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Calcium und Calciummangel

Calcium ist eines der wichtigsten Elemente unseres Körpers – ein Mangel wirkt sich rasch auf die Knochenfestigkeit, die Muskel- und Nervenfunktion sowie das Gerinnungs- und Immunsystem aus. — Dr. Tobias Weigl


Von Medizinern geprüft und nach besten wissenschaftlichen Standards verfasst

Dieser Text wurde gemäß medizinischer Fachliteratur, aktuellen Leitlinien und Studien erstellt und von einem Mediziner vor Veröffentlichung geprüft.

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Das zweiwertige Ion Ca2+ ist mit einem Körperanteil von ca. 1 Kilogramm der mengenmäßig am häufigsten vorkommende Mineralstoff im menschlichen Körper und besonders für eine korrekte Muskel- und adäquate Nervenfunktion entscheidend. Hauptsächlich als Calciumphosphat vorliegend ist es außerdem maßgeblich für Dichte und Festigkeit der Knochen sowie für die Aktivierung verschiedener Teilfaktoren der Gerinnungskaskade wichtig und ein essentieller Bestandteil der Zähne.
Über die Botenstoffe Parathormon, Vitamin D und Calcitonin wird der Calciumspiegel im Blut reguliert – zur Verfügung stehende Mechanismen sind gesteigerte Aufnahme oder Abgabe sowie die Herauslösung oder gegenteilig vermehrte Mineralisierung des Knochens.
Störungen des Calciumhaushalts können sich in vielen Körperbereichen äußern – meist finden sich eher unspezifische Symptome wie Veränderungen der Muskelerregbarkeit und Herzrhytmusstörungen, bei dauerhafter Calciumfehlregulation ist die Knochensubstanz mitinvolviert. Typische Spätfolgen können Osteoporose oder (bei einem Calciumüberschuss) auch eine Übermineralisierung des Knochens sein.

Brigitte stockt. Beim Zubereiten des Mittagessens überkommt sie plötzlich wieder diese seltsame innere Unruhe. Besorgt ertastet sie ihren Puls – der Herzschlag ist sehr langsam, mit unregelmäßigen Sprüngen und überhaupt scheint sich ihr ganzer Körper plötzlich zusammenzukrampfen. Dazu dieses Kribbeln um den Mund. Brigitte zweifelt in letzter Zeit manchmal an sich selbst. Im Zuge einer Schilddrüsenoperation ist Brigitte noch einige Tage krankgeschrieben, aber es geht ihr von Tag zu Tag eher schlechter als besser. Die gelernte Krankenschwester ist einiges gewohnt, aber für diese Symptome hat sie keine Erklärung. Vielleicht entwickelt sie gerade eine Schizophrenie, wie ihre Mutter?

Was ist Calcium überhaupt?

Calcium ist wie z. B. Magnesium auch ein Element der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und damit den Erdalkalimetallen zugehörig. Dabei kommt es natürlicherweise nicht frei, sondern lediglich in chemischen Bindungen vor. Um solche Bindungen einzugehen und aufgrund seiner Stellung im Periodensystem der Elemente ist Calcium sozusagen „bestrebt“, Elektronen abzugeben und findet sich als zweiwertiges Ion Ca2+. Die zweifach positive Ladung zeigt dabei, dass das Element zwei negativ geladene Elektronen zur Ausbildung der Verbindung abgegeben hat.
Typische Calcium-Komplexe sind Mineralien wie:

  • Calcit
  • Argonit
  • Colomit
  • Kalkstein
  • Marmor
  • Gips
  • Kreide

Als Hydroxylapatit (Calciumphophat) ist Calcium vor allem in Zähnen und Knochen vorherrschend. Zusätzlich findet es sich in gelöster Form im Grundwasser und ist hier zusammen mit Natrium und Magnesium für die Wasserhärte ursächlich. Auch in Blättern und Schalen von Krustentieren findet sich ein hoher Calcium-Gehalt.

Wofür brauchen wir Calcium?

Calcium ist besonders für die Funktion der Muskeln und Nerven entscheidend. Im Muskel ermöglicht Calcium erst die Kontraktion, also die Verkürzung des Muskels zum Heben von Gewichten bzw. den Kraftaufbau bei fixierter Muskulatur. Dabei ist der Calcium-Gehalt inner- und außerhalb der Zelle äußerst fein reguliert, da er direkten Einfluss auf die Nervenleitung bzw. Muskelerregung hat. Auch für eine intakte Gerinnungsfunktion sowie ein funktionierendes Immunsystem ist Calcium entscheidend.

