Die gesundheitlichen Vorteile von Kieselsäure (Silizium)

Einführung

Kieselsäure, auch Silicium genannt, ist ein Mineralstoff, der in der Ernährung oft als Spurenelement bezeichnet wird. Es ist das dritthäufigste Spurenelement im menschlichen Körper, obwohl es offiziell nicht als essentieller Nährstoff eingestuft ist. Dennoch zeigen zunehmende Forschungsergebnisse, dass Kieselsäure eine wichtige Rolle für verschiedene Aspekte der Gesundheit spielen kann, insbesondere im Zusammenhang mit Knochen, Bindegewebe, Haut, Haaren und Nägeln. In diesem Artikel untersuchen wir, was die Wissenschaft über Kieselsäure sagt: ihre Funktionen, Bioverfügbarkeit, Wechselwirkungen mit anderen Mineralien, Nahrungsquellen und sichere Dosen zur Unterstützung der allgemeinen Gesundheit. 

Kieselsäure im Körper und Bioverfügbarkeit

Was ist Kieselsäure? Unter Silica versteht man üblicherweise Siliziumdioxid oder andere siliziumhaltige Verbindungen. Im biologischen Kontext fungiert Silizium häufig als lösliche Orthokieselsäure, insbesondere in Flüssigkeiten wie Wasser und Körperflüssigkeiten. Der Körper enthält Silizium in geringen Mengen, insbesondere in Geweben wie Knochen und Bindegewebe. 

Die Bioverfügbarkeit bzw. Absorption ist ein wichtiger Faktor für die Wirkung von Kieselsäure im Körper. Kieselsäure liegt in verschiedenen chemischen Formen vor und die Leichtigkeit, mit der sie absorbiert wird, variiert je nach Form erheblich. Monomere Orthokieselsäure wird am effizientesten absorbiert und erreicht eine Bioverfügbarkeit von bis zu 50 %. Polymerisierte Formen wie Kieselgel, kolloidale Kieselsäure oder Kieselsäurepartikel aus Pflanzen weisen dagegen oft eine sehr geringe Aufnahme auf, teilweise unter 1 %.

Im Allgemeinen wird Silizium umso schlechter absorbiert, je stärker es gebunden bzw. polymerisiert ist. Beispielsweise liegt Kieselsäure in Trinkwasser und Bier hauptsächlich in Form von Orthokieselsäure vor und ist somit für den Körper leicht zugänglich, während in ballaststoffreichen pflanzlichen Lebensmitteln wie Bananen gebundenes Silizium eine Absorptionsrate von weniger als 2 % aufweisen kann.

Kieselsäure und Knochengesundheit

Einer der am meisten untersuchten Bereiche von Kieselsäure ist seine Rolle im Skelett. Bereits in den 1970er Jahren zeigten Tierversuche, dass Silizium an der normalen Knochenentwicklung beteiligt ist. Tiere, die eine siliziumarme Ernährung erhielten, entwickelten Deformitäten in Knochen und Knorpel, während die Zufuhr von Silizium das Knochenwachstum, die Kollagenbildung und die Kalziumablagerung im Knochengewebe förderte. Über 30 Jahre Forschung haben starke Hinweise darauf geliefert, dass Silizium aus der Nahrung einen positiven Beitrag zur Knochenmineralisierung und zur Gesundheit des Bindegewebes leisten kann.

Knochenmineraldichte und -stärke sind Schlüsselaspekte der Knochengesundheit. Epidemiologische Studien haben einen klaren Zusammenhang zwischen einer höheren Kieselsäureaufnahme und einer besseren Knochenmineraldichte festgestellt. Sowohl in den USA als auch im Vereinigten Königreich zeigten Menschen mit einer höheren Kieselsäureaufnahme über die Nahrung eine höhere Knochendichte, insbesondere bei Männern und Frauen vor der Menopause. Dies deutet darauf hin, dass Kieselsäure starke Knochen unterstützen kann. Mechanistische Untersuchungen zeigen, dass Kieselsäure an der aktiven Mineralisierungsfront im wachsenden Knochen vorhanden ist, was auf eine Funktion bei der frühen Verkalkung der Knochenmatrix hinweist. Silizium kann sich an Bestandteile des Knochengewebes binden und die Ablagerung von Kalzium und anderen Mineralien im Skelett fördern. Darüber hinaus ist Kieselsäure an der Synthese und Stabilisierung von Kollagen beteiligt, dem wichtigsten Protein in der Knochenmatrix und im Knorpel. Ohne ausreichend Kollagen können die Mineralien keine feste Struktur bilden, sodass die Wirkung von Kieselsäure auf Kollagen entscheidend für die Knochenstärke sein kann.

