Nickel – Ein Spurenelement mit möglichen negativen Einfluss auf die Gesundheit

 

Welche Wirkungen hat Nickel im menschlichen Körper?

Welche Nahrungsmittel enthalten besonders viel Nickel?

Können Lebensmittel eine Nickel-Kontaktdermatitis verschlimmern?

Wie lässt sich die Nickelaufnahme über die Ernährung minimieren?

 

Hintergrund

Nickel ist ein allgegenwärtiges Spurenelement, nachweisbar in Boden, Wasser und Luft. Es wird industriell größtenteils verwendet, um Edelstahl zu fertigen.
Nickel zählt nicht zu den essenziellen Spurenelementen des Menschen.
Nickelsalze sind starke Hautallergene beim Menschen und verursachen eine allergische Kontaktdermatitis. Die Prävalenz einer Nickel-Überempfindlichkeit in der Bevölkerung liegt etwa bei 8 bis 14,5 % für Frauen und etwa 1 % für Männer (4). Bei sensibilisierten Personen kann nicht nur der Hautkontakt, sondern auch die Aufnahme von Nickel über Lebensmittel Ekzeme auslösen.


Funktion von Nickel beim Menschen

Beim Menschen existieren zwar mehrere Enzyme und Proteine, die im Normalfall Nickel enthalten, darauf aber nicht angewiesen sind, da dessen Rolle als Kation von anderen zweiwertigen Kationen übernommen werden kann.
Auch wenn Nickel keine essenzielle Funktion im Körper wahrnimmt, so gibt es dennoch Hinweise, dass Nickel für die normale Entwicklung der Mikroflora des Darms (3, 11) benötigt wird.


Wirkungen von Nickel beim Menschen

Ein Einfluss von Nickel auf biochemische Funktionen beim Menschen konnte bisher nicht nachgewiesen werden.
Eine Nickelallergie entsteht, wenn Nickel-Ionen an zelluläre und Matrixproteine der Haut binden und eine zelluläre Immunantwort induzieren (Typ IV Überempfindlichkeitsreaktion) (2, 4).


Nickelallergie - Nickeldermatitis

Die Nickelallergie zählt zu den Kontaktallergien: Beim Kontakt zu nickelhaltigen Gegenständen (Schmuck, Münzen, Knöpfen, Verschlüssen) kommt es zu generalisierten Hautbeschwerden (z.B. allergisches Kontaktekzem).
Nickel ist die häufigste Ursache einer Metallallergie. Die Nickelallergie verursacht chronisch wiederkehrende Hautprobleme; Frauen sind häufiger betroffen als Männer. Eine Nickelallergie kann sich in jedem Lebensalter entwickeln. Einmal vorhanden, persistiert die Allergie in der Regel ein Leben lang (9). In Deutschland sind schätzungsweise 1,9 bis 4,5 Millionen Menschen gegen Nickel sensibilisiert. Etwa 10 % aller Kinder gelten als sensibilisiert gegenüber Nickel. Bis zu 15 % der Frauen weisen eine - teilweise bisher noch nicht diagnostizierte - allergische Kontaktdermatitis gegen Nickel auf.

Bemerkenswert ist, dass bei sensibilisierten Patienten sowohl die Aufnahme von Nickel über Nahrungsmittel als auch der Hautkontakt zu einem Handekzem führen kann. Eine orale Zufuhr von weniger als 0,5 mg pro Tag kann Berichten zufolge zu einer Verschlechterung des Handekzems bei gegenüber Nickel sensibilisierten Patienten führen (4).

Die sorgfältige Auswahl von Lebensmitteln mit relativ niedrigem Nickelgehalt kann zu einer Verringerung der Gesamtaufnahme von Nickel pro Tag beitragen (siehe Anhang). Dies kann die negativen Auswirkungen der Krankheit wesentlich verringern (9).

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Körperbestand

Der Gesamtnickelgehalt des menschlichen Körpers wird auf 0,5 mg geschätzt (4, 6). Die höchsten Konzentrationen an Nickel in menschlichen Geweben wurden in der Lunge, der Schilddrüse, der Nebenniere und den Nieren gefunden (4).

Eine Untersuchung kommt zu dem Schluss, dass es keine guten und validierten Biomarker für eine Nickel-Exposition beim Menschen gibt. Mit Ausnahme der direkten Messung von Nickel in Serum und Urin gibt es keinen Parameter, um den Nickelstatus exakt zu erfassen (8).


