Enzyklopädie zu Eisen(III)-ammoniumcitrat – Wissenschaftlicher Hintergrund

Was ist Eisen(III)-ammoniumcitrat?

Eisen(III)-ammoniumcitrat (CAS 1185-57-5), auch bekannt als Ammoniumeisen(III)-citrat, Ammoniumferricitrat oder Eisenammoniumcitrat, ist ein komplexes Salz mit undefinierter Struktur, das aus Eisen, Ammoniak und Zitronensäure besteht.Es ist chemisch durch die allgemeine Formel C₆H₈O₇·xFe³⁺·yNH₃ charakterisiert und ist in zwei verschiedenen Formen erhältlich:

Die zwei Formen: Braun vs. Grün

Eisen(III)-ammoniumcitrat ist im Handel in zwei verschiedenen Formen erhältlich, die sich in ihrem Eisengehalt unterscheiden und nicht austauschbar sind.:

• Braunes Eisen(III)-ammoniumcitrat— Enthält etwa 16,5 %–18,5 % Eisen. Diese Form wird typischerweise in pharmazeutischen Anwendungen und zur Anreicherung von Lebensmitteln verwendet, wo eine höhere Eisenkonzentration erwünscht ist.

• Grünes Eisen(III)-ammoniumcitrat— Enthält ca. 14,5 %–16,0 % Eisen. Diese Form wird in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine niedrigere Eisenkonzentration ausreichend ist.

Physiologische Funktionen von Eisen

Eisen ist ein essentielles Spurenelement, das für zahlreiche physiologische Prozesse benötigt wird:

• Hämoglobinsynthese— Eisen ist das zentrale Atom in der Hämgruppe des Hämoglobins und ermöglicht so den Sauerstofftransport von der Lunge zu den Geweben.

• Sauerstofftransport— Das eisenhaltige Myoglobin erleichtert die Sauerstoffspeicherung und den Sauerstofftransport im Muskelgewebe

• Elektronentransfer— Eisen-Schwefel-Cluster und Hämgruppen nehmen an den mitochondrialen Elektronentransportkettenreaktionen teil

• Enzymatische Reaktionen— Eisen ist ein Cofaktor für zahlreiche Enzyme, die an der DNA-Synthese, der Neurotransmitterproduktion und der Immunfunktion beteiligt sind.

• Energiestoffwechsel— Eisenhaltige Cytochrome sind für die ATP-Produktion unerlässlich.

Wirkungsmechanismen und Absorption

Konventioneller Eisenabsorptionsweg

Die Eisenaufnahme aus Eisen(III)-ammoniumcitrat erfolgt nach dem normalen physiologischen Stoffwechselweg für Nicht-Häm-Eisen. Dreiwertiges Eisen (Fe³⁺) muss zunächst durch das duodenale Cytochrom b (DcytB) oder reduzierende Substanzen aus der Nahrung, wie beispielsweise Vitamin C, zu zweiwertigem Eisen (Fe²⁺) reduziert werden, bevor es durch den divalenten Metalltransporter 1 (DMT1) über die Enterozytenmembran transportiert werden kann. Im Inneren der Enterozyten wird das Eisen entweder als Ferritin gespeichert oder durch Ferroportin über die basolaterale Membran in den Blutkreislauf transportiert, wo es an Transferrin bindet und zu den Geweben verteilt wird.

Die Citratkomponente des Eisen(III)-ammoniumcitrats verbessert die Eisenaufnahme, indem sie die Eisenlöslichkeit im alkalischen Milieu des Dünndarms aufrechterhält und die Eisenaufnahme über den parazellulären Weg erleichtert.

Liposomaler Absorptionsweg

Die liposomale Verkapselung bietet einen grundlegend anderen Absorptionsmechanismus. Die liposomale Phospholipid-Doppelschicht ähnelt den Zellmembranen im menschlichen Körper, wodurch sie zunehmend biokompatibel wird.Die Verkapselung von Eisen in Liposomen ermöglicht einen effektiven Transport des Eisens zu den Stellen im Körper, an denen es benötigt wird. Dies führt zu einer hohen Absorptionsrate und trägt dazu bei, Magenbeschwerden zu reduzieren.Das liposomale Transportsystem umgeht den regulierten DMT1-Absorptionsweg und bietet einen alternativen Weg für den Eintritt in die Zellen.