 

In einer Studie an postmenopausalen Frauen mit Neigung zu Osteoporose wurden Siliziumpräparate zusammen mit Kalzium und Vitamin D verabreicht. Die Gruppe, die zusätzlich Silizium erhielt, verzeichnete im Vergleich zur Kontrollgruppe einen deutlichen Anstieg der Knochendichte im Schenkelhals. Dies deutet auf einen synergistischen Effekt hin, bei dem Kieselsäure in Gegenwart von Kalzium und Vitamin D die Knochenregeneration unterstützen oder den Knochenschwund reduzieren kann. Gleichzeitig haben andere Studien nicht immer gezeigt, dass sich der Mineralstoffgehalt der Knochen bei einer Silica-Ergänzung stark verändert, wenn die Ernährung bereits ausreichend ist. Tierversuche haben gezeigt, dass zusätzliches Silizium den Kalziumgehalt der Knochen nur dann erhöhen kann, wenn die Ernährung zunächst kalziumarm war. Bei ausreichender Kalziumzufuhr scheint Silizium allein den Knochen keine zusätzlichen Mineralien zuzuführen. Dennoch gibt es Hinweise darauf, dass Kieselsäure durch Auswirkungen auf den Mineralstoffwechsel und das Kollagennetzwerk sowohl die Knochenmineraldichte als auch die Knochenstärke unterstützen kann. 

Kieselsäure und Bindegewebe (Kollagen und Knorpel)
Bindegewebe umfasst Stützgewebe im Körper wie Knorpel, Sehnen, Bänder und andere Gewebe, die Kollagen und Proteoglykane enthalten. Kieselsäure scheint für die Erhaltung dieses Gewebes wichtig zu sein. Bindegewebsreiche Strukturen wie Arterienwände, Luftröhre und Knorpel enthalten besonders hohe Konzentrationen an Silizium. Es wird angenommen, dass dies auf die Rolle von Kieselsäure bei der Bildung von Glykosaminoglykanen und Proteoglykanen zurückzuführen ist, komplexen Molekülen, die einen Großteil der Grundsubstanz im Bindegewebe bilden. Silizium kann in diese Strukturen integriert werden und zur Vernetzung zwischen Proteoglykankomplexen und Kollagenfasern beitragen, was die Festigkeit des Gewebes erhöht und die Durchlässigkeit der Bindegewebsmatrix verringert. Vereinfacht gesagt kann Kieselerde dazu beitragen, die Bestandteile des Bindegewebes zu verbinden und es so stärker und widerstandsfähiger zu machen.

 

Die Kollagensynthese ist ein zentraler Prozess im Bindegewebe und Kollagen ist das dominierende Protein in Haut, Sehnen und Knorpel. Es wird angenommen, dass Kieselsäure die Kollagenbildung unterstützt. Studien haben gezeigt, dass Silizium Fibroblasten, Bindegewebszellen, die Kollagen Typ I produzieren, stimulieren kann. Es wurde auch vermutet, dass Kieselsäure dabei hilft, Enzyme zu aktivieren, die an der Hydroxylierung des Kollagens beteiligt sind, einer chemischen Modifikation, die für die Reifung und Stabilisierung der Kollagenfasern wichtig ist. Ohne ausreichend Silizium sind diese Enzyme möglicherweise weniger wirksam, was möglicherweise zu einer schwächeren Kollagenstruktur führt. In Tierversuchen wurde ein Mangel an Silizium mit einem verringerten Kollagengehalt in Knochen und Knorpel in Verbindung gebracht, während eine Nahrungsergänzung die Kollagenmenge deutlich erhöhte. Dies untermauert, dass Kieselsäure eine wichtige Funktion bei der Kollagenbiosynthese oder -stabilisierung hat.