Muskelfunktion

Durch das Eintreffen eines Aktionspotenzials (siehe hierzu auch den Artikel zu Kalium und Kaliummangel) ändern sich Ionenverteilungen zwischen inner- und außerhalb der Muskelzelle – als Resultat kommt es über Calciumkanäle zum Calciumeinstrom. Je nach Muskelfasertyp wird einer der folgenden Mechanismen getriggert: In der sogenannten Skelettmuskulatur (vereinfachend jene, die wir zur Bewegung des Körpers oder einzelner Gliedmaßen nutzen) sind die Kanäle an der Außenseite der Zelle mit Calciumkanälen innerhalb der Muskelzelle mechanisch verbunden. Die innen liegenden Calciumkanäle befinden sich dabei auf Zellkompartimenten, die unter anderem als Calciumreservoir dienen. Öffnen sich durch die Erregung die äußeren Kanäle, folgt die Öffnung der innenliegenden Calciumkanäle, sodass der Calciumspiegel in der Zelle rasant ansteigt. Dabei binden die Calciumionen an faserartige Proteinketten (sog. ‚Mikrofilamente‘) im Muskel und ermöglichen durch eine Strukturänderung, dass sich diese Mikrofilamente nunmehr gegeneinander verschieben können. Der Muskel kontrahiert – verkürzt sich also oder baut Haltekraft auf.

Gut zu wissen!
Die „Verkürzung“ der Muskulatur bzw. Kraftentwicklung entsteht letztlich aus der feinregulierten Interaktion zweier faserbildender Moleküle im Muskel – dem Aktin und dem Myosin, die durch Proteinstrukturen verankert bzw. in bestimmter Position zueinander gehalten werden. Während das Aktin ein fadenförmiges Riesenmolekül darstellt, verfügt das Myosin über eine Kopfdomäne, mit deren Hilfe es sich am Aktin entlangbewegen kann. Die Vielzahl solcher mikroskopisch kleinen Einzelbewegungen führt in Summe zur Muskelkontraktion oder zum Kraftaufbau (wenn der Muskel z. B. durch ein Gewicht an der Verkürzung gehindert wird). Für das Gleiten des Myosins ist einerseits das Vorhandensein von ATP erforderlich, denn nur wenn ATP am Myosinkopf gebunden ist, löst sich dieser aus seiner Verzahnung mit Aktin. Andererseits muss eine Bindungsstelle am Aktin frei sein, damit die Interaktion der beiden Filamente stattfinden kann. Diese Bindungsstelle ist im Ruhezustand durch ein Molekül namens Troponin blockiert, das seinerseits Teil eines ebenfalls fadenförmigen Tropomyosins ist, welches sich spiralig um das Aktinfilament windet. Wird der intrazelluläre Calciumspiegel erhöht, binden die Calciummoleküle an das Troponin. Dieses ändert daraufhin seine Struktur, löst sich von der Bindungsstelle und wird mitsamt dem Tropomyosin derartig verschoben, dass die beiden Muskelfilamente Aktin und Myosin optimal miteinander interagieren können. Die Spaltung der energiereichen Bindung im ATP führt schließlich zum Abknicken des Myosinkopfes (sog. ‚Kraftschlag‘), anschließend zur erneuten Bindung und damit zur relativen Bewegung des Myosins gegen das Aktin. Der Muskel kontrahiert.

Nervenleitung

Auch bei der Signalübertragung von Nervenzellen auf weitere Nerven- oder Muskelzellen spielt Calcium eine entscheidende Rolle. Eine ankommende Erregung führt über Calciumkanäle zum Calciumeinstrom in die „vorgeschaltete“ Nervenzelle. Der intrazelluläre Calciumanstieg führt dazu, dass kleine Membranbläschen (sog. ‚Vesikel‘), die mit Signalsubstanzen beladen sind, in den sogenannten synaptischen Spalt, also den Raum zwischen zwei erregbaren Zellen, ausgeschüttet werden. Im Folgenden gelangen die Signalsubstanzen zur gegenüberliegenden Seite des synaptischen Spalts und binden dort an für sie spezifische Rezeptoren. Dieses chemische Signal wird von der Nachbarzelle nun wieder in ein elektrisches Signal übersetzt und weitergeleitet. Handelt es sich bei der „nachgeschalteten“ Zelle um eine Muskelzelle, führt das Signal zu einem Aktionspotenzial und zum Calciumeinstrom mit der oben beschriebenen Wirkung.