Aufnahme von Nickel

Die Resorptionsrate von Nickelsalzen ist im nüchternen Zustand relativ hoch, wird aber in Gegenwart von Nahrung, wie Milch, Kaffee, Tee und Orangensaft signifikant vermindert (10). Nach einem Fasten über Nacht lag der resorbierte Anteil von Nickel bei 27 % gegenüber nur 0,7 % von der gleichen Dosis, verabreicht zusammen mit einer Mahlzeit (4). Resorbiertes Nickel wird hauptsächlich im Urin ausgeschieden, in geringem Umfang aber auch in der Gallenflüssigkeit und im Schweiß. Nickel geht in die Muttermilch über (6).


Wie hoch ist die durchschnittliche Nickelaufnahme beim Menschen?

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Das erste ablaufende Wasser aus der Leitung am Morgen kann bis zu 1 mg/L Nickel enthalten (13). Auch der Übergang von Nickel aus Küchenutensilien in Lebensmittel kann zur Nickelaufnahme beitragen. Die durchschnittliche Nickel-Aufnahme aus der Nahrung liegt etwa bei einem Drittel der Dosis, die ein Handekzem bei sensibilisierten Personen verschlimmern kann.


Gehalt von Nickel in Nahrungsmitteln

Nickel ist in den meisten Nahrungsmitteln vorhanden. Lebensmittel gelten als die wichtigste Quelle der Nickel-Exposition in der Allgemeinbevölkerung. Der Nickelgehalt in der Nahrung kann regional erheblich variieren, bedingt durch den unterschiedlichen Nickelgehalt der Böden. Pflanzliche Nahrungsmittel enthalten in der Regel mehr Nickel als Lebensmittel tierischer Herkunft. Allerdings ist der Nickelgehalt bestimmter Nahrungsmittel unabhängig von der Herkunft hoch.
Die Nickelkonzentrationen in Lebensmitteln sind am höchsten in Kakao (8.2 bis 12 mg/kg), Sojabohnen (4,7 bis 5,9 mg/kg), Haferflocken (0,33 bis 4,8 mg/kg), Haselnüssen (0,66 bis 2,3 mg/kg), Mandeln (1,2 bis 1,3 mg/kg) und Hülsenfrüchten (4).

Zu den Lebensmitteln mit hohem Nickelgehalt unabhängig vom Nickelgehalt der Böden zählen: Vollkornbrote, Vollkornprodukte aus Weizen, Roggen, Hafer und Hirse, Buchweizen, Kakao, Schokolade, Tee, Gelatine, Backpulver, Soja-Produkte, rote Bohnen, Hülsenfrüchte (Erbsen, Linsen), Erdnüsse, Sojabohnen und Kichererbsen, getrocknete Früchte, Lebensmittel aus Konserven, Getränke, Lakritze und bestimmte Vitaminpräparate (9).

Weitere Lebensmittel, die ebenfalls noch beträchtliche Mengen an Nickel enthalten, sind:

Bier, Rotwein, Makrele, Thunfisch, Hering und Schalentiere, Sonnenblumenkerne , Leinsamen, Haselnüsse, Marzipan, Walnüsse, Tomaten, Zwiebeln, Karotten (9).

Der maximale Nickelgehalt im laufenden Trinkwasser wurde im Großraum Kopenhagen mit 35 μg/L gemessen. In Deutschland wurden Werte von 34 μg/L in Trinkwasser und 31 μg/L in Mineralwässern gemessen (4). Trinkwasser, das über Nacht in den Leitungen steht, erreicht am nächsten Morgen Nickel-Konzentrationen von 490 bis 1000 μg pro Liter (1, 13).

Die Freisetzung von Nickel aus Küchenutensilien bei der Nahrungszubereitung kann den Nickelgehalt von Lebensmitteln beträchtlich erhöhen. Der durchschnittliche Beitrag aus dieser Quelle an der Gesamtaufnahme von Nickel ist unbekannt, wird aber auf Werte von bis zu 1 mg/Tag geschätzt (4, 5).
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Nickelmangel

Bei einigen Tierarten wurden Mangelerscheinungen beobachtet. Dabei traten Wachstumsstörungen, Beeinträchtigung der Fortpflanzungsfähigkeit und erniedrigte Hämoglobinwerte auf. Bei Menschen konnte ein Nickelmangel nicht nachgewiesen werden.


Empfohlene Aufnahme von Nickel

Da Nickel nicht zu den essenziellen Spurenelementen gezählt wird, gibt es auch keine notwendige Mindestzufuhr. Von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE e. V.) gibt es keine Empfehlungen zur täglichen Nickelaufnahme.


