Eisen und Eisenverbindungen - Kleintier
CliniTox
Klinische
Toxikologie
 

I. Allgemeine Toxikologie

1. Chemisch-physikalische Eigenschaften

Eisen ist ein weit verbreitetes und essentielles Spurenelement; Eisenverbindungen liegen in zwei- (Fe2+) oder dreiwertiger (Fe3+) Form vor.
 

2. Quellen

In der Praxis treten beim Tier eher Eisenmangelerkrankungen auf. Vergiftungen können durch Fehlapplikation oder Fehldosierung eisenhaltiger Präparate erfolgen, da neugeborenen Tieren zur Prophylaxe einer Eisenmangelanämie Eisenpräparate gespritzt oder zugefüttert werden. Toxisch ist auch die übermässige Einnahme gut löslicher Eisensalze, die in Ergänzungspräparaten (beispielsweise für Sportpferde), Multivitamin-Präparaten, Eisentabletten (oft mit Zuckerüberzug), Schneckengift, sauerstoff-absorbierenden Sachets, Handwärmekissen und Düngern vorkommen. Eisentabletten sind röntgendicht, jedoch nicht -Kapseln.
Ungefährlich sind metallisches Eisen und Rost (Eisenoxid).
 

3. Kinetik

Fe2+ ist im Dünndarm wesentlich besser löslich als Fe3+ und wird dementsprechend umfangreicher resorbiert. Die Aufnahme des zweiwertigen Eisens erfolgt hauptsächlich im Duodenum und oberen Jejunum. Dreiwertiges Eisen muss reduziert werden, bevor es resorbiert werden kann. Im Blut wird das Eisen wieder in der dreiwertigen Form an das Transferrin gebunden. Andere Metalle oder Liganden (zum Beispiel Oxalsäure), welche schwerlösliche Eisenkomplexe bilden, hemmen die Eisenresorption. Im Körper ist Eisen zu etwa 70% an Hämoglobin gebunden, den Rest findet man im Myoglobin sowie als Ferritin oder Hämosiderin gespeichert. Das beim Hämoglobin- und Myoglobin-Abbau frei werdende Eisen wird zu einem grossen Teil wiederverwendet. Nur etwa 10% des Eisens werden mit Kot, Harn oder Schweiss ausgeschieden.
Eisenhaltige Schneckenkörner enthalten in der Regel 9.9 g/kg Eisen-III-Phosphat. Dreiwertiges Eisenphosphat enthält 37% Eisen. Pro Kilogramm Schneckenkörner muss demzufolge mit 3.6 g Eisen gerechnet werden.
 

4. Toxisches Prinzip

Eisenverbindungen sind stark korrosiv. In hoher Dosierung hat Eisen eine reizende Wirkung auf die Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes sowie einen toxischen Effekt auf Gefässe, Leber- und Herzparenchym. Wird die Bindungskapazität des Transferrins im Blut überschritten, kommt es zu schweren Vergiftungserscheinungen.
Die Radikalbildung spielt beim Mechanismus der Zellschädigung durch Eisenionen eine bedeutende Rolle. Übergangsmetallionen wie Fe2+/Fe3+ oder Cu+/Cu2+ sind in der Lage, Sauerstoffspezies mit geringer Toxizität (zum Beispiel O2, NO oder H2O2) in das äusserst reaktive Hydroxylradikal (OH) umzuwandeln. Solche Radikalübergänge wurden bereits 1934 von Haber und Weiss postuliert und werden deshalb gesamthaft als Haber-Weiss-Reaktion bezeichnet. Das dabei entstehende Hydroxylradikal ist ein besonders starkes Oxidationsmittel: es reagiert mit organischen Molekülen und setzt die Lipidperoxidation in Gang, welche sich kettenreaktionsartig über den Zellmembranen ausbreitet und zu Gewebeschädigung sowie -nekrose führt. Bei schwerer Schädigung kommt es sogar zu Koagulopathien. Die Flüssigkeits- und Elektrolytsverluste sowie die direkte Mitochondrialschädigung führen zu einer schweren metabolischen Azidose. Es resultieren eine gastrointestinale Schädigung, hepatische Nekrosen, kardiovaskulärer Kollaps und gelegentlich der Tod.
Aufgrund der toxischen Wirkung des freien Eisens werden zur Behandlung von Mangelkrankheiten dreiwertige Verbindungen, meist als Komplex mit Dextran, verwendet. Diese Komplexe dürfen nicht intravenös injiziert werden.
 

5. Toxizität bei Labortieren

Akute orale LD50 (in mg/kg Körpergewicht):

 MausRatteKaninchenHuhn
Ammoniumeisensulfat (Mohrs Salz, FeH8N2O8S2) 3'250  
Eisen 30'000  
Eisen(II)ammoniumsulfat 3'250  
Eisen(III)chlorid1'280   
Eisen(III)dextran1'000   
Eisen(II)fumarat1'5703'850  
Eisenpentacarbonyl  12 
Eisen(II)sulfat680-1'520319600 
 

II. Spezielle Toxikologie - Kleintier

1. Toxizität

Die orale Aufnahme von Eisenionen ist ab einer Dosis von 20 mg/kg Körpergewicht toxisch. Die minimal letale Dosis liegt im Bereich von 100 mg/kg. Bei Unterversorgung mit Selen, Vitamin E oder anderen Antioxidantien ist die Eisentoxizität gesteigert.
 

2. Latenz

Akute Vergiftungen manifestieren sich innerhalb weniger Stunden nach Exposition.
Chronische Vergiftungen infolge eines mässigen Eisenüberangebotes im Futter sind unwahrscheinlich, da bei bedarfsüberschreitender Dosierung die Resorption aus dem Verdauungskanal reguliert wird.
 

