Aus Forschung & Wissenschaft

Magnesium

 

Knochen

Im Zusammenhang mit Knochen liegt bei den Mineralstoffen im Allgemeinen das Hauptaugenmerk auf Calcium. Aber auch Magnesium ist für das Skelett von Bedeutung - etwa zwei Drittel des Gesamtkörpermagnesiums befinden sich im Skelett und werden bei Mangelzuständen daraus freigesetzt. Verschiedene Arbeiten zeigen dementsprechend eine positive Wirkung von Magnesium auf Parameter der Knochengesundheit.

 


Veronese N1,2, La Tegola L3, Caruso MG4, Maggi S5, Guglielmi G6.
The Association between Dietary Magnesium Intake and Magnetic Resonance Parameters for Knee Osteoarthritis.
Nutrients. 2019 Jun 20;11(6). pii: E1387. doi: 10.3390/nu11061387 .

In dieser Querschnittsstudie wurde der Zusammenhang zwischen der Magnesiumzufuhr über die Nahrung und die Prävalenz von Knie-Osteoarthose untersucht. Insgesamt nahmen 783 Personen mit einem Durchschnittsalter von 62,3 Jahren an dieser Studie teil. Die Magnesiumzufuhr wurde mit Hilfe eines Verzehrhäufigkeitsfragebogens (Food Frequency Questionnaire, FFQ) bewertet. Die Kategorisierung der Magnesiumzufuhr erfolgte durch eine Einteilung in Quartile, wobei 190, 265, 320 mg/Tag als Grenzwerte festgelegt wurden. Die Bewertung der Osteoarthrose erfolgte mittels MRT. Hierbei wurde die gesamte subchondrale Knochenfläche, die Oberfläche des Knorpelgelenks, der mit Knorpel bedeckte Teil des subchondralen Knochens, der entblößte subchondrale Knochenbereich, das Knorpelvolumen und die mittlere Knorpeldicke berechnet. Die Analyse der Daten zeigte, dass die durchschnittliche Magnesiumzufuhr über die Ernährung (Nahrung und Nahrungsergänzung) 266±112 mg/Tag betrug, wobei nur 17,5% Teilnehmer die entsprechende empfohlene tägliche Zufuhrmenge (recommended daily allowance, RDA) erreichten. Insgesamt war eine höhere Magnesiumzufuhr von etwa 100 mg/Tag mit einer signifikant größeren Knorpeldicke an der medialen Tibia (p=0,049), des Knorpelvolumens an der medialen Tibia ( p=0,02), des Knorpelvolumens am zentralen medialen Femur (p=0,03), der Knorpeldicke am zentralen medialen Femur (; p=0,046), der mittleren Knorpeldicke im zentralen medialen Tibia-Femur-Kompartiment ( p=0,03) und im Knorpelvolumen an derselben Stelle (p=0,04) verbunden war.
Die verschiedenen Störfaktoren wie (Alter, Geschlecht, weitere Erkrankungen, BMI, Bildung, Einkommen, Raucherstatus, Rasse, Magnesium-Supplemente hatten keinen Einfluss auf die Ausprägung der Kniearthrose. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass eine höhere Magnesiumzufuhr mit der Nahrung mit einem besseren Zustand des Knieknorpels verbunden ist
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Konstari S1, Sares-Jäske L2, Heliövaara M2, Rissanen H2, Knekt P2, Arokoski J3, Sundvall J2, Karppinen J1,4.
Dietary magnesium intake, serum high sensitivity C-reactive protein and the risk of incident knee osteoarthritis leading to hospitalization-A cohort study of 4,953 Finns.
PLoS One. 2019 Mar 25;14(3):e0214064. doi: 10.1371/journal.pone.0214064 . eCollection 2019.

