Warum Kalium und Magnesium die „guten Gefährten“ von Natriumchlorid sind

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1. Mineralien – anorganisch aber nicht ohne Leben

Knapp 5.000 unterschiedliche Mineralien und Mineralverbindungen stecken in der Erdkruste, in Steinen, Kristallen, Sand, Quarzen, Metallen, Gasen, im Wasser oder in kosmischem Staub.

In der Stoffwechsellehre unterteilt man Mineralien in Spuren- und Mengenelemente.

• Spurenelemente liegen in einer Konzentration von unter 50 mg pro kg Körpertrockenmasse vor. Dazu zählen: Chrom, Kobalt, Eisen, Fluor, Jod, Kupfer, Mangan, Molybdän, Selen, Silizium, Vanadium und Zink.
• Zu den Mengenelementen ( > 50 mg pro kg Körpertrockenmasse) gehören Natrium, Calcium, Kalium, Phosphor und Magnesium.

Wie Natrium und Kalium zählt auch Magnesium zu den Alkalimetallen. In reiner Form sind diese Leichtmetalle so weich, dass sie problemlos mit einem Messer geschnitten werden können.

Eine typische Eigenschaft ist ihre ständige Suche nach einem Reaktionspartner. Deshalb kommen diese Mineralien in der Natur nie in reiner Form (elementar) vor, sondern sind immer mit anderen Elementen verknüpft.

Mögliche Salzverbindungen sind:

• Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumphosphat, Kaliumcitrat, Kaliumsilicat oder Kaliumnitrat
• Natriumchlorid, Natriumsulfat, Natriumphosphat, Natriumcitrat, Natriumsilicat oder Natriumnitrat
• Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Magnesiumphosphat, Magnesiumcitrat, Magnesiumsilicat oder Magnesiumnitrat

Im Gegensatz zu Vitaminen, die von Lebewesen erst aufgebaut werden müssen, zählen Mineralien zur unbelebten Natur. Wie „aktiv“ sie aber dennoch sind, sieht man daran, dass sie nicht nur zum strukturellen Aufbau von Körpergewebe benötigt werden, sondern in unserem Stoffwechsel auch außerordentlich reaktionsfreu­dig sind. Kommen diese Elemente mit einer Körperflüssigkeit in Berührung, geben sie negativ geladene Elektronen sofort ab. So entstehen bereits im Mund einzelne freie Natrium- (N⁺), Kalium- (K⁺), Magnesium- (Mg²⁺), Chlorid- (Cl^–), Sulfat- (SO₄^2-) oder Phosphationen (PO₄^3-). Diese elektrisch geladenen Teilchen arbeiten in unserem Organismus entweder Hand in Hand oder als Gegenspieler.

Wichtige Aufgaben der Mineralien und Spurenelemente

• Als Zellbestandteile sind sie Baumaterial für Knochen, Zähne, Bindegewebe, Muskeln, Blut- und
• Die Makronährstoffe Eiweiß, Kohlenhydrate und Fettsäu­ren sind an Mineralien gebunden.
• In gebundener Form sind sie z. Teil der Enzyme und der Erbsubstanz.
• In Form von elektrisch geladenen Teilchen (Elektroly­ten)
  • regulieren sie den Wasserhaushalt,
  • verändern sie die Anordnung von Wassermolekü­len,
  • helfen sie bei der Nährstoff-, Sauerstoff- und Energiever­sorgung der Zellen,
  • sind sie unentbehrliche Be­standteile unserer Verdauungssäfte,
  • sorgen sie für den elektrischen Ladungsaustausch der Nerven und Zellen,
  • steuern sie den Austausch der Körperflüssigkeiten zwischen Lymphe, Blut und Zellen,
  • sind sie eine Art Telefon, mit dem die Zellen unter­einander kommunizieren.
• Für Enzyme und Hormone sind sie als Co-Faktoren Im­pulsgeber und Kontrolleure.
• Als Elektronenspender reduzieren sie freie Radikale.
• Im Säuren-Basen-Haushalt regulieren Mineralien den pH-Wert von Blut, Harn, Speichel, Zellzwischenge­webe, Bindegewebe, Magen- und Darmsaft und der Zellflüssigkeit.

Kalium, Natrium, Magnesium und Calcium im Stoffwechsel

 Viele Aufgaben werden von diesem Trio entweder gemeinsam oder antagonistisch gemeistert. Man muss es den Entwicklern von Pan-Salz und den finnischen Gesundheitsbehörden hoch anrechnen, dass sie solche Zusammenhänge bereits in 1970er Jahren nicht nur erkannt, sondern auch umgesetzt haben.

1 wenn zu viel Natrium in Form von Kochsalz zugeführt wird

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2. Kalium – der natürliche Gegenspieler von Natrium

Kalium ist mengenmäßig das dominierende Mineral innerhalb der Zelle und der wichtigste Gegenspieler von Natrium, das sich überwiegend in Körperflüssigkeiten außerhalb der Zelle befindet. Nur wenn Natrium und Kalium im Gleichgewicht sind,

• beschränkt jedes der beiden Mineralien die Wirkung des jeweils anderen und verhindert dadurch überschießende Reaktionen,
•  können die Prozesse, an denen sie beteiligt sind, geregelt ablaufen.

