Molybdän: Welche Auswirkungen hat es auf den Körper? Nahrungsquellen + Symptome von Mangel und Überschuss

Grundlegende Eigenschaften des Elements

Molybdän ist ein essentielles chemisches Element, das ein wichtiger Bestandteil lebender Organismen ist und für deren Überleben unerlässlich ist.

Es hat das chemische Symbol Mo, das vom lateinischen Wort molybdaenum abgeleitet ist.

Sein Name leitet sich vom altgriechischen Wort "molybdos" ab, was so viel wie Blei bedeutet und darauf zurückzuführen ist, dass Molybdänerze aufgrund ihres Aussehens oft mit Blei- oder Graphiterzen verwechselt wurden.

Außerdem war der Name Blei in der Antike die allgemeine Bezeichnung für jedes schwarz-graue Mineral, das Spuren auf Papier oder anderen Oberflächen hinterließ.

Die Geschichte der Entdeckung von Molybdän geht auf das Jahr 1778 zurück, als der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele es als unbekanntes Element in dem Mineral Molybdänit identifizierte.

Die Menschen kannten dieses Mineral jedoch schon viel früher, weil es lange Zeit mit Bleierz oder Graphit verwechselt wurde.

Molybdän wurde erstmals 1781 von dem schwedischen Chemiker Peter Jacob Hjelm als Metall isoliert, der ihm auch seinen Namen gab.

Molybdän ist ein Element der Gruppe 6 des Periodensystems der chemischen Elemente und befindet sich in der Periode 5.

Es gehört zu einer Gruppe von Elementen, die als Übergangselemente oder auch Übergangsmetalle bezeichnet werden.

Diese Bezeichnung stammt aus der Zeit, als Chemiker den Elementen in der Mitte des Periodensystems die Übergangseigenschaften zwischen Alkalimetallen und Nichtmetallen zuschrieben.

Molybdän ist ein glänzendes Metall von silbergrauer Farbe, das verformbar und sehr korrosionsbeständig ist.

Es hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller Elemente und reagiert bei normalen Temperaturen nicht mit Wasser oder Luft.

Eine tabellarische Zusammenfassung der grundlegenden chemischen und physikalischen Informationen über Molybdän

Molybdän ist ein im Universum weit verbreitetes Element, das in der Erdkruste, im Wasser und im Boden vorkommt und schließlich wichtige Funktionen in lebenden Organismen, einschließlich des menschlichen Körpers, erfüllt.

Molybdän kommt in der Natur nicht in freier Form vor, sondern ist am häufigsten in Mineralien wie Molybdänit (MoS2), Wulfenit (PbMoO4), Powellit (CaMoO4) und Ferrimolybdit enthalten.

Was die industrielle Verwendung betrifft, so wird der größte Teil des produzierten Molybdäns in der Metallurgie bei der Herstellung von Legierungen (z. B. Gusseisen, Stahl) verwendet.

Molybdän verleiht den daraus hergestellten Produkten eine einzigartige Festigkeit, Härte, elektrische Leitfähigkeit und Beständigkeit gegen Verschleiß und Korrosion.

Darüber hinaus können Molybdän und seine Verbindungen verwendet werden als:

• Bestandteil von Elektroden, elektrischen oder elektronischen Bauteilen, aufgrund seines hohen Schmelzpunktes
• als wirksamer Festschmierstoff, insbesondere bei hohen Temperaturen (bei denen sich Öle zersetzen)
• Katalysator in der Erdölindustrie
• Ein Stoff, der die Haftung von Farben und Lacken auf Metallen verbessert
• Pigment in Kunststoffen oder Keramiken
• Düngemittel für Pflanzen
• Teil des Tierfutters
• Radioaktives Isotop in der medizinischen Bildgebung

Was ist die biologische Funktion von Molybdän?

Molybdän gehört zu den essentiellen Spurenelementen des menschlichen Körpers. Es wird nur in Spuren, d. h. in geringen Mengen, benötigt. Sein Vorhandensein ist jedoch unerlässlich, und sein Mangel kann fatale Folgen haben.

Der Körper kann Molybdän nicht selbst herstellen und ist auf seine Zufuhr aus der äußeren Umgebung angewiesen.

