WIRKSAM ODER UNWIRKSAM?: Aluminium – Ein Spurenelement mit negativem Einfluss auf die Gesundheit

Aluminium – Ein Spurenelement mit negativem Einfluss auf die Gesundheit

Hintergrund

Es gibt keine bekannte biologische Funktion von Aluminium im Körper. Hingegen konnten mehrere nachteilige Wirkungen dieses Metalls bei Säugetieren und beim Menschen dokumentiert werden.
Es liegen Hinweise vor, dass Aluminium einen negativen Einfluss auf das Immunsystem ausübt (15). Wiederholt berichtet wurde über Störungen des Phosphat- und Calciumhaushalts mit der Folge einer Beeinträchtigung der Knochenstabilität. Möglicherweise ist eine gestörte mitochondriale Energieproduktion und/oder oxidativer Stress ausgelöst durch Aluminium an der Entwicklung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Morbus Parkinson beteiligt (8).

Ist eine Aluminiumaufnahme gesundheitsschädlich?

Eine kurzzeitig erhöhte Zufuhr von Aluminium über die Ernährung führt in der Regel nicht zu einer gesundheitlichen Beeinträchtigung. Eine erhöhte, länger andauernde Aufnahme von Aluminium kann hingegen gesundheitliche Störungen verursachen: Dazu zählen eine Abnahme der Knochenstabilität mit einer erhöhten Frakturneigung, eine Blutarmut (Anämie) und eine Schädigung von Gehirngewebe. In tierexperimentellen Untersuchungen wurden eine Störung der Fortpflanzung und eine Beeinträchtigung der Gehirnentwicklung bereits unter niedrigen Dosen dokumentiert.

Auf welchen Wegen nehmen wir Aluminium auf?

Aluminium kommt natürlicherweise in der Nahrung vor (Getreide, Soja, Fleisch, Früchte, Gemüse). Als Lebensmittelzusatzstoff findet Aluminium beispielsweise Verwendung in Süßigkeiten Auch aus Bedarfsgegenständen wie Kochutensilien oder bei der Verwendung von Aluminiumfolie zum Aufbewahren von Lebensmittel kann Aluminium in die Nahrung übergehen.

In der Vergangenheit waren besonders Menschen mit einem hohen Apfelsaftkonsum aus Verpackungen, die Aluminium enthielt von einer überdurchschnittlich hohen Aluminiumaufnahme bedroht.

Wie hoch liegt die durchschnittliche Aluminiumaufnahme des Menschen?

In einer Untersuchung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) wurde der durchschnittliche Aluminiumgehalt von Lebensmitteln mit 5 mg/kg ermittelt (3). Einige Lebensmittel (u.a. Backwaren, einzelne Gemüsesorten, Teeblätter und Gewürze) weisen dieser Analyse zufolge besonders hohe Aluminiumwerte auf. Die durchschnittliche Aufnahme über die Ernährung liegt bei 1,6 bis 13 mg Aluminium pro Tag (3). Neuere Untersuchungen, die auch Werte aus Deutschland berücksichtigten, kamen zu ähnlichen Ergebnissen: Die durchschnittliche wöchentliche Aufnahme liegt demnach bei ca. 0,2 bis 1,5 mg Aluminium pro kg Körpergewicht. Bei einer 70 kg schweren Person entspricht dies einer täglichen Aufnahme von 2 bis 15 mg Aluminium pro Tag.

Auf welchen Weg wird dem Körper Aluminium zugeführt?

Neben Lebensmittel und Trinkwasser tragen aluminiumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe, Kochgeschirr, aber auch Verpackungsmaterialien wie Alufolie zur Aufnahme von Aluminium bei. Unabhängig von der Ernährung gelangt Aluminium auch aus kosmetischen Erzeugnissen Deos und durch Arzneimittel (Antazida) in den menschlichen Körper. Bei den Arzneimitteln, die zur Behandlung von erhöhter Magensäure-Sekretion und Sodbrennen eingesetzt werden, ist es z.B. der Wirkstoff Magaldrat, der Aluminiumverbindungen enthält. In den Fachinformationen dieser Arzneimittel wird darauf hingewiesen, dass es bei längerfristiger Anwendung aluminiumhaltiger Antacida zu Störungen des Phosphat- und Calciumhaushalts kommen kann.
Untersuchungen zufolge ist die Aufnahme von Aluminium über die Haut (z.B. kosmetische Mittel) und über das Trinkwasser äußerst gering (1).

