Ein Flüssigkeitsfilm, der Mineral abgibt und wieder aufnimmt

Die Messstelle Lebensmittel: was in den Tabellen steht

Am Anfang jeder Rechnung stehen Nährwerttabellen. Sie geben an, wie viel Calcium und wie viel Phosphor in 100 Gramm eines Lebensmittels gemessen wurden. Diese Werte sind Mittelwerte aus Analysen, keine festen Größen: Herkunft, Reifezeit, Wassergehalt und Verarbeitung verschieben sie in beide Richtungen.

Bei Käse richtet sich die Zahl nach dem Trockenmassegehalt

Hartkäse führt die Calciumtabellen an, weil ihm ein großer Teil des Wassers entzogen wurde. Derselbe Rohstoff ergibt als Frischkäse einen Bruchteil des Wertes. Wer zwei Tabellen nebeneinanderlegt und unterschiedliche Zahlen für „Käse“ findet, sieht meist diesen Unterschied und keinen Messfehler.

Mineralwasser wird gesondert geführt: calciumreiche Sorten liegen je 100 Milliliter zwischen 30 und 60 Milligramm und enthalten praktisch kein Phosphat.

Zugesetztes Phosphat erscheint in der Bilanz, nicht in der Nährwerttabelle

Phosphate werden in der Lebensmittelherstellung als Zusatzstoffe verwendet, etwa als Schmelzsalz oder als Säureregler. Diese Menge zählt für den Körper mit, taucht in vielen Tabellenwerken aber nicht auf, weil dort der natürliche Gehalt des Rohstoffs erfasst ist. Die Zutatenliste einer Packung nennt solche Stoffe mit E-Nummer, ohne eine Menge anzugeben.

Aufgenommen ist nicht gleich verfügbar

Zwischen dem Wert in der Tabelle und dem, was im Blut ankommt, liegt der Darm. Bei üblicher Mischkost gelangt etwa ein Viertel bis ein Drittel des zugeführten Calciums über die Darmwand ins Blut. Bei Phosphat liegt der Anteil höher, größenordnungsmäßig zwischen der Hälfte und zwei Dritteln. Pflanzliche Kost mit hohem Phytatanteil senkt beide Quoten, weil Phytat die Ionen bindet, bevor sie den Transportweg erreichen.

Im Blutplasma wird eng gehalten, was der Knochen puffert

Der zweite Messpunkt liegt im Blut. Hier zeigt sich ein Unterschied zwischen den beiden Elementen: Calcium wird in einem sehr schmalen Korridor geführt, Phosphat darf sich deutlich freier bewegen.

Das freie Ion, das eiweißgebundene und der Gesamtwert

Ein Laborzettel weist meist Gesamtcalcium aus, typischerweise 2,2 bis 2,6 Millimol je Liter. Diese Summe setzt sich aus drei Anteilen zusammen: rund die Hälfte liegt als freies Ion vor, etwa 40 Prozent hängen an Albumin, der Rest ist an Citrat, Phosphat oder Bicarbonat gekoppelt. Nur der freie Anteil ist biologisch wirksam, und nur er wird von den Regelmechanismen erfasst. Sinkt das Albumin im Blut, fällt der Gesamtwert, ohne dass sich am freien Anteil etwas ändern muss.

Die Nebenschilddrüse meldet sich in Minuten

Fällt der freie Calciumanteil ab, geben die Nebenschilddrüsen innerhalb weniger Minuten Parathormon ab. Das Hormon steuert drei Stellen zugleich an: die Niere hält mehr Calcium zurück und gibt mehr Phosphat ab, die Bildung der aktiven Vitamin-D-Form nimmt zu, und im Knochen wird Substanz freigesetzt. Steigt der Wert über den Korridor, arbeitet Calcitonin in die Gegenrichtung.

Zwischen Skelett und Blut wechseln bei Erwachsenen täglich etwa 250 bis 500 Milligramm Calcium die Seite. Diese Menge ist kein Verlust, sondern Umsatz: sie wird an anderer Stelle wieder eingebaut. Über ein Jahr gerechnet erneuert ein erwachsener Organismus rund ein Zehntel seiner Knochensubstanz.

Der Phosphatwert folgt der Tageszeit

Anorganisches Phosphat liegt im Plasma zwischen 0,8 und 1,5 Millimol je Liter und schwankt im Verlauf von 24 Stunden spürbar; die niedrigsten Werte fallen in den Vormittag, die höchsten in die Nacht. Eine Blutabnahme ohne Zeitangabe lässt sich deshalb nur eingeschränkt mit einer zweiten vergleichen. Auch eine Mahlzeit kurz zuvor verschiebt das Ergebnis.

