Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Rubidium

Spurenelement Rubidium

Hintergrund

In der Liste der häufigsten Elemente in der Erdkruste steht Rubidium an 16. Stelle.
Rubidium ist zusammengesetzt aus stabilen (72,3 %) und radioaktiven (27,8 %) Isotopen.
Möglicherweise ist Rubidium, trotz seiner Radioaktivität, als ein essenzielles Spurenelement anzusehen. Ein Mangel an Rubidium wurde bisher nur bei Tieren nachgewiesen. Bei Ziegen konnten z.B. ein vermindertes Wachstum und eine hohe Rate an Fehlgeburten dokumentiert werden (2).
Wegen seiner möglicherweise beruhigenden Wirkung könnte Rubidium bei der Behandlung von psychiatrischen Erkrankungen helfen (1).

Radioaktivität von Rubidium

Es gibt 24 bekannte Isotope von Rubidium. Natürlich vorkommendes Rubidium besteht aus zwei Isotopen: 85Rb und 87Rb. Rubidium-87 ist radioaktiv und hat einen Anteil von 27,85 Prozent am natürlichen Rubidium. Es ist ein Beta-Strahler mit einer Halbwertszeit von 4,9 x 1010 Jahre. Gewöhnlich ist Rubidium radioaktiv genug, um einen fotografischen Film in etwa 30 bis 60 Tagen zu belichten.

Funktion von Rubidium beim Menschen

Für Rubidium wurden bisher keine biologischen Funktionen beim Menschen identifiziert.

Wirkungen von Rubidium beim Menschen

Für Pflanzen ist Rubidium vermutlich nicht essenziell, bei Tieren scheint es für den normalen Verlauf der Trächtigkeit notwendig zu sein (2).
Rubidium soll eine leicht stimulierende Wirkung auf den allgemeinen Stoffwechsel haben, wahrscheinlich aufgrund seiner dem Kalium ähnelnden Wirkung. Pflanzen nehmen Rubidium häufig anstelle von Kalium auf, wenn dieses unzureichend zur Verfügung steht. Damit wird es Teil des Ernährungskreislaufes.
Zusätzlich zu seiner möglichen Rolle in der Austauschbarkeit mit Kalium gibt es einige Hinweise darauf, dass Rubidium neurophysiologische Vorgänge beeinflusst. Am Herzen wurde festgestellt, dass die Rubidiumkonzentration im erregungsleitenden Gewebe niedriger ist als im benachbarten Herzmuskel. Der Rubidiumgehalt im Gehirn unterscheidet sich deutlich zwischen definierten Funktionsbereichen. Der Rubidiumgehalt im ZNS nimmt mit dem Alter ab.

Rubidium wirkt beim Menschen im zentralen Nervensystem und beeinflusst dort die Konzentration von Neurotransmittern (8). Rubidium kann offenbar die Umsatzrate von Noradrenalin im Gehirn erhöhen.
Rubidium scheint eine antagonistische Funktion zu Lithium aufzuweisen. Eine hohe Konzentration von Rubidium in Nahrungsmitteln könnte demnach metabolische Prozesse, die im Zusammenhang mit Lithium stehen, stören (7).
Ein Einsatz von Rubidium als antidepressiver Wirkstoff wird diskutiert (1).

Rubidium werden chemotherapeutische Eigenschaften zugeschrieben, möglicherweise könnte Rubidium das Auftreten von Krebs vermindern (9).

Körperbestand

Die höchste Konzentration von Rubidium im menschlichen Körper befindet sich in der Leber. Die durchschnittliche Konzentration im Körpergewebe liegt bei 9,7 mg/kg.
Im Körper eines durchschnittlichen Erwachsenen sind etwa 360 bis 700 mg Rubidium enthalten. Rubidium ist im ganzen Körper nachweisbar, mit den geringsten Konzentrationen in den Knochen und Zähnen. Eine Akkumulation in einzelnen Geweben wurde bisher nicht beobachtet.