Der Bedarf an Molybdän im menschlichen Körper hängt eng mit dem Funktionieren bestimmter Enzyme zusammen. Molybdän wirkt als Cofaktor für diese Enzyme, die ihrerseits an der Beschleunigung verschiedener chemischer Reaktionen - der so genannten Katalyse - beteiligt sein können.

Cofaktoren sind niedermolekulare Chemikalien, die an das Enzymmolekül angehängt sind (sie sind die Nicht-Protein-Komponente des Enzyms). Ihre Bedeutung liegt darin, dass sie für die Funktion der Enzyme unerlässlich sind. Ohne ihre Anwesenheit würden die Enzyme keine Aktivität zeigen.

Die Hauptaufgabe der Kofaktoren besteht darin, Atome oder Atomgruppen während der chemischen Reaktion, an der das Enzym beteiligt ist, zu übertragen.

Die biologische Bedeutung von Molybdän wurde im Wesentlichen erst mit der Entdeckung der ersten molybdänhaltigen Enzyme in den 1950er Jahren beschrieben.

Molybdän als einzelnes Element spielt im Organismus keine Rolle, da es in dieser Form inaktiv ist; es wird erst bedeutsam, wenn es einen Komplex mit einem Enzym bildet.

Daraus folgt, dass die biologisch aktive Form des Molybdäns in unserem Körper ein organisches Molekül ist - der Molybdän-Cofaktor.

Es gibt zwei Arten von Molybdän-Cofaktoren, die sich in ihrer Struktur deutlich unterscheiden.

Der erste ist der eisenionenhaltige Molybdän-Cofaktor (abgekürzt FeMoCo), der Teil des Enzyms Nitrogenase ist. Dieses Enzym wirkt nicht auf den Menschen, kommt aber in einigen Bakterien vor. Es dient der Fixierung von Stickstoff aus der Atmosphäre.

Der zweite Typ ist ein auf Pterin basierender Molybdän-Cofaktor (abgekürzt MoCo), der Bestandteil von mehr als 100 verschiedenen Enzymtypen ist, darunter auch von denen im menschlichen Körper.

Beim Menschen wurden bisher nur 4 Enzyme identifiziert, die Molybdän als Cofaktor für ihre Aktivität benötigen, nämlich die Sulfidoxidase, die Xanthinoxidase, die Aldehydoxidase und die mitochondriale Amidoreduktionskomponente.

Sie werden auch als Metalloenzyme bezeichnet und haben die Aufgabe, die Oxidations-Reduktionsreaktionen von Verbindungen zu katalysieren (d. h. zu beschleunigen), die Elemente wie Schwefel, Kohlenstoff oder Stickstoff enthalten.

Die Sulfidoxidase ist ein Enzym, das die Umwandlung von ^SO32- Sulfiten in ^SO42- Sulfate katalysiert.

Diese Reaktion ist ein wichtiger Schritt im Prozess des Auf- und Abbaus schwefelhaltiger Aminosäuren, d. h. Cystein und Methionin, im Körper.

Ein Mangel an Sulfidoxidase kann zur Entwicklung von schweren neurologischen Störungen führen.

Sulfidoxidase ist sogar am Abbau von Sulfiten in Lebensmitteln beteiligt. Sulfite sind häufige Zusatzstoffe in Lebensmitteln - Wein, Getränke, Käse oder Obst -, wo sie als Konservierungsmittel oder Antioxidationsmittel wirken.

Das Enzym Xanthinoxidase katalysiert den Abbau von Purinen, den Bausteinen der Nukleinsäuren DNA und RNA. Das Endprodukt dieser Abbaureaktion ist Harnsäure.

Das Fehlen von Xanthinoxidase im Körper kann zu Toxizität und sogar zu Schäden an der genetischen Information der Zellen führen.

Die Bedeutung der Aldehydoxidase liegt vor allem in ihrer Beteiligung am Stoffwechsel von Arzneimitteln und toxischen Verbindungen. Außerdem katalysiert sie Hydroxylierungsreaktionen von Verbindungen verschiedener Natur.

Das Quartett der molybdänhaltigen Enzyme wird durch ein Enzym mit der Bezeichnung mitochondrial amidoxime reducing component (mARC) vervollständigt.

