Mikronährstoffe

Essenzieller Cofaktor Magnesium

Wissenswertes zu Mangelzuständen und Supplementation

Magnesium ist als essenzieller Cofaktor hunderter Enzyme an den verschiedensten metabolischen und neurologischen Prozessen beteiligt. Ein Mangelzustand äußert sich ­unter anderem in Muskelkrämpfen, intestinalen Krämpfen und Arrhythmien. | Von Julia Podlogar und Martin Smollich

Physiologische Funktion

Als Cofaktor zahlreicher ATP-abhängiger Enzyme spielt Magnesium eine entscheidende Rolle in praktisch allen metabolischen Vorgängen und ist essenziell für die Synthese von Nukleinsäuren. Als Calcium-Antagonist moduliert Magnesium die Reizweiterleitung in Nerven- und Muskelzellen sowie die Muskelkontraktion. Auch für die Funktion der Na+/K+-ATPase bei der neuromuskulären Erregungsleitung ist die Anwesenheit von Magnesium zwingend erforderlich. Außerdem reguliert Magnesium die Permeabilität von Zellmembranen und stabilisiert die Knochenmatrix; im Herz-Kreislauf-System beeinflusst es die Entstehung von Aktionspotenzialen in den Herzmuskelzellen und den Gefäßmuskeltonus [1].

Vorkommen und Besonderheiten der Versorgung

Magnesium ist in den meisten tierischen und pflanzlichen Nahrungsmitteln in unterschiedlichem Maß enthalten. Bei der Zubereitung können durch Wässern, Kochen und Blanchieren erhebliche Verluste entstehen. Die Resorption von Magnesium wird durch zahlreiche begleitende Nahrungsbestandteile abgeschwächt, z. B. durch freie Fettsäuren, Zink, Oxalat und Ballaststoffe, nicht jedoch – wie lange angenommen – durch Calcium. Ob die Anwesenheit von Vitamin D die Magne­sium-Bilanz günstig beeinflusst, ist noch unklar [1]. Einen Überblick über den Magnesium-Gehalt verschiedener Lebensmittel bietet Tabelle 1.

Nahrungsmittel
Magnesium-Gehalt [mg/100 g]
Weizenkleie
480
Sonnenblumenkerne
420
Cashewnüsse
267
Sojabohnen
220
Erdnüsse
160
Kartoffelchips
64
Weizenvoll­kornbrot
60
Banane
30
Grünkohl
31
Schnittbohnen
22
Kuhmilch
22
Birne
7

Zufuhrempfehlungen

Der tägliche Bedarf an Magnesium ist vom Gesundheitszustand, der Nahrungszusammensetzung, eventuellem Alkoholkonsum und Stressfaktoren abhängig und daher schwierig zu bestimmen. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung stützt sich in ihren Empfehlungen für die tägliche Zufuhr auf Bilanzstudien. In der Schwangerschaft ist der Bedarf nur moderat erhöht, wohingegen in der Stillzeit aufgrund der Sezernierung von Magne­sium in die Milch ein gesteigerter Bedarf von 80 bis 90 mg pro Tag besteht (Tab. 2). Der Schätzwert für die empfohlene Magnesium-Zufuhr bei Säuglingen orientiert sich am Magnesium-Gehalt der Frauenmilch.

Tab. 2: D-A-CH-Referenzwerte für die tägliche Magnesium-Zufuhr [5]
Alter
Magnesium (mg/Tag)
m
w
0 bis < 4 Monate1
24
4 bis < 12 Monate
60
1 bis < 4 Jahre
80
4 bis < 7 Jahre
120
7 bis < 10 Jahre
170
10 bis < 13 Jahre
230
250
13 bis < 15 Jahre
310
310
15 bis < 19 Jahre
400
350
19 bis < 25 Jahre
400
310
≥ 25 Jahre
350
300
Schwangere2
310
Stillende
390

