Seit einigen Jahren hat sich die Sache mit dem Schwefel und dessen Heilwirkungen herumgesprochen. Es ist also an der Zeit mehr dazu zu erfahren…
Los geht es mit etwas Chemie. Sie können diesen Teil natürlich überspringen, wenn Ihnen das zu “chemisch” wird und weiter unten fortfahren.
Grundlagen
Schwefel ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 16 und dem Symbol „S“.
Es gehört wie Sauerstoff zu den Chalkogenen und ist ein weit verbreitetes, multivalentes Nicht-Metall. Aufgrund der hohen Elektronegativität verhält sich Schwefel gegenüber vielen Reaktanden als Oxidationsmittel.
Unter normalen Bedingungen bilden die Schwefelatome ein zyklisches, achteckiges Molekül mit der chemischen Formel: S8. Elementarer Schwefel zeigt sich als hell-gelber, fester Kristall. Obwohl Schwefel tendenziell ein Oxidationsmittel ist, kann er sowohl oxidieren als auch reduzieren. Schwefel oxidiert die meisten Metalle und einige nichtmetallische Elemente.
Er reduziert verschiedene starke Oxidantien wie Sauerstoff. In der Natur kann Schwefel in reiner Form und gebunden in den mineralischen Sulfaten, Sulfiten und Sulfiden gefunden werden. Sulfate sind Salze der Schwefelsäure (H2SO4), Sulfite Salze der schwefligen Säure (H2SO3) und Sulfide sind Salze von Schwefelwasserstoff (H2S).
Da Schwefel relativ häufig in seiner elementaren Form zu finden ist, war er schon im Altertum bekannt und wurde für verschiedene Anwendungen genutzt. Griechen, Chinesen, Ägypter usw. benutzen Schwefel als medizinische Mixturen und zur Parasitenbekämpfung. Im Mittelalter glaubte man, dass aufgrund der ähnlichen Färbung mit Gold, Schwefel zu Gold umwandelbar wäre.
Erst 1777 war es Antoine Lavoisier, der Schwefel als ein eigenständiges Element war und keine Zusammensetzung verschiedener Komponenten. Das mittelalterliche Christentum verband Schwefel, bzw. dessen Geruch mit dem Teufel und der Hölle.
Dies lässt sich mit einiger Wahrscheinlichkeit auf die Tatsache zurückführen, dass viele Vulkane, die „Eintrittspforten zur Hölle“, große Mengen an Schwefelverbindungen ausstoßen. Viele natürlich vorkommende und nicht so wohlriechende Düfte beruhen auf Schwefelverbindungen, wie Stinktiersekret, und Knoblauch etc. Die typische Stinkbombe, die zum Standardrepertoire eines Pennälers in Chemie zählte, besteht aus Schwefelwasserstoff, der nach faulen Eiern riecht.
Schwefel kommt in vielen Produkten vor. Die weitaus größte Menge des industriell gewonnenen Schwefels wird zu Schwefelsäure (H2SO4) verarbeitet, die für viele technische Zwecke verwendet wird. Das Element ist enthalten in Dünger, Medikamenten, Farbstoffen, Streichhölzern und Pestiziden.
Für das Leben ist Schwefel eine wichtige Voraussetzung. Es ist in Proteinen enthalten und nimmt teil an einer Reihe von biochemischen Prozessen. Bei metabolischen Reaktionen dienen bioorganische Schwefelverbindungen als Co-Faktoren, die auch Stoffwechsel-Energie übertragen können. Einige Mikroorganismen können Schwefel wie Sauerstoff als Oxidationsmittel verwenden.
Bedeutung von Schwefel in Elektrolyten
Schwefel kommt als Sulfat (SO42-) und Sulfit (SO32-) in den Elektrolyten von Pflanzen, Tieren und Pilzen vor. Pflanzen nehmen Schwefel in dieser mineralischer Form aus dem Boden auf, und zwar überwiegend als Calcium-, Kalium- oder Magnesiumsulfat (CaSO4, K2SO4, MgSO4). Über die Assimilation findet Schwefel Eingang in bioorganische Verbindungen. Dabei reduzieren die Pflanzen Sulfat zunächst zu Sulfit und anschließend in Sulfid (S2-, im Stoffwechsel als H2S). Sulfid kann dann in Aminosäuren eingebaut werden.
