Spurenelemente für die Gesundheit - Stellenwert von Vanadium

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Welche Wirkungen hat Vanadium im menschlichen Körper?

Ist Vanadium beim Diabetes mellitus wirksam?

Was sind Nebenwirkungen einer zu hohen Vanadiumzufuhr?

Gibt es einen Vanadiummangel beim Menschen?



Hintergrund

Die Frage, ob Vanadium zu den essenziellen Spurenelementen zählt, wird immer noch kontrovers diskutiert. Aber selbst, wenn Vanadium beim Menschen keine essenziellen Funktionen erfüllt, so gibt es doch überzeugende Hinweise, dass Vanadium biologische Funktionen günstig beeinflussen kann. Besonders die anti-diabetische Wirkung von Vanadiumverbindungen konnte in zahlreichen klinischen Studien bestätigt werden. Die Relevanz dieser Ergebnisse für die Behandlung eines Diabetes mellitus bleibt aber weithin umstritten.


Wirkung von Vanadium beim Menschen

Obwohl es zahlreiche Hinweise auf potenzielle gesundheitliche Vorteile von Vanadium gibt, ist der Wirkmechanismus bisher nicht eindeutig geklärt. Vanadium beeinflusst sehr wahrscheinlich den Glukosestoffwechsel beim Diabetes mellitus. Vanadium scheint in der Lage, in der Leber die Glykolyse zu stimulieren und die Glukoneogenese zu hemmen. Dadurch kann es zu einer Senkung des Glukosespiegels im Blut kommen.
Untersuchungen sowohl an Tieren als auch am Menschen deuten darauf hin, dass Vanadium eine Insulin-mimetische Wirkung aufweist. Es wird vermutet, dass eine erhöhte Insulinempfindlichkeit unter Vanadium auf eine Hemmung der Protein-Tyrosin-Phosphatase zurückzuführen ist. Weitere Forschungsergebnisse sprechen dafür, dass Vanadiumverbindungen zu einer erhöhen Glykogendeposition beitragen und damit den Blutzucker senken (10).
Auf Grundlage bisher verfügbarer Daten könnte Vanadylsulfat wirksam sein bei der Behandlung von Typ-2-Diabetikern mit Insulinresistenz.

Darüber hinaus deuten weitere Untersuchungen darauf hin, dass Vanadium-Verbindungen zur Verminderung der Plasma-Triglyceride beitragen und die Entwicklung von Bluthochdruck und koronarer Herzkrankheit günstig beeinflussen. Zudem wird diskutiert, ob Vanadium eine Rolle im Stoffwechsel der Schilddrüse und beim Eisenstoffwechsel spielt (3).


Körperbestand

Der menschliche Körper enthält ca. 100 bis 200 μg Vanadium (3).


Aufnahme von Vanadium

Beim Menschen werden Vanadium-Verbindungen schlecht resorbiert. Die ermittelten Resorptionsraten bewegten sich zwischen 0,1 und 1 % (8). Andere Quellen sprechen von max. 5 % Vanadium, die im Darm resorbiert werden (10). Der Hauptausscheidungsweg ist die Niere. Die höchsten Gewebekonzentrationen von Vanadium wurden in Leber, Niere und Knochen nachgewiesen (10).


Vanadiummangel

Bei Tieren kann ein Vanadiummangel zu Unfruchtbarkeit, Blutarmut und zu Störungen des Eisenstoffwechsels führen. Auch negative Auswirkungen auf die Bildung von Knochen, Zähnen und Knorpel wurden beobachtet. Beim Menschen ist ein Vanadiummangel bisher nicht beschrieben worden (10).


Empfohlene Aufnahme von Vanadium

Es gibt keine empfohlene Aufnahme (RDA) für Vanadium. Eine tägliche Zufuhr von 10 bis 100 μg gilt als sicher und kann über die normale Ernährung erreicht werden (10).
Eine durchschnittliche Ernährung liefert zwischen 6 und 18 μg Vanadium täglich (10). In den USA wurde über eine durchschnittliche Zufuhr von 10 bis 60 μg Vanadium pro Tag berichtet.


Vanadium in Nahrungsergänzungsmitteln

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Obergrenzen für eine langfristige Zufuhr von Vanadium

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.
In den USA wurden bereits im Jahr 2001 Empfehlungen für eine tolerierbare, obere Aufnahmemenge von Vanadium formuliert. Ein Expertengremium der National Academy of Sciences hatte als UL eine tägliche Aufnahme für Vanadium von 1,8 mg für Erwachsene berechnet (5). Nachfolgende Untersuchungen haben einen geringeren Grenzwert zur Vanadiumaufnahme definiert. Demnach sei eine Zufuhr von maximal 0,01 mg/kg Körpergewicht pro Tag über einen Zeitraum von 15 Tagen bis zu einem Jahr mit keinem erhöhten Risiko verbunden (8). Das entspricht bei einer 70 kg schweren Person einer Aufnahme von 0,7 mg Vanadium pro Tag.