Diese prospektive Kohortenstudie untersuchte den Zusammenhang zwischen der Magnesiumzufuhr und hochsensitivem C-reaktiven Protein im Blut, sowie der Ausbildung einer Knie-Arthrose. Die Bestimmung des C-reaktiven Proteins erlaubt Rückschlüsse über Entzündungsreaktionen im Körper. Höhere Werte deuten hierbei auf ein Entzündungsgeschehen im Körper hin. Dabei werden schwerere akute von leichten chronischen Entzündungen unterschieden. Zu den akuten Entzündungen zählen z.B. Nieren- und Lungenentzündungen oder chronisch entzündliche Darmerkrankungen. Bei den sogenannten „Volkskrankheiten" wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus Typ 2, Adipositas oder Rheuma treten häufig leichte chronische Entzündungen auf. Für die hier beschriebene finnische „Health Survey 2000" Studie wurden insgesamt 4.953 gesunde Teilnehmer, die keine Knie- oder Hüftarthose aufwiesen, eingeschlossen. Die Magnesiumzufuhr über die Nahrung wurde mittels Verzehrshäufigkeitsfragebogen (Food Frequency Questionnaire, FFQ) erfasst, während die Spiegel an C-reaktivem Protein im Blut bestimmt wurden. Zusätzlich erfolgte eine anthropometrische Messung, die Abfrage der körperlichen Arbeitsbelastung und der körperlichen Aktivität in der Freizeit. Die Entwicklung einer Knie-Arthrose wurde über 10 Jahre nach Studienbeginn erfasst.

Die Auswertung der Daten zeigte eine mittlere Magnesiumzufuhr über die Nahrung von 432 mg/Tag. Die mittlere Konzentration von C-reaktivem Protein lag bei 2,0 mg/l. Insgesamt entwickelten 123 Teilnehmer im Laufe der 10 Jahre eine Knie-Arthrose. Eine niedrige Magnesiumzufuhr über die Nahrung war signifikant mit höheren Konzentrationen an C-reaktivem Protein verbunden (p=0.0002). Die Entwicklung einer Knie-Arthrose nach 10 Jahren konnte hingegen weder durch die Magnesiumzufuhr noch durch das C-reaktive Protein vorausgesagt werden. Lediglich der Body-Mass-Index (BMI, p≤ 0,0001), die Anzahl der Jahre, in denen schwer körperlich gearbeitet wurde (p=0,007) und häufige Kniebeschwerden (p=0,003) waren signifikant mit der Ausbildung einer Knie-Arthrose verbunden.

Zusammenfassend legen die Ergebnisse der Studie nahe, dass eine ausreichende Magnesiumzufuhr über die Nahrung das Entzündungsgeschehen im Körper durch die Modulation des C-reaktiven Proteins beeinflussen kann, jedoch keine Auswirkung auf die Ausbildung einer Knie-Arthrose hat.



 

 

Shmagel A1, Onizuka N2, Langsetmo L3, Vo T4, Foley R5, Ensrud K6, Valen P7.
Low magnesium intake is associated with increased knee pain in subjects with radiographic knee osteoarthritis: data from the Osteoarthritis Initiative.

Osteoarthritis Cartilage. 2018 Feb 15. pii: S1063-4584(18)30102-X. doi: 10.1016/j.joca.2018.02.002. [Epub ahead of print]

Es wurde der Zusammenhang von Magnesiumzufuhr und Knieschmerzen bzw. der Funktionsfähigkeit des Knies bei radiologischer Kniegelenksarthrose (Osteoarthritis)untersucht. Grundlage für diese Untersuchung waren die Daten von 2548 Kohortenmitgliedern der Osteoarthritis-Initiative der USA mit vorherrschender radiologischer Knie-Osteoarthritis (Kellgren-Lawrence-Score ≥2). Eine vollständige diätetische Bewertung, sowie Ergebnisse und Kovariablen für den gesamten Follow-up-Zeitraum waren schlussendlich für 2253 Teilnehmer verfügbar.