Dieses Enzym ist am Metabolismus von Drogenvorläufern beteiligt.

Eine Drogenvorstufe ist eine inaktive Form einer Droge, die nach der Aufnahme in den Körper zu einer aktiven Droge verstoffwechselt wird, die als Produkt wirken kann.

Drogenvorläufer werden in der Regel durch den Einbau eines Sauerstoffatoms in das aktive Drogenmolekül gebildet. Das Enzym mARC kann diese Sauerstoffbindung im Molekül reduzieren und ist somit für die Bildung der aktiven Form der Droge verantwortlich.

Neben den oben genannten primären Funktionen der Molybdän-Enzyme ist auch ihre Beteiligung an der Reduktion von Nitrit zu Stickstoffmonoxid zu nennen, das wiederum die Kontraktion der Blutgefäße, den Blutdruck, die Zellatmung und den Schutz der Zellen vor Stress reguliert.

Molybdän - von der Aufnahme bis zur Ausscheidung

Absorption

Molybdän gelangt hauptsächlich durch die Aufnahme von Molybdän über die Nahrung oder das Trinkwasser in den Körper.

Damit Molybdän über den Verdauungstrakt absorbiert werden kann, muss es in der sechswertigen Form ^Mo6+ vorliegen, meist in Verbindung mit Sauerstoff als Oxyanion.

Molybdän wird vor allem im Magen und im Dünndarm aufgenommen, wobei die Absorptionsrate im Dünndarm am höchsten ist.

Molybdän wird relativ schnell resorbiert und macht etwa 88-93 % der gesamten Nahrungsaufnahme aus.

Die Menge des absorbierten Molybdäns hängt nicht nur von der Molybdänmenge in der Nahrung ab, sondern auch von der Zusammensetzung der gleichzeitig verzehrten Lebensmittel.

Bei gleichzeitiger Aufnahme von Kupfer und Sulfaten bilden sich unlösliche Komplexe aus Molybdän, Schwefel und Kupfer, und die Aufnahme dieser Elemente wird verhindert.

Verteilung

Das aufgenommene Molybdän verlässt den Verdauungstrakt und gelangt in das Blut, von wo aus es in verschiedene Teile des Körpers verteilt wird.

Es liegt normalerweise in Form von ^Mo4+ oder ^Mo6+ vor und ist an Schwefel oder Sauerstoff gebunden.

Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 9 mg Molybdän, das zum größten Teil in Molybdän-Enzymen enthalten ist. Die größten Mengen sind in der Leber, den Nieren, dem Dünndarm und den Nebennieren konzentriert.

Es findet sich aber auch in Zähnen und Knochen.

Die physiologische Konzentration von Molybdän im Blut liegt bei etwa 0,6 ng/ml, ihr Wert hängt jedoch auch von der Molybdänzufuhr über die Nahrung ab.

Pathologisch erhöhte Blutkonzentrationen von Molybdän werden bei Patienten mit akuten entzündlichen Lebererkrankungen, die durch Viren verursacht werden, und bei Patienten mit alkoholbedingten Leberschäden beobachtet.

Ausscheidung

Molybdän wird hauptsächlich über den Urin ausgeschieden, wobei die Ausscheidungsrate umso höher ist, je mehr Molybdän über die Nahrung aufgenommen wird.

Die Regulierung der Molybdänausscheidung ist der wichtigste Schritt zur Aufrechterhaltung der Molybdänhomöostase, d. h. zur Aufrechterhaltung des Molybdänspiegels auf physiologischem Niveau.

Ein kleiner Teil des Molybdäns wird auch mit den Fäkalien aus dem Körper ausgeschieden, und zwar hauptsächlich der Anteil, der im Verdauungstrakt nicht absorbiert wurde und direkt aus dem Körper ausgeschieden wird.

Zu erwähnen ist auch die Ausscheidung über die Galle: Zusammen mit der Galle gelangt Molybdän in den Darm und wird anschließend mit den Fäkalien wieder aus dem Körper ausgeschieden.

Der Prozess der Molybdänausscheidung wird wahrscheinlich durch das Vorhandensein von Kupfer und Sulfat im Körper beeinflusst. Diese Wechselwirkung führt zu einer erhöhten Ausscheidung von Molybdän über die Nieren in den Urin.