Aufgrund unzureichender Daten war es bisher nicht möglich UL-Werte für schwangere und stillende Frauen, Kinder und Säuglinge zu bestimmen. Es wurde die Empfehlung ausgesprochen, dass diese Personen mit Vanadium-Supplementen besonders vorsichtig sein sollten (5).
Die Höhe der täglichen Aufnahme (6 -18 μg) ist um mindestens 3 Größenordnungen geringer als die niedrigste Dosis, die zu Nebenwirkungen führt. Eine Ausnahme bilden möglicherweise einzelne Bodybuilder, die regelmäßig hohen Dosen Vanadium als Supplemente zuführen. In diesen Fällen sind Nebenwirkungen bei längerer Anwendung von Vanadium nicht auszuschließen.


Mögliche Nebenwirkungen einer zu hohen Vanadiumaufnahme

Oral zugeführtes Vanadium kann zu unerwünschten Wirkungen an der Niere, Milz und Lunge führen. Zudem kann Vanadium die Fortpflanzung stören. Bei Raten zeigten sich Entwicklungsstörungen. Beim Menschen wurde im Wesentlichen über Magen-Darm-Störungen berichtet.


Wechselwirkungen

Eine Anwendung zusammen mit anderen blutzuckersenkenden Medikamenten beim Diabetes mellitus sollte mit großer Vorsicht erfolgen, da es zu einer Hypoglykämie (Unterzuckerung) kommen kann (10).


Gehalt von Vanadium in Nahrungsmitteln

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Vanadium kommt in Nahrungsmitteln in der Form von Vanadyl vor. Zu den relativ Vanadium-reichen Nahrungsmitteln zählen schwarzer Pfeffer, Pilze, Petersilie, Dill-Samen und Muscheln.

Unter den Lebensmitteln, die bisher auf ihren Vanadiumgehalt untersucht wurden, lagen die meisten in einem Konzentrationsbereich von 1 bis 30 μg/kg Frischgewicht. Fette und Öle, Obst und Gemüse enthalten am wenigstens Vanadium, zwischen 1 bis 5 μg/kg. Vollkornprodukte, Fisch, Fleisch und Milchprodukten enthalten in der Regel 5 bis 30 μg/kg. Dill-Samen und schwarzer Pfeffer enthalten am meisten Vanadium: 431 und 987 μg/kg (1).

Die tägliche Vanadiumaufnahme kann regional schwanken. Eine Ernährungsstudie aus Großbritannien ergab eine durchschnittliche Aufnahme von 13 μg/Tag.
Nach einer Trinkwasseranalyse aus den USA, wiesen 91 % der Proben einen Vanadium-Gehalt von unter 10 μg/L auf, die maximalen Konzentrationen lagen bei 70 μg/L und der durchschnittliche Gehalt bei 4,3 μg/L (1).


Diabetes mellitus - Studien zur Wirksamkeit von Vanadium

Verschiedene kontrollierte Studien deuten auf eine Wirkung von Vanadiumverbindungen beim Diabetes mellitus Typ 2 hin (2, 3, 4, 9).
Eine Studie hat die Wirkung von täglich 100 mg Vanadylsulfat für drei Wochen bei adipösen Typ-2-Diabetikern und Nicht-Diabetikern untersucht. Im Ergebnis wurde eine Abnahme beim Nüchternblutzucker und eine signifikante Verbesserung der Insulinempfindlichkeit in der Gruppe der Typ-2-Diabetiker beobachtet, nicht jedoch bei den übergewichtigen Nicht-Diabetikern. Die Autoren folgerten, dass die untersuchte Dosis von Vanadylsulfat die Insulinsensitivität bei Typ-2-Diabetes verbessern könnte, aber keinen Einfluss auf die Insulinempfindlichkeit bei Adipositas ohne Diabetes zu haben scheint (4, 10).