Nach Anpassung für Alter, Geschlecht, Herkunft, Body-Mass-Index, Kalorienaufnahme, Ballaststoffaufnahme, Einnahme von Schmerzmitteln, körperliche Aktivität, Niereninsuffizienz, Rauchen und Alkoholkonsum blieb eine geringere Magnesiumaufnahme mit schlechteren Schmerz- und Funktionsergebnissen verbunden (1,4 Punkte höhere WOMAC-Werte und 1,5 Punkte niedrigere KOOS-Werte für jede 50 mg Magnesium-aufnahme/Tag, p <0,05). Die Ballaststoffzufuhr stellte einen entscheidenden Modifikator dar (p für die Wechselwirkung <0,05). Die Beziehung zwischen Magnesiumzufuhr und Knieschmerz bzw. den Funktionswerten war bei Probanden mit geringer Ballaststoffaufnahme am stärksten. Die Zufuhr von Magnesium aus Lebensmitteln und die Zufuhr von Ballaststoffen aus Lebensmitteln waren hoch korreliert (Pearson-Korrelationskoeffizient 0,82, P <0,001), während Magnesiumzufuhr aus Nahrungsergänzungsmitteln und die Ballaststoffaufnahme nicht korreliert waren (Pearson-Korrelationskoeffizient 0,11, P <0,001).
Die Magnesiumzufuhr bei Erwachsenen mit radiologischer Kniegelenks - Osteoarthritis ist niedrig, obwohl sie wahrscheinlich ähnlich zur allgemeinen US-Bevölkerung ist. Diese niedrige Magnesiumaufnahme war mit schlechteren Schmerz- und Funktionswerten verbunden. Eine ähnliche Beziehung wurde zwischen der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln und Schmerzen gefunden.
Weitere prospektive, experimentelle Studien sind notwendig, um die Auswirkungen von Magnesium auf Veränderungen im Osteoarthristis-Schmerz im Zeitverlauf und zu ermitteln und um eine Abgrenzung der Effekte einer Magnesiumzufuhr von anderen Ernährungsfaktoren vorzunehmen.

 

Veronese N, Stubbs B, Solmi M, Noale M, Vaona A, Demurtas J, Maggi S
Dietary magnesium intake and fracture risk: data from a large prospective study
Br J Nutr. 2017 Jun 20

 

Diese multizentrische prospektive Kohortenstudie untersuchte den Zusammenhang zwischen der Magnesiumzufuhr und der Häufigkeit von Frakturen bei Arthrose-Patienten in Italien.
Dazu wurde bei 3.765 Teilnehmern (1.577 Männer; 2.071 Frauen) mit einem Durchschnittsalter von 60,6 ± 9,1 Jahren zu Studienbeginn und nach 8 Jahren die Menge des über die Nahrung sowie über Nahrungsergänzungsmittel aufgenommenen Magnesiums mittels eines Verzehrshäufigkeitsfragebogens (food-frequencies-questionnaire, FFQ) erfasst. Die Häufigkeit der Frakturen (Hüfte, Wirbelsäule, Unterarm) wurde per Selbstbericht ermittelt.
Die Auswertung der erhobenen Daten zeigte eine mittlere Magnesiumzufuhr von 295 ± 116 mg/Tag, davon wurden 53 ± 47 mg/Tag aus Nahrungsergänzungsmitteln aufgenommen.
Nur 27 % der gesamten Kohorte erreichten die international empfohlene Tagesdosis (Männer: 420 mg/Tag; Frauen: 320 mg/Tag). Zu Studienende berichteten 560 Patienten (198 Männer; 368 Frauen) von einer neuen Fraktur, die nach durchschnittlich 6,2 Jahren auftrat. Sowohl Männer mit einer Magnesiumzufuhr von ≥ 398 mg/Tag als auch Frauen mit einer Magnesiumzufuhr von ≥ 373 mg/Tag hatten ein signifikant geringeres Frakturrisiko als Personen mit einer niedrigeren Magnesiumzufuhr. Frauen, die die empfohlene Magnesiumzufuhr (320 mg/Tag) erreichten, hatten ein um 27 % verringertes Risiko für Frakturen.
Die Autoren schließen daraus, dass eine höhere Zufuhr von Magnesiumsupplementen einen präventiven Effekt im Hinblick auf zukünftige Frakturen bei Arthrose-Patienten hat, insbesondere wenn die empfohlene Magnesiumzufuhr erreicht wird. Eine adäquate Magnesiumzufuhr in Höhe der Empfehlungen kann somit zur Prävention von Frakturen bei Arthrose beitragen.

