Metallothioneine in der Muttermilch schützen Babys vor Schwermetallen!
Metallothioneine (MTs) sind kleine, cysteinreiche Proteine, die eine zentrale Rolle im Metallstoffwechsel und im Schutz vor oxidativem Stress spielen. Diese Proteine binden Metallionen wie Zink, Kupfer und Cadmium und kommen in Menschen, Tieren, Pflanzen und Pilzen vor. Dieser Artikel untersucht die biochemischen Eigenschaften und physiologischen Funktionen von Metallothioneinen sowie deren Bedeutung in der Ernährung, insbesondere von Kindern.
Biochemie der Metallothioneine
Metallothioneine sind durch ihren hohen Gehalt an Cysteinresten gekennzeichnet, die die Bindung von Metallionen ermöglichen. Diese Proteine haben eine hohe Affinität zu Metallionen und binden diese durch Thiolgruppen der Cysteinreste (Palmiter, 1998).
Metallothioneine erfüllen mehrere wesentliche Funktionen im menschlichen Organismus:
1. Schwermetallentgiftung: MTs binden toxische Schwermetalle wie Cadmium und Quecksilber und verhindern so deren schädliche Wirkung (Klaassen et al., 1999).
2. Zink- und Kupferhomöostase: MTs sind entscheidend für die Speicherung und den Transport von Zink und Kupfer, die für zahlreiche enzymatische Prozesse und die Stabilität von Proteinen und Zellmembranen wichtig sind (Vašák & Hasler, 2000).
3. Schutz vor oxidativem Stress: MTs wirken als Antioxidantien, indem sie freie Radikale neutralisieren und so Zellen vor oxidativem Stress schützen (McGee et al., 2010).
Funktion der Metallothioneine in Pflanzen
In Pflanzen spielen Metallothioneine eine wichtige Rolle bei der Toleranz gegenüber Schwermetallen und der Regulation des Metallstoffwechsels. Sie binden überschüssige Metallionen und schützen die Pflanze vor toxischen Wirkungen (Zhou & Goldsbrough, 1994).
Funktion der Metallothioneine in Pilzen
Metallothioneine in Pilzen sind ebenfalls an der Toleranz gegenüber Schwermetallen beteiligt. Sie helfen, die Metallionen zu binden und zu entgiften, was besonders wichtig für Pilze ist, die in kontaminierten Umgebungen wachsen (Bolchi et al., 2011).
Bedeutung der Metallothioneine in der artgerechten Ernährung des Menschen
Metallothioneine haben in der Ernährung eine wichtige Bedeutung, da sie zur Zink- und Kupferhomöostase beitragen und die Entgiftung von Schwermetallen unterstützen. Eine ausreichende Zufuhr dieser Proteine kann helfen, den Bedarf an essentiellen Spurenelementen zu decken und den Körper vor den schädlichen Wirkungen von Schwermetallen zu schützen (Bremner, 1987).
Vorkommen in Nahrungsmitteln
Metallothioneine kommen in einer Vielzahl von Nahrungsmitteln vor, einschließlich Fleisch, Fisch, Gemüse und Milchprodukten. Besonders hohe Konzentrationen finden sich in Leber und Nieren von Tieren. Der Verzehr dieser Lebensmittel kann zur Aufnahme von Metallothioneinen und damit zur Zink- und Kupferhomöostase beitragen (Garwolińska et al., 2018).
Bedeutung in der Säuglingsernährung und Stillen
Metallothioneine spielen eine entscheidende Rolle in der Säuglingsernährung, insbesondere durch ihre Präsenz in Muttermilch. Sie tragen zur Bereitstellung von Zink und Kupfer bei, die für das Wachstum und die Entwicklung des Säuglings wichtig sind. Stillen bietet daher einen signifikanten Vorteil, indem es den Säugling mit diesen essenziellen Nährstoffen versorgt und gleichzeitig Schutz vor toxischen Metallen bietet (Dewey et al., 2001).
Fazit
Metallothioneine sind essenzielle Proteine, die in verschiedenen Organismen vorkommen und zahlreiche wichtige Funktionen erfüllen. Sie tragen zur Entgiftung von Schwermetallen, zur Zink- und Kupferhomöostase und zum Schutz vor oxidativem Stress bei. Ihre Bedeutung in der artgerechten Ernährung des Menschen, insbesondere in der Säuglingsernährung, unterstreicht ihre Rolle in der Bereitstellung von essentiellen Spurenelementen und im Schutz vor toxischen Substanzen.
Literaturverzeichnis
1. Bolchi, A., Ruotolo, R., Marchini, G., Vurro, E., di Toppi, L. S., Kohler, A., … & Ottonello, S. (2011). Genome-wide inventory of metal homeostasis-related gene products including a functional phytochelatin synthase in the hypogeous mycorrhizal fungus Tuber melanosporum. Fungal genetics and biology: FG & B, 48(6), 573-584.
2. Bremner, I. (1987). Nutritional and physiological significance of metallothionein. Experientia. Supplementum, 52, 81-107.
3. Dewey, K., Cohen, R., Brown, K., & Rivera, L. (2001). Effects of exclusive breastfeeding for four versus six months on maternal nutritional status and infant motor development: results of two randomized trials in Honduras. The Journal of nutrition, 131(2), 262-267.
4. Garwolińska, D., Namieśnik, J., Kot-Wasik, Á., & Hewelt-Belka, W. (2018). Chemistry of Human Breast Milk-A Comprehensive Review of the Composition and Role of Milk Metabolites in Child Development. Journal of agricultural and food chemistry, 66(45), 11881-11896.
5. Klaassen, C., Liu, J., & Choudhuri, S. (1999). Metallothionein: an intracellular protein to protect against cadmium toxicity. Annual review of pharmacology and toxicology, 39, 267-294.
6. Palmiter, R. (1998). The elusive function of metallothioneins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 95(15), 8428-8430.
7. Richards, M. (1989). Recent developments in trace element metabolism and function: role of metallothionein in copper and zinc metabolism. The Journal of nutrition, 119(7), 1062-1070.
8. Whanger, P., Oh, S., & Deagen, J. (1981). Ovine and bovine metallothioneins: purification, number of species, zinc content and amino acid composition. The Journal of nutrition, 111(7), 1207-1215.
9. Zhou, J., & Goldsbrough, P. (1994). Functional homologs of fungal metallothionein genes from Arabidopsis. The Plant cell, 6(6), 875-884.
Dr. Hans-Ulrich Jabs, MD, PhD, MACP-ASIM
Facharzt Innere Medizin, Geriater & Biochemiker
Senior Medical Advisor, Landsberg Academy, Malta
Devices & Formula-Development
KZAR – Kompetenzzentrum Autonome Regulationsmedizin