Gehalt von Rubidium in Nahrungsmitteln

Pflanzliche Nahrungsmittel enthalten in der Regel mehr Rubidium als Lebensmittel tierischer Herkunft. Reich an Rubidium sind Kaffee und schwarzer Tee. Arabica-Kaffee hat den höchsten Rubidiumgehalt, der in Lebensmitteln festgestellt wurde (Arabica-Bohne: 25,5-182 mg/kg Trockensubstanz). Auch Gemüse zählt zu den guten Rubidiumquellen, wobei es auch dort erhebliche Unterschiede gibt. Während Kartoffeln nur 5 mg/kg enthalten, liegt der Gehalt im Spargel mit 68 mg/kg deutlich höher. Auch Sojabohnen weisen einen hohen Gehalt an Rubidium auf. Eine ähnliche Verteilung zeigt sich bei Obst: 5 mg/kg Rubidium in Äpfeln und 29 mg/kg in Orangen und Kiwis (2). Geflügel und Fisch weisen einen relativ hohen Rubidiumgehalt auf. Kakao mit 59 mg/kg und damit auch Schokolade enthalten relativ viel Rubidium. Als besonders arm an Rubidium gelten Müsli, Pasta und Brot.
Kaffee und Tee liefern bei Erwachsenen im Mittel 40 % der verzehrten Rubidiummenge.

Rubidium-Resorption

Rubidium wird fast vollständig aus dem Magen-Darm-Trakt aufgenommen, die Resorptionsquote liegt bei über 90 Prozent. Die Resorption, Verteilung und Ausscheidung von Rubidium ist bei Tieren ähnlich wie die von Kalium. Resorbiertes Rubidium wird vor allem über den Urin ausgeschieden, mit einer Nieren-Clearance etwas geringer als für Kalium. Beim Menschen wird geschätzt, dass 30 % des aufgenommenen Rubidiums durch die Fäzes und 70 % durch den Urin ausgeschieden werden.

Wie hoch ist die durchschnittliche Rubidiumaufnahme beim Menschen?

Die tägliche Rubidiumaufnahme in Deutschland wurde mit 1,3 bis 1,9 mg bei Männern und 1,4 bis 2,0 mg bei Frauen ermittelt (2).

Empfohlene Aufnahme von Rubidium

Rubidium zählt zu den Spurenelementen, bei denen bisher nicht eindeutig geklärt ist, ob sie für den Menschen essenziell sind. Dem entsprechend ist auch eine Mindestaufnahme stark umstritten. Von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE e.V.) gibt es keine Empfehlungen zur täglichen Rubidiumaufnahme.
Die Angaben in der Literatur zum Rubidiumbedarf schwanken deutlich. Der Rubidiumbedarf des Menschen wird demnach auf 1 bis 10 µg pro kg Körpergewicht geschätzt (3). Das entspricht bei einer 70 kg schweren Person etwa 70 bis 700 µg Rubidium pro Tag. Eine weitere Untersuchung kommt zu dem Schluss, dass eine tägliche Aufnahme von weniger als 100 µg pro Tag als unzureichend anzusehen ist und dass der notwendige Bedarf bei weniger als 400 µg pro Tag liegt (2). Andere Quellen verweisen auf eine optimale Zufuhr in einem Bereich von 5 bis 10 mg Rubidium (6).

Obergrenzen für eine langfristige Aufnahme von Rubidium

Der "Tolerable Upper Intake Level" (UL) gilt als die tägliche maximale Aufnahmemenge eines Nährstoffes, von der als unwahrscheinlich angenommen wird, dass sie für den Menschen eine gesundheitliche Gefahr darstellt.
Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und das Institute of Medicine in den USA halten die verfügbaren Daten für nicht ausreichend, um einen oberen Grenzwert für eine langfristig tolerable Rubidiumaufnahme (UL-Wert) festzulegen (5). Als eine obere Grenze der Verträglichkeit wurden ca. 100 mg Rubidium pro Tag genannt (6).

Rubidiummangel – Rubidiumüberschuss

Die Höhe der beobachteten Zufuhr von Rubidium über die Ernährung in verschiedenen Ländern lässt weder einen Rubidiummangel noch eine zu hohe Rubidiumaufnahme erwarten (Anke 2005). Ein Rubidiummangel konnte bisher beim Menschen nicht nachgewiesen werden. Aus Untersuchungen an Tieren ist bekannt, dass ein induzierter Rubidiummangel zu Störungen im Stoffwechsel verschiedener Mineralstoffe führen kann. Den Untersuchungen zufolge führt ein Rubidiummangel zu einer sekundären Verminderung von Natrium, Kalium, Phosphat, Calcium Magnesium, Eisen, Zink und Kupfer (10).
Ein Rubidiummangel kann bei Dialysepatienten auftreten (4).

