Eisen und Eisenverbindungen

 

2. Quellen

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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. Eisen-Tabletten sind röntgendicht, Eisen-Kapseln jedoch nicht.

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Ungefährlich sind metallisches Eisen und Rost (Eisenoxid).

 

3. Kinetik

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Eisen muss ionisiert sein, um absorbiert werden zu können. Fe2+ ist besser bioverfügbar als Fe3+. 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), die schwerlösliche Eisenkomplexe bilden, hemmen die Eisenresorption. Im Körper ist Eisen zu etwa 70% an Hämoglobin gebunden, den Rest findet man im Myoglobin, Hämosiderin oder in Form von Ferritinmolekülen in den Geweben sequestriert. Eisen, das beim Hämoglobin- und Myoglobin-Abbau frei wird, wird zu einem grossen Teil wiederverwendet. Nur etwa 10% des Eisens werden mit Faeces, Harn oder Schweiss ausgeschieden.

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Im Gegensatz zu den meisten Metallen sind Tiere nicht in der Lage, überschüssiges Eisen auszuscheiden. Bei einer Überdosierung wird es in den Zellen in Ferritin eingebaut.

Eisenhaltige Schneckenkörner enthalten in der Regel 12.5-15 g/kg Eisen-III-Phosphat, das 37% Eisen-III enthält. Pro Kilogramm Schneckenkörner muss demzufolge mit 4.6-5.6 g Fe³⁺ gerechnet werden.
 

Salz	Enthaltenes elementares Eisen (%)
Eisen (als Eisen II-Salz, "ferrous")	100
Eisen (als Eisen III-Salz, "ferric")	100
Eisenammoniumcitrat (Ammoniumeisen-III-citrat)	15
Eisenchlorid (Eisen-III-chlorid)	34
Eisenhydroxid (Eisen-III-hydroxid)	63
Eisenphosphat (Eisen-III-phosphat)	37
Eisenpyrophosphat (Eisen-III-pyrophosphat)	30
Ferrocholinat (Eisen-III-cholincitrat)	12
Ferroglycinsulfat (Eisen-II-glycin-sulfat)	16
Eisenfumarat (Eisen-II-fumarat)	33
Eisencarbonat (Eisen-II-carbonat)	48
Eisenglukonat (Eisen-II-gluconat)	12
Eisenlactat (Eisen-II-lactat)	24
Eisen-II-sulfat (wasserfrei)	37
Eisen-II-sulfat (Hydrat)	20
Peptonisiertes Eisen	17

 

4. Toxisches Prinzip

Eisenverbindungen sind stark korrosiv und reaktiv. In hoher Dosierung hat Eisen eine reizende Wirkung auf die Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes, was eine Schädigung der Schleimhaut-Integrität und erhöhte Eisenaufnahme ermöglicht, 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, die 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, Gefässschäden im ZNS 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):

	Maus	Ratte	Kaninchen	Huhn
Ammoniumeisensulfat (Mohrs Salz, FeH8N2O8S2)		3'250
Eisen		30'000
Eisen(II)ammoniumsulfat		3'250
Eisen(III)chlorid	1'280
Eisen(III)dextran	1'000
Eisen(II)fumarat	1'570	3'850
Eisenpentacarbonyl			12
Eisen(II)sulfat	680-1'520	319	600

 

II. Spezielle Toxikologie - Kleintier

Vorgehen im Notfall nach Einnahme von Schneckenkörnern
1.	Hund, Katze (5 kg Körpergewicht): Einnahme mehr als einer handvoll Körner: provozierte Emesis notwendig (Aktivkohle bindet Eisen nicht). Weniger als eine handvoll Körner: keine Massnahmen notwendig.
2.	Symptomatische Therapie.

 

1. Toxizität

-	Die orale Aufnahme von Eisenionen ist ab einer Dosis von 20-60 mg/kg Körpergewicht toxisch. Schwere Symptome sind ab 60 mg/kg Körpergewicht zu erwarten. Die minimal letale Dosis liegt im Bereich von 100 mg/kg. Bei Unterversorgung mit Selen, Vitamin E oder anderen Antioxidantien ist die Eisentoxizität gesteigert. Injizierbares Eisen ist aufgrund der viel grösseren Bioverfügbarkeit toxischer.
-	Die Einnahme von Eisen(III)-Phosphat-haltigen Schneckenkörnern stellen für Hunde ein eher geringes Vergiftungsrisiko dar. Die häufigsten Symptome sind Apathie, Erbrechen, Abdominalschmerzen und Durchfall. Erhöhte Eisenwerte im Blut werden nicht erwartet.

