaß der Fluorid-Exposition. Im Skelett eines Neugeborenen sind nur ungefähr 5 bis 50 mg Fluorid gespeichert. Etwa 99 % des Gesamtkörper-Fluorids sind in den Knochen und Zähnen gespeichert. Während die Fluoridkonzentration im Knochen am ehesten die historische Fluoridversorgung widerspiegelt, korrelieren die Plasma-Konzentrationen sehr gut mit dem Fluoridgehalt des Trinkwassers (4).

Fluoridaufnahme

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Fluorid wird bereits im Magen und im Darm über einen passiven Transport aufgenommen. Die Bioverfügbarkeit von Fluorid aus der Nahrung wird mit 80 bis 90 % angegeben (4). Die Ausscheidung von Fluorid erfolgt im Wesentlichen über die Niere (60 %) und zu einem geringen Teil über den Schweiß und den Stuhl. Die gegenwärtige, individuelle Fluoridversorgung lässt sich am besten durch die Bestimmung im 24-Stunden-Sammelurin ermitteln (4).

Empfohlene Zufuhr von Fluorid

Als angemessene Fluoridgesamtzufuhr für die verschiedenen Altersgruppen gelten nach den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V. folgende Werte (1, 3):

Altersgruppen:
0 bis 4 Monate: 0,25 mg pro Tag
4 bis 12 Monate: 0,5 mg pro Tag
1 bis 4 Jahre: 0,7 mg pro Tag
4 bis 10 Jahre: 1,1 mg pro Tag
10 bis 13 Jahre: 2,0 mg pro Tag
13 bis 19 Jahre: 3,2 (Jungen) / 2,9 (Mädchen) mg pro Tag
19 bis 65 Jahre: 3,8 (Männer) / 3,1 (Frauen) mg pro Tag

Schwangere und Stillende: 3,1 mg pro Tag

Obergrenzen für eine langfristige Zufuhr von Fluorid

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. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit hat in einem wissenschaftlichen Gutachten einen oberen Grenzwert von 0,1 mg Fluorid pro kg Körpergewicht pro Tag für Kinder definiert (4). Für die Altersgruppe der 1- bis 3-jährigen Kinder wurden täglich 1,5 mg Fluorid und für die 4 bis 8-Jährigen 2,5 mg täglich als UL genannt (4). Für ältere Kinder und Erwachsene wurde ein „Tolerable Upper Intake Level“ von 0,12 mg pro kg Körpergewicht pro Tag festgelegt. Das entspricht etwa einer Zufuhr von 5 bis 7 mg Fluorid pro Tag bei Kindern zwischen 9 und 15 Jahren.

Wie hoch ist die durchschnittliche Fluoridaufnahme beim Menschen?

Die durchschnittliche Fluoridaufnahme von Kindern und Erwachsenen setzt sich zusammen aus der Zufuhr über Nahrungsmittel, Trinkwasser und fluoridiertes Speisesalz. In Deutschland ist die Fluoridaufnahme aus Nahrungsmitteln gering (ca. 0,2 mg bei Jugendlichen, ca. 0,4 mg bei Erwachsenen). In Regionen mit hohem Fluoridgehalt (1 mg/L) im Trinkwasser kann sich die tägliche Fluoridaufnahme mehr als verdoppeln. Auch die Verwendung von fluoridiertem Speisesalz führt durchschnittlich zu einer zusätzlichen Aufnahme von täglich 0,5 mg Fluorid (1). Insgesamt kann eine durchschnittliche Fluoridzufuhr von 0,6 mg bis 1,3 mg bei Erwachsenen in Deutschland angenommen werden. Dies steht in Übereinstimmung mit den Daten zur Fluoridaufnahme aus anderen europäischen Ländern (Großbritannien: 1,78 mg/Tag, Frankreich: 2 mg/Tag, Schweden: 0,4 bis 4,4 mg).

Die tägliche Aufnahme an Fluorid insgesamt aus der Nahrung, Supplementen und dem Trinkwasser soll bei Jugendlichen und Erwachsenen nach den "Richtwerten für eine angemessene Zufuhr" der Deutschen Gesellschaft für Ernährung etwa 3 mg pro Tag betragen, liegt aber mit etwa 0,6 bis 1,3 mg/Tag deutlich darunter.

Da die tägliche Fluoridaufnahme der deutschen Bevölkerung niedrig ist, wurde 1991 die Fluoridierung des (jodierten) Speisesalzes zugelassen.