1 Schätzwert, 2 < 19 Jahre: 350 mg

Versorgungslage in Deutschland

Die Versorgungslage mit Magnesium ist insgesamt gut; in Deutschland nehmen Männer im Median 432 mg und Frauen 361 mg pro Tag auf, was die Empfehlungen der DGE übersteigt. Dennoch erreichen 26% der Männer und 29% der Frauen die empfohlenen Zufuhrmengen nicht; bei Jugendlichen und jungen Erwachsenen steigt der Anteil auf 40 bis 50% [5]. Besonders von einer Unterversorgung betroffen sind Alkoholiker und Patienten mit gastrointestinalen oder endokrinen Erkrankungen. Auch die Verwendung von Laxanzien und Diuretika kann zu einem Magnesium-Mangel führen [1].

Mangel und Unterversorgung

Hypomagnesiämien können durch eine einseitige, Magnesium-arme Ernährung oder durch einen erhöhten Bedarf infolge von z. B. sportlicher Betätigung oder Schwangerschaft und Stillzeit hervorgerufen werden. Se­kundäre Ursachen sind eine gestörte Resorption oder Verluste durch Diarrhoen, Diuretika- oder Laxanzien-Einnahme oder Alkoholmissbrauch [1]. Symptome eines Magnesium-Mangels sind eine neuromuskuläre Überer­regbarkeit mit Krampfneigung, Obstipation, gastrointestinale Spasmen und Herzrhythmusstörungen [1].

Indikationen für die ­Supplementation

Aufgrund der guten Versorgungslage ist die Supplementation von Magnesium für Gesunde in der Regel nicht notwendig. Ausnahmen bilden Situationen mit hohen Magnesium-Verlusten über den Schweiß (Sport, harte körperliche Arbeit) sowie unter Umständen Schwangerschaft und Stillzeit.

Toxikologie

Magnesium ist relativ ungiftig; schwere Hypermagnesiämien kommen hauptsächlich bei Patienten mit gestörter renaler Elimination und gleichzeitiger hoher Magnesium-Gabe vor [1]. Das Bundesinstitut für Risikobewertung weist in einer aktuellen Stellungnahme darauf hin, dass eine erhöhte Zufuhr von Magnesium zu Durchfällen führen kann und empfiehlt daher, eine Tageshöchstmenge von 250 mg Magne­sium aus Nahrungsergänzungsmitteln nicht zu überschreiten [6]. Diese Dosis gilt als no observed effect level, also als niedrigste Dosis, bei der noch kein unerwünschter Effekt zu beobachten ist. Außerdem sei es ratsam, die Tagesdosis zur Vermeidung von UAW auf mindestens zwei Gaben zu verteilen. Wegen der meist nur leichten und reversiblen Symptomatik wurde das tolerable upper intake level (UL) für die chronische Zufuhr ohne die Einbeziehung eines sonst meist üblichen Sicherheitsfaktors ebenfalls auf 250 mg pro Tag festgelegt.

Steckbrief

Funktion: Cofaktor ATP-­abhängiger Enzyme, Calcium-Antagonist, Beteiligung an Nervenreizleitung, Muskelkontraktion, Knochenstabilisierung

Nährstoffquellen: Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Nüsse

Risikofaktoren für Unter­versorgung: Sport, Schwangerschaft und Stillzeit, Diarrhoen, Einnahme von Diuretika und Laxanzien

Symptome bei Mangel: Muskelzittern/Muskelkrämpfe, Obstipation, intestinale Krämpfe, Arrhythmien

