Magnesium

Die menschlichen Magnesiumspeicher befinden sich im Skelett (60%), in der Muskulatur (30%), in den Zellen und der Gewebeflüssigkeit. Im Energiestoffwechsel spielt es als Aktivator wichtiger Enzyme eine große Rolle. Weitere Aufgaben umfassen die Knochenmineralisation; Muskelanspannung, Hormonbildung und -freisetzung sowie Reizübertragung vom Nerv auf den Muskel. Magnesium beeinflusst zudem die Bildung der DNA sowie die Stabilität der Zellwände.

Chemie und Stoffwechsel

Magnesium tritt elementar als silberweiß glänzendes Metall auf. Im Körper eines Erwachsenen befinden sich durchschnittlich 20 g Magnesium. Innerhalb der Köperzellen ist Magnesium teilweise mit Nukleinsäuren, Phospholipiden, Proteinen oder dem energiereichen Adenosintriphosphat (ATP) verbunden. Magnesium wird im gesamten Dünndarm aufgenommen. In der Regel beträgt die Absorptionsrate zwischen 35 und 55%. Magnesium wird in den Nieren zu 95 bis 97% rückresorbiert und steht dem Organismus erneut zur Verfügung.

Magnesium wird im gesamten Dünndarm aufgenommen. In der Regel beträgt die Absorptionsrate zwischen 35 und 55% und kann je nach zugeführter Magnesiummenge auf bis zu 75% ansteigen oder auf bis zu 25% absinken. Die Aufnahme in die Darmzellen erfolgt sowohl parazellulär durch passive Diffusion als auch transzellulär durch einen carrier-vermittelten Prozess. Hierzu dienen spezifische Transportproteine. Magnesium wird vorrangig über einen speziellen Transporter, den Ionenkanal TRPM6 in die Darmwand aufgenommen. Bei einem hohen Angebot an Magnesium ist dieser Transportmechanismus gesättigt und die resorbierte Magnesiummenge nimmt prozentual ab. Umgekehrt resultiert aus einer geringen Magnesiumzufuhr oder einem Magnesiummangelzustand ein Anstieg der intestinalen Absorption. Bei geringem Magnesium-Serumspiegel werden unter anderem Parathormon (PTH) und Calcitriol vermehrt frei gesetzt. Indem PTH und Calcitriol zum einen die Magnesiumaufnahme im Dünndarm und zum anderen den Transport des Mineralstoffs aus dem Darm in den Extrazellularraum stimulieren, führen sie zum Anstieg der extrazellulären freien Magnesiumkonzentration.

Im Körper eines Erwachsenen befinden sich durchschnittlich 20 g Magnesium. Innerhalb der Köperzellen ist Magnesium teilweise mit Nukleinsäuren, Phospholipiden, Proteinen oder dem energiereichen Adenosintriphosphat (ATP) verbunden. Die Magnesiumkonzentration im Blut unterliegt den engen Grenzen von 0,7-1,1 mmol/ l. Ungefähr die Hälfte des im Blutserum enthaltenen Magnesiums liegt als Ionen vor. Etwa 35% sind an Eiweiße (vor allem Albumin) gebunden und ca. 14% bilden Verbindungen mit Zitrat, Sulfat, Phosphat oder freien Fettsäuren.

Etwa 95% des gesamten Magnesiumbestandes im Körper befinden sich in den Körperzellen (intrazellulär). Hiervon sind zwischen 50 und 70% in gebundener Form als Hydroxylapatit in den Knochen lokalisiert. Das Skelett stellt damit den größten Magnesiumspeicher dar. Etwa 30% des intrazellulär vorhandenen Magnesiums sind in der Muskulatur und der restliche Anteil im Weichteilgewebe gespeichert. Das im Weichteilgewebe vorhandene Magnesium ist zu 90% an ATP, Phospholipide, Nukleinsäuren und Polyamine gebunden. Schätzungsweise 10% liegen in ionisierter, freier Form vor.

