Ultraspurenelement Vanadium

Forscher fanden Hinweise auf zahkreiche Funktionen im Körper. Vanadium ist ein hartes und beständiges Schwermetall und zählt zu den Mineralstoffen, die über die Luft und verschiedene Lebensmittel auch in den menschlichen Körper gelangen. Als Ultraspurenelement kommt Vanadium nur in sehr geringen Mengen im menschlichen Körper vor. Die höchsten Anteile finden sich in Leber, Nieren und Knochen. Weitere Vanadiumgehalte lassen sich in Eierstöcken, Gebärmutter, im Serum sowie in der Muttermilch und den Haaren nachweisen.

Trotzdem Vanadium bislang für den Menschen nicht als essentiell eingestuft ist, gibt es Hinweise darauf, dass der Mineralstoff an vielen wichtigen Prozessen im menschlichen Körper beteiligt ist. Bisherige Forschungen zeigten, dass Vanadium beim Menschen zur Mineralisation der Knochen beiträgt und außerdem am Stoffwechsel von Hormonen, Eisen, Fetten und Zucker beteiligt ist. In Tierversuchen hemmte es die Aktivität verschiedener Enzyme.

Funktion im Fettstoffwechsel

Im Fettstoffwechsel schützt Vanadium vor stark erhöhten LDL-Cholesterin-Werten und Triglycerid-Werten.

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Funktion von Vanadium im Blutzuckerhaushalt

Vanadium ist ebenfalls an der Regulation des Blutzuckerspiegels beteiligt. Es verbessert die Aufnahme von Traubenzucker durch den Muskel und fördert die Glykogenspiegel in der Leber.

Vanadium kann viele Wirkungen von Insulin imitieren. Es gibt Hinweise darauf, dass das Mineral sogar in Abwesenheit von Insulin wirksam ist.

Im Jahr 1985 berichtete die Fachzeitschrift Science, dass Vanadium in Tablettenform eine stabilisierende Wirkung bei Diabetes mellitus ausübt.

Funktion von Vanadium in Verbindung mit Knochen und Zähnen

Bei der Knochenmineralisierung und der Knochenbildung zeigte Vanadium in Studien unterstützende Wirkung.

Vorkommen von Vanadium in der Umwelt

Das Vanadiumvorkommen und der Vanadiumgehalt ist vom Boden abhängig. Die Erdkruste weist einen Vanadiumgehalt von ungefähr 110 mg/kg auf, wobei Moore und Gneisverwitterungsböden nur wenig Vanadium in die Nahrungskette abgeben. Hohe Anteile von Vanadium enthalten dagegen Böden aus Löß, saurem Granit, Porphyr, Syenit und rotliegendem Sandstein. In reiner Form tritt Vanadium nicht auf, es kommt regelmäßig in Verbindung mit anderen Mineralien vor.

Industrielle Nutzung und Freisetzung

Vanadium wird industriell vielseitig genutzt. Verwendet wird das Element in einigen Stahlsorten, die zur Lebensmittelherstellung und Lebensmittellagerung dienen. Es kommt auch als Verpackungsmaterial zum Einsatz.

Vanadium wird durch Verbrennung von vanadiumhaltigen Erdölprodukten freigesetzt, die den Eintrag in die Nahrungskette erhöht. Auch bei der Verbrennung von Kohle und dem Reinigen von Ölheizungen wird Vanadium frei.

Vanadiumaufnahme

Aufnahme erfolgt oral und über den Atemtrakt. Vanadium gelangt sowohl über die Nahrung als auch über die Atemluft in den menschlichen Körper. In den Zellen liegt es in Form vom 4-wertigem Vanadyl vor. Gebunden wird es im Serum an Transferrin.

Neugeborene und Kinder haben einen deutlich höheren Vanadiumgehalt in Prostata, Rippen und Nieren als Erwachsene.