Knorpel und Gelenke sind auf eine haltbare, aber flexible Matrix aus Kollagen und Proteoglykanen angewiesen. Aufgrund der Rolle von Siliciumdioxid in diesen beiden Komponenten kann ausreichend Silicium zu gesunden Gelenken beitragen. Tierversuche haben gezeigt, dass eine siliziumarme Ernährung zu einer abnormalen Knorpelentwicklung führt. 

Die Wundheilung ist ein weiterer Prozess, bei dem die Regeneration des Bindegewebes von entscheidender Bedeutung ist. Die Kollagenablagerung ist der Schlüssel zur Heilung von Wunden in der Haut oder anderem Gewebe. Die Wirkung von Kieselsäure auf die Kollagen- und Gewebebildung lässt darauf schließen, dass es die Wundheilung unterstützen kann. Die klinische Forschung hierzu ist begrenzt, aber einige Berichte haben die potenzielle Rolle von Silizium bei der Förderung der Wundheilung und der Reparatur von Bindegewebe hervorgehoben. Dies hängt möglicherweise damit zusammen, dass die Zellen über genügend Bausteine ​​und Cofaktoren wie Kieselsäure verfügen, um effizient neues Gewebe zu bilden. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um zu bestätigen, wie stark Siliciumdioxid die Wundheilung beim Menschen beeinflussen kann, aber die biologische Plausibilität ist gegeben.

Kieselsäure für Haut, Haare und Nägel

Kieselsäure ist unter Liebhabern von Nahrungsergänzungsmitteln für ihre angebliche Wirkung auf Haut, Haare und Nägel bekannt, die alle aus starken Proteinnetzwerken bestehen – Kollagen in der Haut und Keratin in Haaren und Nägeln. Diese Gewebe gelten als Anhängsel der Haut, und Silizium kommt nachweislich in erheblichen Konzentrationen in Haaren und Nägeln vor, wo es ein dominierendes Mineral in der Zusammensetzung der Nägel ist. Viele Menschen empfinden brüchige Nägel und lebloses Haar als Zeichen von Nährstoffmangel, und einige Experten vermuten, dass weiche oder brüchige Nägel auf einen systemischen Siliziummangel hinweisen könnten.

Die Elastizität und der Anti-Aging-Effekt der Haut werden durch Kollagen und Elastin beeinflusst, die für Struktur und Widerstandsfähigkeit sorgen. Mit zunehmendem Alter werden diese Fasern allmählich abgebaut und die Haut wird dünner und weniger elastisch. Kieselsäure kann die Synthese neuen Kollagens unterstützen und den Abbau verlangsamen, indem sie zu einer sehr guten Aktivität von Enzymen beiträgt, die für die Bildung und den Erhalt von Kollagen in der Haut notwendig sind. In einer placebokontrollierten Studie mit 50 Frauen mittleren Alters mit sonnengeschädigter Haut erhielten die Teilnehmer 20 Wochen lang täglich zwei Kapseln, die jeweils stabilisierte Orthokieselsäure enthielten, entsprechend 10 mg Silizium pro Kapsel. Nach der Periode Es wurde eine deutliche Verbesserung der Mikrostruktur der Hautoberfläche beobachtetr und mechanische Eigenschaften, wie z. B. Elastizität, in der Siliziumgruppe. Das Erscheinungsbild der Haut, gemessen anhand des Rauheitsindex und der Elastizität, verbesserte sich, während in der Placebogruppe keine entsprechende Veränderung auftrat. Dies war die erste doppelblinde, kontrollierte Studie, die solche Wirkungen einer Kieselsäureergänzung dokumentierte, und sie legt nahe, dass Kieselsäure einen kosmetischen und dermatologischen Nutzen bei alternder Haut haben könnte. 