Obere Grenze einer noch verträglichen Nickelzufuhr

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.
Das Institute of Medicine hat im Jahr 2001 einen oberen Grenzwert von 1 mg Nickel pro Tag für Erwachsene definiert (7, 11). Für schwangere und stillende Frauen wurde die Obergrenze ebenfalls auf 1 mg Nickel pro Tag festgelegt.
Für die Altersgruppe der 1- bis 3-jährigen Kinder wurde täglich 0,2 mg Nickel und für die 4- bis 8-Jährigen 0,3 mg täglich als UL genannt (7). Bei den 9- bis 13-Jährigen liegt der Wert bei 0,6 mg und bei den 14- bis 18-Jährigen bei 1 mg Nickel täglich.

Es ist nicht möglich, eine exakte Schwelle zu bestimmen, ab der über die Ernährung aufgenommenes Nickel zu Hautreaktionen bei Nickel-sensibilisierten Personen führt.
Die niedrigsten über Lebensmittel aufgenommenen Mengen von Nickel, die bei sensibilisierten Personen eine Verschlechterung eines bestehenden Handekzems verursacht haben, lagen bei 0,49 mg Nickel pro Tag (entsprechend ca. 8 μg Nickel pro kg Körpergewicht/Tag) (4).


Nebenwirkungen einer zu hohen Nickelaufnahme

Mit Ausnahme von Personen mit einer Nickelallergie gibt es keine Hinweise auf Nebenwirkungen, die auf die Aufnahme von Nickel über die normale Ernährung zurückzuführen sind. (7).

Die Aufnahme von 150 bis 900 μg/Tag liegt noch deutlich unterhalb der niedrigsten Dosis, die in Tierversuchen zu schädlichen Wirkungen geführt hat (4). Bei Versuchstieren zeigte sich, dass oral eingenommene Nickelsalze nachteilige Auswirkungen auf die Nieren, die Milz, die Lunge haben können.


Hämodialyse-Patienten

Hämodialyse-Patienten haben ein besonderes Risiko für einen Mangel an essenziellen Spurenelementen, aber auch für eine erhöhte Aufnahme toxischer Spurenelemente, die beide die Gesundheit beeinflussen.
Die Ergebnisse einer Metaanalyse belegen, dass die durchschnittlichen Blutspiegel von biologisch wichtigen Spurenelementen bei Hämodialyse-Patienten wesentlich verändert waren im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Die verfügbaren Daten legem nahe, dass es bei Hämodialyse-Patienten zu einer Akkumulation von Nickel kommen kann (12).


Fazit

Nickel ist für den Menschen nicht essenziell. Nickel ist in Spuren in den meisten Nahrungsmitteln und im Trinkwasser enthalten. Zu den Lebensmitteln mit hohem Nickelgehalt zählen z.B. Kakao, Haferflocken und Nüsse. Die durchschnittliche Aufnahme von Nickel über die Ernährung wird auf ca. 0,15 mg täglich geschätzt, kann aber Wert von 0,9 mg pro Tag erreichen. Eine Nickelallergie ist relativ häufig und kann sich als Kontaktdermatitis äußern. Nickel aus Lebensmitteln kann bei Nickel-sensitiven Personen eine Dermatitis hervorrufen.


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Anhang



Nickelarme Diät


Nickel ist ein allgegenwärtiges Spurenelement, sodass es nicht möglich sein wird, Nickel vollständig aus der Ernährung zu verbannen. Jedoch kann durch die sorgfältige Auswahl von Lebensmitteln mit relativ geringer Nickelkonzentration eine Verringerung der Gesamtaufnahme von Nickel pro Tag erreicht werden.

Studien haben den Nutzen der Nickel-Diät bei der Behandlung von Nickel-Ekzemen bestätigt. Eine Nickel-Diät mit stark reduzierter Nickelaufnahme wird nicht kurzfristig zu einem vollständigen Verschwinden der Hautveränderungen führen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass Ekzemschübe seltener und weniger ausgeprägt auftreten.