Vanadium Gehalte in Lebensmitteln

Vanadium ist in vielen pflanzlichen Produkten enthalten. Vorwiegend ist Vanadium in pflanzlichen Ölen, Fetten, Getreide, Buchweizen, pflanzlichen Lebensmitteln und Schalentieren enthalten. Jedoch sind die Vanadium-Gehalte im einzelnen Lebensmittel kaum bestimmt. Vanadiumreich sind Pilze, Schalentiere, schwarzer Pfeffer, Salat, Petersilie, Dillsamen und schwarzer Tee.

Untersuchungen der Food and Drug Administration ergaben, dass Erwachsene etwa 13 bis 30% der täglich aufgenommen Vanadium-Menge aus Getreide zu sich nehmen, während 26 bis 57 % aus Getränken stammten.

In der Kuhmilch ist das Element an Lactoferrin gebunden.

Eine Vanadiumaufnahme ist auch über lebensmittelnahe Produkte möglich

Auch durch Materialen, die zur Lebensmittelherstellung verwendet werden, reichert sich Vanadium in Lebensmitteln an und gelangt in den Körper. Daher enthalten ebenfalls Wein und Bier nennenswerte Vanadium-Anteile, die über den Verzehr aufgenommen werden.

Tabelle Vanadium-Gehalt in Lebensmitteln

Einige Lebensmittel verfügen über besonders hohe oder geringe Gehalte.

Lebensmittel Vandium µg/kg Trockengewicht
Obst 10-100
Kakao  10
Schwarzer Tee 150
Pilze 500
Bier µg/Liter 28
Backwaren 1-25
Hülsenfrüchte 1-25
Zucker 1-25
Honig 1-25
Kopfsalat 500
Konfitüre 1-25

Tagesbedarf von Vanadium bislang nicht bestimmt

Ein Referenzwert für die tägliche Vanadiumzufuhr ist bislang nicht ermittelt worden. Man geht davon aus, dass der Grundbedarf von Vanadium beim Menschen unter 10 µg/Tag liegt und Vegetarier, die sich neben Obst und Gemüse auch von Milch und Eiern ernähren, eine höhere Vanadiumaufnahme haben. Die Vanadiumaufnahme bei Ovo-Lakto-Veganern wird auf durchschnittlich 9 bis 36 µg/Tag geschätzt.

Nachweislich kann der Körper das Metall aus Lebensmitteln und Getränken im Gegensatz zu anderen Schwermetallen rasch aufnehmen, so dass etwa 5 bis 25 % von dem über die Nahrung aufgenommenen Vanadium verwertet werden kann. Die Angaben in der Literatur gehen je nach Quelle in Bezug auf die Aufnahmefähigkeit auseinander.

Der über die Lunge aufgenommene Vanadiumanteil ist höher.

Die Aufnahme von Vanadium aus dem Verzehr von Lebensmitteln und Trinkwasser in Höhe des geschätzten Tagesbedarfs gilt als unbedenklich.

Für Vanadiumkonzentrationen in Verbindung mit Arbeitsplätzen gibt es in Deutschland spezielle Grenzwerte in der Luft, die im Rahmen des Arbeitsschutzes eingehalten werden müssen. Die giftigste Vanadiumverbindung ist Vanadiumpentoxid, die jedoch nicht in Nahrungsmitteln vorkommt.

Vanadium in Nahrungsergänzungsmitteln

Eine Vanadiumeinnahme kann mit Nebenwirkungen verbunden sein. Zur Vanadiumeinnahme aus Nahrungsergänzungsmitteln liegen einige Daten zu Wirkungen und Nebenwirkungen vor, die aber zum größten Teil aus Tierstudien stammen. Es besteht noch Forschungsbedarf hinsichtlich der Sicherheit und Wirksamkeit von Vanadium in Nahrungsergänzungsmitteln beim Menschen.