Das Haarwachstum und die Haarstärke werden durch Keratin, das Hauptprotein im Haar, aber auch durch Mineralien wie Silizium, die in den Haarsträhnen enthalten sind, beeinflusst. Ein höherer Siliziumgehalt in einer Haarsträhne geht mit einem geringeren Bruchrisiko und möglicherweise weniger Haarausfall einher. Silizium kann indirekt dazu beitragen, Nährstoffe zu den Haarfollikeln zu transportieren und sich an Aminosäuren oder Keratin zu binden, um die Struktur zu stärken. In einer Studie nahmen 48 Menschen mit dünnem, brüchigem Haar 9 Monate lang täglich ein Nahrungsergänzungsmittel mit stabilisierter Orthokieselsäure ein, was 10 mg reinem Silizium pro Tag entspricht. Am Ende des Experiments hatte Die Haare derjenigen, die Silikon erhielten, hatten eine deutlich höhere Bruchfestigkeit und dickeres Haar, während die Placebogruppe keine Verbesserung zeigte. Dies deutet darauf hin, dass eine langfristige Nahrungsergänzung mit Kieselsäure zu stärkerem, vollerem Haar führen kann, möglicherweise durch die Integration in die Haarfasern oder die Stimulierung der Produktion von Haarproteinen. Die Forscher vermuteten, dass Kieselsäure über Silanolgruppen, die Komplexe mit den Proteinen bilden, mit der Keratinstruktur interagieren könnte.

Die Gesundheit der Nägel hängt auch von Keratin ab, aber der Mineralstoffgehalt, insbesondere Kieselsäure, ist wichtig für die Nagelhärte und -integrität. Silizium macht einen erheblichen Teil des Mineralstoffgehalts des Nagels aus. Wenn die Nägel weich und brüchig werden, kann dies ein Zeichen dafür sein, dass dem Körper nicht genügend Silizium zur Aufrechterhaltung einer robusten Nagelmatrix fehlt. In der oben genannten Hautstudie berichteten die Teilnehmer in der Silica-Gruppe über stärkere und weniger brüchige Nägel, und die Forscher beobachteten weniger Nagelbruch und eine bessere Nagelqualität. 

 

Mögliche Auswirkungen auf die kognitive Funktion

Kann Kieselsäure das Gehirn und das Nervensystem beeinflussen? Dies ist weniger erforscht als die Gesundheit von Knochen und Haut, es gibt jedoch interessante Beobachtungen. Silizium ist nicht als kritischer Nährstoff für die Funktion von Nervenzellen bekannt, kann aber indirekt über andere Mechanismen Auswirkungen auf das Gehirn haben, insbesondere wenn es mit Metallionen wie Aluminium interagiert.

Silizium, Aluminium und kognitive Gesundheit sind ein Interessengebiet. Es wird seit langem vermutet, dass Aluminium eine Rolle bei neurodegenerativen Prozessen spielt, ein Zusammenhang konnte jedoch nicht schlüssig nachgewiesen werden. Silizium scheint in der Lage zu sein, Aluminium entgegenzuwirken, indem es es an sich bindet und im Magen-Darm-Trakt unlösliche Aluminiumsilikate bildet, die die Aufnahme im Körper verhindern können. Dies kann als natürlicher Weg dienen, die potenziellen negativen Auswirkungen von Aluminium zu reduzieren. Eine große französische Kohortenstudie verfolgte fast 2.000 ältere Menschen über 15 Jahre und untersuchte die Mineralstoffaufnahme über das Trinkwasser im Zusammenhang mit der kognitiven Gesundheit. Sie fanden heraus, dass diejenigen, die Wer mehr Silizium über das Trinkwasser zu sich nahm, hatte ein geringeres Risiko für kognitive Probleme - ein Anstieg um 10 mg Silizium pro Tag war mit ca. 11 % reduziertes Risiko. Umgekehrt war eine höhere Aluminiumaufnahme mit einem erhöhten Risiko verbunden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kieselsäure möglicherweise eine schützende Wirkung auf das Gehirn hat, möglicherweise indem sie verhindert, dass sich Aluminium im Gehirngewebe ansammelt. Kleinere Studien haben gezeigt, dass Menschen, die im Laufe der Zeit siliziumreiches Mineralwasser tranken, einen verringerten Aluminiumgehalt im Körper aufwiesen und bei manchen eine Tendenz zu einer Verbesserung der kognitiven Funktionen aufwiesen. Dennoch ist die Datenlage dürftig und Silica kann nicht zur Vorbeugung oder Behandlung kognitiver Probleme empfohlen werden. Eine moderate Zufuhr von Kieselsäure über die Nahrung und Wasser wirkt sich wahrscheinlich positiv auf die allgemeine Gesundheit aus und kann positive Nebenwirkungen auf das Gehirn haben, indem sie dazu beiträgt, potenziell schädliche Substanzen wie Aluminium zu reduzieren.