Aktuelle Entwicklungen

Magnesium bei Wadenkrämpfen. Magnesium-haltige Nahrungsergänzungsmittel und frei verkäufliche Arzneimittel werden zu einem Großteil zur Behandlung nächtlicher oder anstrengungsbedingter Wadenkrämpfe eingesetzt, obwohl die Studienlage hierzu dünn ist. Eine aktuelle Untersuchung an 94 älteren Personen mit nächtlichen Wadenkrämpfen, die täglich 520 mg Magnesium einnahmen, wurde vorzeitig abgebrochen: Zwar halbierte sich in der Interventionsgruppe die Anzahl der nächtlichen Wadenkrämpfe in etwa, das­selbe war jedoch auch in der Placebogruppe der Fall [7]. Auch für ­einen ­Effekt auf die Häufigkeit von ­Wadenkrämpfen bei Sport, die nicht durch einen manifesten Magnesium-Mangel verursacht sind, fehlen wissenschaftliche Belege [8].

Magnesium und kardiovaskuläre Erkrankungen. Der Einfluss von Magnesium auf verschiedene Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems legt einen Zusammenhang mit kardiovaskulären Erkrankungen nahe. In höheren Dosen wird Magnesium zur Behandlung von Tachyarrhythmien eingesetzt; auch Patienten mit Herzinsuffizienz oder koronarer Herzkrankheit (KHK) profitieren unter Umständen [1]. In einer Metaanalyse von 23 Studien zum Einfluss einer Magnesium-Supplementierung auf den Blutdruck zeigte sich eine sta­tistisch signifikante Senkung um 3 bis 4 mmHg (systolisch) bzw. 2 bis 3 mmHg (diastolisch) bei einer durchschnittlichen Einnahme von 410 mg Magnesium pro Tag [9]. Möglicherweise profitieren jedoch hauptsächlich Patienten, die zuvor unzureichend mit Magnesium versorgt waren [1]. In einer weiteren aktuellen Metaanalyse wurde eine Korrelation zwischen der Menge alimentär zugeführten Magnesiums und der Inzidenz von Schlaganfällen, Typ-2-Diabetes und Herzinsuffizienz sowie der Gesamtmortalität festgestellt [10].

Magnesium und Osteoporose.Da Magnesium als Bestandteil der anorganischen Knochenmatrix an Knochenwachstum und -stabilisierung beteiligt ist und ein Magnesium-Mangel eine Erniedrigung des Calcium- und Calcitriol-Spiegels bewirkt, wird die Rolle von Magnesium in der Osteoporoseprävention und -therapie zunehmend diskutiert. Die klinische Relevanz einer Supplementation kann jedoch noch nicht abschließend bewertet werden [1].

Transdermale Applikation von Magnesium.

Um die zum Teil schlechte gastrointestinale Verträglichkeit von Magnesium zu umgehen, erscheint die Vorstellung einer transdermalen Applikation attraktiv. Sogenannte „Magnesium-Öle“ sind im Internet erhältlich, und gelegentlich taucht die Frage nach einer rezepturmäßigen Herstellung auch in der Apotheke auf. Tat­sächlich handelt es sich bei dieser Darreichungsform nicht um ein Öl, sondern um eine hochkonzen­trierte Lösung von Magnesiumchlorid mit visköser Konsistenz. In dieser liegt Magnesium als zweiwertiges Kation vor, das eine lipophile Schicht wie die Haut nicht durchdringen kann. Hinsichtlich des denkbaren Transports über Schweiß­drüsen und Haarfollikel muss beachtet werden, dass diese nur 0,1 bis 1% der Hautoberfläche ausmachen. Zur Vermarktung entsprechender Präparate herangezogene Studien sind methodisch schwach und werden von seriösen kontrollierten Untersuchungen widerlegt [11, 12].