Aus aluminiumhaltigen Verpackungen löst sich Aluminium in Lebensmittel, wenn die normalerweise vorhandene Lackierung beschädigt ist oder bei unlackierten Aluminiumoberflächen, wenn diese mit sauren und/oder salzigen Lebensmitteln (pH-Wert < 4) in Kontakt kommen (1). Beispielsweise konnten bei der Zubereitung von Johannisbeer- oder Rhabarbersaft in einem Dampfentsafter aus Aluminium im Endprodukt sehr hohe Konzentrationen von Aluminium nachgewiesen werden (9).

Aufnahme und Stoffwechsel von Aluminium im Körper

Die Resorptionsquote von Aluminium aus dem Magen-Darm-Trakt ist beim Menschen gering. Lösliche Aluminiumverbindungen wie Chlorid- oder Lactatsalze werden besser aufgenommen als unlösliche Verbindungen (Hydroxide, Silicate). Erhöht wird die Resorption von Aluminium durch die Anwesenheit bestimmter Anionen wie Ascorbat, Citrat oder Malat. Diese finden sich z.B. in Fruchtsäften. Die Aluminiumkonzentration im Blut liegt durchschnittlich bei etwa 7 μg/L. Die Ausscheidung von Aluminium erfolgt hauptsächlich über die Niere, aber auch der Schweiß kann wesentlich zur Aluminiumausscheidung beitragen. Der mengenmäßig wichtigste Speicherort von Aluminium im Körper sind die Knochen. Bei einer täglichen Aufnahme von 5 bis 125 mg Aluminium pro Tag wurde bei gesunden Personen keine Akkumulation beobachtet (1).

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Körperbestand

Die Gesamtmenge von Aluminium im menschlichen Körper wurde mit ca. 30 bis 50 mg/kg Körpergewicht berechnet. Das entspricht bei einer 70 kg schweren Person einem Gesamtkörper-Aluminiumgehalt von 2,1 bis 3,5 g. Etwa die Hälfte davon ist im Skelett gespeichert, aber auch die Haut, die Lymphknoten, der Dünndarm und die Nebenschilddrüse können nennenswerte Mengen an Aluminium enthalten.

Welche Folgen kann eine langfristig erhöhte Aluminiumaufnahme haben?

Nach der Einnahme von hohen Dosen von aluminiumhaltigen Antazida (>1.000 mg Aluminium/Person/Tag) sind beim Menschen Störungen des Phosphat- und Calciumhaushalts beschrieben worden; es kam zur Demineralisation der Knochen und zur Reduktion der Knochenfestigkeit (13).
Epidemiologische und tierexperimentelle Untersuchungen geben Hinweise auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Aluminiumaufnahme und Alzheimer-Erkrankung. Auch wenn Aluminium wahrscheinlich nicht ursächlich an der Entstehung der Alzheimer-Erkrankung beteiligt ist, so wird zumindest eine Beteiligung an der Bildung von neuropathologischen Läsionen diskutiert (1).

Wie hoch liegt die Obergrenze einer noch verträglichen Aluminiumzufuhr?

Im Jahre 2006 wurde der Wert für eine tolerierbare wöchentliche Aluminiumaufnahme
von 7 mg/kg Körpergewicht auf 1 mg/kg Körpergewicht herabgesetzt (7). Eine Expertengruppe kam zu dem Schluss, dass Aluminium die Fortpflanzung und das sich entwickelnde Nervensystem bereits in niedrigeren Dosen beeinträchtigen kann. Im Jahre 2011 wurde dieser Grenzwert international auf 2 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht und Woche heraufgesetzt. Bei einem Körpergewicht von 70 kg entspricht das einer Aufnahme von maximal 20 mg Aluminium pro Tag.

Bei Apfelsaft-Vieltrinkern sollten langfristig nicht mehr als 2 mg Aluminium je Liter Saft enthalten sein, um sicherzustellen, dass die genannten Grenzwerte nicht zu mehr als 50 Prozent ausgeschöpft werden. In Untersuchungen der Lebensmittelüberwachung in Deutschland wurde im Jahre 2008 der Aluminiumgehalt von Apfelsaft aus aluminiumhaltigen Verpackungen geprüft. Durch die gemessenen Aluminiumgehalte von bis zu 87 mg pro Liter Fruchtsaft könnte dieser Grenzwert für Kinder und Erwachsene um ein Vielfaches überschritten werden (1).

