Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
D. Meißner und T. Arndt

Aluminium

Aluminium
Englischer Begriff
aluminium
Definition
Aluminium (chemisches Symbol: Al) ist ein ubiquitär vorkommendes Leichtmetall mit der Ordnungszahl 13. Es ist das dritthäufigste Element der Erdkruste. Al gehört zu den für den Menschen nicht essenziellen Ultraspurenelementen.
Struktur
Aluminium liegt als dreiwertiges Kation vor. Im Plasma ist es zu 90 % an Proteine (vorwiegend Transferrin) gebunden; 10 % bilden einen citratgebundenen ultrafiltrierbaren Anteil.
Molmasse
Relative Atommasse: 26,9815.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Die Aufnahme von Al erfolgt hauptsächlich über Nahrungsmittel und Getränke. Die Resorptionsrate liegt unter 1 %. Die inhalative Aufnahme ist nur in der Arbeitsmedizin von Bedeutung. Im Blut verteilt sich Al zu je 50 % im Plasma und in den Erythrozyten. Zu den Speichergeweben zählen Lunge, Knochen, Muskel und ZNS, bei hoher Belastung auch Milz und Leber. Die Ausscheidung erfolgt über den Urin. Tolerierbare Aufnahme pro Tag: 1 mg/kgKG.
Halbwertszeit
4–12 Stunden (Plasma).
Funktion – Pathophysiologie
Wegen des ubiquitären Vorkommens ist eine Exposition des Menschen unvermeidlich. Die Gefährdung beruht hauptsächlich auf der neurotoxischen Wirkung des Al.
Orale Belastung in erster Linie durch kontaminierte Brunnen, Al-haltige Zahnpasten, Antazida, Phosphatbinder. Parenterale Belastung durch Impfstoffe, allergene Extrakte, Infusionslösungen, Dialyselösungen. Berufliche Belastung durch Stäube und Dämpfe. Bei Aluminiumintoxikation wird eine niedrigdosierte Deferoxamin-Therapie empfohlen.
Im Alter und bei Nierenfunktionsstörungen steigt der Al-Gehalt des ZNS an.
Al beeinträchtigt die Hämoglobinsynthese (mikrozytäre, hypochrome Anämie), bei Dauerbelastung den Eisenstoffwechsel (normozytäre, normochrome Anämie), den Stoffwechsel des Parathormons und die Mineralisation des Knochens (Osteopathie) und die Wirkung von Neurotransmittern und Enzymen im Gehirn (Enzephalopathie). Bei beruflicher Belastung lungentoxische Wirkungen (Pneumonie, Metalldampffieber, Fibrose).
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Plasma, Serum, Urin, Knochen, Gehirn, Haare.
Probenstabilität
Plasma, Serum: 20 °C 7 Tage, 4–8 °C 14 Tage, −20 °C 1 Jahr. Urin: 20 °C 3 Tage, 4–8 °C 7 Tage, −20 °C 1 Jahr. Gewebe: −20 °C 1 Jahr.
Präanalytik
Blutabnahme morgens nach 12-stündigem Fasten. Hohe Kontaminationsgefahr durch Wasser, Reagenzien (auch Heparin), Geräte und sonstige Gegenstände, mit Handschuhen arbeiten. Zur Blutabnahme Spurenelement-Röhrchen (Li-Heparin), zur Aufbewahrung und Bearbeitung speziell gereinigte Gefäße verwenden.
Analytik
Elektrothermische (flammenlose) Atomabsorptionsspektrometrie, Neutronenaktivierungsanalyse, inductively coupled plasma.
Konventionelle Einheit
μg/L, μg/d, μg/g.
Internationale Einheit
μmol/L, μmol/d, mmol/kg.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
μmol/L (d,g) = 0,03706 × μg/L (d,g), μg/L (d,g) = 26,982 × μmol/L (d,g).
Referenzbereich – Erwachsene
Plasma, Serum <5 μg/L, Urin <15 μg/L (Umweltbundesamt 1998), Haare <10 μg/g (Wilhelm 1994), Knochen <13 μg/g und Gehirn <3,5 μg/g Trockengewicht (Schaller et al. 1994).
Referenzbereich – Kinder
s. Erwachsene.
Indikation
Dialysepatienten, beruflich exponierte Personen, Patienten mit unklaren toxikologischen Symptomen bei möglicherweise erhöhter Aluminiumaufnahme, Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion. Der Wert der Al-Bestimmung bei Morbus Alzheimer ist umstritten.
Interpretation
Die Gefahr einer Al-Intoxikation bei Nierengesunden ist gering. Zum Nachweis einer Belastung oder Vergiftung eignen sich Plasma (aktuelle Zufuhr), Urin (kurze Zeit zurückliegende Exposition) oder der Nachweis und die Bestimmung von Al im Knochen (Gesamtkörperlast) sowie der Deferoxamin-Test. Werte im Plasma oder Serum bis 40 μg/L gelten als unbedenklich, bei darüber liegenden Werten ist den Ursachen nachzugehen. Werte >100 μg/L sprechen für eine leichte, >200 μg/L für eine schwere Intoxikation. Haare sind nur bei hoher Belastung mit Serumwerten >50 μg/L als Indikator geeignet.
Deferoxamin-Test (5 mg/kg KG): Werte >150 μg Al/L Serum sind pathologisch.
PTWI-Wert: 7 mg/kg KG, Grenzwert im Trinkwasser: 200 μg Al/L.
BAT-Wert: Urin 50 μg/g Kreatinin (DFG 2017).
Diagnostische Wertigkeit
Erkennung einer übermäßigen Al-Aufnahme über Lebensmittel, Gebrauchsgegenstände, Arzneimittel, Therapieverfahren oder aus der Arbeitsumwelt sowie Erkennung einer verminderten Al-Ausscheidung bei Niereninsuffizienz.
Literatur
DFG (2017) Ständige Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe. Mitteilung 53. MAK- und BAT-Liste 2017. Wiley, Weinheim
Elsenhans B (2002) Aluminium. In: Biesalski HK, Köhrle J, Schümann K (Hrsg) Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, S 227–231
Schaller K-H, Letzel S, Angerer J (1994) Aluminium. In: Seiler GH, Sigal A, Sigel H (Hrsg) Handbook on metals in clinical and analytical chemistry. Marcel Dekker, New York/Basel/Hong Kong, S 217
Umweltbundesamt (1998) Stellungnahme der Kommission „Human-Biomonitoring“ des Umweltbundesamtes Aluminium. Bundesgesundhblatt 41(6):271
Wilhelm M (1994) Aluminium. In: Wichmann HE, Schlipköter H-W, Fülgraff G (Hrsg) Handbuch der Umweltmedizin, 3. Erg. Lfg. 1/94