Bevor wir zur Frage kommen, was Bor im Körper bewirkt, schauen wir uns mal an, was Bor eigentlich ist. Macht Sinn – oder?
Also: Das Element Bor kennen wir am ehesten als „Borwasser“, das eine 3-prozentige wässrige Lösung aus Orthoborsäure (H3BO3) darstellt.
Die desinfizierende Mixtur wird als äußerliche angewendetes Mittel bei Hautinfektionen eingesetzt. Aber auch Augentropfen dürfen Borwasser zur Pufferung und Konservierung enthalten.
Zur Haltbarmachung von Lebensmitteln ist die Borverbindung nur für Kaviar zugelassen (E 284). Wegen der geringen Verzehrmengen gelten Vergiftungen und Nierenschäden als ausgeschlossen.
Bor (abgekürzt „B“, Ordnungszahl 5) ist ein Halbmetall, dessen Atome strukturell mitAluminium und Thallium „verwandt“ sind.
Das Element existiert in einer Reihe von allotropen Modifikationen. Unter „allotrop“ versteht man dabei, dass dieses Element in einem spezifischen Aggregatzustand (fest, flüssig oder gasförmig) in mindestens 2 oder auch mehreren Strukturen auftritt, die sich physikalisch und chemisch in ihrer Reaktionsbereitschaft voneinander unterscheiden.
Man kann fast sagen, dass man zwar das gleiche Element hat, aber aufgrund der Modifikationen das Element sich chemisch wie zwei völlig verschiedene Elemente verhält. Ursache dafür ist die Elektronegativität von 2,04 auf der Pauling-Skala.
Bor liegt damit zwischen den echten Metallen und den Nichtmetallen. Daher hat das Element besondere Bindungseigenschaften, die die Entstehung komplizierter Moleküle und Kristallgitter erlauben.
So bilden bis zu 121 Bor-Atome einen β-Rhomboeder oder 12 Atome verbinden sich zum α-Rhomboeder. Schwarzes Bor ist ein Metall, das den elektrischen Strom allerdings nicht gut leitet. Das braune, amorphe Bor (nicht kristalline) reagiert als Nichtmetall.
Bor kommt in der Natur ausschließlich als Verbindung mit Sauerstoff vor. Dazu zählen Borax mit der Summenformel Na2[B4O5(OH)4] und Kernit mit der Zusammensetzung Na2[B4O6(OH)2]. Weil das Element aber auch in den Weltmeeren vorkommt, gehört es zu den 10 häufigsten der Erdkruste.
Lohnende Lagerstätten sind rar und liegen in der Türkei, Kasachstan und Kalifornien. Der Borax-Gehalt in deutschen Böden wird auf rund 80 bis 180 mg/kg beziffert.
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Technische Anwendungen
Schon in der Antike verwendeten die Ägypter Bor zur Mumifizierung. Im chinesischen Kaiserreich und bei den Römern dienten Borverbindungen zur Glasherstellung (Borglas).
Heute hat Bor eine lange Liste von industriellen Verwendungen, z.B. als Isolier- und Bleichstoff als Borax und Perborate. Des Weiteren als Additiv für Raketentreibstoff, Legierungszusatz, Reduktionsmittel von Kupfer, Zünder für Airbags und Bauteile für Helikopterrotoren. Das Element findet auch Anwendung in Leuchtmunition, Feuerwerksartikel und Steuerstäben in Atommeilern.
Auch in vielen Gebrauchsgegenständen wie Tennisschlägern, Golfschlägern und Angelruten ist das Element enthalten. Daneben werden Bor-Verbindungen als Schmiermittel eingesetzt und sind Bestandteile von Medikamenten, Dünger und Pestiziden. Diese Liste der vielfältigen Anwendungen ist keineswegs vollständig.
Biologische Bedeutung – oder: Was macht Bor im Körper?
Bor ist für Pflanzen ein essenzieller Nährstoff. Deren Trockenmasse beinhaltet daher einen Bor-Gehalt von 5 bis 60 mg/kg, wobei das Element in den Fortpflanzungs-Organen höher konzentriert ist. In pflanzlichen Zellwänden vernetzt Bor die Pektine und sorgt so für höhere Festigkeit des Pflanzenkörpers.
Das Element ist auch am Stoffwechsel der Phytohormone beteiligt, weswegen Bor das Pflanzenwachstum fördert. Eine bekannte Mangelerscheinung sind die Trocken- und Herzfäule bei Zuckerrüben (Beta vulgaris).