Behandlung der Aluminiumüberladung

Spezielle Ernährungsgewohnheiten lassen eine chronische Aluminium-Intoxikation einzelner Bevölkerungsgruppen als wahrscheinlich erscheinen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer Behandlung mit dem Ziel die Aluminiumüberladung des Körpers zu vermindern. Es ist überraschend, dass es derzeit keine Arzneimittel oder Chelatoren gibt, für die in klinischen Studien eine relevante Verminderung des Aluminiumgehaltes im Körper nachgewiesen werden konnte. Für das normalerweise zur Behandlung einer Eisenüberladung verwendete Desferrioxamin (DFO) gibt es Hinweise auf eine Verminderung des Aluminiumgehaltes in einer Studie bei Alzheimer-Patienten (10). Auch für den Metallchelator EDTA zeigte sich eine gewisse Wirksamkeit bei der Ausscheidung von Aluminium (6). Allerdings ist keine der genannten Behandlungen spezifisch für Aluminium, daher können dem Körper unter diesen Therapien auch essentielle Spurenelemente entzogen werden.

Physiologische Ausscheidung von Aluminium

Bisher galt die Aluminium-Ausscheidung über die Niere als der wichtigste Ausscheidungsweg (0,1 mg pro Tag).
Da der Mensch in Abhängigkeit von der Höhe der körperlichen Aktivität zwischen 0,5 und 4,0 l Schweiß pro Tag produziert, könnte der Schweiß eine signifikante und weitgehend vernachlässigte Route der Ausscheidung von Aluminium aus dem Körper darstellen.
Einer jüngst publizierten Untersuchung zufolge liegt die Konzentration von Aluminium im Schweiß in einem Bereich von 0,33 bis 5,33 mg pro Liter Schweiß (11). Daraus ergab sich in der Studie individuell eine tägliche Ausscheidung zwischen 0,22 und 7,19 mg Aluminium über den Schweiß. Betrachtet man die mittlere Aluminium-Ausscheidung über 24 Stunden nach einer mäßigen Ausdauerbelastung (Radfahren) im Rahmen dieser Studie, so konnte für Männer eine Ausscheidung von 1,76 mg und für Frauen von 0,76 mg dokumentiert werden. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass regelmäßige Bewegung oder körperliches Training ein Weg sein könnte, um die Ausscheidung an Aluminium aus dem Körper zu erhöhen (11).

Silizium zur Verminderung des Aluminiumgehaltes im Körper

Es liegen Hinweise vor, dass durch das Trinken von Silizium-reichen Wasser Aluminium im Körper mobilisiert und ausgeschieden werden kann (2). Ein hoher Gehalt an Aluminium im Körper steht im Verdacht an der Entwicklung der Alzheimer-Erkrankung beteiligt zu sein. In einer ersten Studie an Alzheimer-Patienten wurde geprüft, ob sich durch das Trinken von täglich einem Liter Silizium-reichen Mineralwasser (35 mg/L) der Gesamtköpergehalt an Aluminium vermindert und die kognitive Leistung beeinflussen lässt. Die Ergebnisse bestätigen die vermehrte Aluminiumausscheidung. Nach 13 Wochen Studiendauer wurde bei einzelnen Patienten eine Abnahme der Aluminiumspiegel im Blut zwischen 50 und 70 % dokumentiert. Bei 3 von 15 Patienten konnte gleichzeitig eine klinische relevante Verbesserung der kognitiven Leistung erreicht werden (2).

Weitere Untersuchungsbefunde zu Wirkungen von Aluminium

Im Folgenden sind Studienergebnisse zu möglichen negativen Effekten einer chronisch erhöhten Aluminiumaufnahme dargestellt, bei denen noch eine Bestätigung durch weitere Untersuchungen am Menschen aussteht.

Aluminium in Deos

Aluminium ist in zahlreichen Kosmetika wie Deos (Antitranspirantien), Lippenstiften und Sonnenschutzmitteln enthalten. Aluminium-Chlorhydrat ist die aktive schweißhemmende Substanz im Deodorant. In eine In-vitro-Studie konnte gezeigt werden, dass Aluminium aus dem Deodorant über die Haut im Achselbereich in den Körper gelangen könnte (12).

