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

Chrom

Chrom
Englischer Begriff
chromium
Definition
Chrom (chemisches Symbol: Cr) ist ein ubiquitär vorkommendes Übergangsmetall (Übergangsmetalle) mit der Ordnungszahl 24. Es gehört zu den essenziellen Ultraspurenelementen, zeigt jedoch auch zahlreiche toxische Wirkungen.
Struktur
Von Bedeutung sind dreiwertiges Cr (Cr(III)) als Kation (Cr3+) und sechswertiges Cr (Cr(VI)) als Anion (CrO4 2−). Im Blut liegt Cr(III) an β-Globulin und Transferrin gebunden im Plasma und Cr(VI) an den Globinanteil des Hämoglobins gebunden in den Erythrozyten vor.
Molmasse
Relative Atommasse: 51,996.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination.
Über die Nahrung zugeführtes Chrom wird an Aminosäuren gebunden und über die Mukosazellen des Dünndarms absorbiert. Mit der Atemluft inhaliertes Chrom wird durch Endozytose in die Lunge aufgenommen. Die Absorption von Cr(VI) ist deutlich höher als die von Cr(III). Die stabile Form im Organismus ist Cr(III). Cr(VI) wird rasch reduziert. Hauptspeicherorte sind Leber, Nieren, Milz, Lunge und Knochen.
Oral aufgenommenes Cr(III) wird zu 99 % über den Stuhl und nur zu 0,5 % über den Harn ausgeschieden. Inhalativ resorbiertes Cr(III) unterliegt einer stärkeren renalen Ausscheidung. Die Eliminationshalbwertszeit soll dann nur 4–10 Stunden betragen. Die Ausscheidung oral aufgenommenen Cr(VI) erfolgt zu 80 % innerhalb von 4 Tagen über den Urin, wobei 60 % der resorbierten Menge schon innerhalb der ersten 8 Stunden im Urin erscheinen. Die damit einhergehenden hohen Chromkonzentrationen in den Nierentubili sollen auch für die Nephrotoxizität von Cr(VI)-Verbindungen verantwortlich sein.
Es bestehen Interaktionen mit einigen organischen Verbindungen sowie mit Zink, Eisen und Vanadium. Das radioaktive Isotop 51Cr wird zur Markierung von Erythrozyten bei der Bestimmung der Erythrozytenüberlebenszeit verwendet.
Körperbestand (Crges) 10–20 mg, Bedarf <20 μg/Tag, empfohlene Zufuhr 50–200 μg/Tag, tolerierbare Aufnahme pro Tag 3,5 μg/kg KG. Chromreich sind Fleisch, Vollkorn, Pflanzenöl, Bierhefe.
Halbwertszeit
3 Monate.
Funktion – Pathophysiologie
Eine essenzielle Funktion hat Cr(III), während Cr(VI) toxisch wirkt. Chrommangel tritt bei normaler Mischkost nicht auf, ist aber bei Patienten mit totaler parenteraler Ernährung und bei Älteren mit einseitigen Essgewohnheiten möglich. Cr(III) ist Bestandteil des sog. Glukosetoleranzfaktors (Komplexverbindung mit Nikotinsäure Niacin, Glutaminsäure, Cystin und Glyzin), der die Glukosetoleranz verbessert. Bei Chrommangel werden Hyperglykämie und reduzierte Glukosetoleranz beobachtet, die durch Chromsupplementierung beseitigt werden können. Dieses Verhalten ist zum Nachweis eines Chrommangels geeignet. Chrom soll einen positiven Einfluss auf Herz-Kreislauf-Krankheiten und Arteriosklerose haben.
Belastungsquellen für Chrom: Metallüberzüge, Farbpigmente, Klärschlämme, Zement, in der Galvanik, der Färberei und der Lederbearbeitung. Der Gefahr durch Chrom(VI)-Migration aus Kinderspielzeug wird besondere Aufmerksamkeit geschenkt (EU-Richtlinie 2009).
Ein Überschuss an Cr(III) führt zur Hemmung der Superoxiddismutase und dadurch zur Verminderung des Schutzes gegen Sauerstoffradikale Sauerstoffspecies, reaktive. Cr(VI) wirkt toxisch auf Haut (Kontaktallergien, Ekzeme, schwer heilbare Ulzera), Schleimhäute der Atemwege, Lunge (Tumoren) und oral aufgenommen auf Magen-Darm-Trakt, Nieren und Kreislauf. Cr(VI) ist kanzerogen.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Blut, Serum, Plasma, Urin.