Beim Menschen können schon jedoch schon niedrige Vanadiumdosen leichte Beschwerden im Magen-Darmtrakt auslösen. Es kann zu verschiedenen Nebenwirkungen kommen wie Bauchkrämpfen und lockerem Stuhlgang.

Stärkere Nebenwirkungen zeigt die Einnahme von Vanadiumverbindungen bei Diabetikern und bei Tieren. Zu den beobachteten Nebenwirkungen zählen Müdigkeit, eine grüne Zunge, Lethargie sowie krankhafte Gewebeveränderungen. Im Tierversuch kam es außerdem zu schweren Nierenschädigungen. Forscher wollen nicht ausschließen, dass die möglichen schweren Nierenschädigungen aus Tierversuchen auch auf den Menschen übertragbar sind und es zu diesen unerwünschte Wirkungen durch zusätzliches Vanadium aus Nahrungsergänzungsmitteln oder angereicherten Lebensmitteln kommen kann.

Nahrungsergänzungmittel mit hohen Dosen Vanadium gelten noch als unsicher

Bislang konnte für Nahrungsergänzungsmittel mit Vanadium keine sichere, tolerierbare Dosis festgelegt werden, bei der unerwünschte Wirkungen oder Nebenwirkungen ausgeschlossen sind. Experten gehen davon aus, dass erhöhte Risiken mit einem chronischen Konsum von vanadiumhaltigen Nahrungsergänzungen verbunden werden können, die hohe Vanadiumdosen enthalten.

Insbesondere Schwangere, Stillende, Kinder und Säuglinge gelten als sensible Untergruppe, der beim Konsum von Vanadium-Nahrungsergänzungsmitteln Vorsicht empfohlen wird. Ihre Vanadium-Quelle sollte nach Expertenrat nur aus der Nahrung stammen.

Bislang war kein erbgutschädigendes Potential beim Menschen nachweisbar

Aktuell sind keine Studienergebnisse zu Vanadium verfügbar, die erkennen lassen, dass beim Menschen in Verbindung mit der Vanadiumeinnahme das Erbgut geschädigt oder Krebs ausgelöst wird.

Während bei verschiedenen Tierarten in zahlreichen Untersuchungen nachteilige Veränderungen durch Vanadiumgaben nachgewiesen werden konnten, traten diese beim Menschen nicht auf. Die negativen Veränderungen betrafen bei den Versuchstieren die Körperbereiche Nieren, Milz, Blut, Herz- Kreislaufsystem sowie Entwicklungs- und Fortpflanzungsfähigkeit.

Die Zulassung von Vanadium in Nahrungsergänzungsmitteln nicht einheitlich

Auch Vanadium kann aktuell neben anderen nicht essentiellen Mineralstoffen in Deutschland wegen fehlender Daten noch nicht durch wissenschaftliche Gremien beurteilt werden, so dass seit vielen Jahren die Empfehlung vorliegt, die Verwendung von Vanadium in Nahrungsergänzungsmitteln bundesweit aus Gründen des Gesundheitsschutzes abzulehnen.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) erstellte auf Antrag im Jahr 2008 ein Gutachten zur Sicherheit und Bioverfügbarkeit von zugegebenen vanadiumhaltigen Nährstoffquellen. Es handelt sich dabei um Lebensmittel zu ernährungsphysiologischen Zwecken, Nahrungsergänzungsmitteln sowie Lebensmitteln für besondere Zwecke. Beurteilt wurden folgende Vanadiumverbindungen:

  • Vanadiumcitrat
  • Bismalto-Oxovandium
  • Bisglycinato-Oxovandium

Gleichzeitig wurden weitere Vanadiumverbindungen beurteilt, die in Nahrungsergänzungsmitteln zu ernährungsphysiologischen Zwecken zugegeben werden sollten. Es handelte sich dabei um folgende Verbindungen:

  • Vanadylsulfat
  • Vanadiumpentoxid
  • Ammoniummonovanadat

Das mit Prüfung beauftragte AFC-Gremium stellte fest, dass die vorliegenden Daten nicht ausreichten, um eine tolerierbare obere Aufnahmemenge für Vanadium festzustellen. Festgestellt wurde jedoch, dass fünf der Verbindungen eine höhere Bioverfügbarkeit aufwiesen, wodurch Verbraucher höheren Vanadiumkonzentrationen ausgesetzt wären, als bei einer normalen Ernährung.