Brustkrebs

Es besteht der Verdacht, dass Aluminium an der Entstehung von Brustkrebs beteiligt sein könnte. Neuere In-vitro-Untersuchungen geben Anlass zur Vermutung, dass sich dieses Metall im Brustdrüsengewebe akkumuliert und selektiv den Stoffwechsel der Brustepithelzellen stört, wodurch eine Kaskade von Veränderungen angestoßen wird, die zur malignen Transformation beitragen können (12).

Untersuchungen an Tieren zur Auswirkung einer Aluminiumaufnahme

Untersuchungen an verschiedenen Tierspezies (Kaninchen, Maus) haben gezeigt, dass Aluminium die Plazenta passiert und sich in fetalen Geweben, überwiegend in Knochen anreichert. Nach oraler Verabreichung von Aluminium an trächtigen Mäusen traten vermehrt Gaumenspalten und Wirbelsäulenkrümmungen auf. Zu den nach der Geburt beobachteten Auswirkungen einer Aluminiumexposition zählen eine erhöhte Totgeburtrate, eine Wachstumsverzögerung, Verhaltensveränderungen und biochemische Veränderungen im Gehirn (Langzeiteffekt) (5).

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Update 2018:

Essen aus Aluminium-Menüschalen erhöht die Aluminium-Aufnahme

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) hat in einem Forschungsprojekt untersucht, ob Aluminiumionen aus Aluminium-Menüschalen in Lebensmittel übergehen können. Dazu hat das BfR Lebensmittel wie Sauerkrautsaft, Apfelmus (verdünnt) und passierte Tomaten in unbeschichteten Aluminiummenüschalen den Bedingungen des Cook & Chill-Verfahrens mit anschließenden Warmhaltephase ausgesetzt und den Übergang von Aluminiumionen analysiert.

Die Messergebnisse zeigen, dass vor allem beim längeren Warmhalten hohe Mengen an Aluminiumionen aus diesen Menüschalen freigesetzt werden und in die Speisen

übergehen. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits ein zweistündiges Warmhalten von Lebensmitteln in unbeschichteten Aluminiummenüschalen wesentlich zur Erhöhung der Gesamtexposition gegenüber Aluminium beitragen kann (16).

Nach einer Bewertung der EFSA aus dem Jahr 2008 überschreitet die Exposition gegenüber Aluminium über die Nahrung die von der EFSA abgeleitete wöchentlich duldbare orale Aufnahmemenge von 1 mg/kg Körpergewicht für einen signifikanten Teil der europäischen Bevölkerung (EFSA, 2008). Durch das Warmhalten von Speisen in unbeschichteten Aluminiummenüschalen kann es zudem zu einer erheblichen Erhöhung des Aluminiumgehalts in den Lebensmitteln kommen. Das Cook & Chill-Verfahren wird verwendet in der Gemeinschaftsverpflegung, betroffen sind davon auch Kleinkinder und ältere Personen (16).

Laugenbrezel können einen hohen Aluminiumgehalt aufweisen

Laugengebäck wird meist auf Aluminiumblechen gebacken. Brezeln und Co. werden vor dem Backen in Natronlauge getaucht und erhalten dadurch den typischen Geschmack. Durch die Natronlauge können sich aus den Backblechen Aluminiumsalze lösen, die in das Gebäck übergehen können.

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) hatte bereits 2002 auf den hohen Aluminiumgehalt von Laugengebäck (Laugenbrezeln) hingewiesen (17). Das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit hat 2013 festgestellt, dass sich an dieser Situation nichts geändert hat: In Bayern war jede fünfte Brezel mit zu viel Aluminium belastet. Auch Untersuchungen aus Österreich im Jahre 2015 konnten in einem Drittel des untersuchten Laugengebäcks beunruhigend hohe Aluminiumwerte nachweisen.

