Ernährung aktuell

Basiswissen Ernährung (Teil 18)

Fluor macht Knochen und Zähne hart

Das Spurenelement Fluor, das wir Ihnen im Rahmen unserer Serie "Basiswissen Ernährung" vorstellen, spielt für die Zahngesundheit und die Knochenfestigkeit eine essenzielle Rolle. Daneben ist es auch maßgeblich an der Wundheilung beteiligt. Insbesondere bei Kindern sollte auf eine gute Fluoridversorgung geachtet werden – Kinderärzte empfehlen daher oft eine kombinierte Fluorid-Vitamin-D-Supplementation ab dem ersten Lebenstag. Sie kann auch für Erwachsene teilweise sinnvoll sein, denn die Zufuhr über die Ernährung ist trotz Fluoridierungsmaßnahmen noch immer nicht optimal.

Fluor wurde erstmals im Jahr 1886 von Henri Moissan isoliert, der 1906 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. 1942 erkannte Henry Dean, dass die Karieshäufigkeit umgekehrt proportional zur Fluorkonzentration der Zähne ist. In den 1970er Jahren wurde beobachtet, dass besonders Heranwachsende Fluor benötigen sowie die Bedeutung von Fluor für eine verbesserte Wundheilungsrate erkannt [1].

Fluor gilt als reaktivster Vertreter der Halogene [2]. Unter Normalbedingungen handelt es sich um ein schwach grünlich-gelbes, stechend riechendes Gas, das giftig und stark ätzend ist. Da Fluor hochreaktiv ist, tritt es in der Natur nur in gebundener Form auf [3]. Dabei gelten I- und II-wertige Metalle als bevorzugte Reaktionspartner [2]. Der wichtigste Vertreter ist Calciumfluorid (Flussspat). Insgesamt treten Fluor-Verbindungen in Spuren in sehr vielen pflanzlichen und tierischen Organismen auf. Fluorverbindungen sind allerdings auch in Schadstoffen von industriellen Emissionen zu finden. Dazu zählen die Abgase der Aluminium-, Email-, Keramik-, Zement und Ziegelindustrie sowie von Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen [3].

Fluoride kommen in allen Lebensmitteln und im Trinkwasser vor. Der Fluoridgehalt liegt allerdings oftmals nicht höher als 1 mg/kg Frischgewicht. So enthält Milch 20 µg/100 g, Eier 110 µg/100 g und Knäckebrot 200 µg/100 g. Besonders fluoridreich sind Fisch, Algen und Meerestiere wie Garnelen und Hummer. Doch ist Fluorid hier vorrangig in den Gräten bzw. Schalen lokalisiert, die selten mitverzehrt werden. Weiterhin können einige Schwarzteesorten einen relativ hohen Fluoridgehalt vorweisen. Dieser kann in Abhängigkeit von der Aufgusszeit bis zu 3 mg/l betragen.

Der Fluoridgehalt beträgt im Trinkwasser in Deutschland etwa 0,5 mg/l, wohingegen in Mineralwässern der Gehalt regional schwanken kann. Ab einem Gehalt von 1,5 mg/l muss dieser auch deklariert werden. Fluoridiertes Speisesalz enthält in Deutschland 250 g Fluorid/kg Kochsalz.

Auch Zahnpasta wird fluoridiert: Für Erwachsene liegt der Gehalt in der Regel zwischen 1000 und 1500 mg/kg [3]. Kuh- und Frauenmilch weisen nur geringe Fluoridgehalte von 20 bzw. 5 bis 25 µg/l auf, der Gehalt hängt von der Versorgung der Mutter ab.

Die Bioverfügbarkeit von Fluorid ist in freier Form z. B. in Wasser gelöstes Fluorid, besser als in proteingebundener. So werden beinahe 100% von Natriumfluorid in wässriger Lösung absorbiert [1]. Dagegen wird die Fluoridaufnahme im Darm durch Aluminium-, Magnesium und Calciumsalze sowie andere Kationen vermindert, da sich hier schwer lösliche Komplexe bilden können. Insgesamt beträgt die Absorptionsrate bei einer üblichen Mischkost zwischen 80 und 90% [2].