Lediglich 5% des im Körper vorhandenen Magnesiums, sind in der extrazellulären Flüssigkeit und weniger als 1% im Serum sowie in der, zwischen den Körperzellen liegenden Flüssigkeit zu finden. Die Konzentration im Serum beziehungsweise Plasma beträgt etwa 0,8-1,1 mmol/ l. Davon sind 32% an Plasmaproteine Albumin oder Globulin und schätzungsweise 13% an niedermolekulare Liganden wie Zitrat, Phosphat, Sulfat oder Karbonat gebunden. 55% sind als Magnesiumionen frei gelöst.

Nur das ionisierte freie Magnesium ist biologisch aktiv und wird in engen Grenzen reguliert. Bei erhöhter intrazellulärer Magnesiumkonzentration wird vermehrt Magnesium aus der Zelle transportiert (Mg2+-Efflux). Kommt es zu einem Abfall des zytosolischen Spiegels, wird umgekehrt der Magnesiumeinstrom in die Zelle gefördert (Mg2+-Influx). Die intrazelluläre Magnesiumkonzentration kann unter anderem, aufgrund von fehlenden Bindungsstellen wie beispielsweise bei exzessivem ATP-Verbrauch, absinken (Magnesiumdepletion). Damit die zytosolische Magnesiumkonzentration wieder ihren normalen Stand erreicht, muss sowohl die Magnesiumzufuhr erhöht als auch die Synthese von Bindungsstellen stimuliert werden. Zum Beispiel kann durch die Gabe von Orotsäure die ATP-Synthese gesteigert werden. Orotsäure ist eine wichtige körpereigene Substanz, die besonders reichhaltig in der Muttermilch zu finden ist.

Die freie extrazelluläre Magnesiumkonzentration wird unter physiologischen Bedingungen durch Anpassung von Resorption, Ausscheidung und Austausch mit den Speichern im Skelett mit Hilfe eines komplexen hormonellen Regelsystems in einem sehr engen Bereich konstant gehalten.

Die Nieren nehmen über spezifische Sensoren Veränderungen der extrazellulären freien Magnesiumkonzentration wahr. Bei einem Abfall des Serumspiegels wird Parathormon (PTH) in den Nebenschilddrüsenzellen vermehrt ausgeschüttet, das an den Nieren die Expression der 1alpha-Hydroxylase und damit die Calcitriolbildung fördert. PTH und Calcitriol stimulieren die tubuläre Magnesiumrückresorption und hemmen die renale Magnesiumausscheidung (Zunahme der extrazellulären freien Magnesiumkonzentration). Ein Abfall der renalen Magnesiumausscheidung unter 4 mmol pro Tag deutet auf einen Magnesiummangel.

Auch die C-Zellen der Schilddrüse nehme über spezifische Sensoren eine Veränderung der Magnesium-Serumkonzentration wahr, in dessen Folge diese vermehrt Calcitonin freisetzt. Calcitonin stimuliert die renale Magnesiumausscheidung. Calcitonin ist demnach bei erhöhtem Magnesium-Serumspiegel für die Senkung der extrazellulären Magnesiumkonzentration zuständig und wirkt damit antagonistisch zu PTH. Infolge einer hohen Magnesium-Serumkonzentration wird parallel zur Calcitoninausschüttung, die Sekretion von Parathormon und die davon gesteuerte Produktion von Calcitriol vermindert. Das Ergebnis ist eine reduzierte Magnesiumresorption im Darm sowie Diffusion in den Extrazellulärraum, eine gehemmte renale tubuläre Rückresorption und somit eine erhöhte Magnesiumausscheidung über die Nieren. Im Anschluss fällt die extrazelluläre freie Magnesiumkonzentration ab und der Magnesium-Serumspiegel normalisiert sich.

Neben Calcitonin kann die renale Rückabsorption von Magnesium durch Aldosteron, ADH, Thyreoidhormon, Wachstumshormon und eine hohe Zufuhr von Kalzium herabgesetzt werden.