Sulfat ist als gelöstes Elektrolyt auch im tierischen Stoffwechsel von Bedeutung. Dabei spielt es wie alle mineralischen Bestandteile in den wässrigen Kompartimenten eine Rolle für den Wasserhaushalt. Es trägt zum osmotischen Druck über Zellmembranen bei, wodurch der Wassertransport und der Wassergehalt reguliert werden kann.
Auch zum Membranpotenzial, der elektrischen Spannung zwischen Zell-Inneren und dem Außenraum, trägt Sulfat bei. Dabei ist Sulfat im Intrazellular-Raum mit 10 mmol/l höher konzentriert als im Extrazellular-Raum mit 0,5 mmol/l. Die Sulfat-Konzentration von 0,5 mmol/l ist auch der Norm-Wert im Blut-Serum.
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Schwefel in bioorganischen Verbindungen
Schwefel in seiner organischen Form ist in den Vitaminen Biotin (B7) und Thiamin (B1) enthalten. Thiamin gibt schon von der Namensgebung zu erkennen, dass es sich um eine schwefelhaltige Substanz handelt. Denn das griechische Wort „thio“ bedeutet so viel wie „Schwefel“. Schwefel ist auch in wichtiger Bestandteil von einer Reihe von Enzymen. Das Gleiche gilt für antioxidativ wirksame Substanzen wie Glutathion und Thioredoxin. Auch hier deutet die Namensgebung auf den Schwefelinhalt hin (glutaTHIOn – THIOredoxin).
Organisch gebundener Schwefel ist ein Bestandteil der meisten Proteine. Es kommt in den Aminosäuren Cystein und Methionin vor. Disulfidbrücken sind im Wesentlichen verantwortlich für die mechanische Stärke und Unlöslichkeit des Proteins Keratin (nicht verwechseln mit Kreatin!), das in der Epidermis der Haut, Haaren, Federn etc. zu finden ist. Auch hier entsteht dieser durchdringende, unangenehme Geruch, wenn Keratin bzw. keratinhaltiges Gewebe verbrannt wird.
Biologische Funktionen
Schwefel ist ein essenzieller Bestandteil aller lebenden Zellen. Er ist das siebent häufigste Element im menschlichen Organismus nach Gewicht. Damit ist er so häufig wie Kalium und Natrium. Ein 70 kg schwerer menschlicher Körper enthält etwa 140 Gramm Schwefel. In Pflanzen und Tieren enthalten die Aminosäuren Cystein und Methionin den höchsten Schwefelanteil. Das Element ist anwesend in allen Polypeptiden, Proteinen und Enzymen, die diese Aminosäuren enthalten. Disulfidbrücken (S-S Brücken/Verbindungen), die sich zwischen Cystein-Resten in Peptidketten ausbilden, sind wichtig für die Zusammensetzung und Tertiärstruktur von Proteinen.
Bei Disulfidbrücken handelt es sich um kovalente Bindungen, die besonders stabil und nicht einfach aufzubrechen sind. Dies demonstrieren z.B. Federn und Haare, die einen hohen Anteil an Disulfidbrücken auf Cystein-Basis aufweisen. Eier sind ebenfalls reich an Schwefel, da ein hoher Schwefelgehalt für die Federbildung notwendig ist. Der typische Geruch von faulen Eiern beruht auf der Bildung von Schwefelwasserstoff. Die Disulfidbrücken in Haaren und Federn sind auch für die Unverdaulichkeit verantwortlich.
Homocystein ist eine nicht in Eiweißen vorkommende Aminosäure (aproteinogene Aminosäure), die im Stoffwechsel als Abbau-Produkt von Methionin entsteht. Dabei wird eine Methy-Gruppe (-CH3) von Methionin abgespalten (Demethylierung) und an andere Reaktanden übertragen (Methylierung). Dadurch können für den Stoffwechsel wichtige Verbindungen entstehen.
Das heißt: Methionin verliert seine Methyl-Gruppe und verwandelt sich dadurch zu Homocystein. Hohe Konzentrationen von Homocystein im Blut haben den Ruf, nachhaltige Schädigungen der Blutgefäße zu verursachen. Man vermutet auch eine Verbindung zwischen Homocystein und Depression und/oder Demenz in fortgeschrittenem Alter. Hohe Konzentrationen von Homocystein fördern die Arteriosklerose.
Die Vitamine B6, Vitamin B12 und Folsäure sind in der Lage, den Homocystein-Spiegel zu normalisieren.
Homocystein ist auch nicht durch die DNA kodiert. Das ist der Grund, warum diese Aminosäure nicht in der Primärstruktur von Proteinen vorkommt.