 

 

Li Y, Yue J, Yang C

Unraveling the role of Mg++ in osteoarthritis
Life Sci. 2016 Jan 19

 

Dieser qualitative Review befasst sich mit der Bedeutung des Magnesiums bei Osteoarthritis.
Magnesiummangel wird als einer der Hauptrisikofaktoren für die Entwicklung und das Fortschreiten von Osteoarthritis angesehen, da Magnesiummangel verschiedene Signalwege, die bei Osteoarthritis eine Rolle spielen, beeinflusst. Zudem führt Magnesiummangel zu einer erhöhten Menge an Entzündungsparametern, Knorpelschäden, zu einer defekten Biosynthese der Knorpelzellen und unvollständiger Kalkeinlagerung sowie zu einem schwächeren Effekt von Analgestika.
Mehrere Arbeiten an Tiermodellen weisen nun darauf hin, dass Magnesiumsupplementation über die Nahrung sowie auch die lokale Anwendung von Mg2+ eine effektive Therapie für Osteoarthitis darstellen.
Nach Aussage der Autoren unterstützt die aktuelle Datenlage deutlich die Hypothese, dass Magnesiummangel zum Beginn und zum Fortschreiten einer Osteoarthritis beiträgt. Eine zusätzliche Magnesiumaufnahme über die Nahrung sowie auch eine lokale Behandlung könnte zur Prophylaxe und auch zur Verzögerung des Krankheitsverlaufs beitragen.

 

 

Bae YJ, Kim MH
The effects of mg supplementation in diets with different calcium levels on the bone status and bone metabolism in growing female rats
Biol Trace Elem Res. 2013 Dec;155(3):431-8


Diese koreanische Arbeit untersuchte im Tierversuch die Auswirkungen von Nahrung mit unterschiedlichem Calcium- und Magnesium-Gehalt auf den Knochenmetabolismus.
Dazu wurden Ratten über 12 Wochen mit unterschiedlichen Nahrungszusätzen gefüttert:
Die Studie lässt darauf schließen, dass eine Magnesium- Supplementierung mit zeitgleicher Aufnahme ausreichender Mengen von Calcium wichtig sind für den Knochenaufbau.

 

 

Day RO, Liauw W, Tozer LM et al.
A double-blind, placebo-controlled study of the short term effects of a spring water supplemented with magnesium bicarbonate on acid/base balance, bone metabolism and cardiovascular risk factors in postmenopausal women.
BMC Res Notes. 2010 Jun 28;3:180.

 

Diese doppelblinde placebokontrollierte Studie mit Parallelgruppendesign sollte bei postmenopausalen Frauen untersuchen, welche Auswirkungen die regelmäßige Zufuhr von mit Magnesium und Hydrogencarbonat angereichertem Mineralwasser auf pH-Wert, biochemische Parameter des Knochenstoffwechsels, Lipidprofil und Blutdruck hat.
67 postmenopausale Frauen wurden randomisiert und erhielten täglich  zwischen den Mahlzeiten 1500-1800 ml eines mit Magnesium und Hydrogencarbonat angereicherten Mineralwassers (Hydrogencarbonat: 650 mg/l; Magnesium: 120 mg/l; pH-Wert 8,3-8,5) (Supplementgruppe) oder das gleiche Mineralwasser ohne Supplementation über 84 Tage. Bestimmt wurden biochemische Parameter des Knochenstoffwechsels (Parathormon, 1,25-Dihydroxy-Vitamin-D, Osteocalcin, N-terminales Telopeptid und Hydroxyprolin im Urin), Lipidkonzentrationen im Serum (Gesamtcholesterin, HDL-Cholesterin, LDL-Cholesterin und Triglyzeride), pH-Wert im venösen Blut und im Urin, jeweils an den Tagen 0, 14, 42 und 84.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Serummagnesiumkonzentrationen und der Urin-pH-Wert in der Supplementgruppe bis Tag 84 im Vergleich zu den Ausgangswerten signifikant angestiegen waren (für die Magnesiumkonzentration: p = 0,03; für den Urin-pH-Wert: p = 0,018). Die Kontrollgruppe zeigte außerdem im Studienverlauf eine tendenziell höhere Parathormonkonzentration, während sie in der Supplementgruppe stabil blieb. Die sonstigen Knochenstoffwechsel-Parameter, Serumlipidkonzentrationen und Blutdruckwerte blieben dagegen sowohl in der Kontroll- als auch in der Supplementgruppe unverändert.
Eine kurzzeitige Supplementation von Mineralwasser mit Magnesium und Hydrogencarbonat kann demnach die Versorgung des Organismus mit Magnesium verbessern, folgern die Autoren. Weitere Nutzen für Herz-Kreislauf- und Knochenstoffwechsel müssten in Langzeitstudien untersucht werden.
 