Magnesium wird in den Nieren glomerulär filtriert und zu 95 bis 97% rückresorbiert. Durch die tubuläre Rückresorption steht Magnesium dem Organismus erneut zur Verfügung. Zwischen 3 und 5% der glomerulär filtrierten Magnesiummenge (5 bis 8,5 mmol Magnesium pro Tag) werden mit dem Endharn ausgeschieden.

Bioverfügbarkeit

Art und Löslichkeit der verwendeten Magnesiumverbindungen beeinflussen deren Bioverfügbarkeit. Auch die Zusammensetzung und Art der Nahrungsmittel beeinflussen das Aufnahmevermögen. Weitere Einflussfaktoren sind Darmmotilität, Passagezeit, Interaktionen mit anderen Elementen, Versorgungsstatus des Körpers, Lebensalter, körperliche Aktivität und Flüssigkeitsaufnahme (Magnesium aus Mineralwasser ist zu etwa 50% verfügbar). QQ

Art und Löslichkeit der verwendeten Magnesiumverbindungen beeinflussen deren Bioverfügbarkeit. So sind Magnesiumzitrat, -chlorid, -laktat und -aspartat besser verfügbar als Magnesiumoxid und -sulfat. Auch die Zusammensetzung und Art der Nahrungsmittel beeinflussen das Aufnahmevermögen. Magnesium aus Milch ist besser bioverfügbar als aus Getreideprodukten, Hülsenfrüchten oder Fleisch.

Weitere Einflussfaktoren:

  • Darmmotilität
  • Passagezeit
  • Interaktionen mit anderen Elementen
  • Versorgungsstatus des Körpers
  • Lebensalter
  • körperliche Aktivität
  • Flüssigkeitsaufnahme (Magnesium aus Mineralwasser ist zu etwa 50% verfügbar)

Wird magnesiumreiches Mineralwasser im Zusammenhang mit einer Mahlzeit zugeführt, steigt die Absorptionsrate beziehungsweise Bioverfügbarkeit des Magnesiums um durchschnittlich 14%.

Funktionen und Aufgaben

Der essenzielle Mineralstoff ist an der Energiegewinnung und -bereitstellung, der Muskelkontraktion, der Speicherung und Freisetzung von Hormonen und Neurotransmittern, der Mineralisation und dem Wachstum des Knochens sowie der neuromuskulären Erregungsleitung und –weiterleitung beteiligt.

Als an ATP gebundenes Element, erleichtert Magnesium die Abspaltung der energiereichen Phosphatreste aus dem ATP. Zudem ist der essenzielle Mineralstoff am Abbau energieliefernder Makronährstoffe durch Oxidation wie Kohlenhydraten, Proteinen, Fetten und Glukose beteiligt.

Als Gegenspieler von Kalzium setzt Magnesium die Kontraktion der glatten und quergestreiften Muskelzellen herab, wodurch schließlich der Energieverbrauch und Gefäßtonus verringert wird

Magnesium hemmt sowohl die Funktion des Parathormons als auch die Freisetzung von Adrenalin und Noradrenalin. Aufgrund der Reduzierung der Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin, kann Magnesium auch als „Stress-Mineral“ bezeichnet werden. Mit sinkendem Magnesium-Serumspiegel steigt, infolge der erhöhten Ausschüttung der Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin, die Empfindlichkeit gegenüber Stress, insbesondere Lärmstress; Magnesiumdefizite können demnach zu stressinduzierten physiologischen Schäden führen.

Magnesium ist wichtiger Bestandteil des Skelettsystems (Speicherfunktion) und übt in Form des Hydroxylapatits in Knochen und Zähnen Stützfunktionen aus.

Magnesium verdrängt als physiologischer Kalzium-Antagonist die Kalziumionen kompetitiv von Rezeptoren und Bindungsstellen und hemmt somit den Kalziumeinstrom in die Zellen der glatten Muskulatur und verhindert die intrazelluläre Bindung von Kalzium an Troponin. Daraus folgt eine verminderte Muskelkontraktion beziehungsweise eine verminderte Erregbarkeit von Muskeln und Nerven und eine daraus resultierende Senkung des Energieverbrauchs sowie des Gefäßtonus.

