Gastrointestinale Einflussfaktoren auf Resorption und Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen

Der Magen-Darm-Trakt ist nicht nur der Ort der Nährstoffaufnahme, sondern ein funktionell aufeinander abgestimmtes Verdauungs- und Transportsystem, das die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen wesentlich bestimmt. Damit ein Mikronährstoff aus einem Lebensmittel oder Präparat aufgenommen werden kann, muss er aus der Lebensmittelmatrix freigesetzt, in eine lösliche oder transportfähige Form überführt, gegebenenfalls enzymatisch gespalten und anschließend durch die Dünndarmschleimhaut transportiert werden.

Störungen dieser Vorgänge können zu einer Maldigestion (unzureichende Aufspaltung der Nahrung im Magen-Darm-Trakt), einer Malabsorption (unzureichende Aufnahme von Nährstoffen in Blut oder Lymphe) oder zu einer Kombination beider Mechanismen führen. Abhängig von Ursache und Lokalisation kann die Aufnahme einzelner Mikronährstoffe selektiv oder die Nährstoffaufnahme insgesamt beeinträchtigt sein [LL1].

Zu den wichtigsten gastrointestinalen Einflussfaktoren gehören die Magensäure, die exokrine Pankreasfunktion (Bereitstellung von Verdauungsenzymen und Bicarbonat durch die Bauchspeicheldrüse), die Verfügbarkeit von Gallensäuren, die strukturelle und funktionelle Integrität der Dünndarmschleimhaut sowie die Zusammensetzung und Stoffwechselaktivität des Darmmikrobioms. Diese Faktoren wirken nicht unabhängig voneinander, sondern bilden eine funktionelle Prozesskette. Eine Störung in einem Abschnitt kann daher nachfolgende Verdauungs- und Resorptionsvorgänge beeinträchtigen.

Magensäure

Die Magensäure trägt zur Denaturierung von Nahrungsproteinen (Veränderung ihrer räumlichen Struktur), zur Aktivierung des eiweißspaltenden Enzyms Pepsin und zur Freisetzung gebundener Mikronährstoffe aus der Lebensmittelmatrix bei. Dies betrifft insbesondere proteingebundenes Vitamin B12 sowie Mineralstoffe und Spurenelemente, deren Löslichkeit und chemische Form vom pH-Wert des Mageninhalts beeinflusst werden.

Bei Hypochlorhydrie (verminderte Magensäurebildung) oder Achlorhydrie (fehlende Magensäurebildung) kann vor allem die Freisetzung von Vitamin B12 aus Nahrungsproteinen vermindert sein. Eine längerfristige Behandlung mit Protonenpumpenhemmern kann deshalb bei entsprechend disponierten Patienten zu einem verminderten Vitamin-B12-Status beitragen. Eine Metaanalyse zeigte jedoch nur eine geringe statistische Risikoerhöhung bei erheblicher Heterogenität der eingeschlossenen Studien, sodass sich ein eindeutiger kausaler Zusammenhang daraus nicht ableiten lässt [1].

Die Magensäure besitzt außerdem eine Barrierefunktion gegenüber oral aufgenommenen Mikroorganismen. Eine verminderte Säurebarriere kann daher neben anatomischen Veränderungen und Motilitätsstörungen die Entstehung einer bakteriellen Fehlbesiedlung des Dünndarms begünstigen [6].

Pankreasfunktion

Die Bauchspeicheldrüse sezerniert Enzyme zur Spaltung von Fetten, Proteinen (Eiweiße) und Kohlenhydraten. Gleichzeitig wird Bicarbonat abgegeben, das den sauren Mageninhalt im Duodenum (Zwölffingerdarm) neutralisiert und dadurch geeignete pH-Bedingungen für pankreatische Enzyme und Enzyme der Dünndarmschleimhaut schafft.