Wie gelangt Calcium in den Körper?

Einerseits nehmen wir Calcium über die Nahrung auf. Dabei wird jedoch nicht das komplette mit den einzelnen Nahrungsbestandteilen konsumierte Calcium im Darm auch resorbiert, also in den Körper aufgenommen. Vielmehr variiert die Aufnahme je nach Alter, Bedarf, Hormonlage und Vorliegen weiterer Stoffe. Junge Menschen im Wachstum „entnehmen“ denselben Lebensmitteln deutlich mehr Calcium als z. B. Erwachsene. Die zeitgleiche Zufuhr von Oxalsäure oder Phytinsäure, die bspw. in Spinat und einigen Kräutern vorzufinden sind, verringert dabei die Resorption.
Andererseits reagiert der Körper auf Änderungen des Calcium-Gehalts normalerweise mit der Mobilisation aus den Knochen.
Sind Aufnahme und Verbrauch ausgeglichen, sind solche Mobilisationsprozesse völlig physiologisch und ohne Krankheitswert. Falls nicht, kommt es im Verlauf zu Fehlregulationen im Knochenaufbau bzw. -abbau, sodass die Knochensubstanz – bei anhaltendem Calciummangel – entweder calciumarm und damit dünner und brüchiger wird oder aber – bei Calciumüberschuss – sehr dicht, schwer und unflexibel wird, sodass es hier paradoxerweise ebenfalls zu einer erhöhten Bruchneigung kommen kann.
Ausgeschieden wird Calcium typischerweise mit dem Urin. Reguliert wird dieser Prozess durch hohe Proteinspiegel, Salz, Kaffee und Ethanol im Blut, welche die Calciumausscheidung fördern, besonders jedoch durch das Vorliegen des sogenannten Parathormons. Dieses wird in der Nebenschilddrüse gebildet und je nach Serumcalciumspiegel („freies“ Calcium im Blut) ausgeschüttet. Bei drohendem Calciummangel wird es vermehrt freigesetzt und wirkt auf Knochen, Nieren und Darm, indem es einerseits knochenabbauende Zellen in ihrer Aktivität fördert (Calciumfreisetzung aus dem Knochen), die Calcium-Rückresorption in der Niere steigert und über Erhöhung des Botenstoffs Calcitriol (aus Vitamin D) die Aufnahme über den Darm ankurbelt.

Die Symptome eines Calciummangels

Ein Calciummangel kann lange unentdeckt bleiben, da zur Aufrechterhaltung der Nerven- und Muskelfunktion eine erhebliche Menge Calcium aus den Knochen mobilisiert werden kann. Grundsätzlich ist der Anteil des „freien“ Calciums im Blut vergleichsweise gering und wird streng reguliert, sodass das Gesamtcalcium –sowohl freies Calcium als auch proteingebundenes Calcium – sich um 2,5 mmol/L bewegt. Von einem Calciummangel (sog. ‚Hypokalzämie‘) spricht man, wenn das Gesamtcalcium unter 2,2 mmol/L bzw. das ionisierte/freie Calcium unter 1,15 mmol/L sinkt. Dieser Zustand ist für den Körper deshalb dramatisch, weil auch bei regelhaft ausgelösten Aktionspotenzialen aufgrund des eher niedrigen extrazellulären Calciumspiegels die elektrische Triebkraft für den Calciumeinstrom in die Zelle – und damit letztlich die Zahl der einströmenden Ionen – zu gering ist, um eine adäquate Muskelkontraktion oder Signalweiterleitung zur Nachbar-Nervenzelle zu gewährleisten.
Typische Symptome sind:

  • generalisierte Muskelkrämpfe
  • Kribbelmissempfindungen um den Mund
  • stark verkrampfte Hände und Füße (sog. ‚Pfötchenstellung‘)
  • Herzrhytmusstörungen
  • epileptische Anfälle
  • Durchfall
  • brüchige Haare und Nägel
  • schlechter Zahnzustand
  • erhöhte Knochenbrüchigkeit

Auch psychische Veränderungen wie

können auf einen Calciummangel zurückführbar sein. Bei schweren Fehlregulationen der Nebenschilddrüse kann es durch die Kombination aus Hypokalzämie und gleichzeitigem Phosphatüberschuss zum „Ausfallen“ von Calciumphosphatkristallen kommen. Diese lagern sich vor allem im Nervengewebe ab und stören die Signalweiterleitung sowie die physiologische Nervenfunktion dauerhaft.