Beratungstipps für die Apotheke

Bewertung unterschiedlicher Magne­sium-Verbindungen. Vielfach wurde in der Vergangenheit postuliert, dass organische Magnesium-Salze wie Citrat, Lactat oder Gluconat besser bioverfügbar seien als anorganische Verbindungen (z. B. Oxid, Carbonat). Nach neueren Erkenntnissen scheint dies nicht uneingeschränkt zuzutreffen. Zwar ist es richtig, dass z. B. Magnesiumoxid Simulationsmodellen zufolge im Magen nur zu 45% gelöst und damit im weiteren Verlauf resorbiert werden kann. In tierexperimentellen Untersuchungen konnte jedoch in Bezug auf den gelösten Anteil im Dünndarm kein signifikanter Unterschied zwischen den verschiedenen organischen und anorganischen Salzen festgestellt werden. Entscheidend für das Ausmaß des Anstiegs der Magnesium-Konzentration im Blut ist vielmehr der aktuelle Ver­sorgungs­status – je schlechter dieser ist, desto mehr Magnesium wird aufgenommen – sowie die absolut zugeführte Magnesium-Menge. Bei Gesunden besteht somit kein klinisch relevanter Unterschied zwischen den verschiedenen Salzen. Eine Ausnahme bilden Patienten mit eingeschränkter Magensäuresekretion, z. B. infolge einer Gastritis oder der Einnahme von Antazida: In diesem Fall ist die Löslichkeit anorganischer Salze stärker eingeschränkt und die Verwendung des auch im schwach-sauren Milieu löslichen Magne­sium­citrat erscheint sinnvoll [13].

Einsatz im Sport. Bei körperlicher Anstrengung ist der Magnesium-Verlust sowohl durch vermehrten Verlust über den Schweiß sowie eine erhöhte renale Exkretion gesteigert, was sich in Muskelkrämpfen und -schmerzen äußern kann, wenn die Verluste nicht ausgeglichen werden. Darüber hinaus wird diskutiert, ob die Einnahme von Magnesium eine sportliche Leistungssteigerung bewirken kann; hier fehlen jedoch großangelegte Interventionsstudien, um einen Kausalzusammenhang zu belegen [14].

Magnesium bei Schwangeren. Im Gegensatz zur Allgemeinbevölkerung können Schwangere möglicherweise durch Einnahme von Magnesium-Präparaten die Häufigkeit von Wadenkrämpfen reduzieren [15]. Eine wesentliche Bedeutung hat die evidenzbasierte Gabe von Magnesiumsulfat (im Grammbereich) bei Schwangeren mit Präeklampsie oder Eklampsie [16]. Beobachtungsstudien zeigen auch Assoziationen zwischen einer geringen nutritiven Magnesium- (und Calcium-)Zufuhr und einer erhöhten Prävalenz hypertensiver Erkrankungen in der Schwangerschaft [17]. Die früher häufige Anwendung von Magnesium zur Tokolyse bei drohender Frühgeburt sollte aufgrund nachgewiesener Unwirksamkeit nicht mehr erfolgen [18].

Aktuelle Forschungen befassen sich mit einer möglicherweise vorhandenen neuroprotektiven Wirkung von Magnesiumsulfat auf das Gehirn von Frühgeborenen [19, 20].

Magnesium und Migräne. Da Migränepatienten häufig erniedrigte intrazelluläre Magnesium-Spiegel aufweisen, wird ein Zusammenhang zwischen Magnesium und der Pathogenese von Migräne diskutiert. Aufgrund der uneinheitlichen Datenlage zum Einfluss hochdosierter Gaben auf Dauer und Frequenz der Anfälle, bewertet die Deutsche Gesellschaft für Neurologie in ihrer aktuellen Migräne-Leitlinie die Evidenz als gering, zumal die häufig auftretenden Diarrhoen dosis­limitierend sein können und die erforderliche Dosis dann nicht erreicht wird [21]. |

Literatur

[1] Hahn A et al. Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 3. Auflage 2015

[2] Biesalski HA. Vitamine und Minerale: Indikation, Diagnostik, Therapie. Thieme Verlag Stuttgart, 1. Auflage 2016

[3] Souci/Fachmann/Kraut: Die Zusammensetzung der Lebensmittel, Nährwert-Tabellen. 8. Auflage, Med-Pharm Scientific Publishers, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart 2016