Für die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen ist insbesondere die pankreatische Fettverdauung von Bedeutung. Eine verminderte Lipaseaktivität beeinträchtigt die Aufspaltung von Nahrungsfetten und kann dadurch die Aufnahme der fettlöslichen Vitamine A, D, E und K, von Carotinoiden sowie von essentiellen Fettsäuren vermindern [2, 3].

Das klinische Erscheinungsbild einer exokrinen Pankreasinsuffizienz ist variabel. Mögliche Folgen sind Steatorrhoe (Fettstühle), Diarrhoe (Durchfall), Gewichtsverlust, Protein-Energie-Mangelernährung und Defizite fettlöslicher Vitamine. Das Fehlen einer ausgeprägten Steatorrhoe schließt eine klinisch relevante Einschränkung der exokrinen Pankreasfunktion nicht grundsätzlich aus [2, 3].

Gallensäuren

Gallensäuren werden in der Leber aus Cholesterin gebildet, mit der Galle in den Dünndarm abgegeben und überwiegend im terminalen Ileum (letzter Abschnitt des Dünndarms) wieder aufgenommen. Dieser Kreislauf zwischen Darm und Leber wird als enterohepatischer Kreislauf bezeichnet.

Im Dünndarm emulgieren Gallensäuren die Nahrungsfette und ermöglichen gemeinsam mit den Produkten der Fettspaltung die Bildung gemischter Mizellen (kleine Transportverbände für fettlösliche Substanzen). Diese transportieren Fettsäuren, Monoacylglycerine, Cholesterin, fettlösliche Vitamine und Carotinoide durch die wässrige Schicht vor der Dünndarmschleimhaut und stellen sie für die Aufnahme in die Enterozyten (resorbierende Zellen der Darmschleimhaut) bereit [2].

Eine unzureichende Verfügbarkeit funktionsfähiger Gallensäuren kann unter anderem bei Cholestase (verminderter Bildung oder gestörtem Abfluss der Galle), ausgeprägten Lebererkrankungen, Erkrankung oder Resektion des terminalen Ileums sowie bei Störungen des enterohepatischen Kreislaufs auftreten. Die Folge kann eine Fettmalabsorption mit verminderter Aufnahme der fettlöslichen Vitamine A, D, E und K sowie weiterer fettlöslicher Nahrungsbestandteile sein [2].

Auch eine vorzeitige bakterielle Dekonjugation (Abspaltung von zur Gallensäure gehörenden Molekülbestandteilen) kann die Mizellenbildung und damit die Fettresorption beeinträchtigen. Dies verdeutlicht die enge funktionelle Verbindung zwischen Gallensäurestoffwechsel und Darmmikrobiom [6].

Dünndarmschleimhaut

Die Dünndarmschleimhaut bildet die zentrale Resorptionsoberfläche für den überwiegenden Teil der Makro- und Mikronährstoffe. Schleimhautfalten, Zotten und Mikrovilli (feinste Ausstülpungen der Zelloberfläche) vergrößern die zur Verfügung stehende Oberfläche. Spezialisierte Transportproteine, Enzyme und intrazelluläre Bindungsproteine ermöglichen eine selektive Aufnahme und Weiterleitung der einzelnen Nährstoffe.

Die bevorzugten Resorptionsorte unterscheiden sich zwischen den Mikronährstoffen. Nicht-Hämeisen und Folsäure werden vorwiegend in proximalen Dünndarmabschnitten aufgenommen. Vitamin B12 wird nach Bindung an den Intrinsic-Faktor (im Magen gebildetes Transportprotein für Vitamin B12) im terminalen Ileum resorbiert. Erkrankungen oder operative Resektionen bestimmter Darmabschnitte können daher charakteristische Mikronährstoffdefizite verursachen.

Entzündungen, eine Zottenatrophie (Rückbildung der Dünndarmzotten), eine Schädigung der Enterozyten oder eine Verminderung der funktionellen Resorptionsfläche können sowohl passive als auch transporterabhängige Aufnahmevorgänge beeinträchtigen. Zu den möglichen Ursachen zählen unter anderem Zöliakie, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, infektiöse Enteropathien, Strahlenenteritis und ausgedehnte Dünndarmresektionen [LL1].