Mehr zum Thema Calcium und Calciummangel erklärt Dr. Tobias Weigl im nachfolgenden Beitrag, indem er sich den bereits beschriebenen Vorgängen noch ausführlicher widmet.

Wen kann es betreffen?

Da der menschliche Organismus grundsätzlich bestrebt ist, den Calciumgehalt allein aufgrund seiner physiologischen Bedeutsamkeit in engen Grenzen konstant zu halten, ergeben sich schwerwiegende Störungen meist sekundär als Begleiterscheinung anderer Erkrankungen oder durch hormonelle Fehlregulation.
Ein typisches Beispiel sind Operationen im Bereich der Schilddrüse, im Zuge derer versehentlich die Nebenschilddrüse beschädigt und damit eine adäquate Ausschüttung des Parathormons unmöglich wird. Durch den fehlenden hormonellen Stimulus geht Calcium vermehrt über die Nieren verloren, die Resorption ist ebenfalls verringert.
Ein Vitamin-D-Mangel führt zur verminderten Aufnahme von Calcium über den Darm. Besonders betroffen sind Patienten mit:

Bei allen drei Krankheitsbildern tritt die Erniedrigung des Vitamin-D-Spiegels als Teilsymptom auf und in der Folge meist ein Calciummangel.

Achtung!
Eine Hyperkalzämie, also ein Calciumüberschuss, tritt hingegen meist bei Erkrankungen der Knochen, z. B. bei Osteoporose, oder im Rahmen von Tumorerkrankungen auf, die in die Knochen metastasieren. Genetische Ursachen sind hingegen vergleichsweise selten. Bei unklarer Hyperkalzämie ist somit immer an ein noch unentdecktes Tumorleiden zu denken!

Im nachfolgenden Video beschäftigt sich Schmerztherapeut Dr. Tobias Weigl näher mit der Entstehung eines Calciummangels und eines Calciumüberschusses und den möglichen Behandlungsansätzen.

Wenn Sie bereits mit einer Calciumdysregulation in Berührung gekommen sind, was war(en) die Ursache(n)? (Mehrfachnennung möglich) Mit Ihren Angaben helfen Sie anderen Patienten, Ihre Situation besser einschätzen zu können!

Was tut der Arzt? Teil 1: Die Diagnose

Zuvorderst wird ihr Arzt in einem Anamnesegespräch Ihre aktuellen Symptome erfragen und auf ggf. vorliegende andere Erkrankungen, insbesondere des Magen-Darm-Traktes, aber auch auf Voroperationen wie z. B. eine Schilddrüsen- oder Bauchspeicheldrüsenoperation, eingehen.
Zu Sicherung der Diagnose „Calciummangel“ kann weiterhin die Provokation sogenannter Tetaniezeichen erfolgen. Beispielsweise würde das Beklopfen eines Gesichtsnervs im Wangenbereich bei Calciummangel zum Mundwinkelzucken führen. Ebenso kann durch Anlegen und Aufpumpen einer Blutdruckmanschette über den systolischen Blutdruckwert die typische „Pfötchenstellung“ der entsprechenden Hand ausgelöst werden. Neben diesen Anhaltspunkten im Rahmen einer körperlichen Untersuchung erfolgt in jedem Fall eine Blutanalyse, die Calcium, sowohl proteingebundenes als auch freies, sowie Phosphat und die Proteinfaktion im Blut (Albumin) umfassen sollte und um die Bestimmung des Magnesiumgehalts, Vitamin-D- und Parathormonspiegels ergänzt werden kann.
Mithilfe dieser Parameter kann die Diagnose meist gesichert und eine Therapie eingeleitet werden.

Fakten-Box
Calciummangel/Hypokalzämie
Ursachen

  • Operationen im Bereich der Schilddrüse (bzw. Nebenschilddrüse)
  • Parathormondysregulation
  • Chronische Darmerkrankungen, z.B. Morbus Crohn, Colitis Ulcerosa
  • Leberzirrhose
  • Bauchspeicheldrüsenentzündung
  • Medikamente (Diuretika, die bei hohem Blutdruck eingesetzt werden und Glucocortikoide, wie z. B. Cortison)

Symptome

  • Muskelkrämpfe
  • Kribbeln
  • Stark verkrampfte Hände (sog. ‚Pfötchenstellung‘)
  • Herzrhythmusstörungen
  • Magen-Darm-Beschwerden
  • Brüchige Haare und Nägel
  • Epileptische Anfälle
  • Psychische Veränderungen (bspw. Depressionen oder Angstzustände)

