Nickel: der Weg im Körper · Biomarker & Laboranalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg der Substanz Nickel: wie sie in den Körper gelangt, welche Stationen sie durchläuft und welche Schritte sie berührt. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

Nickel ist ein Metall, das in Böden, Pflanzen und Lebensmitteln vorkommt. Im Körper liegt es als zweiwertiges Ion vor, bindet an Histidin und Albumin und wird überwiegend über die Niere ausgeschieden. Es besetzt Plätze von Eisen und Zink in Eiweißen.

11 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.

Nickel in der Umwelt → Zweiwertiges Nickel In wässriger Lösung liegt Nickel überwiegend als zweiwertiges Ion vor. In dieser Form ähnelt es Eisen und anderen zweiwertigen Metallen. So nutzt es deren Transporter. Quelle 1, 2↑ liefert Als zweiwertiges Ion ähnelt Nickel Eisen und anderen Metallen; in dieser Form wird es von deren Transportern aufgenommen und an Eiweiße gebunden. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liegt viel gelöstes Nickel vor, steht mehr davon für Transporter und Bindestellen anderer zweiwertiger Metalle bereit.

zu wenig — Liegt wenig gelöstes Nickel vor, etwa weil es in der Nahrung gebunden ist, wird kaum etwas aufgenommen.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Zweiwertiges Nickel → Über Eisentransporter DMT1 Der Transporter DMT1 befördert zweiwertiges Eisen in die Darmzelle. Er nimmt dabei auch andere zweiwertige Metalle wie Nickel mit auf. Ist Eisen knapp, wird DMT1 vermehrt gebildet. Quelle 3, 2↑ liefert DMT1 liefert Nickel in die Darmzelle, weil der Transporter zweiwertiges Eisen nicht streng von anderen zweiwertigen Metallen unterscheidet. gesicherte Physiologie Quelle 3, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Nickel im Darm, konkurriert es an DMT1 mit Eisen.

zu wenig — Ist wenig Nickel da, befördert DMT1 vor allem Eisen; ist Eisen knapp, wird DMT1 vermehrt gebildet und nimmt auch mehr Nickel auf.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 2
Über Eisentransporter → Nickel im Blut · Albumin Im Blut bindet Nickel an die Aminosäure Histidin und an eine Bindungsstelle am Anfang der Albumin-Kette aus Asparaginsäure, Alanin und Histidin. So bleibt es im Blut gelöst. Quelle 4, 1↑ liefert Albumin und Histidin halten Nickel im Blut gelöst und liefern es an die Gewebe; an Histidin gebundenes Nickel ist klein genug, um von der Niere gefiltert zu werden. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Nickel im Blut, sind mehr Albumin-Bindestellen belegt, an denen sonst auch Kupfer bindet, und der Anteil an kleinen Histidin-Verbindungen steigt.

zu wenig — Ist wenig Nickel im Blut, ist es überwiegend an Albumin gebunden.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 1
Nickel im Blut → Verteilung im Körper Über das Blut verteilt sich Nickel in die Gewebe; angereichert findet es sich unter anderem in Niere, Lunge und Haut. Es bleibt dort meist nur kurz. Quelle 1, 5↑ liefert Das Blut verteilt Nickel in die Gewebe; es reichert sich dort aber kaum dauerhaft an und gelangt zum größten Teil rasch zur Niere. gesicherte Physiologie Quelle 1, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Nach einer größeren Aufnahme steigt Nickel in Blut und Geweben rasch an und fällt innerhalb weniger Tage wieder ab.

zu wenig — Ist die Aufnahme gering, bleibt Nickel in den Geweben nur in kleinen Mengen.