Gehirn-Eisen-Lieferung

Eisenmangel bei Kindern kann schwerwiegende neurologische Folgen haben, und die Eisensupplementierung ist eine wirksame Behandlungsmethode. Herkömmliche Wege der Eisensupplementierung ermöglichen jedoch aufgrund der Blut-Hirn-Schranke keine effiziente Eisenversorgung des Gehirns. Eine nanoliposomale Formulierung von Eisen(III)-ammoniumcitrat (FAC-LIP) mit 97 % Verkapselungseffizienz und einer Partikelgröße von 40 nm erhöhte nach intranasaler Verabreichung bei Ratten den Eisengehalt im Bulbus olfactorius, im Großhirnrindenbereich, im Striatum, im Kleinhirn und im Hippocampus signifikant und war dabei wirksamer als FAC allein. Nach der Verabreichung von FAC-LIP wurden im Gehirn keine Anzeichen von Apoptose oder abnormaler Zellmorphologie beobachtet, was darauf hindeutet, dass die Formulierung nicht offensichtlich toxisch war..

Regulierungsstatus

Eisen(III)-ammoniumcitrat nimmt eine Sonderstellung als Inhaltsstoff ein, der sowohl in Lebensmitteln als auch in pharmazeutischen Produkten zulässig ist..

Vereinigte Staaten (FDA)

In den Vereinigten Staaten ist Eisen(III)-ammoniumcitrat im Titel 21 des Code of Federal Regulations (CFR) aufgeführt. Insbesondere bestätigt 21 CFR 184.1150, dass es als Nahrungsergänzungsmittel allgemein als sicher (GRAS) anerkannt ist. Es ist außerdem als Trennmittel in Speisesalz zugelassen, mit einem maximal zulässigen Gehalt von 0,0025 % (25 ppm). Die Spezifikationen für das lebensmitteltaugliche Material sind im Food Chemicals Codex (FCC) festgelegt..

Europäische Union (EFSA)

In der Europäischen Union ist Eisen(III)-ammoniumcitrat ein zugelassener Lebensmittelzusatzstoff mit der E-Nummer E381. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat seine Sicherheit bewertet und eine akzeptable tägliche Aufnahmemenge (ADI) für Eisen aus allen Quellen festgelegt. Seine Verwendung ist in bestimmten Lebensmittelkategorien und in den in der Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 festgelegten Höchstmengen zulässig..

China

In China wird Eisen(III)-ammoniumcitrat als Lebensmittelzusatzstoff und Nährstoffanreicherungsmittel (Eisenquelle) für Getreideprodukte, Getränke, Milchprodukte und andere Lebensmittel zur Anreicherung mit dem Spurenelement Eisen verwendet. Die zugesetzte Menge muss den einschlägigen Lebensmittelvorschriften und -normen (wie GB 14880 oder dem Codex Alimentarius) entsprechen und wird üblicherweise als Massenanteil (z. B. 0,05 %–0,3 %) angegeben, angepasst an die Lebensmittelmatrix..

Liposomales Eisen(III)-ammoniumcitrat

Die liposomale Verkapselung von Eisen(III)-ammoniumcitrat bietet einen grundlegend anderen Freisetzungsmechanismus als herkömmliche Darreichungsformen. Die Phospholipid-Doppelschicht umschließt den Eisen-Citrat-Komplex und bildet so eine Schutzschicht, die ihn vor dem Abbau durch Magensäure bewahrt und vorzeitige Reaktionen mit Nahrungsbestandteilen verhindert. Dieses Freisetzungssystem:

• Schützt Eisen vor Substanzen im Verdauungssystem, die den Wirkstoff abbauen und die Aufnahme verringern können.

• Erreicht eine hohe Verkapselungseffizienz (97%) und eine geringe Partikelgröße (40 nm)

• Verbessert die intestinale Absorption über lipidvermittelte Wege

• Reduziert gastrointestinale Nebenwirkungen durch Minimierung des direkten Schleimhautkontakts

• Ermöglicht eine effiziente Eisenversorgung des Gehirns nach intranasaler Verabreichung.

