Transferrin und Transferrinsättigung (TFS): der Weg im Körper

Transferrin und Transferrinsättigung (TFS) ist Teil des Weges „Eisen und Ferritin“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von Transferrin und Transferrinsättigung (TFS) ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Transferrin-Eisen — Fe³⁺ im Blut. Ferroportin ist die einzige bekannte Tür, durch die Eisen eine Zelle verlässt. Hephästin oxidiert es dabei zurück zu Fe³⁺; im Blut bindet es an Transferrin. Transferrin hält es dabei gelöst und reaktionsträge. Quelle 1, 2

Kurz erklärt

Eisen ist ein Spurenelement, das der Körper im Eiweiß Ferritin speichert und im Blut an Transferrin gebunden verteilt. Im Häm des Hämoglobins bindet es Sauerstoff, in vielen Enzymen überträgt es Elektronen. Die Leber steuert über Hepcidin, wie viel Eisen der Darm ins Blut abgibt.

9 Stationen · 6 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Eisen in der Nahrung → Fe²⁺ im Darm Dcytb · Vitamin C An der Oberfläche der Darmzelle sitzt das Enzym Dcytb. Es gibt ein Elektron ab und macht aus Fe³⁺ das zweiwertige Fe²⁺; Vitamin C liefert dafür die Elektronen. Nur als Fe²⁺ passt Eisen durch den Transporter DMT1. Quelle 5, 1↑ liefert Nur als Fe²⁺ passt Eisen durch den Transporter DMT1. Dcytb und Vitamin C machen das Fe³⁺ der Nahrung so erst aufnehmbar; Häm-Eisen ist auf diesen Schritt nicht angewiesen. gesicherte Physiologie Quelle 5, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist die Darmzelle reichlich mit Eisen beladen, bildet sie weniger Dcytb und DMT1; so lässt sie weniger neues Eisen herein.

zu wenig — Ist wenig Eisen im Körper, bildet die Darmzelle mehr Dcytb und DMT1, gesteuert über den Sauerstoffsensor HIF-2α; so wird mehr Fe³⁺ umgewandelt und aufgenommen.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 1
Fe²⁺ im Darm → Eisen in der Darmzelle DMT1 Der Transporter DMT1 schleust Fe²⁺ in die Zelle. Dort wird es entweder in Ferritin eingelagert oder weiter ins Blut gegeben. Wohin es geht, entscheidet Hepcidin. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Hier fällt die Entscheidung: Sitzt Ferroportin in der Membran, geht das Eisen ins Blut; hat Hepcidin es abbauen lassen, bleibt das Eisen in Ferritin und geht mit der abgeschilferten Zelle verloren. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Eisen in der Darmzelle, weil viel Hepcidin Ferroportin abbauen lässt, wird es in Ferritin gebunden und verlässt den Körper mit der Zelle, wenn sie sich nach wenigen Tagen abschilfert.

zu wenig — Ist wenig Hepcidin da, bleibt viel Ferroportin in der Membran, und die Darmzelle gibt ihr Eisen weitgehend ins Blut weiter, statt es in Ferritin zu lagern.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
Eisen in der Darmzelle → Transferrin-Eisen Ferroportin · Hephästin (Kupfer) Ferroportin ist die einzige bekannte Tür, durch die Eisen eine Zelle verlässt. Hephästin oxidiert es dabei zurück zu Fe³⁺; im Blut bindet es an Transferrin. Transferrin hält es dabei gelöst und reaktionsträge. Quelle 1, 2↑ liefert Transferrin hält Eisen im Blut gelöst und reaktionsträge und bringt es zu den Zellen, vor allem zum Knochenmark für die Bildung roter Blutzellen. Der größte Teil dieses Eisens stammt aus Makrophagen, die alte rote Blutzellen abbauen. gesicherte Physiologie Quelle 2, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist Transferrin weitgehend mit Eisen gesättigt, erscheint im Blut Eisen, das nicht an Transferrin gebunden ist; Leber, Herz und Drüsenzellen nehmen es ungeregelt auf und lagern es ein.