gesicherte Physiologie · Quelle 5
Verteilung im Körper → Ausscheidung im Urin Nickel, das ins Blut gelangt ist, wird überwiegend über die Niere ausgeschieden. Der nicht aufgenommene Anteil verlässt den Darm mit dem Stuhl. Das geschieht innerhalb weniger Tage. Quelle 5, 1↓ zehrt Die Niere entzieht dem Blut Nickel zügig; der nicht aufgenommene Teil verlässt den Darm mit dem Stuhl. gesicherte Physiologie Quelle 5, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Nickel aufgenommen, steigt die Menge im Urin rasch mit, weil die Niere es zügig ausscheidet.

zu wenig — Filtern die Nieren langsamer, bleibt Nickel länger im Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 1
In die Zelle → Bindung an Histidin Nickel bindet bevorzugt an Stickstoff-Atome, etwa an die Seitenkette der Aminosäure Histidin in Eiweißen; auch Schwefelgruppen von Glutathion binden es. Gebundenes Glutathion steht dann weniger zur Verfügung. Quelle 1, 2↓ zehrt Nickel besetzt Stickstoff-Atome von Histidin und Schwefelgruppen von Glutathion; gebundenes Glutathion steht für andere Aufgaben der Zelle weniger zur Verfügung. in Studien beobachtet Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Nickel gebunden, wird mehr Glutathion belegt; in Zellversuchen nehmen reaktive Sauerstoffverbindungen dann zu.

zu wenig — Ist wenig Nickel da, bleiben Histidin und Glutathion überwiegend für ihre eigenen Aufgaben frei.

in Studien beobachtet · Quelle 2
Bindung an Histidin → Eisen-Bindungsstellen In Enzymen, die Eisen oder Zink im Zentrum tragen, kann Nickel diesen Platz besetzen. Das Enzym arbeitet dann anders als mit seinem eigenen Metall. In Zellversuchen reagiert die Zelle dann wie bei wenig Sauerstoff. Quelle 2↓ zehrt Nickel verdrängt Eisen oder Zink aus Enzymen; in Zellversuchen hemmt es so eisenabhängige Enzyme, die die Sauerstoff-Signale der Zelle steuern. in Studien beobachtet Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Besetzt Nickel viele Eisenplätze, reagiert die Zelle in Versuchen, als wäre wenig Sauerstoff vorhanden, und liest entsprechende Gene ab.

zu wenig — Ist wenig Nickel da, tragen diese Enzyme ihr eigenes Metall und arbeiten wie vorgesehen.

in Studien beobachtet · Quelle 2
In die Zelle → Bindung an TLR4 Nickel-Ionen binden über Histidine des Rezeptors TLR4; dabei lagern sich zwei Rezeptormoleküle zusammen und geben ein Signal ins Zellinnere. Diese Histidine fehlen dem TLR4 der Maus. Quelle 6↑ liefert Nickel verbindet zwei TLR4-Moleküle über Histidine, die der menschliche Rezeptor trägt, der der Maus nicht; das Signal setzt in Zellversuchen Entzündungsbotenstoffe frei. in Studien beobachtet Quelle 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bindet viel Nickel an TLR4, bilden sich in Zellversuchen mehr Rezeptorpaare, und mehr Entzündungsbotenstoffe werden freigesetzt.

zu wenig — Ist wenig Nickel da, bleibt TLR4 überwiegend einzeln und gibt über diesen Weg kaum ein Signal.

in Studien beobachtet · Quelle 6
Bindung an TLR4 → Nickel als Hapten Nickel, das an körpereigene Eiweiße gebunden ist, wird von Immunzellen als verändertes Eiweiß erkannt. Ein so wirkender kleiner Stoff heißt Hapten. Immunzellen werden dadurch angeregt. Quelle 1, 6↑ liefert Als Hapten macht Nickel körpereigene Eiweiße für Immunzellen erkennbar; bei manchen Menschen bildet das Immunsystem daraufhin ein Gedächtnis für Nickel. in Studien beobachtet Quelle 1, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Erreicht viel Nickel die Haut, entstehen mehr veränderte Eiweiße, und Immunzellen werden stärker angeregt.