Diskussion und Fazit

Aluminium ist das dritthäufigste Element und das häufigste Metall in der Erdkruste.
Die Allgegenwart von Aluminium, nicht nur in der Umwelt, sondern auch im menschlichen Körper bleibt nicht ohne Folgen. Eine sich langsam entwickelnde, chronische Aluminium-Intoxikation zeigt sich häufig erst mit zunehmendem Lebensalter. Je höher die Körperbelastung mit Aluminium, desto wahrscheinlicher, dass die körpereigenen Kompensationsmechanismen versagen und sich Krankheiten manifestieren (4). Im Gehirn kann Aluminium zu neurodegenerativen Erkrankungen einschließlich der Alzheimer-Krankheit, der Parkinson-Krankheit und der Multiplen Sklerose beitragen (4). Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer Behandlung, um die Belastung des Körpers mit Aluminium, insbesondere den Aluminiumgehalt des Gehirns (14) zu senken.
Möglicherweise kann eine regelmäßige körperliche Aktivität durch die damit verbundene Schweißproduktion zu einer Mehrausscheidung von im Körper gespeichertem Aluminium beitragen. Auch die Zufuhr von Silizium-reichem Wasser wird als ein Weg diskutiert, die Aluminiumausscheidung des Körpers zu erhöhen.

Literatur

1. Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Gesundheitliche Bewertung Nr. 034/2008 des BfR vom 18. Juni 2008

2. Davenward S, Bentham P, Wright J, Crome P, Job D, Polwart A, et al. Silicon-rich mineral water as a non-invasive test of the ‘aluminium hypothesis’ in Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis (2013) 33:423–30.

3. EFSA, 2008, Safety of aluminium from dietary intake. The EFSA Journal (2008) 754, 1-34. http://www.efsa.europa.eu/EFSA/Scientific_Opinion/afc_ej754_aluminium_op_en,0.pdf

4. Exley C.Why industry propaganda and political interference cannot disguise the inevitable role played by human exposure to aluminum in neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease. Front Neurol. 2014 Oct 27;5:212.

5. Fachinformation zum Arzneimittel Magaldrat-CT 800 mg, Stand Januar 2012.

6. Fulgenzi A, Zanella SG, Mariani MM, Vietti D, Ferrero ME.. A case of multiple sclerosis improvement following removal of heavy metal intoxication. Lessons learnt from Matteo’s case. Biometals (2012) 25:569–76.

7. JECFA - Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, 2006. Sixty-seventh meeting, Rome, 20-29 June 2006, Summary and Conclusions, issued 7 July 2006. http://www.who.int/ipcs/food/jecfa/summaries/summary67.pdf

8. Kumar V, Gill KD. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in aluminium neurotoxicity and its amelioration: a review. Neurotoxicology. 2014 Mar;41:154-66.

9. Liukkonen, H., S. Piepponen, 1992. Leaching of aluminium from aluminium dishes and pack-ages, Food Add. Contam. 9, 213-223.

10. McLachlan DRC, Dalton AJ, Kruck TPA, Bell MY, Smith WL, Kalow W, et al. Intramuscular desferrioxamine in patients with Alzheimers-disease. Lancet (1991) 337:1304–8.

11. Minshall et al. Aluminium in human sweat. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 28 (2014) 87– 88.

12. Pineau A, Fauconneau B, Sappino AP, Deloncle R, Guillard O. If exposure to aluminium in antiperspirants presents health risks, its content should be reduced. J Trace Elem Med Biol. 2014 Apr;28(2):147-50.

13. Schmidt E., W. Grunow, 1991. Toxikologische Beurteilung von Bedarfsgegenständen aus Aluminium. Bundesgesundheitsbl. 34 (12), 557-564.

14. Toso L, Crisponi G, Nurchi VM, Crespo-Alonso M, Lachowicz JI, Mansoori D, et al. Searching for new aluminium chelating agents: a family of hydroxypyrone ligands. J Inorg Biochem (2014) 130:112–21.

15. Zhu YZ, Liu DW, Liu ZY, Li YF. Impact of aluminum exposure on the immune system: a mini review. Environ Toxicol Pharmacol. 2013 Jan;35(1):82-7.

16. Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR): Unbeschichtete Aluminium-Menüschalen: Erste Forschungsergebnisse zeigen hohe Freisetzung von Aluminiumionen. Stellungnahme Nr. 007/2017 des BfR vom 29. Mai 2017.

17. Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR): Erhöhte Gehalte von Aluminium in Laugengebäck. Stellungnahme des BfR vom 25. November 2002

http://www.bfr.bund.de/cm/343/erhoehte_gehalte_von_aluminium_in_laugengebaeck.pdf