 

Carpenter TO, DeLucia MC, Zhang JH, Bejnerowicz G, Tartamella L, Dziura J, Petersen KF, Befroy D, Cohen D.
A randomized controlled study of effects of dietary magnesium oxide supplementation on bone mineral content in healthy girls.
J Clin Endocrinol Metab. 2006 Dec;91(12):4866-72. Epub 2006 Oct 3.

 

Diese prospektive, Placebo-kontrollierte, randomisierte doppelblinde Untersuchung über 1 Jahr sollte die Wirkung einer Magnesiumsupplementation bei jungen Mädchen auf den Aufbau von Knochenmasse untersuchen.
Gesunde Mädchen im Alter von 8 bis 14 Jahren mit einer täglichen Magnesiumzufuhr von weniger als 220 mg pro Tag vor Studienbeginn wurden in die Untersuchung aufgenommen. Sie erhielten über 12 Monate entweder 300 mg Magnesium pro Tag in zwei Einzeldosen oder Placebo. Primärer Ergebnisparameter war die Veränderung der Knochenmasse im Bereich von Hüfte, Oberschenkelhals, Ward-Dreieck und Lendenwirbelsäule nach 12 Monaten.
Die Ergebnisse zeigten eine signifikant höhere Knochenmasse im Bereich der Hüfte bei den Mädchen unter Magnesiumsupplementation (p = 0,05) als unter Placebo. Im Bereich der Lendenwirbelsäule fand sich ein - wenn auch nicht signifikanter - Trend zu einer erhöhten Knochendichte.
Die Autoren schließen aus diesen Daten auf eine positive Auswirkung einer Magnesiumgabe auf den Knochenmasseaufbau bei jungen Mädchen.

 

Rude RK, Gruber HE.
Magnesium deficiency and osteoporosis: animal and human observations.
J Nutr Biochem. 2004 Dec;15(12):710-6. Review.

 

Diese Übersichtsarbeit stellt Daten zum Zusammenhang der Magnesiumzufuhr und Osteoporose zusammen.
Einige wenige experimentelle Tieruntersuchungen haben die Auswirkungen einer langfristig zu niedrigen Magnesiumaufnahme auf das Skelett geprüft und konnten zeigen, dass ein Magnesiummangel zu einem Verlust an Knochenmasse führt. Mögliche Mechanismen umfassen eine über Substanz P vermittelte Freisetzung von inflammatorisch wirkenden Zytokinen sowie eine unzureichende Bildung von Parathormon und 1,25-Dihydroxy-Vitamin-D.
Klinische Studien zu der Fragestellung sind stark heterogen, was Design, Teilnehmer und Ergebnisparameter betrifft, und somit schlecht vergleichbar. Die meisten Studien konzentrieren sich auf Frauen als „klassische" von Osteoporose betroffene Gruppe, daraus ergibt sich die Notwendigkeit, weitere Studien an Männern durchzuführen. Nach Daten des US-Landwirtschaftsministeriums beträgt die mittlere Magnesiumzufuhr bei Männern 323 mg und bei Frauen 228 mg pro Tag. Diese Mengen lassen darauf schließen, dass eine erhebliche Zahl von Menschen das Risiko für einen Magnesiummangel trägt, vor allem wenn Begleiterkrankungen und/oder Medikamente zu einer weiteren Magnesiumverarmung beitragen.

 

Tucker KL, Hannan MT, Chen H, Cupples LA, Wilson PW, Kiel DP.
Potassium, magnesium, and fruit and vegetable intakes are associated with greater bone mineral density in elderly men and women.
Am J Clin Nutr. 1999 Apr;69(4):727-36.