Weitere Aufgaben: 

  • Stabilisierung biologischer Membranen
  • Beeinflussung der Zelladhäsion über magnesiumabhängige Integrine
  • Hemmung der Thrombozytenaggregation (Anhäufung von Blutplättchen)
  • Modulation von Ionenpumpen/ -kanälen (Bsp.: Blockade des NMDH (N-Methyl-D-Aspartat)-Rezeptorkanals)
  • Regulation von Kaliumkanälen in den Herzmuskelzellen
  • Aufrechterhaltung des elektrischen Potenzials von Nerven- und Muskelmembranen, normale synaptische Übertragung von Aktionspotenzialen in den Neuronen

Interaktionen

Der Magnesium-Stoffwechsel wird durch eine ganze Reihe von Medikamenten beeinträchtigt und zudem durch verschiedene Nährstoffe beeinflusst. So steigern beispielsweise bestimmte Wirkstoffe aus der aus der Gruppe der Immunsuppressiva die renale Magnesiumausscheidung, Antibioika und Antazida senken die Magensiumresorption und Phenytoin (ein Arzneistoff zur Behandlung der Epilepsie) senkt die Magnesiumblutwerte.

Magnesium wird durch eine ganze Reihe von Medikamenten beeinträchtigt. Der Stoffwechsel von Magnesium wird zudem durch verschiedene Nährstoffe beeinflusst.

Mangelerscheinungen

Ein Magnesiummangel mit definierten Symptomen, tritt beim gesunden Menschen mit den üblichen Ernährungs- und Lebensgewohnheiten nicht auf. Die häufigsten Ursachen einer Hypomagnesiämie sind daher einseitige Ernährungsweisen, ungenügende Magnesiumzufuhr bei parenteraler Ernährung, chronische Durchfälle und erhöhte Magnesiumausscheidung mit dem Harn, als Folge einer Behandlung mit Diuretika. Auch bei chronischem Alkoholismus findet sich häufig ein Magnesiummangel vor. Nicht nur die unzureichende Ernährungsweise der Alkoholiker ist hierfür verantwortlich, sondern in Verbindung damit eine Hemmung der tubulären Rückresorption durch Äthylalkohol. Mit ausgeprägten klinischen Symptomen ist bei einem Magnesiumspiegel von unter 0,4 mmol pro Liter Serum zu rechnen. Da Magnesium Bestandteil der Natrium-Kalium-ATPase und Kalzium-ATPase und somit für die regelmäßige Kontraktion der Herzkranzgefäße verantwortlich ist, kann ein Magnesiummangel zu Herzrhythmusstörungen und einer verminderten Pumpleistung und Durchblutung des Herzens führen. Aus diesem Grund wird Magnesium vermehrt in der Herzinfarktprophylaxe eingesetzt.

Zudem finden sich bei einem Magnesiumdefizit eine Übererregbarkeit bis hin zur Muskelschwäche und Neigung zu Muskelkrämpfen wieder. Es treten zudem Symptome wie Gefühllosigkeit, Schlafstörungen, Kribbeln, Muskelschwäche, Stressempfindlichkeit und Zittern auf, die aber wenig charakteristisch sind und insbesondere denen bei Kalziummangel ähneln. Auch die Blutdruckregulation ist unter anderem von Magnesium abhängig. Magnesium ist zusammen mit Kalium an der Druckregulierung im Gefäßsystem beteiligt. Ein Magnesiummangel läßt den Blutdruck steigen.