Mögliche Nebenwirkungen einer zu hohen Rubidiumaufnahme

Bisher sind keine toxischen Effekte bei Aufnahme von Rubidium über die Ernährung bekannt geworden.

Fazit

Rubidium zählt zu den Spurenelementen, bei denen bisher nicht eindeutig geklärt ist, ob sie für den Menschen essenziell sind. Rubidium konnte bislang beim Menschen keine eindeutige biologische Funktion zugeordnet werden. Möglicherweise wirkt Rubidium auf das zentrale Nervensystem. Ein Rubidiummangel konnte beim Menschen nicht nachgewiesen werden. Die durchschnittliche tägliche Aufnahme von Rubidium über die Ernährung liegt zwischen 1 und 5 mg. Zu den Nahrungsmitteln mit hohem Rubidiumgehalt zählen Kaffee, schwarzer Tee, Obst, Gemüse (vor allem Spargel), Geflügel und Fisch. Aus ernährungsphysiologischer Sicht kann die Aufnahme von Rubidium als toxikologisch unbedenklich gelten. Rubidium wird gegenwärtig auf eine mögliche antidepressive Wirkung bei einer Gruppe von psychiatrischen Erkrankungen untersucht.

Weitere Beiträge zur Wirkung von Spurenelementen und Mineralstoffen: 

• Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Silizium

• Nickel – Ein Spurenelement mit möglichen negativen Einfluss auf die Gesundheit

• Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Vanadium

• Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Eisen

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• Spurenelemente für die Gesundheit – Stellenwert von Kupfer

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Literatur / Quellennachweis

1. Afanasieva OG, Suslov NI, Shilova IV. Antidepressant, psychostimulant, and nootropic effects of major and trace element composition. Bull Exp Biol Med. 2013 Jun;155(2):204-6.
2. Anke M, Angelow L, Müller R, Anke S. Recent progress in exploring the essentiality of the ultratrace element rubidium to the nutrition of animals and man. Biomedical Research on Trace Elements. 2005 Vol. 16 No. 3, P 203-207.
3. Anke M., Angelow L., Glei M., Mueller M. Rubidium in the Food Chain of Humans: Origins and Intakes, 1997; International symposium; 9th, Trace elements in man and animals, p 186-188.
4. Canavese C, DeCostanzi E, Branciforte L, Caropreso A, Nonnato A, Pietra R, Fortaner S, Jacono F, Angelini G, Gallieni M, Fop F, Sabbioni E. Rubidium deficiency in dialysis patients. J Nephrol. 2001 May-Jun;14(3):169-75.
5. Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit, TECHNICAL REPORT submitted to EFSA. Ghent University. Selected trace and ultratrace elements: Biological role, content in feed and requirements in animal nutrition – Elements for risk assessment. Marleen VAN PAEMEL, Noël DIERICK, Geert JANSSENS, Veerle FIEVEZ, Stefaan DE SMET. No EFSA-Q-2008-04990; July 2010.
6. Istvan Pais, J. Benton Jones. The Handbook of Trace Elements, 1997 by CRC Press, ISBN 9781884015342.
7. Kabata-Pendias A. Mukherjee AB. Trace Elements from Soil to Human. Springer Verlag 2007.
8. Krachler M, Wirnsberger GH. Long-term changes of plasma trace element concentrations in chronic hemodialysis patients. Blood Purif 2000 18(2): S. 138–143.
9. Su Y, Chen LJ, He JR, Yuan XJ, Cen YL, Su FX, Tang LY, Zhang AH, Chen WQ, Lin Y, Wang SM, Ren ZF. Urinary rubidium in breast cancers. Clin Chim Acta. 2011 Nov 20;412(23-24):2305-9.
10. Yokoi K, Kimura M, Itokawa Y Effect of low dietary rubidium on plasma biochemical parameters and mineral levels in rats. Biol Trace Elem Res 1996 Feb;51(2):199-208.

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