Auf der anderen Seite können hohe Konzentrationen im Boden – mehr als 1 ppm (rund 1 mg/l) – zu Nekrosen an Blattspitzen bzw. -rändern führen (Borchlorose). Diese hohen Konzentrationen führen dann ebenfalls zu einem eingeschränkten Wachstum.
Für Pflanzen mit einer geringeren Toleranz gegenüber Bor treten diese Effekte schon bei Konzentrationen von nur 0,8 ppm auf. Für fast alle Pflanzen ist eine Bodenkonzentration von über 1,8 ppm mehr oder weniger toxisch.
Für Tiere, Ratten z.B., ist Bor unbedingt notwendig, um ein optimales Gedeihen zu gewährleisten. Hier kommt es aber nur als Ultra-Spurenelement in Frage. Um bei den Tieren einen Bor-Mangel zu erzeugen, ist es notwendig, hoch gereinigtes Futter zu verabreichen und die Luft durch spezielle Staubfilter zu reinigen.
Als Mangelerscheinung erhält man dann ein schlecht entwickeltes Fell mit schlechter Haarqualität. Beim Menschen ist die Notwendigkeit noch umstritten, obwohl die Aufnahme des Elementes zunehmend als lebenswichtig gilt. Wahrscheinlich ist Bor ein wichtiges Agens innerhalb des Gehirn- und Knochenstoffwechsels.
Desweiteren unterstützt das Spurenelement das Gleichgewicht der Sexual- und Schilddrüsen-Hormone. Außerdem scheint Bor bei bestimmten Formen der Arthritis zu helfen sowie das Krebs-Risiko zu senken. Einige Forscher vermuten auch, dass Bor die Verfügbarkeit von Vitamin D optimiert.
Bor steht daneben auch im Zusammenhang mit dem Elektrolyt-Stoffwechsel, der sich durch das Spurenelement zu verbessert. Aus diesen Gründen wird Bor teils als „semiessenziell“ bezeichnet.
Die durchschnittliche Ernährung liefert zwischen 1 und 3 mg täglich, wodurch die angenommene Mindest-Versorgung gewährleistet ist. Deswegen sind bisher noch keine Mangelerscheinungen beschrieben worden. Die Nieren scheiden Bor ohne Weiteres aus, weswegen es bei leichten Über-Dosierungen nicht zu einer Akkumulation im Gewebe kommt.
Das Zytostatikum Bortezomib ist eine organische Bor-Verbindung, die beim multiplem Myelom, einer Form von Knochenkrebs, angewendet wird. Wie alle Zytostatika blockiert das Medikament die Zellteilung und soll so besonders die Tumor-Zellen abtöten, die sich rasant vermehren.
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Studien zu Bor
Über die genauen Wirkmechanismen der Toxizität und Physiologie beim Menschen ist wenig bekannt. Dennoch gibt es eine Reihe von Arbeiten, die Bor im Zusammenhang mit verschiedenen physiologischen Parameter darstellen.
Essential Nutrients for Bone Health and a Review of their Availability in the Average North American Diet
Price CT, Langford JR, Liporace FA.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3330619/
Der Artikel gibt einen Überblick über die für den Knochenstoffwechsel notwendigen und förderlichen Vitalstoffe. Bor wird hervorgehoben als positiver Faktor für die physiologische Ausnutzung von Calcium und Magnesium sowie Vitamin D. Auch die Verlängerung der Halbwertszeit von Östrogen wird hier betont.
Essentiality of boron for healthy bones and joints.
Newnham RE.
Rex Newnham and Associates, North Yorkshire, England.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7889887
Diese Arbeit sieht in Bor eine Substanz, die hilft, Arthritis zu verhindern bzw. zu therapieren. Es erfolgt eine Aufzählung von Hinweisen auf das Auftreten von Arthritis in Abhängigkeit zum Bor-Konsum und die Erwähnung einer Studie mit nur 20 Probanden. Das reicht sicherlich nicht aus, hier schon eine abgesicherte Korrelation zu postulieren.