Trotzdem das Gremium beschloss, die überprüften Vanadiumquellen nicht in die Liste der essentiellen Vitamine und Mineralstoffe aufzunehmen, die in bestimmten Lebensmitteln einschließlich Nahrungsergänzungsmitteln verwendet werden dürfen, gestattete die EFSA in Mitgliedsstaaten der EU die weitere Verwendung dieser Vanadiumverbindungen. Grund dafür sind nationale Ausnahmeregelungen, die in Verbindung mit Unterlagen über die Sicherheit mit positivem Ergebnis geprüft wurden.

Vanadiummangel ist nicht in der Diskussion

Defizite sind aber bei Diabetikern und Sportlern möglich. Da das Element bislang für den Menschen nicht als lebensnotwendig eingestuft wurde, sind Symptome für einen Vanadiummangel nicht bekannt. Defizite im Vanadiumhaushalt können nach Expertenangaben möglicherweise bei Sportlern oder Diabetikern auftreten.

Symptome von Vanadiummangel bei Tieren, Bakterien und einigen Pflanzen

Während es beim Menschen aktuell keine Hinweise auf einen möglichen Vanadiummangel gibt, ist die Bedeutung von Vanadium als lebensnotwendiger Nährstoff für Algen gesichert. Bei höheren Pflanzenarten sind Wissenschaftler sich allerdings nicht einig. Auch für verschiedene Bakterienarten und den Pilz Curvularia inaequalis konnte nachgewiesen werden, dass bestimmte Enzyme ihres Stoffwechsels von Vanadium abhängig sind.

Untersuchungen an Ziegen ergaben, dass eine vanadiumarme Ernährung nicht nur die Futteraufnahme senkte, sondern auch auch das Wachstum von Föten im Muttlerleib drosselte. Es kam bei den Tieren außerdem zu schlechterem Erstbesamungserfolg sowie zu einer schlechteren Trächtigkeitsrate und zu einer höheren Abortrate. Auch die Lämmersterblichkeit war unter Vanadiummangel deutlich erhöht. Neugeborene Lämmer zeigten unter Vanadiummangel starke Skelettveränderungen.

Bei vanadiumarm ernährten Ratten erhöhte sich das Schilddrüsengewicht und die Aktivität verschiedener Enzyme ging zurück. Betroffen war bei den Tieren das Enzym Carboanhydrase, das zu hohen Anteilen in den roten Blutkörperchen im Blut enthalten ist, die die Zellen mit Sauerstoff versorgen. Daneben war das Enzym Glucose-6-Phosphathydrogenase (G6PD) betroffen. Ein Mangel des Enzyms kann zur frühzeitigen Auflösung der roten Blutkörperchen (Hämolyse) führen.

Einsatzgebiete von Vanadium

Vanadium wird therapeutisch zur Steuerung des Zuckerstoffwechsels eingesetzt. Zur Senkung des Blutzuckerspiegels kommen verschiedene Vanadiumverbindungen wie Vanadylsulfat oder Natriummetavandat zur Anwendung. Die Einnahme von Vanadium sollte unter ärztlicher Aufsicht erfolgen.

Freiverkäuflich ist Vanadium in homöopathischen Mitteln erhältlich.