Stoffwechsel von Fluorid

Das mit der Nahrung aufgenommene Fluorid wird im Magen nach Protonierung zu Flusssäure bereits teilweise über passive Diffusion resorbiert. Vorwiegend im Dünndarm erfolgt dann die Resorption der restlichen Menge. Unabhängig vom pH-Wert läuft dieser Vorgang wieder via passiver Diffusion [2]. Nach der Resorption verteilt sich Fluorid rasch im gesamten Organismus. Besonders hoch ist die Affinität zu harten Geweben wie Knochen und Zahnschmelz. So werden rund 60 bis 80% des Fluorids im Skelett fix retiniert, während nur ein kleiner Teil im Knochen austauschbar bleibt [1].

Der erwachsene Organismus hat einen Fluoridbestand von 2,5 bis 4 g. Davon liegen 99% in Form von Fluorappatit im Skelettsystem und den Zähnen vor. Das Skelett ist somit der physiologische Fluoridspeicher des Körpers und ist maßgeblich an der Fluoridhomöostase beteiligt. Steigt der Fluoridgehalt im Plasma an, wird es vermehrt im Hartgewebe eingelagert. Sinkt dagegen die Konzentration, wird die Fluoridfreisetzung erhöht [2]. Bilanzuntersuchungen haben gezeigt, dass Säuglinge etwa 50 bis 90% des löslichen Fluorids und Erwachsene lediglich 10% oder weniger retinieren können. Fluorid, das nicht retiniert wird oder aus dem Stoffwechsel hervorgeht, wird fast ausschließlich renal und nur geringfügig intestinal ausgeschieden [4]. Insgesamt passt der Organismus langfristig je nach Versorgungslage die Höhe der ausgeschiedenen Fluoridmenge an [2].

Fluorid-Funktionen

Fluorid hat eine entscheidende funktionelle Bedeutung für den Aufbau der Hartgewebe, da es dort als Kristallisationskeim dient und somit wesentlich für die Härtung des Zahnschmelzes und für die Stabilität der Knochenmatrix sowie die Knochendichte entscheidend ist. Zudem wirkt Fluorid karieshemmend. In epidemiologischen Studien konnte eine negative Korrelation zwischen dem Fluoridgehalt im Trinkwasser und der Karieshäufigkeit nachgewiesen werden. Begründet wird dieser Effekt damit, dass Fluorid gegen Hydroxylionen ausgetauscht und in die Apatitkristalle der Zahnhartsubstanz eingelagert wird. Dieser Effekt führt schließlich zur Härtung des Zahnschmelzes. Über diesen Mechanismus können auch Läsionen im Zahnschmelz remineralisiert werden. Daneben kann Fluorid die glucoseabbauenden Enzyme der Mundbakterien hemmen und so die Entstehung von kariesfördernden Säuren reduzieren. Daher sind gerade in der Phase der Zahnbildung und -entwicklung im Kindesalter ausreichende Fluoridmengen zu empfehlen [2]. Da sich bereits kleine Mengen von Fluoridsupplementen positiv auf das Wachstum und die Zahneruption auswirken, kann eine allgemeine biologische Bedeutung angenommen werden [4]. Während eine prophylaktische Wirkungsweise bestätigt werden kann, ist keine kurative Wirkung von Fluorid, z. B. eine Remineralisation von kariösen Läsionen, bekannt. Bislang konnte auch kein positiver Effekt von Fluorid bei Knochenerkrankungen bestätigt werden. Werden Hydroxylgruppen durch Fluorid in der kristallinen Apatitstruktur ersetzt, erhöht sich zwar die Dichte, doch vermindert sich gleichzeitig die Elastizität, was die Frakurresistenz der Knochen negativ beeinflusst [1].

Bedarf und tatsächliche Zufuhr

Laut den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) sollten Frauen 3,1 mg Fluorid/d und Männer 3,8 mg/d aufnehmen (Tab. 1). Entscheidend ist zudem der Fluoridgehalt im Trinkwasser: Bei weniger als 0,3 mg Fluorid/l, was auf 90% des deutschen Wassers zutrifft, wird zu einer zusätzliche Einnahme von Fluoridtabletten geraten. Insgesamt sollte die Fluoridzufuhr im ersten Lebensjahr beginnen, da der Zahnschmelz nur über das Nahrungsfluorid versorgt werden kann, solange der betreffende Zahn noch nicht die Mundhöhle durchbrochen hat [1].