Speichel: eine Lösung oberhalb ihres Sättigungspunkts

Die dritte Messstelle ist die, um die es auf dieser Seite geht. Speichel ist keine bloße Befeuchtung, sondern eine mineralhaltige Lösung, die die Zahnoberfläche dauerhaft umspült und deren Zusammensetzung sich im Tagesverlauf ändert.

Was ein Milliliter Ruhespeichel enthält

Ein erwachsener Mensch bildet täglich zwischen einem halben und anderthalb Litern. Ohne Reiz beträgt die Fließrate rund 0,3 bis 0,4 Milliliter je Minute, beim Kauen steigt sie auf das Fünffache und darüber. Die Zusammensetzung hängt davon ab, welche Drüse gerade den größten Anteil liefert.

Die Werte stammen aus Erhebungen an gesunden Erwachsenen ohne akute Beschwerden. Einzelmessungen liegen regelmäßig außerhalb dieser Spannen, ohne dass daraus etwas abzuleiten wäre.

Statherin hält die Lösung stabil

Rechnerisch liegt Speichel oberhalb des Lösungsgleichgewichts für das Mineral der Zahnoberfläche. Eine solche Lösung müsste ausfallen. Dass sie es nicht tut, liegt an einer kleinen Gruppe von Eiweißen. Statherin, ein Protein aus 43 Aminosäuren, trägt am Anfang seiner Kette mehrere Phosphatgruppen und bindet damit Calciumionen so locker, dass sie in Lösung bleiben. Die prolinreichen Speichelproteine verfahren ähnlich.

Dieselben Moleküle legen sich innerhalb von Minuten als hauchdünne Schicht auf die Zahnoberfläche. Diese Schicht misst Bruchteile eines Mikrometers und bestimmt mit, wie schnell Ionen die Grenze zwischen Kristall und Flüssigkeit überqueren.

Der Säuregrad sinkt nach dem Essen und steigt wieder

Nach der Aufnahme kohlenhydrathaltiger Speisen fällt der pH-Wert unmittelbar an der Zahnoberfläche ab. Liegt er unter etwa 5,5, ist die Flüssigkeit nicht mehr übersättigt, und die Bilanz kehrt sich um: Ionen gehen aus dem Kristall in Lösung. Mit dem nachfließenden Speichel steigt der Wert wieder, und die Richtung dreht erneut. Beide Phasen wechseln sich an jedem Tag mehrfach ab. Wie lange die saure Phase anhält, hängt vor allem von der Fließrate ab.

Im Hartgewebe selbst: gebunden, gezählt, schwer zugänglich

Die letzte Messstelle ist die größte und zugleich die trägste. Rund 99 Prozent des Calciums und etwa 85 Prozent des Phosphors eines erwachsenen Körpers liegen dort als Kristall vor, in Zahlen also ungefähr 1.000 bis 1.200 Gramm Calcium und 600 bis 700 Gramm Phosphor.

Der Schmelz besteht zu 96 Prozent aus Mineral

Die äußere Schicht eines Zahns führt den höchsten Mineralanteil aller Körpergewebe: rund 96 Gewichtsprozent, dazu etwa drei Prozent Wasser und ein Prozent organische Substanz. Die Kristalle sind in dichten Prismen angeordnet, die von der Grenze zum darunterliegenden Gewebe bis zur Oberfläche durchlaufen.

Dentin und Schmelz unterscheiden sich im Mineralanteil

Unter der äußeren Schicht liegt ein zweites Hartgewebe mit anderem Aufbau: etwa 70 Gewichtsprozent Mineral, rund 20 Prozent organische Grundsubstanz — ganz überwiegend Kollagen — und der Rest Wasser. Es ist von feinen Kanälchen durchzogen und bleibt zeitlebens mit einer Zellschicht in Kontakt. Beide Gewebe verwenden dasselbe Mineral, unterscheiden sich aber in Dichte, Härte und Erneuerungsverhalten.

Wie viel Substanz das Skelett je Jahr umsetzt

Das Skelett unterscheidet sich von beiden: es wird lebenslang ab- und wieder aufgebaut. Zellen, die Substanz abtragen, und Zellen, die neue Matrix anlegen, arbeiten in kleinen Einheiten nebeneinander. Bei Erwachsenen wird auf diese Weise etwa ein Zehntel der Knochenmasse je Jahr ersetzt. Diese ständige Bewegung ist der Grund dafür, dass das Skelett zugleich Tragwerk und Mineralreserve ist.

Wissenswertes auf Nachfrage: Calcium und Phosphor