Mögliche Auswirkungen auf das Immunsystem

Der Zusammenhang zwischen Kieselsäure und dem Immunsystem ist komplex. Das Einatmen von Kieselsäurepartikeln wie Steinstaub kann das Immunsystem in der Lunge überstimulieren und zu schädlichen Auswirkungen führen. Dies gilt jedoch für inhalierte kristalline Kieselsäure, nicht für Nahrungsergänzungsmittel oder Silizium aus der Nahrung. Die Frage ist, ob Kieselsäure in Nahrungsergänzungsmitteln immunstärkende oder immunregulatorische Eigenschaften hat.

Es gibt nur begrenzte direkte Humanforschung, die sich mit der Silica-Supplementierung und der Immunfunktion befasst, Tierstudien liefern jedoch einige Hinweise. In einem Tiermodell einer induzierten Gelenkentzündung wurde festgestellt, dass eine Siliziumergänzung die Autoimmunreaktion abschwächt, was darauf hindeutet, dass Silizium die entzündungshemmenden Reaktionen verstärken und die Immunreaktionen bei chronischen Entzündungen in eine positive Richtung verändern kann. Auch bei den Tieren, die Kieselsäure erhielten, wurde eine Verringerung der Anzahl zirkulierender Lymphozyten während der Entzündung beobachtet, was als Dämpfung einer übermäßigen Immunaktivität interpretiert werden kann.

Generell deuten einige Quellen darauf hin, dass Silizium das Immun- und Hormonsystem unterstützen und dazu beitragen kann, einen ausgeglichenen pH-Wert im Körper aufrechtzuerhalten, was theoretisch ein ungünstigeres Umfeld für Krankheitserreger schaffen könnte. Diese Aussagen stammen häufig aus Labor- oder Tierversuchen oder ganzheitlichen Perspektiven und nicht aus großen klinischen Studien. Indirekt kann Kieselsäure das Immunsystem unterstützen, indem sie zu gesunden Schleimhäuten und Haut beiträgt, die die erste Verteidigungslinie des Körpers gegen Infektionen darstellen. Eine ausreichende Siliziumzufuhr kann für ein stärkeres Bindegewebe der Haut und Schleimhäute und damit für eine bessere Barrierefunktion sorgen. Dies ist eher eine logische Folgerung als etwas, das direkt gemessen wird, aber robustes Gewebe kann dabei helfen, zu verhindern, dass Bakterien und Viren die Abwehrkräfte durchdringen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Siliciumdioxid immunbezogene Vorteile haben kann, insbesondere im Zusammenhang mit seinen potenziell entzündungshemmenden Eigenschaften. Von Bor, einem weiteren Spurenelement, ist besser bekannt, dass es die Immunantwort und Entzündungen beeinflusst, und es ist möglich, dass Silizium ähnliche, mildere Wirkungen hat. Bisher fehlen uns klinische Studien, die belegen, dass gesunde Menschen durch Kieselsäurepräparate ein stärkeres Immunsystem erhalten, daher sollten Behauptungen vorsichtig sein.

 

Wechselwirkung mit anderen Mineralien: Bor, Kalzium und Magnesium
Mineralien im Körper wirken selten allein; Sie sind Teil komplexer Netzwerke, in denen sie sich gegenseitig in ihrer Aufnahme und ihren Funktionen verstärken oder hemmen können. Kieselsäure hat interessante Wechselwirkungen mit mehreren Mineralien, insbesondere mit solchen, die eine überschneidende Rolle für die Knochengesundheit spielen.