Wie hoch ist die empfohlene Tagesdosis an Molybdän?

Empfehlungen für die durchschnittliche Tageszufuhr von Molybdän wurden aufgrund fehlender Daten nicht festgelegt.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit veröffentlicht jedoch Werte für eine angemessene Zufuhr von Molybdän. Die angemessene Zufuhr ist ein auf Beobachtungen beruhender Durchschnittswert, von dem angenommen wird, dass er für den Bedarf der Bevölkerung ausreichend ist.

Darüber hinaus gibt es auch eine Obergrenze für die Aufnahme von Molybdän, die für den Menschen noch tolerierbar ist.

Dieser Grenzwert stellt die maximale langfristige tägliche Aufnahme von Molybdän aus allen Quellen dar, bei der kein Risiko für gesundheitliche Beeinträchtigungen besteht.

Tabellarische Zusammenfassung der angemessenen täglichen Aufnahme und der oberen Aufnahmegrenze von Molybdän nach Alter

Ernährungsbedingte Molybdänquellen

Die wichtigste Molybdänquelle für den Menschen ist die Nahrung und in geringerem Maße das Trinkwasser.

Zu den molybdänreichen Lebensmitteln gehören vor allem Hülsenfrüchte (Bohnen, Erbsen, Linsen), Blattgemüse, Getreide und Getreideerzeugnisse (Weizen, Hafer), Reis, Nüsse, Sonnenblumenkerne, Milch und Milchprodukte.

In geringerem Maße auch Fleisch und Innereien, z. B. Leber.

Der Molybdängehalt ist von Lebensmittel zu Lebensmittel unterschiedlich. Er hängt von der Art des Lebensmittels und auch von der Molybdänkonzentration im Boden ab, auf dem das pflanzliche Lebensmittel angebaut wurde. Bei tierischen Erzeugnissen hängt er von der Art des Futtermittels ab.

Alkalischere Böden enthalten in der Regel einen höheren Molybdängehalt.

Nahrungsergänzungsmittel können ebenfalls eine Molybdänquelle sein. Derzeit sind auf dem Markt nur Präparate mit mehreren Inhaltsstoffen erhältlich, die neben anderen Zutaten auch Molybdän enthalten.

Dabei handelt es sich um verschiedene Multivitamin- oder Mineralstoffpräparate, in denen Molybdän in Form von Ammoniummolybdat oder Natriummolybdat enthalten ist.

In der Regel wird es aber auch in Form von Chloriden oder Zitronensäuresalzen verwendet.

Was sind die Folgen eines Molybdänmangels?

Wie bei anderen Mineralien oder Spurenelementen ist es wichtig, die Molybdänkonzentration im physiologischen Bereich zu halten.

Nur dann kann dieses Element für den Körper nützlich und sicher sein.

Jede signifikante Abweichung von den festgelegten Werten kann zum Auftreten und zur Entwicklung von gesundheitlichen Komplikationen führen.

Es können zwei Situationen auftreten: ein Überschuss an Molybdän im Körper oder im Gegenteil ein Mangel oder eine unzureichende Funktion des Elements.

Molybdänmangel und seine Folgen

Die Versorgung des Körpers mit Molybdän erfolgt hauptsächlich über die Nahrung.

Es ist daher logisch, dass eine unzureichende Aufnahme von molybdänhaltigen Lebensmitteln die erste Ursache für einen Molybdänmangel sein kann.

Ein Molybdänmangel im Körper aufgrund einer unzureichenden Nahrungsaufnahme ist jedoch selten und kommt beim Menschen so gut wie nicht vor.

Der einzige dokumentierte Fall (1981), in dem sich ein Mangel infolge einer geringen Molybdänzufuhr entwickelte, betraf einen Patienten mit Morbus Crohn, der über mehrere Monate eine totale parenterale Ernährung ohne Molybdänsupplementierung erhielt.

Die bei diesem Patienten beobachteten Symptome waren Übelkeit, schnelle Atmung und Herzfrequenz, Sehstörungen und Koma. Laboruntersuchungen ergaben eine gestörte Harnsäureproduktion und einen gestörten Stoffwechsel der schwefelhaltigen Aminosäuren.

Das Vorliegen einer gestörten Molybdänfunktion ist viel wahrscheinlicher als ein Molybdänmangel im Körper.