Boron regulates mineralized tissue-associated proteins in osteoblasts (MC3T3-E1)
Hakki SS, Bozkurt BS, Hakki EE.
https://www.academia.edu/21121161/Boron_regulates_mineralized_tissue-associated_proteins_in_osteoblasts_MC3T3-E1 _
Versuche mit Zellkulturen von Osteoblasten zeigten, dass Bor verschiedene Aktivitäten der Knochenzellen fördert. Dazu zählt die Mineralisation und offensichtlich auch die Kollagen-Synthese, worauf betreffende Gen-Produkte hinweisen (mRNA für Kollagen Typ 1). Im Vergleich zu niedrigen Bor-Gaben (0,0 ng/ml bis 0,1 ng/ml) führten höhere Dosierungen (1 bis 10 ng/ml) zu einem Anstieg von Markern für die Knochenbildung (Osteopontin, Bone Sialoprotein, Osteocalcin, RunX2 mRNA).
Boron enhances odontogenic and osteogenic differentiation of human tooth germ stem cells (hTGSCs) in vitro.
Taşlı PN, Doğan A, Demirci S, Şahin: Ebenfalls in Zellkulturen wiesen die Wissenschaftler nach, dass Bor die Entwicklung von Zahnkeimzellen fördert. Dies kommt sowohl der Zahn- als auch der Knochenbildung zugute.
The nutritional and metabolic effects of boron in humans and animals.
Samman et al., Department of Biochemistry, University of Sydney, Australia.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10050922
Diese Arbeit ist eine von mehreren Arbeiten, die übereinstimmend eine Erhöhung des Testosteron- und Östradiolspiegels beim Menschen und Ratten unter erhöhtem Bor-Konsum beobachtet haben. Allerdings konnte der genaue Wirkmechanismus des Bors, der zu diesen Veränderungen führte, nicht erklärt werden.
Effect of dietary boron on mineral, estrogen, and testosterone metabolism in postmenopausal women.
Nielsen FH, Hunt CD, Mullen LM et al.
https://www.fasebj.org/doi/abs/10.1096/fasebj.1.5.3678698
Die Studie mit Frauen zwischen 48 und 82 Jahren, also nach der Menopause, bestätigt den positiven Einfluss von Bor auf den Hormonstoffwechsel. Unter zusätzlichen Bor-Gaben von rund 3 mg pro Tag stieg sowohl der 17-β-Estradiol- als auch der Testosteron-Spiegel. Gleichzetig sank die Ausscheidung von Calcium und Magnesium über die Nieren.
Comparative effects of daily and weekly boron supplementation on plasma steroid hormones and proinflammatory cytokines. Naghii MR, Mofid M, Asgari AR et al. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21129941
Die Arbeit bestätigt die positive Auswirkung von Bor auf den Hormonstoffwechsel auch für Männer. Die Konzentration von freiem Testosteron erhöht sich unter der ergänzenden Gabe von Bor. Darüber hinaus sinken die Entzündungs-Marker im Blut (hsCRP und TNF-α).
The importance of boron nutrition for brain and psychological function.
Penland JG. US Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Grand Forks Human Nutrition Research Center, USA. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10050926
In dieser Arbeit wurde festgestellt, dass eine Bor-Gabe psychologische und neurologische Funktionen verbessert, da Bor die elektro-chemischen Aktivitäten im Gehirn unterstützt. Leider lässt sich im Abstract nicht feststellen, auf welcher Basis und mit wie vielen Patienten die Autoren zur ihren Ergebnissen gekommen sind.
Calcium Fructoborate – Potential Anti-inflammatory Agent.
Scorei RI, Rotaru P. https://www.researchgate.net/publication/49792303_Calcium_Fructoborate-Potential_Anti-inflammatory_Agent
sowie: Calcium fructoborate helps control inflammation associated with diminished bone health.
Scorei RI, Rotaru P. https://link.springer.com/article/10.1007/s12011-013-9800-y
Die Autoren berichten über die Wirkungen von Calciumfructoborat, das besonders reichhaltig in Trockenobst, Kräutern und einigen Gemüsen sowie im Wein vorkommt. Festgestellt wird eine Knochenverdichtung bei Osteoporose-Patienten sowie antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften der Komplex-Verbindung. Diese Wirkungen führen auch zu einem nachweisbaren Gefäßschutz.
Dietary boron intake and prostate cancer risk. Cui Y, Winton MI, Zhang ZF et al. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15010890
Die Studie beruht auf Daten aus der National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES III). Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass eine Bor-Zufuhr von 1,36 mg bis 1,54 mg täglich mit einem deutlich niedrigeren Risiko für Prostata-Krebs verbundnen ist als bei Männern mit suboptimaler Aufnahme. Die Wahrscheinlichkeit war im Vergleich zu Männern mit einer Zufuhr von 0,52 mg und 0,62 mg täglich um 64 % geringer.