Toxizität

Auch bei einem vermehrten Verzehr magnesiumhaltiger Lebensmittel kommt es bei einem gesunden Menschen nicht zum Auftreten einer Hypermagnesiämie. Die Voraussetzung dafür ist in den meisten Fällen eine fortgeschrittene Niereninsuffizienz in Kombination mit einer hohen Magnesiumaufnahme, besonders wenn magnesiumhaltige Arzneimittel wie beispielsweise Antazida oder Abführmittel, eingenommen werden. Die Symptome äußern sich in Form von  Blutdruckabfall, Schläfrigkeit und Hautrötungen und bei extrem hohem Magnesiumspiegel im Plasma in Form von Atemlähmungen. Bei Konzentrationen über 6 mmol pro Liter muss mit Bewusstseinsstörungen im schläfrigen Zustand bis hin zum Koma gerechnet werden. Von weitaus größerer Bedeutung scheint eine prophylaktische und therapeutische Wirkung des Magnesiums zu sein. Eine optimale oder leicht erhöhte Magnesiumzufuhr wirkt sich im Hinblick auf Herz-Kreislauferkrankungen, bei nächtlichen Wadenkrämpfen oder als Wehenhemmer positiv aus.

Vorkommen und Zufuhrempfehlungen

Mithilfe einer ausgewogenen Ernährung kann der tägliche Bedarf an Magnesium gedeckt werden. Der tägliche Magnesiumbedarf variiert in Abhängigkeit der ausgeschiedenen Menge. Bei starkem Schwitzen oder Stress kann der Mindestbedarf an Magnesium höher ausfallen. Auch bei lang andauernder Einnahme verschiedener Medikamente (einige Antibiotika, Medikamente zur Behandlung von Krebserkrankungen, Kortison, Kontrazeptiva wie z.B. die Pille zur Schwangerschaftsverhütung oder Diuretika) ist der tägliche Magnesiumbedarf erhöht.

Mit Hilfe einer ausgewogenen Ernährung kann der tägliche Bedarf an Magnesium gedeckt werden. Als magnesiumreich gelten dabei Nahrungsmittel, deren übliche Portionsgröße mindestens 10% des empfohlenen Tagesbedarfs decken.

Ein Mineralwasser darf nur dann den Zusatz “magnesiumhaltig“ tragen, wenn der Gehalt an Magnesium mindestens 50 mg pro Liter beträgt. (Quelle: Mineral- und Tafelwasser-Verordnung).

Der tägliche Magnesiumbedarf variiert in Abhängigkeit der ausgeschiedenen Menge. Die Angaben für die tägliche Magnesiumzufuhr beruhen auf der Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE). Die Empfehlungen gewährleisten in ausgewählten, gesunden Alters- und Personengruppen der Bevölkerung, eine Bedarfsdeckung von nahezu 98%.

Jugendliche und Erwachsene benötigen je nach Alter und Geschlecht 300 bis 400 mg Magnesium pro Tag. Kinder bis vier Jahren bedürfen zwischen 24 und 80 mg; Kinder bis 15 Jahre zwischen 120 und 310 mg Magnesium. Schwangere sollten 310 mg und Stillende 390 mg Magnesium über die Nahrung zuführen.

Bei starkem Schwitzen oder Stress kann der Mindestbedarf an Magnesium höher ausfallen. Der Magnesiumbedarf kann bei lang andauernder Einnahme verschiedener Medikamente (einige Antibiotika, Medikamente zur Behandlung von Krebserkrankungen, Kortison, Kontrazeptiva wie z.B. die Pille zur Schwangerschaftsverhütung oder Diuretika) ebenfalls erhöht sein.

Laut den Ergebnissen der Nationalen Verzehrsstudie II (Umfragedauer 2005 bis 2006) liegt die durchschnittliche Magnesiumzufuhr bei Männern im Bereich von 432 mg. Frauen nehmen im Mittel 361 mg Magnesium pro Tag zu sich. Dies bedeutet, dass der überwiegende Anteil der Bevölkerung die Empfehlungen überschreitet.

Dennoch erreichen 26% der Männer und 29% der Frauen die von der DGE empfohlene Magnesiumzufuhr nicht. Der höchste Anteil der Menschen, die die Empfehlung unterschreiten, sind junge Frauen der Altersgruppe 14 bis 18 Jahre (56%).

Downloads

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  Miniposter Magnesium
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  Lebensmitteltabelle Magnesium
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