In diesem Fall wird dieses Spurenelement zwar in ausreichender Menge in den Körper aufgenommen, funktioniert aber trotzdem nicht richtig.

Damit Molybdän aktiv werden kann, muss es Teil eines Enzyms in Form eines Molybdän-Cofaktors - MoCo - sein.

Der Prozess der MoCo-Bildung besteht aus mehreren Schritten. Jeder Fehler in diesem Prozess führt zu einer fehlerhaften Synthese von MoCo.

Da MoCo ein wesentlicher Bestandteil der vier bereits erwähnten Enzyme ist, wirkt sich ein Fehler bei seiner Bildung folglich negativ auf die Funktion der Molybdän-Enzyme aus.

Defekte in der korrekten Synthese von MoCo werden als Mutationen bezeichnet (es wurden mehr als 60 Arten identifiziert). Sie sind sehr seltene Geburtsfehler.

Mutationen in der MoCo-Bildung können entweder zu einer Funktionsstörung aller Molybdän-Enzyme oder nur eines bestimmten Enzyms führen.

Die Folgen einer schlechten Funktion der Molybdänenzyme sind:

1. Sulfidoxidase-Mangel

• Anhäufung von Schwefelverbindungen im Körper (weil sie nicht durch das Enzym abgebaut werden)
• das Auftreten von neurologischen Störungen und schweren Entwicklungsverzögerungen bei den Betroffenen

2. Mangel an Xanthinoxidase

• Anhäufung von Purinderivaten im Körper und im Urin (da sie nicht durch das Enzym abgebaut werden)
• Niedrige Harnsäurewerte im Blut (verminderte antioxidative Funktion des Blutes)

3. Mangel an allen Enzymen

• Probleme beim Essen, Krampfanfälle, übermäßiges Weinen, Veränderung der Linsenposition treten bei Neugeborenen auf
• In den ersten Lebensjahren können sich die Betroffenen nicht bewegen, kommunizieren nicht mit der Umwelt, sind von der Nahrungsaufnahme abhängig, und ihre allgemeine geistige Entwicklung ist gestört.
• Die Krankheit endet in den ersten Lebensjahren in der Regel mit dem Tod.

Überschüssiges Molybdän und seine Folgen

Molybdän selbst und seine Verbindungen stellen selbst in hohen Dosen kein nennenswertes Risiko für den menschlichen Körper dar. Die Wahrscheinlichkeit einer durch Molybdän verursachten Toxizität ist relativ gering.

Es sind mehrere Fälle bekannt, in denen eine übermäßige Aufnahme von Molybdän (aufgrund seiner hohen Konzentration im Boden) zu Symptomen wie Gelenkschmerzen, erhöhtem Harnsäuregehalt im Urin, erhöhtem Molybdängehalt im Blut oder gichtähnlichen Symptomen geführt hat.

Die Art dieser Symptome lässt vermuten, dass eine erhöhte Molybdänaufnahme auch die Produktion und Aktivität von Molybdänenzymen erhöht.

Eine schwerwiegende Molybdäntoxizität wurde bisher nur bei Tieren, insbesondere bei Wiederkäuern, beobachtet.

Eine übermäßige Molybdänzufuhr verringert die Kupferabsorption durch die Bildung von nicht absorbierbaren Komplexen.

Es kommt zu einem sekundären Kupfermangel, der als Molybdänose oder Hypokuprose bezeichnet wird und sich durch schweren Durchfall, Inappetenz, Vergrauung des Fells, Steifheit der Gliedmaßen, Anämie und sogar Unfruchtbarkeit äußert.

Die Entwicklung eines Kupfermangels durch die Aufnahme überhöhter Molybdänmengen kann daher auch für den Menschen ein Risiko darstellen, ist aber sehr selten.

Die Wechselwirkung von Molybdän mit Kupfer wird derzeit bei der Behandlung der Wilson-Krankheit eingesetzt, einer Störung des Kupferstoffwechsels, bei der es zu einer übermäßigen Anhäufung von Kupfer im Körper kommt. Die Verabreichung von Molybdän verringert den Anteil des freien Kupfers im Blut und verhindert so dessen Ablagerung im Gewebe und Toxizität.