Epidemiologische und klinische Studien haben gezeigt, dass die Zufuhr von Kalium eine wichtige Rolle in der Regulation des Blutdruckes spielt, sowohl bei der Allgemeinbevölkerung wie bei Personen mit hohem Blutdruck. Hohe Kaliumeinnahme könnte andere günstige Effekte unabhängig der Wirkung auf den Blutdruck haben, wie z. B. vermindertes Risiko für Hirnschlag, Vorbeugung gegen vaskuläre Nierenschädigungen, Schädigungen der Glomeruli und Tubuli der Nieren, Verminderung der Kalziumausscheidung über den Urin, verminderte Bildung von Nierensteinen und verminderte Demineralisation der Knochen (Osteoporose).

 Quelle: Feng J. He und Graham A. MacGregor von der St. George’s University of London[13. Feng J. He, Graham A MacGregor, „Beneficial effects of potassium on human health“, British Medical Journal 323, 497-501 (2001). Internet: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18724413 (Stand: 11.2014).
United States Department of Agriculture, DRI Tables, developed by the Institute of Medicine’s Food and Nutrition Board, Internet: http://fnic.nal.usda.gov/nal_display/index.php?info_center=4&tax_level=3&tax_subject=256&topic_id=1342&level3_id=5140 (Stand: 01.2011).]

Steckbrief von Kalium

Abb.: Kaliumchlorat

Synonyme

Calium, Pottasche, Kali (meist in Verbindung mit Kalibergbau, Düngemittel, Lagerstätten)

Gewinnung

Kalium wird in Lagerstätten wie Steinsalz bergmännisch abgebaut.

Chemische und physikalische Eigenschaften

• Kalium ist ein Alkalimetall und liegt wie Natrium in Körperflüssigkeiten als positiv geladenes Teilchen vor (K⁺).
• Massenanteil an der Erdhülle: 2,41 %; Schmelzpunkt: 63,38 °C; Siedepunkt: 759 °C; Dichte bei 20 °C: 0,856 g/cm³; Molmasse: 22,99 g/mol (Quelle: Wikipedia).

Kalium in der Ernährung 

• Da Kalium für das Pflanzenwachstum eine Schlüsselposition hat, erfolgt unsere Kaliumaufnahme vor allem über pflanzliche Lebensmittel. Kaliumchlorid und andere Kaliumsalze werden deshalb überwiegend zu Düngemittel weiterverarbeitet.
• Jüngere Pflanzen haben einen höheren Kaliumanteil als ältere.
• Resorptionsrate aus einer gemischten Kost: ca. 90 % (der Rest wird ausgeschieden).

Maßeinheiten 

• Ernährung: g oder mg (ein tausendstel Gramm)
• Medizin und Wissenschaft: Millimol (mmol), Millival (mval)

1 mmol Kalium = 39,1  mg, 1 mmol = 1 mval

Laborwerte (Erwachsene)

• Kaliummangel: Hypokaliämie = Serumkaliumwerte < 3,6 mmol/l
• Kaliumüberschuss: Hyperkaliämie (Serumkaliumwerte > 5,5 mmol/l
• Normalwert: 3,8-5,2 mmol/l

Kalium im Stoffwechsel

• Ein durchschnittlicher Erwachsener hat zwischen 100 und 150 g Kalium im Körper. Davon befinden sich ca. 90 % in den Zellen (es ist das Hauptmineral der Zelle). Besonders reich an Kalium sind die Gehirn-, Muskel- und Nervenzellen, außerdem die roten Blutkörperchen und die Knochenzellen.
• Während Natrium zu annähernd 100 % resorbiert wird, werden ca. 10 % des aufgenommenen Kaliums ungenutzt über den Darm ausgeschieden.
• Wie bei Natrium und Chlorid sind die Nieren für die Regulation der benötigten Kaliummenge und die Ausscheidung verantwortlich.
• Bezeichnung für einen Kaliummangel: Hypokaliämie (Serumkaliumwerte < 3,6 mmol/l)
• Bezeichnung für Kaliumüberschuss: Hyperkaliämie (Serumkaliumwerte > 5,5 mmol/l)

Schätzwerte für eine minimale Zufuhr

Quelle: D-A-CH-Referenzwerte der DGE, ÖGE, SGE/SVE (Stand 2011)