Probenstabilität
Blut: 20 °C 7 Tage. Serum und Plasma: 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.
Präanalytik
Hohe Kontaminationsgefahr. Blutabnahme in Spurenelementröhrchen mit stahlfreien oder beschichteten Kanülen, andernfalls sind möglichst mehrfach gebrauchte Kanülen zu verwenden (Chromabgabe). Zur Chrombestimmung nicht die ersten 1–2 mL Blut einsetzen.
Analytik
Elektrothermische Atomabsorptionsspektrometrie.
Konventionelle Einheit
μg/L, μg/d.
Internationale Einheit
nmol/L, nmol/d.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
nmol/L(d) = 19,232 × μg/L(d), μg/L(d) = 0,051996 × nmol/L(d).
Referenzbereich – Erwachsene
Urin: Crges <0,6 μg/L, Crges <0,7 μg/24 h. Plasma und Serum: Cr(III) <0,5 mg/L. Vollblut: Crges 0,5–4,0 μg/L. Erythrozyten: Cr(VI) <0,7 mg/L (Schroeder 2016).
Referenzbereich – Kinder
s. Erwachsene.
Indikation
Verdacht auf Chrommangel bei gestörter Glukosetoleranz oder schwer einstellbarem Diabetes mellitus, Verdacht auf übermäßige Aufnahme von Chrom, Chromvergiftung, arbeitsmedizinische Untersuchung.
Interpretation
Da Cr(III) ein essenzielles Ultraspurenelement ist, durch seine geringe Löslichkeit und Resorption eine geringe Toxizität aufweist und wohl nicht krebserregend ist, Cr(VI) aber hochtoxisch und krebserregend, wären Analysenverfahren, die eine Differenzierung von Cr(III) und Cr(VI) ermöglichen, zu bevorzugen. Sie haben sich allerdings im klinisch-chemischen Routinelabor noch nicht als Standard durchgesetzt. Es wird deshalb zumeist noch mit der Gesamtchromkonzentration (Crges) gearbeitet.
Deren Referenzwerte liegen nahe der Nachweisgrenze, weshalb der Nachweis des Chrommangels nur bedingt möglich ist. Zur Beurteilung des Chromstatus ist Chrom im Plasma am besten geeignet. Die Chrombestimmung hat in der Arbeitsmedizin zur Kontrolle einer Expositionsbelastung große Bedeutung. Ein BAT-Wert ist gegenwärtig nicht definiert (ausgesetzt wegen krebserzeugenden Eigenschaften von Cr(VI)-Verbindungen). Die aktuelle BAT-Liste (DFG 2017) definiert einen BAR-Wert für Chrom und seine Verbindungen (Crges) im Urin von 0,6 μg/L.Zu vom CrO3‐Gehalt der Arbeitsraumluft abhängigen zulässigen Crges‐Konzentrationen in Erythrozyten (Vollblut) bzw. Urin siehe Kapitel 13 in DFG 2017).
Erhöhte Chromkonzentrationen bedeuten nicht unmittelbar und unbedingt ein gesundheitliches Risiko, sollten aber stets kontrolliert werden, wobei Kenngrößen und Funktionswerte möglicherweise betroffener Organsysteme parallel untersucht werden sollten.
Diagnostische Wertigkeit
Diagnose der übermäßigen Aufnahme, Belastung oder Vergiftung durch Chrom.
Literatur
DFG (2017) Ständige Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe. Mitteilung 53. MAK- und BAT-Liste 2017. Wiley-VCH, Weinheim
EU-Richtlinie (2009) Richtlinie 2009/48/eg des Europäischen Parlaments und des Rates vom 18. Juni 2009 über die Sicherheit von Spielzeug. http://​eur-lex.​europa.​eu/​legal-content/​DE/​TXT/​?​uri=​CELEX:​32009L0048; letzter Zugriff 29.08.2017
Meißner D (2002) Chrom. In: Biesalski HK, Köhrle J, Schümann K (Hrsg) Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, S 235–236
Schroeder C (2016) Problematik, Klinik und Beispiele der Spurenelementvergiftung – Chrom. Toxichem Krimtech 83:79–91