Folgende Punkte sind bei der Planung einer nickelarmen Diät zu berücksichtigen (9):

1. Vermeiden Sie alle Lebensmittel mit einem hohen Nickelgehalt wie Kakao, Schokolade, Sojabohnen, Haferflocken, Nüsse, Mandeln, frische und getrocknete Hülsenfrüchte.
2. Vermeiden Sie Lebensmittel aus Konserven. Nickel löst sich aus der Legierung der Dose und erhöht somit den Gesamtnickelgehalt.
3. Tierische Produkte enthalten in der Regel weniger Nickel im Vergleich zu pflanzlichen Produkten. Fleisch, Geflügel und Eier sind für eine nickelarme Ernährung geeignet. Abgesehen von ein paar Sorten Fisch, die hohe Nickel-Konzentrationen enthalten, wie Thunfisch, Hering, Muscheln, Lachs und Makrele, kann anderer Fisch für eine nickelarme Diät verwendet werden.
4. Der Nickelgehalt der Milch ist gering; daher können Milch und Milchprodukte wie Butter, Käse, Quark verzehrt werden.
5. Der Nickelgehalt von Getreide (außer Vollkorngetreide) ist gering. Lebensmittel aus Reis (poliert), raffiniertem Weizen oder Mais (Cornflakes, Nudeln, etc.) sind daher unproblematisch.
6. Gemüse, wie Kartoffeln, Kohl und Gurken können verwendet werden. Zwiebel und Knoblauch sollten nur in Maßen gegessen werden. Grüne Blattgemüse können hohe Nickelkonzentrationen enthalten und sollten daher sparsam eingesetzt werden.
7. Unter den Früchten können Bananen, Äpfel und Zitrusfrüchte in Maßen verzehrt werden (bis zu 3- bis 4-mal pro Woche).
8. Tee und Kaffee sollten nur in Maßen (bis zu 2 Tassen pro Tag) getrunken werden.
9. Beim Kochen sind folgende Dinge zu beachten:
- Vernickelte Küchenutensilien sollten nicht verwendet werden. Säurehaltige Lebensmittel sollten nicht in Edelstahl-Geschirr gekocht werden, da die Säure Nickel aus dem Geschirr lösen kann.
- Das erste Wasser aus dem Wasserhahn am Morgen sollte nicht getrunken oder zum Kochen (z.B. Kaffee) verwendet werden.


Weitere Beiträge zur Wirkung von Spurenelementen und Mineralstoffen: 


    Literatur

    1. Andersen KE, Nielsen GD, Flyvholm M-A, Fregert S, Gruvberge B (1983). Nickel in tap water. Contact Dermatitis 9: 140-143.
    2. Büdinger L, Hertl M, Büdinger L (2000). Immunologic mechanisms in hypersensitivity reactions to metal ions: an overview. Allergy 55: 108-115.
    3. Denkhaus, E. and K. Salnikow. 2002. Nickel essentiality, toxicity, and carcinogenicity. Critical Reviews in Oncology Hematology 42:35-56.
    4. EFSA: Opinion of the Scientific Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies on a request from the Commission related to the Tolerable Upper Intake Level of Nickel (EFSA-Q-2003-018); The EFSA Journal (2005) 146, 1-21.
    5. Grandjean P, Nielsen GD, Andersen O (1989). Human nickel exposure and chemobiokinetics. In: Maibach HI, Menne T (Eds.). Nickel and the skin: Immunology and toxicology. Boca Raton, CRC Press.
    6. Heseker H (2000). Nickel. Funktionen, Physiologie, Stoffwechsel und Versorgung in der Bundesrepublik Deutschland. Ernährungs-Umschau 47: 483-484.
    7. IOM (Institute of Medicine). 2001. Dietary reference intakes for vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium and Zinc. National Academy Press, Washington D.C., USA.
    8. Klein, C. and M. Costa. 2007. Nickel. Pages 743-758 in Handbook on the Toxicology of Metals, Third Edition. G. F. Nordberg, B. Fowler, M. Nordberg, and L. T. Friberg eds. Academic Press, London, UK.
    9. Sharma AD. Relationship between nickel allergy and diet. Indian J Dermatol Venereol Leprol 2007;73:307-12.
    10. Solomons NW, Viteri F, Shuler TR, Nielsen FH (1982). Bioavailability of nickel in man: Effects of foods and chemically-defined dietary constituents on the absorption of inorganic nickel. J Nutr 112: 39-50.
    11. 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
    12. Tonelli M, Wiebe N, Hemmelgarn B, Klarenbach S, Field C, Manns B, Thadhani R, Gill J; Alberta Kidney Disease Network. Trace elements in hemodialysis patients: a systematic review and meta-analysis. BMC Med. 2009 May 19;7:25.
    13. WHO (World Health Organisation) (1996). Guidelines for drinking water quality. Volume 2: Health criteria and other supporting information. Geneva.

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