3. Symptome

Die akute Eisenvergiftung entwickelt sich in mehreren Schüben unterbrochen von kurzen Erholungsphasen:
-0-6 Stunden nach Ingestion: Depression und gastrointestinale Symptome durch Schleimhautschädigung.
-6-24 Stunden nach Ingestion: scheinbarer Verbesserung.
-12-96 Stunden nach Ingestion: gastrointestinale Symptome, metabolische Azidose, Schock, Leberversagen, Kreislaufkollaps, Koagulopathien, eventuell Tod.
-2-6 Wochen nach Exposition: selten Obstruktion des Gastrointestinaltrakts infolge fibrinöser Reparatur der Läsionen.
 
3.1Allgemeinzustand, Verhalten
Depression, nach intravenöser Verabreichung von Eisenpräparaten treten anaphylaktoide Reaktionen auf
  
3.2Nervensystem
Muskeltremor
  
3.3Oberer Gastrointestinaltrakt
Gelb-orange Verfärbung der Maulschleimhaut, Erosionen, Erbrechen, Hematemesis
  
3.4Unterer Gastrointestinaltrakt
Schmerzhaftes Abdomen, Durchfall, Blutungen in den Gastrointestinaltrakt, blutiger Kot
  
3.5Respirationstrakt
Dyspnoe, Lungenödem
  
3.6Herz, Kreislauf
Metabolische Azidose, Schock, Tod
  
3.7Bewegungsapparat
Keine Symptome
  
3.8Augen, Augenlider
Keine Symptome
  
3.9Harntrakt
Nierenversagen infolge Kreislaufschock, dunkle Verfärbung des Urins
  
3.10Fell, Haut, Schleimhäute
Petechien und Ekchymosen an den Schleimhäuten, ikterische Schleimhäute, zyanotische Schleimhäute, Ödeme
  
3.11Blut, Blutbildung
Kapillarschädigungen, Gerinnungsstörungen
  
3.12Fruchtbarkeit, Jungtiere, Laktation
Keine Symptome
 

4. Sektionsbefunde

Eisenvergiftungen hinterlassen Erosionen, Ulcera und Perforationen der Magen-Darm-Wand mit hämorrhagischer Gastroenteritis. Daneben können Leberdegenerationen, begleitet von Hämorrhagien ins Leberparenchym, Gallengangshyperplasie, Fibrose und Hämosiderose auftreten.
 

5. Weiterführende Diagnostik

5.11Direkter Nachweis
-Röntgen: Eisen ist strahlenundurchlässig und deshalb radiologisch sichtbar.
-Der direkte Eisennachweis im Serum ist möglich. Von einer Vergiftung kann man bei Werten > 0.35 mg/dL ausgehen.
 

6. Differentialdiagnosen

-Andere Ursachen von Gastroenteritis
-Magendrehung
-Zinkvergiftung
 

7. Therapie

7.1Notfallmassnahmen
-Kreislauf stabilisieren
-Atmung stabilisieren
-Krämpfe kontrollieren
 
7.2Dekontamination und Elimination
-Emesis auslösen, wenn der Zustand des Tieres es zulässt
-Magenspülung, wenn das Auslösen einer Emesis nicht möglich ist.
-Aktivkohle bindet Eisen nicht und ist daher wirkungslos
 
7.3Antidottherapie
-Als Antidot wird der Chelatbildner Deferoxamin eingesetzt, in einer Dosis von 40 mg/kg i.m. alle 4-8 Stunden. Bei intravenöser Applikation sollte eine Infusionsgeschwindigkeit von 15 mg/kg/Stunde nicht überschritten werden. Die Eisenkomplexe verfärben den Urin orange-rot. Die Therapie kann abgebrochen werden, sobald der Harn wieder seine normale Farbe bekommt.
 
7.4Weitere symptomatische Massnahmen
-Zur Behandlung der Azidose sollte Natriumbikarbonat infundiert werden.
-Bei anaphylaktoiden Reaktionen muss ein Therapieversuch mit Adrenalin (0.01 mg/kg i.v. oder i.m.) durchgeführt werden. Aufgrund der kurzen Wirkungsdauer ist bei längerer Behandlung eine Infusion (bis 0.3 µg/kg/Minute i.v.) vorzuziehen.
 

8. Fallbeispiele

Genügend dokumentierte Fälle von Eisenvergiftungen bei Hund oder Katze liegen den Autoren nicht vor.
 

9. Literatur

Cheney K, Gumbiner C, Benson B & Tenenbein M (1995) Survival after a severe iron poisoning treated with intermittent infusions of deferoxamine. Clin Toxicol 33, 61-66
 
Forth W & Rummel W (1987) Pharmakotherapie des Eisenmangels. In: Pharmakologie und Toxikologie (W Forth, D Henschler & W Rummel, eds) BI Wissenschaftsverlag, Mannheim, pp 389-395
 
Gangolli S (1999) The dictionary of substances and their effects, Second Edition. Royal Society of Chemistry, Cambridge
 
Humphreys DJ (1988) Veterinary Toxicology, Bailliere Tindall, pp 48-49
 
Kühnert M & Gaede W (1991) Vergiftungen durch Emissionen und Immissionen. In: Veterinärmedizinische Toxikologie (M Kühnert, ed) Gustav Fischer, Jena, pp 197-306
 
Lorgue G & Lechenet J & Riviere A (1987) Précis de Toxicologie Clinique Vétérinaire, Édition du Point Vétérinaire, Maisons-Alfort, pp 101-102
 
Mills KC & Curry SC (1994) Acute iron poisoning. Emerg Med Clin North Am 12, 397
 
Tollerz G & Lannek N (1964) Protection against iron toxicity in vitamin E-deficient piglets and mice by vitamin E and synthetic antioxidants. Nature 201, 846-847
 
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