Die tatsächliche Zufuhr kann in Deutschland in weiten Teilen der Bevölkerung als unbefriedigend eingestuft werden. So nehmen Kinder etwa 0,1 bis 0,2 mg Fluorid/d und Erwachsene 0,2 bis 0,5 mg/d auf. [5].

Fluoridmangel und die Folgen

Zwar sind beim Menschen keine Fluoridmangelsymptome bekannt [3], doch zeigte sich im Tierexperiment mit Ziegen bei Gaben von 0,3 mg Fluorid/kg Futter im Vergleich zu 1,5 bis 2,5 mg Fluorid/kg ein vermindertes Wachstum und eine reduzierte Lebenserwartung. Dies könnte ein Hinweis auf eine mögliche Essenzialität des Spurenelements sein, doch kann es nicht als Beweis angesehen werden. Bedacht werden muss auch, dass die Entstehung von Zahnkaries nicht durch einen Mangel an Fluorid ausgelöst wird. Vielmehr ist dies Folge einer mangelhaften Ernährung und Zahnpflege. Entscheidend für die Kariesentstehung sind vor allem Art und Menge der verzehrten Kohlenhydrate, deren Konzentration und Verweildauer am Zahn sowie die Versorgung des Organismus mit Calcium, Phosphor, Vitamin A und D. Diese Bedingungen sollten besonders in Entwicklungsperioden und in der Schwangerschaft beachtet werden [1].

Supplemente und Anreicherungsmöglichkeiten

In einigen Staaten sah man sich veranlasst, den natürlichen Fluoridgehalt im Trinkwasser geringfügig anzuheben. In Deutschland ist diese Maßnahme laut Lebensmittelrecht verboten. Hier wird auf andere Möglichkeiten zur Fluoridprophylaxe zurückgegriffen. So erhalten laut einer Umfrage 80% der Säuglinge und 40 bis 60% der Klein- und Schulkinder regelmäßig Fluoridtabletten. Seit 1992 ist zudem fluoridiertes Speisesalz erhältlich, das einen zunehmenden Marktanteil verzeichnet. Daher haben sich auch die Empfehlungen verändert. Demnach sollte in einem Haushalt lediglich eine Form der systemischen Fluoridprophylaxe angewendet werden. Das bedeutet, das man sich zwischen fluoridiertem Speisesalz und Fluoridtabletten entscheiden muss. Von dieser Empfehlung werden Säuglinge und Kleinkinder ausgenommen, da diese nur sehr geringe Mengen Salz zu sich nehmen: Sie sollten, selbst wenn fluoridiertes Speisesalz im Haushalt verwendet wird, Fluoridtabletten erhalten.

Allgemein sind Fluoridsupplemente und angereichertes Speisesalz überflüssig, wenn im Trinkwasser natürlicherweise mehr als 0,7 mg Fluorid/l enthalten ist. Der jeweilige Gehalt kann bei den zuständigen Gesundheitsämtern erfragt werden. Auch sollte Mineralwasser mit einem natürlicherweise hohen Fluoridgehalt, das im Haushalt ständig anstelle von Trinkwasser verwendet wird, berücksichtigt werden.

Fluoridiertes Speisesalz enthält in Deutschland 250 mg/kg Fluorid. Bei einer überhöhten Zufuhr, selbst in Kombination mit Fluoridtabletten in der empfohlenen Dosis, sind kaum Gesundheitsprobleme zu erwarten. Mit diesen ist allerdings zu rechnen, wenn Säuglinge und Kleinkinder zusätzlich ihre Zähne mit Zahnpasta für Erwachsene geputzt bekommen, die einen Fluoridgehalt von 1000 bis 1500 mg/kg aufweisen. Problematisch ist zudem, dass in diesem Alter die Zahnpasta häufig teilweise oder vollständig verschluckt wird.