Bei Zöliakie führt die immunvermittelte Schädigung der Dünndarmschleimhaut zu einer verminderten Resorptionsfläche. Eine aktuelle Metaanalyse zeigte bei Patienten mit Zöliakie (Glutenunverträglichkeit) im Vergleich zu Kontrollpersonen insbesondere niedrigere Eisen- und Ferritinwerte sowie einen verminderten Status von Folsäure, Vitamin D und Zink [4]. Die Art und Ausprägung der Defizite hängen unter anderem vom betroffenen Darmabschnitt, dem Ausmaß der Schleimhautschädigung, der Krankheitsdauer und der individuellen Nährstoffzufuhr ab.

Darmmikrobiom

Das Darmmikrobiom umfasst die Gesamtheit der im Magen-Darm-Trakt lebenden Mikroorganismen sowie deren genetische und metabolische Funktionen. Es kann die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen erhöhen oder vermindern. Darmbakterien können bestimmte Vitamine synthetisieren, Nahrungsbestandteile enzymatisch verändern, antinutritive Verbindungen abbauen und dadurch die Freisetzung oder chemische Form von Mikronährstoffen beeinflussen.

Gleichzeitig benötigen Mikroorganismen selbst Mikronährstoffe für Wachstum und Stoffwechsel. Abhängig von Zusammensetzung, Lokalisation und Stoffwechselaktivität können sie daher mit dem menschlichen Organismus um verfügbare Mikronährstoffe konkurrieren oder zu deren Bereitstellung beitragen. Besonders untersucht sind Wechselwirkungen mit Eisen, Zink, Vitamin A und Folsäure. Die Beziehung zwischen Darmmikrobiom und Mikronährstoffstatus ist somit bidirektional: Mikronährstoffe beeinflussen das mikrobielle Ökosystem, während die Mikroorganismen deren Bioverfügbarkeit und Stoffwechsel verändern [5].

Von besonderer klinischer Bedeutung ist die bakterielle Fehlbesiedlung des Dünndarms (Small Intestinal Bacterial Overgrowth; SIBO). Dabei liegt im Dünndarm eine übermäßige Bakterienzahl oder eine veränderte mikrobielle Zusammensetzung vor. Prädisponierende Faktoren sind unter anderem Störungen der Darmmotilität, anatomische Veränderungen, Blindschlingen, Dünndarmdivertikel, Stenosen, vorausgegangene gastrointestinale Operationen und eine verminderte Magensäurebarriere [6].

Bei klinisch relevanter SIBO können Bakterien Nährstoffe vor ihrer Resorption verwerten, Gallensäuren vorzeitig dekonjugieren und die Funktion der Dünndarmschleimhaut beeinträchtigen. Mögliche Folgen sind Diarrhoe, Fettmalabsorption, Gewichtsverlust und ein Vitamin-B12-Mangel. Mikronährstoffdefizite sind insbesondere bei ausgeprägter oder länger bestehender Malabsorption zu erwarten [6]. SIBO ist jedoch nicht mit jeder unspezifischen Veränderung des Darmmikrobioms gleichzusetzen, sondern muss im jeweiligen klinischen und diagnostischen Kontext beurteilt werden.

Zusammenspiel der gastrointestinalen Einflussfaktoren

Die einzelnen gastrointestinalen Einflussfaktoren greifen unmittelbar ineinander. Eine verminderte Magensäurebildung kann die Freisetzung bestimmter Mikronährstoffe beeinträchtigen und zugleich eine bakterielle Fehlbesiedlung begünstigen. Eine eingeschränkte Pankreasfunktion vermindert die enzymatische Fettspaltung, während eine unzureichende Gallensäureverfügbarkeit die anschließende Mizellenbildung begrenzt. Selbst ausreichend freigesetzte und aufbereitete Mikronährstoffe können schließlich nur aufgenommen werden, wenn eine ausreichende funktionelle Dünndarmoberfläche und intakte Transportmechanismen vorhanden sind.