Klinische Evidenz

NanoLiposomales Eisen(III)-Ammoniumcitrat zur Eisenversorgung des Gehirns

Eine in derZeitschrift für Nanobiotechnologie(2017) entwickelten und charakterisierten eine nanovesikuläre Formulierung von Eisen(III)-ammoniumcitrat (FAC-LIP) und zeigten, dass diese nach nasaler Verabreichung den Eisenspiegel im Gehirn von Ratten erhöhen kann. FAC wurde mit hoher Effizienz (97 %) in Liposomen eingebettet, die klein (40 nm) und stabil waren. Nach intranasaler Verabreichung an Ratten erhöhte FAC-LIP den Eisengehalt im Bulbus olfactorius, im Cortex cerebri, im Striatum, im Kleinhirn und im Hippocampus signifikant und war dabei wirksamer als FAC allein. Im Gehirn wurden nach der Verabreichung von FAC-LIP keine Anzeichen von Apoptose oder abnormaler Zellmorphologie beobachtet, und es zeigten sich keine signifikanten Veränderungen der SOD- und MDA-Spiegel, außer im Kleinhirn und im Hippocampus. An Lungenepithelzellen und der Trachealschleimhaut wurden nach nasaler Verabreichung keine offensichtlichen morphologischen Veränderungen beobachtet, was darauf hindeutet, dass die Formulierung nicht offensichtlich toxisch war..

Eisen-Liposomen zur Behandlung von trainingsbedingter Anämie

Eine 2014 veröffentlichte Studie untersuchte die Verkapselung von Eisen in Liposomen zur Verbesserung der Effizienz der Eisensupplementierung bei stark beanspruchten Ratten. Ratten mit bestätigter Anämie wurden zwei Wochen lang trainiert und erhielten gleichzeitig Eisenpräparate in Form von Eisen(III)-ammoniumcitrat (FAC)-Liposomen oder Häm-Eisen-Liposomen über eine Magensonde. Die Ergebnisse zeigten, dass Eisen-Liposomen den Eisenmangel bei stark beanspruchten Ratten wirksam beheben können und potenziell als effektives Eisenpräparat eingesetzt werden könnten..

Sicherheit und Regulierung

Eisen(III)-ammoniumcitrat weist basierend auf den verfügbaren Daten ein günstiges Sicherheitsprofil auf. Laut Sicherheitsdatenblatt wird die Verbindung aufgrund der verfügbaren Daten als ungefährlich eingestuft, und die Einstufungskriterien gemäß Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 werden nicht erfüllt.Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat die Sicherheit bewertet und eine akzeptable tägliche Aufnahmemenge (ADI) für Eisen aus allen Quellen festgelegt..

Die liposomale Verkapselung trägt dazu bei, die häufig mit herkömmlichen Eisenpräparaten verbundenen gastrointestinalen Nebenwirkungen wie Übelkeit, Krämpfe und Verstopfung zu reduzieren. Der Eisenstatus sollte anhand von Hämoglobin, Ferritin und Transferrinsättigung überwacht werden, um die Dosierung zu steuern. Selbst gut verträgliche Präparate sollten aufgrund des Risikos einer Eisenüberladung nicht ohne bestätigten Mangel supplementiert werden.

Eisen(III)-ammoniumcitrat wird häufig als Bestandteil von Nahrungsergänzungsmitteln, als Arzneimittel und als Lebensmittelzusatzstoff vermarktet. Es ist von der FDA als allgemein unbedenklich (GRAS) für die Verwendung als Nahrungsergänzungsmittel eingestuft und in der Europäischen Union als Lebensmittelzusatzstoff (E381) zugelassen. Die Prüfprotokolle müssen internationalen Standards wie dem USP, dem Food Chemicals Codex (FCC), dem Europäischen Arzneibuch und dem FAO/WHO Codex Alimentarius entsprechen. Hersteller sollten die lokalen regulatorischen Anforderungen vor der Markteinführung prüfen.

Dieses Produkt ist für Forschungszwecke sowie für Anwendungen im Bereich Nahrungsergänzungsmittel und funktionelle Lebensmittel bestimmt. Es ist nicht zur Diagnose, Behandlung, Heilung oder Vorbeugung von Krankheiten geeignet.

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