Fluoridsupplemente wirken systemisch und topisch. Für Erwachsene, aber auch Schulkinder und Jugendliche erscheint eine topische Verwendung von Fluorid in Form von Zahnpasta und zahnärztlichen Anwendungen als sinnvoll, da deren Zähne fertig entwickelt sind. Zusätzlich ist an systemischer Prophylaxe etwa mittels Speisesalz festzuhalten. Bei Kindern sollten die Zähne bis zum 3. Lebensjahr mit fluoridfreien Zahnpflegemitteln gereinigt werden. Zahnpasta für Kinder bis zum 6. Lebensjahr darf nur eine niedrige Fluoridkonzentration zwischen 250 und 500 mg/kg vorweisen und sollte nur in kleinsten Portionen verwendet werden. Wird im Kleinkindalter fluoridierte Zahnpasta verwendet, ist dies eine systemische Anwendung, so dass auf fluoridiertes Speisesalz oder Tabletten verzichtet werden sollte. Weiterhin bleibt zu beachten, dass Kinder, die mit einer bilanzierten Diät ernährt werden, keine systemische Fluoridprophylaxe benötigen, da diese Diäten mit allen Spurenelementen bedarfsgerecht angereichert sind. Außerdem gilt für Früh- und Mangelgeborene Fluoridsupplemente erst zu geben, wenn ein Mindestgewicht von 3000 g erreicht ist und sie anhaltend gut wachsen [4].

Von Nahrungsergänzung wird abgeraten

In Europa sind zur Anreicherung von Nahrungsergänzungsmitteln Kalium- und Natriumfluorid zugelassen. Dennoch spricht sich das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) gegen eine Verwendung derartiger Nahrungsergänzungsmittel aus, da es für Fluorid keinen ernährungsphysiologischen Bedarf gibt und die Zufuhr bereits in entsprechenden nationalen Prophylaxeprogrammen geregelt ist. Vor allem wegen der Gefahr einer Überdosierung und deren negativen gesundheitlichen Auswirkungen sollten die Aufnahmemöglichkeiten begrenzt bleiben. Daher sollten neben der Versorgung durch Lebensmittel nur fluoridiertes Speisesalz oder spezielle Fluoridtabletten herangezogen werden. Zudem können Kinder ab dem sechsten Lebensjahr und Erwachsene fluoridhaltige Zahnpasta verwenden [3].

Fluorid-Überdosierung und die Folgen

Fluorid kann sowohl akut als auch chronisch toxisch wirken. Die akute Toxizität tritt auf, wenn mehr als 1 mg/kg Körpergewicht auf einmal aufgenommen werden. Symptome sind Übelkeit, Erbrechen und Bauchschmerzen. Kommt es in den ersten acht Lebensjahren zu einer chronischen Überdosierung, werden symmetrische, meist bandförmige weißliche Flecken im Zahnschmelz erkennbar [4]. Es handelt sich dabei um eine Dentalfluorose, die während der Schmelzbildungsphase entstehen kann. In sehr schweren Fällen ist die mechanische Härte des Schmelzes dann so reduziert, dass oberflächliche, hypoplasieartige Defekte zustande kommen [6]. Aus diesem Grund sollte in der Altersgruppe bis zum achten Lebensjahr die maximale Zufuhr von 0,1 mg/kg Körpergewicht eingehalten werden. Danach verliert die Dentalfluorose an Bedeutung, da die Schmelzbildung dann im wesentlichen abgeschlossen ist. Bei älteren Kindern und Erwachsenen besteht bei einer täglichen Zufuhr von 10 mg Fluorid/d oder mehr über einen Zeitraum von mindestens zehn Jahren die Gefahr einer Skelettfluorose. Bei einer noch höheren Exposition von 20 bis 80 mg/d für mindestens zehn Jahre äußert sich diese Skelettfluorose erheblich: Als Folge von Verkalkungen von Sehnen und Gelenkkapseln kommt es zu Gelenkschmerzen und -versteifungen [4].

Literatur

[1] Elmadfa, I, Leitzmann, C (2004): Ernährung des Menschen. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 4., korrigierte und aktualisierte Auflage, 252-254.

[2] Hahn, A.; Ströhle, A.; Wolters, M.(2006): Ernährung – Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2., überarbeitete und aktualisierte Auflage, 151-153.

[3] Eisenbrand, G.; Schreier, P. (2006): Römpp Lexikon Lebensmittelchemie, Thieme, Stuttgart, 2., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage, 381-383.

[4] Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE); Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE); Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung (SGE) (Hrsg.) (2000): Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Frankfurt/Main 1. Auflage, 185-190.