Gastrointestinale Erkrankungen, operative Eingriffe und Arzneimittel können mehrere dieser Ebenen gleichzeitig beeinflussen. Nach gastrointestinalen Operationen können beispielsweise eine verminderte Säureproduktion, eine unzureichende Durchmischung des Speisebreis mit Pankreasenzymen und Galle, eine verkürzte Kontaktzeit mit der Dünndarmschleimhaut sowie Veränderungen des Darmmikrobioms zusammentreffen.

Klinische Bedeutung

Bei einem nachgewiesenen oder wiederholt auftretenden Mikronährstoffmangel sollte deshalb nicht allein die zugeführte Menge beurteilt werden. Auch eine gestörte Freisetzung aus der Nahrung, eine Maldigestion oder eine Malabsorption müssen differenzialdiagnostisch berücksichtigt werden. Hinweise auf eine gastrointestinale Ursache sind insbesondere mehrere gleichzeitig bestehende Mikronährstoffdefizite, ein unzureichendes Ansprechen auf eine angemessene orale Substitution, chronische Diarrhoe, Steatorrhoe, unbeabsichtigter Gewichtsverlust sowie gastrointestinale Vorerkrankungen oder vorausgegangene Operationen [LL1].

Die nachfolgenden Artikel behandeln die Bedeutung von Magensäure, Pankreasfunktion, Gallensäuren, Dünndarmschleimhaut und Darmmikrobiom für die Bioverfügbarkeit der Mikronährstoffe im Einzelnen. Dabei werden die physiologischen Grundlagen, relevante Erkrankungen, Arzneimittelwirkungen und typische Mikronährstoffdefizite vertieft dargestellt.

Die folgenden Artikel behandeln die gastrointestinalen Einflussfaktoren auf die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen im Einzelnen:

Literatur

Choudhury A, Jena A, Jearth V et al.: Vitamin B12 deficiency and use of proton pump inhibitors: a systematic review and meta-analysis. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2023;17(5):479-487. doi: 10.1080/17474124.2023.2204229.
Omer E, Chiodi C: Fat digestion and absorption: Normal physiology and pathophysiology of malabsorption, including diagnostic testing. Nutr Clin Pract. 2024;39 Suppl 1:S6-S16. doi: 10.1002/ncp.11130.
Whitcomb DC, Buchner AM, Forsmark CE: AGA Clinical Practice Update on the Epidemiology, Evaluation, and Management of Exocrine Pancreatic Insufficiency: Expert Review. Gastroenterology. 2023;165(5):1292-1301. doi: 10.1053/j.gastro.2023.07.007.
Lamjadli S, Oujamaa I, Souli I et al.: Micronutrient deficiencies in patients with celiac disease: A systematic review and meta-analysis. Int J Immunopathol Pharmacol. 2025;39:03946320241313426. doi: 10.1177/03946320241313426.
Dje Kouadio DK, Wieringa F, Greffeuille V, Humblot C: Bacteria from the gut influence the host micronutrient status. Crit Rev Food Sci Nutr. 2024;64(29):10714-10729. doi: 10.1080/10408398.2023.2227888.
Zafar H, Jimenez B, Schneider A: Small intestinal bacterial overgrowth: current update. Curr Opin Gastroenterol. 2023;39(6):522-528. doi: 10.1097/MOG.0000000000000971.

Leitlinien

Europäischer Konsensus und Praxisleitlinie: Lenti MV, Hammer HF, Tacheci I et al.: European Consensus on Malabsorption-UEG & SIGE, LGA, SPG, SRGH, CGS, ESPCG, EAGEN, ESPEN, and ESPGHAN. Part 1: Definitions, Clinical Phenotypes, and Diagnostic Testing for Malabsorption. United European Gastroenterol J. 2025;13(4):599-613. doi: 10.1002/ueg2.70012.