Was tut der Arzt? Teil 2: Die Behandlung

Zuvorderst werden ggf. vorliegende Grunderkrankungen, die den Calciummangel auslösen, behandelt.
Bei starkem Mangel, wenn es beispielsweise schon zu schweren Herzrhythmusstörungen oder generalisierten Muskelkrämpfen gekommen ist bzw. in der akuten Notsituation, kann Calcium intravenös verabreicht werden.
Sind die Werte nur leicht erniedrigt, kann Calcium in Tablettenform aufgenommen werden. Neben Präparaten zum Auflösen, ähnlich den frei verkäuflichen Brausetabletten, werden im klinischen Alltag meist Kombinations-Präparate verwandt, die sowohl Calcium als auch Vitamin D enthalten und den Mangel somit sowohl ursächlich als auch symptomatisch beheben.

Häufige Patientenfragen

Wie kann man einem Calciummangel vorbeugen oder eine entsprechende Therapie unterstützen?

Dr. T. Weigl
Langfristig sollte die Ernährung umgestellt bzw. an die Mangelerscheinung angepasst werden. Lebensmittel, die besonders viel Calcium enthalten, sind z. B. Bananen, Grünkohl, Brokkoli und Spinat, aber vor allem Milchprodukte wie Joghurt, Quark, Käse und Frischmilch. Dabei ist Calcium relativ hitzebeständig. Es empfiehlt sich dennoch, den Gemüsekochsud ebenfalls zu verwenden, damit das ggf. durch das Kochen ausgeschwemmte Calcium nicht verloren geht. Insbesondere auf den Alkoholkonsum gilt es zu achten, da eine (weitere) Schädigung der Leber oder Bauchspeicheldrüse den Calciummangel nur verstärken würde. Und auch im oxidativem Abbauprozess des Genussmittels kann es dazu kommen, dass Aktivatoren der beteiligten Enzyme mithilfe von Vitaminen regeneriert werden müssen, die dem Körper bei der Calciumaufnahme anschließend fehlen.

Wie können Patienten mit Laktoseintoleranz oder vegan lebende Menschen ihren Calciumbedarf decken?

Dr. T. Weigl
Kommen Milchprodukte aus Gründen der Unverträglichkeit oder Ernährungsweise nicht in Frage, muss eine bedarfsgerechte Calciumaufnahme besonders im Auge behalten werden. Die meisten veganen Milchersatzprodukte bzw. laktosefreien Alternativen sind mit Calcium angereichert – dennoch sollten vermehrt oben aufgeführte calciumreiche Lebensmittel auf dem Speiseplan stehen. Langfristig kann es sinnvoll sein, auf ein Mineralwasser mit hohem Calciumgehalt umzusteigen.

Nachdem sie mehrmals scheinbar grundlos in Ohnmacht gefallen ist und sich die Muskelkrämpfe weiter verschlimmert haben, hat Brigitte sich endlich dazu durchgerungen, ihren Hausarzt aufzusuchen und einen „Rundum-Check“ vornehmen zu lassen. Bei der Anamnese und anschließenden Blutuntersuchung wird schnell deutlich, dass ein Calciummangel die wahrscheinlichste Ursache für ihre Beschwerden ist. Der Hausarzt verschreibt ihr ein Kombinationspräparat und empfiehlt ihr, langfristig und gerade im Schichtdienst mehr auf ihre Ernährung, insbesondere auf einen entsprechend hohen Obst- und Gemüseanteil, zu achten.

Verwandthe Themen

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Die hier beschriebenen Punkte (Krankheit, Beschwerden, Diagnostik, Therapie, Komplikationen etc.) erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es wird genannt, was der Autor als wichtig und erwähnenswert erachtet. Ein Arztbesuch wird durch die hier genannten Informationen keinesfalls ersetzt.

Autoren: Dr. Tobias Weigl, Anna-Alice Ortner
Lektorat: Tobias Möller
Datum: 30.08.2018

Quellen

  • Frank Herrmann et al (2008): Endokrinologie für die Praxis. Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
  • Hans-Christian Pape et al (2014): Physiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
  • Peter C. Heinrich et al (Hrsg) (2014): Löffler/Petrides – Biochemie und Pathobiochemie. Springer-Verlag, Heidelberg.
  • V. Pudel, M. J. Müller (2008): Leitfaden der Ernährungsmedizin. Springer-Verlag, Heidelberg.
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