Magnesium und Nierengesundheit – Mehr über das „vergessene Elektrolyt“

Magnesium ist das vierthäufigste Kation und essentiell für jede Zelle. Dieser Mineralstoff ist ein Cofaktor bei zahlreichen enzymatischen Reaktionen, einschließlich derjenigen, die den Energiestoffwechsel sowie die DNA- und Proteinsynthese betreffen, und er ist an der Regulierung von Ionenkanälen beteiligt. Die Magnesiumhomöostase ist daher von grundlegender Bedeutung für die Existenz des Lebens. Die klinische Bedeutung von Magnesium ist jedoch erst in den letzten Jahren erkannt worden. Vor Jahren wurde Magnesium sogar als „das vergessene Elektrolyt“ bezeichnet. In dieser Ausgabe des American Journal of Nephrology berichten Rebholz et al. über den Zusammenhang zwischen der Magnesiumzufuhr über die Nahrung und der Verschlechterung der Nierenfunktion in einer großen epidemiologischen Untersuchung, der HANDLS-Studie. Im Vergleich zum oberen Tertil der Magnesiumzufuhr war das Risiko für eine rasche Verschlechterung der Nierenfunktion im unteren Tertil etwa doppelt so hoch. Dieses Ergebnis reiht sich ein in eine wachsende Zahl epidemiologischer Studien, die ein erhöhtes Risiko für verschiedene Krankheiten mit einer geringen Magnesiumzufuhr über die Nahrung oder einer niedrigen Magnesiumkonzentration im Serum in Verbindung bringen. Bisher wurden diese Zusammenhänge für Diabetes Typ 2, Schlaganfall, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und sogar für den plötzlichen Herztod berichtet (Übersicht in ). Die Relevanz dieser Ergebnisse ist wichtig, da die allgemeine Magnesiumaufnahme in der westlichen Bevölkerung gering ist. Ernährungsdaten deuten darauf hin, dass die durchschnittliche Magnesiumzufuhr in den letzten 100 Jahren deutlich zurückgegangen ist. Studien in den USA ergaben, dass 23,5 % der Bevölkerung weniger als 50 % der empfohlenen täglichen Magnesiumzufuhr über die Nahrung aufnahmen. Ähnliche Tendenzen zu einer niedrigen Magnesiumzufuhr über die Nahrung wurden im Vereinigten Königreich und in Deutschland festgestellt. Die tägliche Magnesiumzufuhr unterhalb der Empfehlungen stieg von 25 % der Gesamtbevölkerung auf etwa 50 % an.

Während in der allgemeinen Bevölkerung Magnesiumdefizite meist als Folge von Wadenkrämpfen angesehen werden (die im Allgemeinen nicht als lebensbedrohlich gelten), ist weniger bekannt, dass ein Magnesiumdefizit, das durch eine magnesiumarme Ernährung beim Menschen verursacht wird, zu schweren Herzrhythmusstörungen führt. Andere Studien, wie z. B. eine epidemiologische Studie in Deutschland, haben gezeigt, dass niedrige Serummagnesiumspiegel mit einer höheren Gesamt- und insbesondere kardiovaskulären Sterblichkeit verbunden sind. Eine ausreichend hohe Magnesiumzufuhr und ein Magnesiumstatus scheinen daher lebensrettend zu sein.

Die Verbindung zwischen Magnesium und der Niere ist vielfältig. Die Magnesiumhomöostase wird nicht nur durch die intestinale Absorption reguliert, sondern auch durch die Rückresorption von Magnesium aus dem Primärharn in der Niere. Von den etwa 2.400 mg Magnesium, die täglich ultrafiltriert werden, müssen 95-99 % von den Nephronen rückresorbiert werden. Die Mechanismen, die für die Feinabstimmung verantwortlich sind, wurden in den letzten Jahren aufgeklärt und betreffen in erster Linie Transportsysteme, die sich im dicken aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife und in den distalen gewundenen Tubuli befinden. Wenn die Magnesiumzufuhr niedrig ist, vermeiden die Nieren in erster Linie einen schnellen und dramatischen Abfall der extrazellulären Magnesiumkonzentration, indem sie die Magnesiumrückresorption erhöhen. Daher wird bei niedriger Magnesiumzufuhr die Magnesiumkonzentration im Urin deutlich verringert. Dies wird durch eine erhöhte Expression und Produktion von Magnesiumtransportern erreicht. Der durch genetische Defekte in diesen Transportsystemen verursachte renale Magnesiumverlust wurde als hypercalciurische Hypomagnesiämie, Gitelman-ähnliche Hypomagnesiämie, mitochondriale Hypomagnesiämie und andere Hypomagnesiämie klassifiziert. Darüber hinaus ist inzwischen bekannt, dass verschiedene Medikamente wie Diuretika, Protonenpumpenhemmer, EGF-Rezeptor-Antagonisten, Cyclosporin, Cisplatin und verschiedene Antibiotika über verschiedene Mechanismen schwere Magnesiumverluste verursachen.

