Magnesium

Aufgaben im Körper

Der menschliche Körper enthält ca. 24 Gramm Magnesium. Davon sind zwei Drittel in Knochen und Zähnen gespeichert. Das Knochen-Magnesium kann bei Bedarf mobilisiert werden.

5% der Mg²⁺-Ionen befinden sich in der extrazellulären Flüssigkeit, 35% im Cytoplasma ^[4]. Dort erfüllen Mg²⁺-Ionen vielfältige Aufgaben, vor allem dienen sie zur Aktivierung zahlreicher enzymatischer Vorgänge. Man kennt inzwischen ca. 300 Enzyme, bei deren Arbeit Magnesium-Ionen eine Rolle spielen ^[2,3]. Ein schönes Beispiel ist die Hydrolyse des universellen Energieträgers ATP zu ADP und P_i.

ATP-Hydrolyse

Bei der Hydrolyse von ATP (Energiegewinnung!) wird eine von den drei Phosphatgruppen des Adenosintriphosphats abgespalten.

Hydrolyse des ATP-Moleküls, vereinfachte Darstellung
Autor: Ulrich Helmich 03/2023, Lizenz: siehe Seitenende

Wie man auf dem Bild sieht, enthalten die drei Phosphatgruppen des ATP vier negative Ladungen, die über die drei Gruppen verteilt sind (was durch die gestrichelten Linien angedeutet werden soll). Ein Mg²⁺-Ion verbindet sich nun mit zwei Sauerstoff-Atomen der beiden äußeren Phosphatgruppen. Wenn nun die Phosphatgruppe ganz außen abgetrennt wird, hält das Mg²⁺-Ion diese Phosphatgruppe noch kurz fest. Erst im nächsten Schritt wird diese Phosphatgruppe dann vollkommen freigesetzt ^[1,2].

➥ATP-Hydrolyse

Weitere Einzelheiten zur Hydrolyse von ATP werden auf dieser Seite im Biololgie-Lexikon besprochen.

Auch bestimmte Ionenkanäle werden durch Mg²⁺-Ionen beeinflusst, zum Beispiel Ca²⁺-Kanäle in der Zellmembran oder K⁺-Kanäle in den Herzmuskelzellen ^[3]. Auch die bekannte Na⁺/K⁺-Pumpe wird durch Mg²⁺-Ionen beeinflusst ^[4].

Die gesamte Proteinsynthese (Transkription und Translation) geschieht ebenfalls mit Mg²⁺-abhängigen Enzymen ^[4].

Auch die Durchlässigkeit von Zellmembranen kann durch Magnesium reguliert werden, denn Mg²⁺-Ionen können mit den Phospholipiden der Membran wechselwirken. Bei einem Magnesiummangel erhöht sich so zum Beispiel die Durchlässigkeit von K⁺-Kanälen ^[4].

Magnesium als Calcium-Antagonist

Mg²⁺-Ionen und Ca²⁺-Ionen sind sich sehr ähnlich, daher können die Mg²⁺-Ionen als Konkurrenten der Ca²⁺-Ionen auftreten (kompetitive Hemmung). So verhindern Magnesium-Ionen beispielsweise eine Dauererregung der Muskelzellen, weil sie mit den Ca²⁺-Ionen konkurrieren, die ja die Kontraktion der Zellen einleiten ^[4].

Bedarf

Der Bedarf an Magnesium liegt bei ca. 300 bis 350 mg/Tag, das zumindest empfiehlt die DGE, bei Schwangeren ist der Bedarf etwas höher.

Mangelerscheinungen

In den westlichen Industrieländern ist mit Mg-Mangelerscheinungen nicht zu rechnen, durch eine normale Ernährung wird der Mg-Tagesbedarf mehr als gedeckt. Eine einseitige, magnesiumarme Ernährungsweise kann allerdings zu einem Mg-Mangel führen, vor allem, wenn die Betroffenen außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt sind, zum Beispiel Stress, Sport oder Schwangerschaft ^[4]. Alkoholmissbrauch und bestimmte Stoffwechselkrankheiten können zu einer eingeschränkten Mg-Resorption und damit zu einem Magnesiummangel führen.

Kennzeichen für einen Magnesiummangel sind laut [4]:

• Nervöse Störungen wie Zittern, Unruhe, Schwindel und Muskelkrämpfe
• Krämpfen im Eingeweide
• Herzrhythmusstörungen, Herzschmerzen
• eventuell auch Migräne

Schlieper ^[2] führt folgende Symptome für einen Mg-Mangel auf:

• Wadenkrämpfe
• Steigerung der neuromuskulären Erregbarkeit
• schlechtere Ausnutzung der Nahrung
• Wachstumsstörungen
• Erniedrigung der Körpertemperatur
• Verkalkung der Blutgefäße, Nieren und Knorpel

Folgen überhöhter Mg²⁺-Zufuhr

Folgen einer überhöhten Mg²⁺-Zufuhr sind nicht bekannt.

Mg²⁺-reiche Lebensmittel

Es gibt nur wenige Lebensmittel mit einem höheren Mg²⁺-Gehalt. Aus dem Biologie-Unterricht wissen Sie vielleicht, dass Chlorophyll-Moleküle in ihrem Zentrum ein Mg²⁺-Ion enthalten. Somit kommt Magnesium in allen grünen Pflanzenteilen vor.

Interessanterweise sind die Lebensmittel mit den höchsten Gehalten an Magnesium keine grünen Pflanzenteile, sondern Weizenkeime und -kleine sowie Sonnenblumenkerne mit bis zu 500 mg/100 g. Somit sind Vollkornprodukte gute Magnesiumquellen.

Da Mg²⁺ gut wasserlöslich ist, entstehen teils große Verluste bei der Zubereitung der Nahrung, vor allem durch Wässern, Kochen oder Blanchieren ^[4].

Resorption

Die Resorption von Mg²⁺-Ionen erfolgt im gesamten Dünndarm, bei höheren Konzentrationen durch rein passive Diffusion ^[3], bei Konzentrationen unter 5 mol/l durch aktiven Transport durch das Protein TRPM6/7 ^[4].

Wenn die Magensium-Ionen in die Zellen der Dünndarmschleimhaut transportiert worden sind, gelangen sie über einen Na⁺/Mg²⁺-Antiporter in das Blut ^[4,6]. Die treibende Kraft ist dabei der große Na⁺-Gradient, der von der Na⁺/K⁺-Pumpe ständig erzeugt wird.

Von 300 mg Magnesium, die mit der Nahrung aufgenommen werden, werden nur ca. 130 mg resorbiert, der Rest gelangt in den Dickdarm und wird mit dem Kot ausgeschieden ^[3].

Manche Nahrungsfaktoren können die Mg²⁺-Resorption auch hemmen. Dazu gehören hohe Konzentrationen an Fettsäuren, Ballaststoffen, Zink, Oxalat (bildet Komplexe mit Mg²⁺) oder Phytat ^[4].

Exkretion

Die Rückresorption von Magnesium in der Niere ist sehr effektiv, daher wird so gut wie kein Magnesium mit dem Urin ausgschieden ^[3]. Lediglich 100 mg Magnesium werden von einem gesunden Erwachsenen pro Tag ausgeschieden ^[4].