Eine weitere Studie untersuchte die Wirkung von Vanadylsulfat in verschiedenen Tagesdosen von 75 mg, 150 mg oder 300 mg bei 16 Typ-2-Diabetikern über einen Zeitraum von sechs Wochen. Ergebnisse: Unter der 75 mg -Dosierung blieb der Glukosestoffwechsel unbeeinflusst, wohingegen unter der Gabe von 150 mg Vanadylsulfat 60 Prozent der Patienten eine Verbesserung der Blutzuckerkontrolle zeigten, auch die 300mg-Dosis führte bei 50 Prozent zu einer Verbesserung des Glukosestoffwechsels. Unter der höheren Dosierung besserten sich die Nüchternglukose und der HbA1c. Unabhängig von der Dosis wurden keine Veränderungen beim Blutdruck beobachtet. Bei einigen Patienten traten unter der höheren Dosis Magen-Darm-Beschwerden auf (2, 10).
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Gestörte Glukosetoleranz

In einer Untersuchung von Patienten mit gestörter Glukosetoleranz als eine Vorstufe zum Diabetes konnte unter der Behandlung mit 2x 50 mg Vanadylsulfat über 4 Wochen keine Besserung der Insulinresistenz beobachtet werden (6, 10).

Eine therapeutische Dosierung für die Anwendung beim Typ-2-Diabetes sollte mindestens zweimal täglich 50 mg Vanadylsulfat betragen (10). Möglicherweise sind organische Vanadiumverbindungen wirksamer als anorganische Vanadiumsalze (9).


Diabetes mellitus Typ 1

Eine kürzlich veröffentlichte Untersuchung zur Wirksamkeit und Verträglichkeit von Vanadylsulfat bei Patienten mit einem Diabetes mellitus Typ 1 dokumentiert eine Abnahme der notwendigen Insulindosis und eine Reduktion der Nüchternblutzuckerspiegel unter einer Dosierung von maximal 225 bis 300 mg Vanadylsulfat pro Tag. Als Nebenwirkungen wurde besonders zu Behandlungsbeginn über Durchfall und Magen-Darm-Schmerzen berichtet. Über die gesamte Studiendauer von 30 Monaten wurden insbesondere keine Nebenwirkungen in Bezug auf die Leber- oder Nierenfunktion beobachtet (7).


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 bei Hämodialyse-Patienten die Blutspiegel von Cadmium, Chrom, Kupfer, Blei und Vanadium höher lagen und die Spiegel von Selen, Zink und Mangan verglichen mit Kontrollpersonen niedriger lagen (11).

Fazit

Vanadium zählt nicht zu den essenziellen Spurenelementen des Menschen. Trotzdem können biologischen Funktionen positiv beeinflusst werden. Am besten untersucht ist die Wirkung beim Diabetes mellitus. Studien zufolge kann Vanadium zur Senkung erhöhter Blutzuckerspiegel beitragen. Mehrere kontrollierte Studien liefern Hinweise, dass Vanadylsulfat zur unterstützenden Behandlung des Diabetes mellitus wirksam sein könnte.


Weitere Beiträge zur Wirkung von Spurenelementen und Mineralstoffen: 

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Literatur / Quellennachweis


1. 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 Vanadium. EFSA-Q-2003-018. The EFSA Journal 2004; 33, 1-22
2. Goldfine AB, Patti ME, Zuberi L, et al. Metabolic effects of vanadyl sulfate in humans with non-insulindependent diabetes mellitus: in vivo and in vitro studies. Metabolism 2000;49:400-410.
3. Gruzewska K, Michno A, Pawelczyk T, Bielarczyk H. Essentiality and toxicity of vanadium supplements in health and pathology. J Physiol Pharmacol. 2014 Oct;65(5):603-11.
4. Halberstam M, Cohen N, Shlimovich P, et al. Oral vanadyl sulfate improves insulin sensitivity in NIDDM but not in obese nondiabetic subjects. Diabetes 1996;45:659-666.
5. Institute of Medicine (US) Panel on Micronutrients. Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc. Washington (DC): National Academies Press (US); 2001.
6. Jacques-Camarena O, González-Ortiz M, Martínez-Abundis E, et al. Effect of vanadium on insulin sensitivity in patients with impaired glucose tolerance. Ann Nutr Metab 2008;53:195-198.
7. Soveid M, Dehghani GA, Omrani GR. Long- term efficacy and safety of vanadium in the treatment of type 1 diabetes. Arch Iran Med. 2013 Jul;16(7):408-11.
8. 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
9. Thompson KH, Lichter J, LeBel C, Scaife MC, McNeill JH, Orvig C. Vanadium treatment of type 2 diabetes: a view to the future. J Inorg Biochem. 2009 Apr;103(4):554-8.
10. Vanadium (vanadyl sulfate). Monograph. Altern Med Rev. 2009 Jun;14(2):177-80. Review.
11. 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.



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