 

Diese Studie untersuchte Zusammenhänge zwischen Ernährungskomponenten, die zu einem alkalischen Milieu beitragen (Kalium, Magnesium sowie Obst und Gemüse), und der Knochendichte bei älteren Menschen.
Die Zufuhr der Komponenten wurde in Beziehung gesetzt zu Ausgangswerten der Knochendichte und Veränderungen über 4 Jahre bei Teilnehmern der Framingham Heart Study. Die Ernährungsgewohnheiten wurden über Fragebögen erfasst, die Knochendichte wurde an drei Orten in der Hüfte und am Radius gemessen.
Die Querschnittsergebnisse zeigten, dass eine höhere Kaliumzufuhr signifikant mit einer höheren Knochendichte an allen vier gemessenen Orten (Männer) bzw. drei Orten bei Frauen (Ward-Dreieck, Trochanter major, Radius) einherging (P < 0,05). Die Magnesiumzufuhr war verbunden mit einer größeren Knochendichte an einem Messort im Bereich der Hüfte bei Männern und Frauen (Trochanter major) und zusätzlich im Radius bei Männern. Obst- und Gemüseverzehr waren mit der Knochendichte an drei Orten für Männer (Oberschenkelhals, Ward-Dreieck, Radius) und zwei für Frauen (Trochanter, Radius) verbunden.
Über 4 Jahre zeigten die Längsschnittdaten, dass eine höhere Zufuhr von Kalium und Magnesium bei Männern mit einer geringeren Abnahme der Knochendichte an zwei Orten an der Hüfte (Oberschenkelhals, Trochanter) einherging und ein höherer Obst- und Gemüseverzehr mit einer geringeren Abnahme an einem Messort der Hüfte (Ward-Dreieck). Bei Frauen fanden sich über die 4 Jahre keine derartigen Zusammenhänge zwischen den genannten Ernährungskomponenten und Knochenmasseverlust.
Die Autoren ziehen den Schluss, dass Substanzen, die für ein alkalisches Milieu sorgen, vor allem Kalium, Magnesium sowie Obst und Gemüse, bei Männern zur Erhaltung der Knochenmasse beitragen können.

 

Dimai HP, Porta S, Wirnsberger G, Lindschinger M, Pamperl I, Dobnig H, Wilders-Truschnig M, Lau KH.
Daily oral magnesium supplementation suppresses bone turnover in young adult males.
J Clin Endocrinol Metab. 1998 Aug;83(8):2742-8.

 

Diese Studie untersuchte die Auswirkungen einer täglichen oralen Magnesiumsupplementation auf Parameter des Knochenumbaus (Turnover). Dazu erhielten zwölf junge gesunde Männer (Alter 27 bis 36 Jahre, Interventionsgruppe) 360 mg Magnesium pro Tag, zwölf gesunde Kontrollen erhielten ein Placebo. Nüchternblutproben und Urinproben wurden an den Tagen 0, 1, 5, 10, 20 und 30 entnommen. Im Serum wurden die Konzentrationen von Gesamt- und ionisiertem Magnesium sowie ionisiertem Calcium und intaktem Parathormon bestimmt. Als Marker für einen Knochenaufbau dienten C-terminales Typ-I-Prokollagen und Osteocalcin, für einen Knochenabbau Typ-I-Kollagen-Telopeptid.
Die Ergebnisse zeigten, dass in der Magnesiumgruppe die Konzentrationen sowohl der Knochenaufbau- als auch der Knochenabbauparameter im Serum nach 1 bis 5 Tagen vermindert waren. Kovarianzanalysen zeigten, dass die Knochenaufbaumarker negativ mit der Konzentration des ionisierten Magnesiums im Serum korrelierten (r = -0,274 für Typ-I-Prokollagen und -0,315 für Osteocalcin), aber nicht mit den Konzentrationen von Parathormon oder ionisiertem Calcium.
Zusammenfassend ergibt sich aus dieser Studie nach Meinung der Autoren, dass eine orale Magnesiumsupplementation bei gesunden jungen Erwachsenen den Knochenumbau verringert. Da ein erhöhter Knochenumbau als bedeutender ätiologischer Faktor für einen Knochenmasseverlust gesehen wird, könnte demnach eine Magnesiumsupplementation positive Auswirkungen auf einen erhöhten Knochenumbau haben, wie er bei Altersosteoporose gesehen wird.