[4] D-A-CH-Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr 2016. Deutsche Gesellschaft für Ernährung, www.dge.de

[5] Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel: Nationale Verzehrstudie II, 2008

[6] BfR bewertet empfohlene Tageshöchstmenge für die Aufnahme von Magnesium über Nahrungsergänzungsmittel, Stellungnahme Nr. 034/2017 des Bundesinstituts für Risikobewertung(BfR) vom 12. Dezember 2017

[7] Wadenkrämpfe: erneut kein Nutzen von Magnesium. arznei-telegramm 2017;48(3):29-30

[8] Magnesium gegen Muskelkrämpfe? www.medizin-transparent. at (Cochrane Österreich), Abruf am 7. September 2018

[9] Kass L et al. Effect of magnesium supllementation on blood pressure: a meta-analysis. Eur J Clin Nutr 2012;66(4):411-418

[10] Fang X et al. Dietary magnesium intake and the risk of cardiovascular disease, type 2 diabetes, and all-cause mortality: a dose – response meta-analysis of prospective cohort studies. Fang et al. BMC Medicine 2016;14:210, DOI 10.1186/s12916-016-0742-z

[11] Vormann J et al. Transdermales Magnesium – sinnvoll oder nicht? Pharmazeutische Zeitung 2016;50:40-41

[12] Gröber U et al. Myth or reality – transdermal Magnesium? Nutrients 2017;9:813, doi:10.3390/nu9080813

[13] Ströhle A et al. Magnesium – (k)eine Frage der Verfügbarkeit? Medizinische Monatsschrift für Pharmazeuten, Ausgabe 9/2018

[14] Zhang Y et al. Can Magnesium Enhance Exercise Performance? Nutrients 2017;9:946, doi:10.3390/nu9090946

[15] Sebo P, Cerutti B, Haller DM. Effect of magnesium therapy on nocturnal leg cramps: a systematic review of randomized controlled trials with meta-analysis using simulations. Family Practice 2014;31:7-19

[16] Duley L, Gülmezoglu AM, Henderson-Smart DJ et al. Magnesium sulphate and other anticonvulsants for women with pre-eclampsia. Cochrane Database Syst Rev 2010;11:CD000025

[17] Schonemaker DAJM et al. The association between dietary factors and gestational hypertension and pre-eclampsia: a systematic review and meta-analysis of observational studies. BMC Med 2014;12:157

[18] Crowther CA, Brown J, McKinlay CJD et al. Magnesium sulphate for preventing preterm birth in threatened preterm labour. Cochrane Database Syst Rev 2014;8:CD001060

[19] Doyle LW, Crowther CA, Middleton P et al. Magnesium sulphate for women at risk of preterm birth for neuroprotection of the fetus. Cochrane Database Syst Rev 2009;1:CD004661

[20] Wolf HT, Hegaard HK, Greisen G et al. Treatment with magnesium sulphate in pre-term birth: a systematic review and meta-analysis of observational studies. J Obstet Gynaecol 2012;32:135–140

[21] S1-Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Neurologie in Zusammenarbeit mit der Deutschen Migräne- und Kopfschmerzgesellschaft: Therapie der Migräneattacke und Prophylaxe der Migräne, 2018

Autoren

Dr. rer. nat. Julia Podlogar, Fachapothekerin für Klinische Pharmazie und Arzneimittelinformation,

arbeitet im Bereich Arzneimittelinformation und Medikationsmanagement und schreibt seit 2016 regelmäßig für die DAZ

Prof. Dr. rer. nat. Martin Smollich, Fachapotheker für Klinische Pharmazie, Mitglied der Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft (AkdÄ); Leiter der Arbeitsgruppe Pharmakonutrition am Institut für Ernährungsmedizin, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck; Herausgeber des Fachblogs Ernaehrungsmedizin.blog

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