Calcium interagiert mit Kieselsäure sowohl im Darm als auch im Knochengewebe. Ein hoher Kalziumgehalt in der Nahrung kann möglicherweise die Absorption von Silizium verringern, möglicherweise durch die Bildung schlecht resorbierbarer Komplexe, während ein niedriger Kalziumgehalt die Siliziumabsorption erhöhen kann. Im Skelett arbeiten sie zusammen: Kalzium ist das Hauptmineral in den Hydroxylapatitkristallen, die die Knochen hart machen, während Kieselsäure wahrscheinlich dazu beiträgt, dass sich diese Kristalle effizient in der Kollagenmatrix ablagern. Einige Forscher haben vermutet, dass Kieselsäure die Art und Weise beeinflussen kann, wie Kalzium und Magnesium im Körper transportiert oder verwendet werden. Die im Urin ausgeschiedene Siliziummenge korreliert oft mit der Kalziumausscheidung, was darauf hindeuten kann, dass sie denselben Stoffwechselwegen folgen. In der Praxis bedeutet dies, dass Siliziumpräparate für die Knochengesundheit mit einer ausreichenden Zufuhr von Kalzium und Vitamin D kombiniert werden sollten, um eine sehr gute Wirkung zu erzielen, wie Studien zeigen, in denen Silizium positive Ergebnisse auf die Knochendichte gezeigt hat.

Magnesium ist ein weiterer wichtiger Mineralstoff für Knochen und Bindegewebe. Kieselsäure und Magnesium können sich auf ähnliche Weise gegenseitig beeinflussen wie Kieselsäure und Kalzium. Tierversuche haben gezeigt, dass eine Siliziumergänzung manchmal die Magnesiumkonzentration im Serum senkt oder die Magnesiumausscheidung erhöht, dies führte jedoch nicht zu weniger Magnesium im Knochengewebe – Knochenmagnesium blieb stabil. Dabei kann es sich um komplexe Puffer- oder Verteilungsmechanismen handeln. Sowohl Magnesium als auch Silizium sind an Enzymprozessen beteiligt, die mit der Kollagensynthese und dem Knochenwachstum verbunden sind, sodass sie eine komplementäre Rolle spielen können. Wird über eine Silica-Supplementierung nachgedacht, sollte auch auf eine ausreichende Magnesiumzufuhr geachtet werden, da eine sehr gute Knochen- und Bindegewebsgesundheit von beidem abhängt.

Bor ist ein Spurenelement, das wie Silizium offiziell nicht als essentiell anerkannt ist, aber deutliche Auswirkungen auf Knochen und Hormone hat. Bor und Kieselsäure kommen häufig zusammen in pflanzlichen Lebensmitteln wie Obst und Gemüse vor und stehen beide in Zusammenhang mit der Knochengesundheit. Bor kann den Umsatz von Kalzium, Magnesium und Vitamin D positiv beeinflussen, indem es die Ausscheidung von Kalzium und Magnesium reduziert und die Aktivierung von Vitamin D erhöht, was wiederum dem Skelett zugute kommt. Kieselsäure und Bor können das Skelett also über leicht unterschiedliche Mechanismen unterstützen: Bor reguliert den Mineralstoffhaushalt, während Kieselsäure zum Aufbau beiträgt. Beide fördern das Knochenwachstum in Tiermodellen, und ein Mangel an beiden kann bei Versuchstieren zu einer Schwächung der Knochen führen. Obwohl direkte Wechselwirkungen zwischen Bor und Silizium noch nicht umfassend erforscht wurden, ist es logisch, dass eine Ernährung, die die Knochengesundheit unterstützt, ausreichende Mengen dieser beiden Spurenelemente sowie Kalzium, Magnesium und Vitamine wie D und K enthält.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kieselsäure mit Kalzium und Magnesium zusammenwirkt, indem sie deren Integration in Knochen und Bindegewebe unterstützt und die Aufnahme potenziell unerwünschter Mineralien wie Aluminium verhindern kann. Bor und Kieselsäure ergänzen sich durch die Stärkung der Knochen – Bor unterstützt den Mineralstoffwechsel, während Kieselsäure zur körperlichen Struktur beiträgt. Ausgeglichenheit ist der Schlüssel zur allgemeinen Gesundheit und eine abwechslungsreiche Ernährung liefert diese Mikronährstoffe in der Regel in ausreichender Menge. In Fällen, in denen die Pflanzen- oder Wasseraufnahme gering ist, beispielsweise bei Veganern mit wenig verarbeitetem Getreide oder bei Menschen mit eingeschränktem Zugang zu mineralreichem Wasser, kann die Kieselsäureaufnahme geringer sein und eine Nahrungsergänzung in Betracht gezogen werden.