Einsatz bei Kraftsportarten

Im Bodybuilding und Kraftsport werden Vanadiumpräparate wie z.B. Vanadylsulfat oder elementares Vanadium eingesetzt, um Muskelaufbau und Leistungsfähigkeit zu verbessern. Trotzdem wissenschaftliche Bestätigungen zur Wirkung bislang nicht erbracht werden konnten, nehmen Kraftsportler bis zu 60 mg Vanadiumsulfat-Ergänzungen oder 18,6 mg elementares Vanadium täglich ein. Zu möglichen Nebenwirkungen und Folgen bei Langzeiteinnahmen gibt es keine Daten und Wissenschaftler können Langzeittoxizitäten nicht ausschließen. Der Verkauf ist in Deutschland verboten, jedoch in EU-Mitgliedsstaaten erlaubt.

Symptome bei erhöhter Vanadiumaufnahme

Eine erhöhte Vanadiumaufnahme birgt Risiken. Da Vanadium die Aktivität von Zink, Kupfer und das antioxidativ wirkende mangan-abhängige Enzym Superoxiddismutase hemmt, können u.a. vermehrt Freie Radikale die Körperzellen schädigen. Experten vermuten, dass Vanadium neben weiteren unerwünschten Wirkungen bei Überdosierungen deshalb auch krebsauslösend wirken kann.

Zu Vanadiumvergiftungen kam es beim Menschen nach der oralen Aufnahme von 10 bis 20 mg/Tag.

Körperliche Symptome bei erhöhter Aufnahme

Bei Vanadiumaufnahme über die Atemwege kam es zu chronischen Erkrankungen von Bronchien, Lungen und Darm. Neben Grünfärbung der Zunge wurden auch Sehstörungen, Ohrensausen, Übelkeit und Herzrhythmusstörungen beobachtet.
Arbeiter, die mit Vanadium belastet sind, speichern in den Fingernägeln und im Haar geringere Mengen an Cystein.

Bei der erhöhten Aufnahme von Vanadium sind beispielsweise folgende Reaktionen möglich:

Autor: Katja Schulte Redaktion
Datum: 05/2016 | aktualisiert 22.01.2023

Quellen und weiterführende Informationen:

  • Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Karlsruhe. Vanadylsulfat-Verbotene Stoffe in Nahrungsergänzungsmitteln
  • Smith, D.M., Pickering, R.M., Lewith, G.T. A systematic review of vanadium oral supplements for glycaemic control in type 2 diabetes mellitus. QJM. an International Journal of Medicine
  • DGE Ernährungspraxis. vollwertige Ernährung – 5 am Tag
  • H.K. Biesalski, J. Köhrle, K. Schümann. Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Prävention und Therapie mit Mikronährstoffen. Georg Thieme Verlag. Stuttgart, New York. 2002
  • Stellungnahme DGE. Gemüse und Obst in der Prävention ausgewählter chronischer Krankheiten. 2012. (PDF)
  • Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE), Schweizerische Gesellschaft für Ernährung (SGE). Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Bonn. 2015
  • Burgerstein, Dr. Lothar: Burgersteins Handbuch Nährstoffe. 11. vollständig neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Haug Verlag. 2007
  • Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin (BgVV). Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte der Verwendung von Mineralstoffen und Vitaminen in Lebensmitteln. Teil I. Mineralstoffe (einschließlich Spurenelemente). Vorschläge für Regelungen und Höchstmengen zum Schutz des Verbrauchers vor Überdosierung beim Verzehr von Nahrungsergänzungsergänzungsmitteln (NEM) und angereicherten Lebensmitteln. 18. Januar 2002
  • EFSA. Tolerable upeer Intake Levels for Vitamins and Minerals. February 2006. Opinion of the scientific Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies on a Request from the Commission related to the tolerable Upper Intake of Vanadium. (Request N° EFSA-Q-2003-018) (Adopted on 19 February004)
  • 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. Available from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK222310/ doi: 10.17226/10026
  • EFSA erstellt Gutachten über vanadiumhaltige Nährstoffquellen. 26.Februar 2008

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