zu wenig — Erreicht wenig Nickel die Haut, entstehen kaum veränderte Eiweiße, und Immunzellen werden über diesen Weg kaum angeregt.

in Studien beobachtet · Quelle 1, 6

Weitere Stationen

Nickel in der Umwelt — Nahrung, Wasser, Luft, Haut Nickel kommt in Böden und Pflanzen vor und gelangt über Nahrung und Trinkwasser in den Darm. Über Staub in der Luft erreicht es die Lunge, über Hautkontakt mit nickelhaltigem Metall die obersten Hautschichten. Aus Nahrung wird wenig aufgenommen. Quelle 1↑ liefert Nahrung und Trinkwasser liefern den größten Teil des Nickels, das in den Körper gelangt; Staub erreicht die Lunge, Hautkontakt vor allem die obersten Hautschichten. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Nickel an, gelangt mehr davon ins Blut; mit Wasser auf nüchternen Magen tritt in Studien ein deutlich größerer Anteil über als mit einer Mahlzeit.

zu wenig — Kommt wenig Nickel an, gelangt entsprechend wenig ins Blut; ob der Mensch Nickel für eine Aufgabe braucht, ist nicht geklärt.

in Studien beobachtet · Quelle 5, 2
In die Zelle — über Metall-Transporter Zellen nehmen zweiwertiges Nickel über Transportwege für Eisen und andere Metalle auf; kleine Mengen gelangen über Calcium-Kanäle hinein. Dort bindet es an Eiweiße. Quelle 2, 3↑ liefert Metall-Transporter und in kleinem Umfang Calcium-Kanäle bringen Nickel ins Zellinnere, wo es an Eiweiße bindet. gesicherte Physiologie Quelle 2, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Nickel im Umfeld der Zelle, gelangt in Zellversuchen mehr davon hinein, und die Zelle bindet es an Eiweiße und Glutathion.

zu wenig — Ist wenig Nickel da, befördern die Transporter vor allem ihre eigentlichen Metalle.

in Studien beobachtet · Quelle 2

Cofaktoren dieses Weges

Eisen — Nickel nutzt den Eisentransporter DMT1 und kann in Enzymen den Platz des Eisens besetzen; Eisen konkurriert darum Quelle 3, 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen
Histidin — Aminosäure, die Nickel über ihr Stickstoff-Atom bindet und im Blut gelöst hält; so filtert die Niere es Quelle 1, 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Histidin
Albumin — Transporteiweiß des Blutes; bindet Nickel an einer Stelle am Anfang seiner Kette; dort bindet auch Kupfer Quelle 4
Glutathion — Bindet Nickel in der Zelle über seine Schwefelgruppe und steht dann für anderes nicht bereit Quelle 1, 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Glutathion (GSH)
Zink — Nickel kann in Eiweißen an Stellen binden, die sonst Zink im Zentrum tragen Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink

Quellen

Genchi G, Carocci A, Lauria G et al. Nickel: Human Health and Environmental Toxicology. Int J Environ Res Public Health 2020 · PubMed 31973020
Denkhaus E, Salnikow K. Nickel essentiality, toxicity, and carcinogenicity. Crit Rev Oncol Hematol 2002 · PubMed 11923067
Gunshin H, Mackenzie B, Berger UV et al. Cloning and characterization of a mammalian proton-coupled metal-ion transporter. Nature 1997 · PubMed 9242408
Laussac JP, Sarkar B. Characterization of the copper(II)- and nickel(II)-transport site of human serum albumin. Biochemistry 1984 · PubMed 6547847
Sunderman FW Jr, Hopfer SM, Sweeney KR et al. Nickel absorption and kinetics in human volunteers. Proc Soc Exp Biol Med 1989 · PubMed 2717626
Raghavan B, Martin SF, Esser PR et al. Metal allergens nickel and cobalt facilitate TLR4 homodimerization independently of MD2. EMBO Rep 2012 · PubMed 23059983