[5] Biesalski, H.-K.; Grimm, P. (2001): Taschenatlas der Ernährung. Thieme, Stuttgart 2., aktualisierte Auflage, 232f.

[6] Biesalski H.-K.; Fürst, P; Kasper, H.; Kluthe, R.; Pölert, W.; Puchstein, C.; Stähelin, B. (Hrsg.): Ernährungsmedizin. Thieme, Stuttgart 3., erweiterte Auflage, 586 (2004).

Katja Aue
Tab. 1: Empfehlungen für die Fluoridzufuhr (über Nahrung, Trinkwasser und Supplemente)
Alter
Angemessene Fluoridgesamtzufuhr mg/Tag1,2,3
Männlich
Weiblich
Säuglinge
0 bis unter 4 Monate
4 bis unter 12 Monate
0,25
0,5
0,25
0,5
Kinder
1 bis unter 4 Jahre
4 bis unter 7 Jahre
7 bis unter 10 Jahre
10 bis unter 13 Jahre
13 bis unter 15 Jahre
0,7
1,1
1,1
2,0
3,2
0,7
1,1
1,1
2,0
2,9
Jugendliche und Erwachsene
15 bis unter 19 Jahre
19 bis unter 25 Jahre
25 bis unter 51 Jahre
51 bis unter 65 Jahre
65 Jahre und älter
3,2
3,8
3,8
3,8
3,8
2,9
3,1
3,1
3,1
3,1
Schwangere
3,1
Stillende
3,1
1 Das Risiko einer Fluoridakkumulation (chronische Überdosierung) ist wegen der großen Wachstumsrate im 1. Lebenshalbjahr besonders gering. Eine Fluorose der bleibenden Zähne durch Fluoridsupplemente in den ersten 6 Lebensmonaten ist wegen der erst späteren Mineralisation nicht zu erwarten und auch nicht beobachtet worden.
2 Fluoridzufuhr aus fester Nahrung, Trinkwasser, Getränken und Nahrungsergänzungen. Bei einer längeren Überschreitung der Obergrenzen (etwa 0,1 mg/kg/Tag), besonders im Alter von 2 bis 8 Jahren, ist mit einem zunehmenden Vorkommen von Zahnschmelzflecken (Zahnfluorose) zu rechnen.
3 Entspricht im Säuglings- und Kindesalter etwa 0,05 mg/kg Körpergewicht.
Tab. 2: Fluoridgehalt verschiedener Lebensmittel. 2 mg Fluorid sind enthalten in:
Lebensmittel
Menge (in kg)
Garnelen
1,25
Butter
1,5
Muskelfleisch
2
Schwarzer Tee
2
Fisch
6,5
Gemüse
10
Obst
20
Brot
20
Die Serie im Überblick
Von unserer Serie "Basiswissen Ernährung" sind bislang erschienen:
  • Folge 1: Nahrungsenergie (DAZ Nr. 18/2006, S. 57f)
  • Folge 2: Kohlenhydrate (DAZ Nr. 22/2006, S. 64f)
  • Folge 3. Fette (DAZ Nr. 27/2006, S. 51f)
  • Folge 4: Proteine (DAZ Nr. 31/2006, S. 46f)
  • Folge 5: Vitamin A (DAZ Nr. 36/2006, S. 68f)
  • Folge 6: Vitamin D (DAZ Nr. 41/2006, S. 80f)
  • Folge 7: Vitamin E (DAZ Nr. 44/2006, S. 68f)
  • Folge 8: Vitamin K (DAZ Nr. 50/2006, S. 60f)
  • Folge 9: Vitamin B1 (DAZ Nr. 1/2007, S. 71f)
  • Folge 10: Vitamin B2 (DAZ Nr. 5/2007, S. 64f)
  • Folge 11: Calcium (DAZ Nr. 9/2007, S. 50f)
  • Folge 12: Kalium (DAZ Nr. 13/2007, S. 73f)
  • Folge 13: Natrium und Chlorid (DAZ Nr. 18/2007, S. 72f)
  • Folge 14: Magnesium (DAZ Nr. 22/2007, S. 80f)
  • Folge 15: Phosphor (DAZ Nr. 27/2007, S. 81f)
  • Folge 16: Eisen (DAZ Nr. 31/2007, S. 58f)
  • Folge 17: Jod (DAZ Nr. 36/2007, S. 68f)

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