 

2. Latenz

-	Akute Vergiftungen manifestieren sich innerhalb weniger Stunden nach Exposition. Nach einer symptomfreien Latenz von 6-8 Stunden ist keine Toxikose mehr zu erwarten.
-	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 verläuft in vier Phasen, wobei die Schwere und der Zeitpunkt der einzelnen Phasen von der Dosis und dem Ausmass der Gewebeschädigung abhängen:

-	Stadium I (0-6 Stunden): Vomitus, Diarrhoe, Lethargie, Magen-Darm-Blutungen, Abdominalschmerzen.
-	Stadium II (6-24 Stunden): scheinbare Erholung.
-	Stadium II (12-96 Stunden): Vomitus, Diarrhoe, Magen-Darm-Blutungen, Abdominalschmerzen, Lethargie, Schock, Tremor, metabolische Acidose.
-	Stadium IV (2-6 Wochen): Strikturen in der Speiseröhre oder im Gastrointestinaltrakt infolge fibröser Reparatur der Läsionen möglich.

 

3.1	Allgemeinzustand, Verhalten
	Depression, Lethargie; nach intravenöser Verabreichung von Eisenpräparaten treten anaphylaktoide Reaktionen auf
3.2	Nervensystem
	Muskeltremor; ZNS-Ödeme nach Gefässverletzungen, hepatische Enzephalopathie nach Leberschäden
3.3	Oberer Gastrointestinaltrakt
	Gelb-orange Verfärbung der Maulschleimhaut, Erosionen, Erbrechen, Hematemesis
3.4	Unterer Gastrointestinaltrakt
	Schmerzhaftes Abdomen, Durchfall, Blutungen in den Gastrointestinaltrakt, blutiger Kot
3.5	Respirationstrakt
	Dyspnoe, Lungenödem
3.6	Herz, Kreislauf
	Metabolische Azidose, Schock, Tod
3.7	Bewegungsapparat
	Keine Symptome
3.8	Augen, Augenlider
	Keine Symptome
3.9	Harntrakt
	Nierenversagen infolge Kreislaufschock, dunkle Verfärbung des Urins
3.10	Fell, Haut, Schleimhäute
	Petechien und Ekchymosen an den Schleimhäuten, ikterische Schleimhäute, zyanotische Schleimhäute, Ödeme
3.11	Blut, Blutbildung
	Vasodilatation, Kapillarschädigungen, Gefässleckagen, Blutungen; Gerinnungsstörungen
3.12	Fruchtbarkeit, Jungtiere, Laktation
	Keine Symptome

 

4. Sektionsbefunde

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Die primären groben Läsionen sind Schädigungen des Gastrointestinal-Traktes, der Leber und des Gefässsystems; Gastrointestinal-Trakt: Erythem bis vollständige Epithelnekrose; Blutungen: häufig im Gastrointestinal-Trakt und in der Leber, aber auch in den anderen Organsystemen; Leber: Leberdegenerationen, Hämorrhagien im Leberparenchym, Gallengangshyperplasie, Fibrose und Hämosiderose; pathologische Ödeme und Blutungen infolge Schädigung der Gefässe sind in jedem Organsystem möglich.

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Histologische Befunde: zelluläre Schäden an Gefässendothel, Hepatozyten und Herzmuskelzellen.

 

5. Weiterführende Diagnostik

5.1	Direkter Nachweis

-	Röntgen: Eisen ist strahlenundurchlässig und deshalb radiologisch sichtbar; Röntgenaufnahmen können helfen, Pillenbezoare oder an der Speiseröhren-/Magenschleimhaut haftende Pillen sichtbar zu machen.
-	Der direkte Eisennachweis im Serum ist möglich. Von einer Vergiftung kann man bei Werten > 0.35 mg/dL ausgehen.
-	Serumanalyse auf Gesamteisen und Eisenbindungskapazität (TEBK, TIBC): die normale Eisenbindungskapazität im Serum beträgt das 3- bis 4-fache der Serumeisenkonzentration; bei Einnahme von Kautabletten oder flüssigen Lösungen ist der Serumeisengehalt 2-3 Stunden nach der Einnahme, bei Kapseln oder nicht kaubaren Tabletten ist der Serum-Eisenwert 4-6 Stunden nach der Einnahme zu überprüfen; eine Chelatbildung ist angezeigt: > 0.25-0.5 mg/dL oder Serumeisen > TEBK.
-	Hämolysierte Serumproben sind zu vermeiden, da die Hämolyse den Eisengehalt erhöht; die Absorptionsraten können variieren und die Serum-Eisenkonzentration kann sich schnell ändern; Kontrolle des Eisenwerts alle 2-4 Stunden, bis die Werte ihren Höchststand erreicht haben; dann alle 6-8 Stunden bei Patienten, die eine Chelat-Therapie erhalten.
-	Serum-Eisen-Werte bei asymptomatischen Patienten 5-6 Stunden nach der Einnahme kontrollieren.