Boron supplementation inhibits the growth and local expression of IGF-1 in human prost-ate adenocarcinoma (LNCaP) tumors in nude mice. Gallardo-Williams MT, Chapin RE, King PE et al. https://journals.sagepub.com/doi/10.1080/01926230490260899
In der Arbeit wird die Wirkung von Bor auf Prostata-Tumore bei Mäusen untersucht. Die Tumor-Größe war unter einer Bor-Supplementation um bis zu 38 % geringer als bei den Kontroll-Tieren. Die PSA-Werte (Prostata-spezifisches Antigen) fielen entsprechend um bis zu 88 % niedriger aus. Der Wirkmechanismus hängt offensichtlich mit einer Reduzierung der Konzentration des IGF 1 (Insulin-like Growth-Factor 1) in den Tumorzellen zusammen. In den Krebszellen war das Peptidhormon niedriger konzentriert als im Serum.
Comparative effects of boric acid and calcium fructoborate on breast cancer cells.
]Scorei R, Ciubar R, Ciofrangeanu CM et al. https://link.springer.com/article/10.1007/s12011-007-8081-8
Die Arbeit zeigt, dass Borsäure und Calciumfructoborat das Wachstum von Brustkrebszellen hemmen. Calciumfructoborat kann sogar den programmierten Zelltod (Apoptose) in den malignen Zellen auslösen.
Effects of dietary boron on cervical cyto-pathology and on micronucleus frequency in exfoliated buccal cells.
Korkmaz M, Uzgören E, Bakirdere S et al.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/tox.20229
Die Untersuchung an Frauen in Bor-reichen und Bor-Mangelgebieten zeigt, dass eine höhere Bor-Aufnahme mit einem geringeren Risiko für Gebärmutterhalskrebs verbunden ist.
Dietary boron and hormone replacement therapy as risk factors for lung cancer in women.
Mahabir S, Spitz MR, Barrera SL et al.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3390773/
Diese Studie legt einen gleichgerichteten Zusammenhang für Lungenkrebs bei Frauen nach. Dies trifft für zwei untersuchte Frauengruppen zu, diejenigen mit und ohne Hormonersatz-Therapie.
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Gehalt in Lebensmitteln und Toxizität
Man vermutet heute, dass die normale tägliche Bor-Zufuhr durch die Lebensmittel zwischen 2,1 und 4,3 Milligramm liegt. Dies liegt nicht zuletzt auch daran, dass praktisch alle pflanzlichen Lebensmittel mehr oder weniger Bor enthalten.
Besonders hoch ist der Gehalt in getrockneten Pflaumen mit 27 mg/kg und in Rosinen mit 25 mg/kg. Auch Mandeln (23 mg/kg), Haselnüsse (16 mg/kg) und Erdnüsse (18 mg/kg) sind reich an dem Spurenelement. In Obst und Gemüse sind zwischen 1 und 2,7 mg Bor /kg enthalten.
Bor ist in seiner elementaren Form nicht besonders giftig, vorausgesetzt, es handelt sich um geringe Dosen. Dagegen gibt es Borverbindungen, vor allem die Borwasserstoffverbindungen, die schon in geringen Dosen hoch toxisch wirken. Borsäure und Borax z.B. werden seit geraumer Zeit als fortpflanzungsgefährdend eingestuft.
Erst ab einer Menge von ab 3 g besteht bei Kindern die Gefahr einer akuten Vergiftung, die auch tödlich enden kann. Bei Erwachsenen können Aufnahme-Mengen ab 15 g einen letalen Verlauf nehmen.
Mehr als 10 mg pro Tag sollten laut EFSA nicht aufgenommen werden. Über 100 mg Bor täglich gelten als chronisch toxifizierend. Symptome sind Übelkeit, Durchfall, Erbrechen sowie Kreislaufstörungen und Muskelkrämpfe.
Die schleichende Vergiftung verursacht Schäden an Nieren und Leber, Anämie und einen azyklischen Verlauf der Regelblutung der Frau. Dann muss die Ursache der Vergiftung geklärt und ausgeschaltet werden. Zusätzlich helfen allgemeine Maßnahmen der Detoxifikation.
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Beitragsbild: 123rf.com – PAPAN SAENKUTRUEANG