zu wenig — Ist wenig Eisen an Transferrin gebunden, kommt im Knochenmark weniger an; weil es den größten Teil des Eisens im Blut verbraucht, bildet es dann weniger Hämoglobin.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Eisen in der Zelle → Ferritin Ferroxidase (H-Kette) Ferritin ist eine Hohlkugel aus 24 Untereinheiten. Ihre H-Ketten oxidieren Fe²⁺ und legen es als Mineral im Inneren ab – so liegt Eisen sicher verwahrt. Bei Bedarf gibt die Zelle das Eisen über Ferritinophagie wieder frei. Quelle 3↕ beides, je nach Menge Ferritin nimmt freies Eisen auf und hält es reaktionsträge, gibt es bei Bedarf aber wieder ab: Über NCOA4 wird es in Lysosomen abgebaut (Ferritinophagie). So puffert es den Eisenstand der Zelle in beide Richtungen. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel Eisen in die Zelle, lösen sich die IRP von der Boten-RNA, und es wird mehr Ferritin gebildet, das den Überschuss aufnimmt; reicht seine Kapazität nicht, bleibt mehr freies Eisen übrig.

zu wenig — Ist wenig Eisen in der Zelle, wird Ferritin über NCOA4 in Lysosomen abgebaut und das gespeicherte Eisen wieder freigegeben; zugleich bildet die Zelle weniger neues Ferritin.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 6
Ferritin → Ferritin im Blut Ein kleiner Teil des Ferritins gelangt aus den Zellen ins Blut. Diese Form ist weitgehend eisenfrei und wird im Labor gemessen. Seine Aufgabe im Blut ist nicht geklärt; bei Entzündungen steigt es auch unabhängig vom Eisen. Quelle 3, 2↑ liefert Welche Aufgabe Ferritin im Blut hat, ist nicht geklärt; diskutiert wird ein Eisentransport zu einzelnen Geweben. Seine Menge folgt dem Ferritin in den Zellen und steigt bei Entzündungen auch unabhängig davon. umstritten Quelle 3, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Eisen in den Speichern, bilden die Zellen mehr Ferritin, und auch im Blut steigt es; Entzündungen heben es unabhängig davon an.

zu wenig — Sind die Eisenspeicher fast leer, wird kaum Ferritin gebildet, und auch im Blut ist wenig davon; das geschieht, bevor weniger Hämoglobin gebildet wird.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 3
Eisen in der Zelle → Häm Ferrochelatase · Protoporphyrin IX Im Mitochondrium setzt die Ferrochelatase Fe²⁺ in den Ring Protoporphyrin IX ein. So entsteht Häm, der rote Farbstoff, der Sauerstoff bindet. Ist wenig Eisen da, setzt das Enzym stattdessen Zink ein. Quelle 4↑ liefert Häm ist die Form, in der Eisen arbeitet: im Hämoglobin bindet es Sauerstoff, in den Cytochromen der Atmungskette überträgt es Elektronen. Freies Häm hemmt die ALA-Synthase und bremst so seine eigene Bildung. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Häm, drosselt es die ALA-Synthase, und es wird weniger neues gebildet; überschüssiges Häm baut die Hämoxygenase zu Biliverdin, Eisen und Kohlenmonoxid ab.

zu wenig — Ist wenig Eisen in den Mitochondrien, setzt die Ferrochelatase statt Eisen Zink in Protoporphyrin IX ein; es entsteht Zink-Protoporphyrin statt Häm.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 2
Häm → Hämoglobin · Globin-Ketten Vier Häm-Gruppen und vier Globin-Ketten bilden Hämoglobin. Der größte Teil des Körpereisens steckt in diesem Molekül. Ist wenig Eisen da, wird weniger davon gebildet. Quelle 4, 1↑ liefert Hämoglobin nimmt in der Lunge Sauerstoff auf und gibt ihn im Gewebe ab. Alte rote Blutzellen bauen Makrophagen ab und geben das Eisen ins Blut zurück; so wird das meiste Eisen immer wieder verwendet. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Hämoglobin enthält nur so viel Eisen, wie Häm gebildet wird; mehr Eisen vermehrt es nicht. Überschüssiges Eisen geht in die Speicher von Leber und Makrophagen.

zu wenig — Ist wenig Eisen da, wird weniger Hämoglobin gebildet; die roten Blutzellen fallen kleiner und blasser aus, und das Blut transportiert weniger Sauerstoff.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1