Fluoridgehalt in Lebensmitteln

Im Allgemeinen enthalten Lebensmittel relativ geringe Fluoridmengen (< 1 mg/100 g), eine Ausnahme bildet Tee, der einen hohen Fluoridgehalt aufweisen kann. Teetrinken trägt also deutlich zur Fluorversorgung bei (0,34 bis 5,2 mg Fluorid pro Liter Tee).
Die Gesamtaufnahme aus Lebensmitteln in Deutschland beträgt bei Erwachsenen etwa 0,4 bis 0,5 mg pro Tag. 90 % des Trinkwassers in Deutschland enthält weniger als 0,3 mg Fluorid pro Liter (2). Mineral- und Tafelwässer können sehr unterschiedlich hohe Fluoridkonzentrationen aufweisen: zwischen 0,1 und 4,5 mg/L (1).
Die wichtigsten Fluoridquellen in der Ernährung sind demnach Trinkwasser und Getränke (insgesamt etwa 75 % der Gesamt-Fluoridaufnahme), insbesondere Tee. Auch alle Lebensmittel, die mit fluoridiertem Trinkwasser hergestellt werden und die Zufuhr von mit Fluorid angereichertem Speisesalz stellen wichtige Fluoridquellen dar. Der Fluoridgehalt von fluoridiertem Speisesalz beträgt in Deutschland 250 mg/kg (3). Die Zufuhr von Speisesalz im Säuglings- und Kleinkindalter gilt als so gering, dass für diese Altersgruppe zusätzlich Fluoridtabletten gerechtfertigt erscheinen, auch wenn im Haushalt fluoridiertes Speisesalz verwendet wird.
Neben schwarzem und grünem Tee enthalten auch Hülsenfrüchte und Fisch (insbesondere Lachs) relativ viel Fluorid.
Fluoridierte Lebensmittel gibt es bisher in Deutschland nicht (1).
Auch gibt es in Deutschland bisher keine fluoridhaltigen Nahrungsergänzungsmittel (1). Die häufig im Kindesalter angewendeten Fluoridtabletten zählen zu den Arzneimitteln.

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Wechselwirkungen von Fluorid

In der Gegenwart von Magnesium, Phosphat und Aluminium wird Fluorid schlechter resorbiert. Auch Calcium-haltige Nahrungsmittel können die Fluoridresorption vermindern. Die Resorptionsquote von Fluorid aus Milch und milchbasierten Zubereitungen kann bis auf 25 % reduziert sein (4).

Fluoridmangel

Da Fluorid im menschlichen Körper keine essenziellen Funktionen wahrnimmt, gibt es auch keinen Fluoridmangel.

Gibt es ein Zuviel an Fluorid?

Fluoridüberdosierung

Bei einer längeren Überschreitung der Obergrenzen der Fluoridaufnahme (etwa 0,1 mg/kg/Tag), besonders im Alter von 2 bis 8 Jahren, ist mit einem zunehmenden Auftreten von Zahnschmelzflecken (Zahnfluorose) zu rechnen (3).
Eine Folge der chronischen Fluoridüberdosierung ist die Zahnfluorose. Diese entwickelt sich während der Zahnentwicklung in den Mineralisationsphasen. Sie besitzt keinen Krankheitswert, wegen der weißlichen oder gelblichen Flecken auf den Zähnen stellt sie jedoch ein kosmetisches Problem dar. Dieser Vorgang scheint allerdings reversibel zu sein. Ein WHO-Report kommt zu der Einschätzung, dass es nicht möglich sei, eine effektive Karies-Prophylaxe mit Fluorid zu betreiben, ohne gleichzeitig einen gewissen Grad an Fluorose zu erzeugen (4).

Fluorid kann in großen Mengen zugeführt zu akuten Vergiftungserscheinungen führen. Symptome können Übelkeit, Erbrechen und Schmerzen im Magendarmbereich sein.

Bei Kleinkindern kommt es am ehesten zu einer Fluoridvergiftung durch Zahnpasta, die wahrscheinlich toxische Dosis liegt bei 5 mg Fluorid/kg Körpergewicht.

Bei langjähriger (10 bis 20 Jahre) hoher Fluoridaufnahme (10 bis 25 mg pro Tag) kann eine Skelettfluorose auftreten, die mit erhöhter Knochenbrüchigkeit und Gelenkveränderungen einhergeht (1). Eine natürliche Fluoridaufnahme in dieser Höhe kommt praktisch in Europa nicht vor. Nach extrem hohen Fluoridaufnahmen (300 bis 600 mg pro Tag) über mehrere Monate wurden Nierenschäden beobachtet (1).

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Fazit

Die durchschnittliche tägliche Fluoridaufnahme der Bevölkerung in Deutschland ist gering und liegt unterhalb der Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung und der Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit. Die wesentliche positive Wirkung von Fluorid im menschlichen Körper bezieht sich auf die Zähne. Fluorid verbessert die Widerstandsfähigkeit der Zähne gegen den Säureangriff kariogener Mundbakterien und steigert die Remineralisierung des Zahnschmelzes.
Um eine weitere Abnahme der Karieshäufigkeit zu erreichen, wäre eine Verbesserung der Fluoridversorgung wünschenswert. Zu den Nahrungsmitteln mit hohem Fluoridgehalt zählen z.B. schwarzer und grüner Tee.
Nach einer Empfehlung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit liegt die Höhe der wünschenswerten täglichen Fluoridzufuhr bei 0,05 mg pro kg Körpergewicht für Kinder und Erwachsene (4).
Aufgrund der unerwünschten Wirkungen hoher Fluoriddosen auf den Knochen sollte bei Kindern und Erwachsenen eine zu hohe Fluoridaufnahme vermieden werden. Die Gefahr, über Trinkwasser zu viel Fluorid aufzunehmen, besteht in Deutschland nicht (2).

Weitere Beiträge zur Wirkung von Spurenelementen und Mineralstoffen:

Literatur / Quellennachweis

1. Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin, Verwendung fluoridierter Lebensmittel und die Auswirkung von Fluorid auf die Gesundheit. Stellungnahme des BgVV vom Juli 2002.
2. Bundesinstitut für Risikobewertung: "Durchschnittlicher Fluoridgehalt in Trinkwasser ist in Deutschland niedrig" Information Nr. 037/2005 des BfR vom 12. Juli 2005.
3. Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V. http://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/fluorid/
4. European Food Safety Authority (EFSA), Scientific Opinion on Dietary Reference Values for fluoride. EFSA Journal 2013;11(8):3332.