 

5.2	Veränderte Laborwerte

-	Blutchemie: normale bis erhöhte AST (Aspartat-Aminotransferase)-, ALT (Alanin-Aminotransfera)- und ALP (Alkalische Phosphatase)-Werte, Hypo- oder Hyperglykämie, metabolische Azidose.
-	Differentialblutbild: Leukozytose.
-	Gerinnungsprofil: DIC (disseminierten intravasalen Koagulopathie) möglich.
-	Blutdruck: Hypotonie möglich.

 

6. Differentialdiagnosen

-	Andere Ursachen einer Gastroenteritis, Pankreatitis
-	Magendrehung, Volvulus
-	Zinkvergiftung
-	Abfälle
-	Schlangenbiss
-	Hypoadrenokortizismus
-	Hitzschlag
-	Stoffwechselerkrankung (Nieren, Leber)

 

7. Therapie

7.1	Notfallmassnahmen

-	Kreislauf stabilisieren
-	Atmung stabilisieren
-	Krämpfe kontrollieren

 

7.2	Dekontamination und Elimination

-	Emesis auslösen, wenn der Zustand des Tieres es zulässt
-	Magenspülung, wenn das Auslösen einer Emesis nicht möglich ist.
-	Magnesiumhydroxid (Milk of Magnesia, 80 mg/ml), bei Einnahmen von > 60 mg Eisen/kg Körpergewicht: 5-30 ml/Hund 1-2mal täglich; kann die Absorption aus dem Darmtrakt reduzieren (Brutlag et al., 2012; Khan, 2014; Papich, 2016).
-	Aktivkohle bindet Eisen nicht und ist daher wirkungslos

 

7.3	Antidottherapie

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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.

 

7.4	Weitere 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. Fallbeispiel

8.1	Ein Golden Retriever (8 Monate, 19 kg, weiblich) hat vor 22 Stunden etwa 500 g Schneckenkörner mit 3% Eisen(III)-Phosphat (15g/kg) gefressen.
	Symptome: Salivation, Vomitus (bläulich), Durchfall (bläulich), Abdominalschmerzen.
	Therapie: Infusionen, Maropitant, Zantic, Amoxicillin.
	Verlauf: Erholung nach 3 Tagen.
	(Tox Info Suisse)

 

9. Literatur

Brutlag AG, Flint CTC & Puschner B (2012) Iron intoxication in a dog consequent to the ingestion of oxygen absorber sachets in pet treat packaging. J Med Toxicol 8, 76-79
 
Buhl KJ, Berman FW & Stone DL (2013) Reports of metaldehyde and iron phosphate exposures in animals and characterization of suspected iron toxicosis in dogs. JAVMA 242, 1244-1248
 
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
 
Hovda LR, Brutlag AG, Poppenga RH & Epstein SE (2024) Blackwell's five-minute veterinary consult clinical companion: small animal toxicology, 3rd edition. Wiley Blackwell, pp. 649-655
 
Humphreys DJ (1988) Veterinary Toxicology, Bailliere Tindall, pp 48-49
 
Khan SA (2014) Multivitamins and iron (toxicity). MSD Manual Veterinary Manual (https://www.msdvetmanual.com/toxicology/toxicities-from-human-drugs/multivitamins-and-iron-toxicity#)
 
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
 
Papich MG (2016) Magnesium hydroxide. In: Saunders Handbook of Veterinary Drugs (4th ed), Small and Large Animal, pp 467-468
 
Tizzard Z & Bates N (2018) Ferric phosphate molluscicide exposure in dogs: low risk of poisoning. Clin Toxicol 56, 23-24. 38th Congress of the EAPCCT, May 22-25, 2018; Bucharest, Romania
 
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