Weitere Stationen

Eisen in der Nahrung — Fe³⁺ und Häm-Eisen Pflanzliche Lebensmittel enthalten Eisen meist als dreiwertiges Fe³⁺. In Fleisch liegt es als Häm-Eisen vor, das die Darmzelle über einen eigenen Weg aufnimmt. Einen geregelten Weg, Eisen auszuscheiden, gibt es nicht. Quelle 1↑ liefert Nahrungseisen ist die einzige Quelle, aus der der Körper Verluste wieder auffüllt; einen geregelten Ausscheidungsweg gibt es nicht. Deshalb steuert er seinen Eisenbestand allein über die Aufnahme im Darm. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Eisen an, als der Körper braucht, gibt es keinen geregelten Weg hinaus; der Bestand wird allein dadurch gehalten, dass die Leber mehr Hepcidin bildet und der Darm weniger aufnimmt.

zu wenig — Kommt wenig Eisen an, sinkt Hepcidin; mehr Ferroportin bleibt in der Membran der Darmzelle, und der Darm nimmt einen größeren Anteil des angebotenen Eisens auf.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
Eisen in der Zelle — über Transferrin-Rezeptor Zellen binden beladenes Transferrin am Rezeptor TfR1 und holen es ins Innere. Im sauren Bläschen löst sich das Eisen, STEAP3 macht wieder Fe²⁺ daraus. Ist wenig Eisen in der Zelle, bildet sie mehr Rezeptoren. Quelle 6↑ liefert Das freigesetzte Fe²⁺ bildet einen kleinen, beweglichen Vorrat, den labilen Eisenpool. Aus ihm beziehen Mitochondrien Eisen für Häm und Eisen-Schwefel-Cluster; über die Proteine IRP1 und IRP2 meldet er der Zelle ihren Eisenstand. gesicherte Physiologie Quelle 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich freies Fe²⁺ in der Zelle, entstehen über die Fenton-Reaktion aus Wasserstoffperoxid reaktive Hydroxylradikale; sie verändern Membranfette, in Zellkultur bis zum eisenabhängigen Zelltod (Ferroptose).

zu wenig — Ist wenig Eisen in der Zelle, binden die IRP an die Boten-RNA: Es entstehen mehr TfR1-Rezeptoren, die mehr Eisen hereinholen, und weniger Ferritin, das es festlegen würde.

in Studien beobachtet · Quelle 6

Cofaktoren dieses Weges

Vitamin C — Liefert Dcytb die Elektronen, mit denen Fe³⁺ im Darm zu Fe²⁺ wird; ist wenig da, wird weniger Fe³⁺ umgewandelt Quelle 5Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin C (Ascorbinsäure)
Kupfer — Metall der Ferroxidase Hephästin, die Eisen beim Austritt ins Blut zu Fe³⁺ oxidiert; sonst stockt der Austritt Quelle 1, 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Kupfer (Cu)
Vitamin B6 — Cofaktor der ALA-Synthase, des ersten Enzyms der Häm-Bildung; ist wenig PLP da, entsteht weniger Häm Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin B6
Glycin — Baustein, aus dem die ALA-Synthase mit Succinyl-CoA den Häm-Vorläufer ALA bildet; ohne Glycin kein ALA Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Glycin
Zink — Metall der ALA-Dehydratase, des zweiten Enzyms der Häm-Bildung; wird bei wenig Eisen auch in Protoporphyrin eingesetzt Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink

Was auf diesen Weg einwirkt

Hepcidin — Hepcidin ist ein Hormon der Leber. Es bindet an Ferroportin und lässt es abbauen; die Darmzelle gibt dann weniger Eisen ins Blut ab. Bei Entzündungen ist mehr Hepcidin im Blut beschrieben. Quelle 2

Quellen

Anderson GJ, Frazer DM. Current understanding of iron homeostasis. Am J Clin Nutr 2017 · PubMed 29070551
Ganz T. Systemic iron homeostasis. Physiol Rev 2013 · PubMed 24137020
Plays M, Müller S, Rodriguez R. Chemistry and biology of ferritin. Metallomics 2021 · PubMed 33881539
Ajioka RS, Phillips JD, Kushner JP. Biosynthesis of heme in mammals. Biochim Biophys Acta 2006 · PubMed 16839620
McKie AT. The role of Dcytb in iron metabolism: an update. Biochem Soc Trans 2008 · PubMed 19021532
Gao G, Li J, Zhang Y et al. Cellular Iron Metabolism and Regulation. Adv Exp Med Biol 2019 · PubMed 31456203

Ganzer Weg: Eisen und Ferritin