Taurin ist eine Aminosulfonsäure und wird im Körper aus Cystein hergestellt. Diese schwefelorganische Verbindung hat wahrscheinlich einige unterstützende Funktionen für den Stoffwechsel des Gehirns, des Herzens, des Immunsystems und der Leber.
Viele wichtige Zellenzyme weisen prosthetische Gruppen mit endständigen -SH-Gruppen auf. Coenzym A ist ein Beispiel dafür. Es ist in der Lage, über die Thiolgruppe (SH-Gruppe) energiereiche Verbindungen zu kreieren. Solche Verbindungen werden mit den Carboxygruppen (-COOH) von Fettsäureresten hergestellt.
Dann entsteht beispielsweise die „aktivierte Essigsäure“, die für viele Stoffwechselschritte wichtig ist. Dieses „Acetyl-CoA“ ist am Eiweiß-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt. Acyl-CoA ist ein weiteres Coenzym, das andere Fettsäurereste trägt und in einigen biochemischen Reaktionen involviert ist.
Coenzym A aktiviert durch die Bildung der energiereichen Thioesterbindung (die Bindung der SH- und COOH-Gruppen) chemische Reaktionen im Organismus und erhöht deren Geschwindigkeit. Ohne das Coenzym A wären solche Reaktionen deutlich langsamer.
Schwefel spielt eine wichtige Rolle als intrazellulärer Reparatur-Mechanismus für oxidative Schäden. Ein Beispiel dafür ist Glutathion. Das Tripeptid besteht aus den drei Aminosäuren Glutaminsäure, Cystein und Glycin. Die reduzierende SH-Gruppe des Cysteins kann die Oxidation biologischer Verbindungen im Körper blockieren.
Thioredoxine sind essenzielle Klassen von kleinen Proteinen, die in der Zelle als reduzierendes Agens wirken und somit oxidative Schäden verhindern. Die Proteine katalysieren auch gezielt Oxidationen und Reduktionen in vielen Stoffwechselwegen. Auch hier spielt der Cystein- und damit der Schwefel-Anteil eine wesentliche Rolle.
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Schwefel in der Naturheilkunde
Schwefel als essenzieller Nährstoff ist in einer durchschnittlich aufgestellten Ernährung ausreichend vorhanden. So liefern Proteine genügende Mengen des Elementes und sind in dieser Form nicht nur notwendig, sondern wird auch ohne weiteres gut vertragen. Elementarer Schwefel wirkt allerdings schon in geringen Mengten toxisch.
Organischer Schwefel ist hingegen besser verträglich, wenn auch nicht völlig harmlos. In der Naturheilkunde werden solche Verbindungen gegen verschiedene Beschwerden eingesetzt. Dabei muss die empfohlene Dosierung allerdings strikt eingehalten werden, um Nebenwirkungen zu vermeiden.
Eine dieser organischen Schwefelverbindungen ist Methylsulfonylmethan (MSM), das in geringen Mengen in verschiedenen Lebensmitteln vorkommt. Als Nahrungsergänzungsmittel kann MSM Studien zufolge das riskante Homocystein reduzieren und das antioxidative Potenzial des Stoffwechsels erhöhen.
Bei Arthritis, Gelenkschmerzen, Entzündungen, Allergien kann MSM die Beschwerden lindern. Auch zur Ausleitung von Schwermetallen ist MSM geeignet, wobei die Schwefelverbindung auch die Blut-Hirn-Schranke überwindet und so das Zentralnervensystem entgiften kann. Im Tierversuch konnte MSM das Wachstum von Leberkrebs hemmen.
MSM sollte jedoch nicht dauerhaft eingenommen werden, weil unter diesen Bedingungen Nierenschäden oder noch unbekannte Nebenwirkungen nicht ausgeschlossen werden können. Einige wenige Menschen reagieren schon auf die empfohlene Dosierung mit Magen-Darm-Beschwerden.
Das Bundesamt für Risikobewertung (BfR) beziffert die maximale tägliche Dosis auf 50 mg, während die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) sogar bis 4,8 g für noch tolerabel hält. Die von den Herstellern von MSM empfohlene Tages-Dosis liegt zwischen 2 und 4 g höchstens. Werdende Mütter sollten MSM vorsichtshalber gar nicht einnehmen.
Dimethylsulfoxid (DMSO) hat ein ähnliches Indikationsspektrum wie MSM. Von diesem Nahrungsergänzungsmittel ist gänzlich abzuraten, weil Nieren- und Leberschäden wahrscheinlich sind. Dies gilt insbesondere für die Daueranwendung.
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