Die Bedeutung einer gut funktionierenden Niere für eine ordnungsgemäße Magnesiumhomöostase ist offensichtlich, und eine Verschlechterung der Nierenfunktion könnte die Magnesiumhomöostase ebenfalls erheblich beeinflussen. Andererseits ist weniger gut bekannt, wie sich ein niedriger Magnesiumstatus auf die Nierengesundheit auswirkt. Die möglichen Mechanismen sind zahlreich, da Magnesium fast alle biochemischen Stoffwechselwege beeinflusst. Rebholz et al. diskutieren die Auswirkungen einer Hypomagnesiämie auf Blutgefäße und Epithelien. Aus Tierversuchen ist bekannt, dass die Fütterung einer stark magnesiumarmen Diät einen pro-inflammatorischen und pro-oxidativen Zustand hervorruft, der zu Gewebeschäden führt. Aus diesen Experimenten ist auch bekannt, dass Magnesiummangel zu einer Verkalkung der Niere führt. Bei Menschen mit niedrigem Magnesiumstatus sind Entzündungsmarker – wie das C-reaktive Protein – erhöht. Aufgrund des verminderten Kalziumantagonismus von Magnesium wird auch eine erhöhte Sekretion von Katecholaminen beobachtet, was zu einer Verengung der Nierengefäße führt.

Rebholz et al. konnten in ihren Untersuchungen die Serummagnesiumkonzentration nicht messen. Es wäre interessant zu wissen, ob die gleiche Korrelation wie bei der Magnesiumzufuhr über die Nahrung auch bei der Serummagnesiumkonzentration zu beobachten wäre. Serummagnesium macht jedoch nur 1 % des Gesamtmagnesiums aus und spiegelt die intrazelluläre Magnesiumkonzentration nur unzureichend wider. Ob intrazelluläre Magnesiumdefizite auch zum Verlust der Nierenfunktion beitragen könnten, muss noch untersucht werden. Verminderte Magnesiumspiegel im Blut können zu einer erhöhten Expression von Magnesiumtransportern in der Niere führen. Durch diesen Mechanismus können niedrige Serummagnesiumkonzentrationen zumindest eine Zeit lang vermieden werden. Es könnte spekuliert werden, dass eine langfristige Überexpression dieser Magnesiumtransporter zu Veränderungen in der zellulären Homöostase und schließlich zu einer Schädigung der Nephrone führen könnte. Die kalziumantagonistische Wirkung von Magnesium ist auch wichtig für die Verringerung des Risikos von Nierensteinen, und stille Nierensteine erhöhen das Risiko eines Nierenversagens erheblich. Da eine geringe Magnesiumzufuhr die Magnesiumkonzentration im Urin verringert, wird die positive Wirkung von Magnesium auf die Steinbildung beeinträchtigt. Dieser Effekt tritt bereits ein, wenn die Magnesiumkonzentration im Serum noch annähernd normal ist. Man kann also davon ausgehen, dass bei empfindlichen Personen mit geringer Magnesiumzufuhr mehrere Mechanismen zusammenwirken, die am Ende zu einer irreversiblen Nierenschädigung führen.

Generell ist es aus Sicht der öffentlichen Gesundheit beunruhigend, dass die übliche Magnesiumzufuhr über die Nahrung sehr niedrig ist, insbesondere im Zusammenhang mit einer normalerweise relativ hohen Kalziumzufuhr. Es könnte sich lohnen, zu versuchen, das Kalzium/Magnesium-Verhältnis in der Ernährung durch eine höhere Magnesiumzufuhr zu verringern. Wahrscheinlich könnte allein dadurch eine signifikante Schutzwirkung erzielt werden. Es wäre auch wichtig zu untersuchen, ob die Häufigkeit von Nierenversagen in Bevölkerungsgruppen, die Magnesiumpräparate einnehmen, im Vergleich zu denen, die sie nicht einnehmen, verringert wird. Prospektive Interventionsstudien mit einer Magnesiumsupplementierung könnten Aufschluss über den Beitrag dieses Minerals zum Krankheitsrisiko geben. Interventionsstudien zur Vorbeugung von Krankheiten sind jedoch unwahrscheinlich, da sie eine lange Dauer in einem placebokontrollierten Umfeld erfordern.

Studien wie die von Rebholz et al. erweitern das Wissen über die Bedeutung des früher „vergessenen Elektrolyts“ erheblich. Auch wenn die Mechanismen und einzelnen Wirkungen von Magnesium auf die Nierengesundheit noch nicht endgültig geklärt sind, sollten diese Daten das Bewusstsein für die möglichen positiven Auswirkungen einer hohen Magnesiumzufuhr über die Nahrung schärfen. Darüber hinaus sollte Magnesium in Studien zu den pathophysiologischen Mechanismen, die zu Nierenschäden führen, genauer betrachtet werden.

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