Höchstgrenze der Kaliumaufnahme

• Laut US-Expertengremium des Food and Nutrition Board (FNB) vom Institute of Medicine gibt es keine Hinweise, dass eine hohe Kaliumzufuhr durch natürliche Nahrungsmittel eine gesundheitsschädliche Wirkung hat.[14. United States Department of Agriculture, DRI Tables, developed by the Institute of Medicine’s Food and Nutrition Board, Internet: http://fnic.nal.usda.gov/nal_display/index.php?info_center=4&tax_level=3&tax_subject=256&topic_id=1342&level3_id=5140 (Stand: 01.2011). ]
• Nach Prof. Dr. med. Middeke werden bei normaler Nierenfunktion bis zu 15 Gramm Kalium täglich ausgeschieden. Lediglich bei fortgeschrittenen Nierenfunktionsstörungen sollte man die Kaliumzufuhr reduzieren.[15. Prof. Dr. Martin Middeke, Prof. Dr. Klaus Völker, Dr. Claudia Laupert-Deick, Bluthochdruck senken ohne Medikamente, Trias (2005), S. 86.]

Aufnahmeempfehlung des FNB, um gesund zu bleiben (Dietary Reference Intakes, DRI): 4,7 g/Tag.[16. U.S. Department of Agriculture, U.S. Department of Health and Human Services, „Dietary Guidelines for Americans 2010“, S.40, Internet: http://www.health.gov/dietaryguidelines/dga2010/DietaryGuidelines2010.pdf (Stand: 11.2014).]

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3. Magnesium – der dritte im Bunde

Magnesium ist das zweithäufigste Mineral innerhalb der Zelle

• Ohne den Magnesium-ATP-Komplex kämen die Natrium-Kalium-Pumpe und die Umwandlung von Sauerstoff und Nahrungsenergie in Zellenergie sofort zum Erliegen.
• Darüber hinaus ist es Bestandteil von mehr als 300 Zellenzymen, die z. B. den Eiweiß-, den Kohlenhydrat- und den Fettstoffwechsel steuern und regulieren. Außerdem ist Magnesium Bestandteil vieler Eiweißkomplexe und Hormone.
• Eingelagert in Knochen, ist es wie Calcium eine Stütze unserer Körperstruktur, und dort sind auch die größten Magnesiumreserven gebunden.
• Magnesium ist aber nicht nur der Partner von Calcium, sondern auch sein wichtigster Gegenspieler, indem es die Calciumüberladung der Zellen und in den Mitochondrien (den „Kraftwerken“ der Zellen) verhindert.
• Als Muskel- und Nervenmineralstoff schützt Magnesium vor Müdigkeit, körperlicher und geistiger Übererregbarkeit, Verspannungen, Krämpfen, Bluthochdruck, Herzrhythmusstörungen und Überlastung des Herzens.

Wichtig! Magnesiummangelsymptome sind oft auch Kaliummangelsymptome – und umgekehrt

Magnesium ist nach Kalium die zweithäufigste basische Substanz im Zellinnern, und Mangelerscheinungen treten in der Regel immer gemeinsam auf.

Das hat verschiedene Gründe:

• Ein Mangnesiummangel fördert die Kaliumausscheidung über den Urin.[1. Steinbeck, Paumgartner, Therapie innerer Krankheiten, Springer (2005), S.586.]
• Im Darm wird Magnesium benötigt, damit es optimal resorbiert wird. Umgekehrt erhöht auch Kalium die Magnesiumresorption.[2. Edmund Schmidt, Nathalie Schmidt, Leitfaden Mikronährstoffe, Urban & Fischer (2004), S. 237.]
• Es sind oft dieselben Ursachen, die zu einer Erhöhung der Ausscheidung sowohl von Kalium als auch von Magnesium führen, wie die Einnahme bestimmter Medikamente, Durchfall/Erbrechen, Alkohol, Leistungssport, Übersäuerung des Körpers oder Darm- und Nierenerkrankungen.
• Magnesium wird benötigt, damit Kalium über die Natrium-Kalium-Pumpe in die Zelle geschleust werden kann.

Je schlechter der Stoffwechsel mit Magnesium versorgt ist, desto problematischer wird es für das Funktionieren der Natrium-Kalium-Pumpe und auch für die Kaliumversorgung.

Das in allen Körperzellen gespeicherte Adenosintriphosphat (ATP) liefert die notwendige Energie, damit die Natrium-Kalium-Pumpe überhaupt in Schwung kommt. Magnesium wiederum wird für alle ATP-abhängigen Reaktionen benötigt und ist daher auch unverzichtbarer Co-Faktor der Natrium-Kalium-Pumpe. Außerdem stabilisiert Magnesium die Zellmembran. Mangelt es an Magnesium, wird die Zellmembran durchlässiger.

Dies führt

• zu einem erhöhten Kaliumausstrom aus den Zellen,
• zu einer Calciumüberladung in den Zellen der glatten Muskulatur, die das Herzgewebe schädigt sowie den Bluthochdruck und die Arterienverkalkung fördert.

Steckbrief von Magnesium

Abb.: Magnesiumsulfat

Synonyme

Keine

Gewinnung

Dolomit, das als Gestein Gebirgsmassive auf der ganzen Welt gebildet hat, enthält eine Verbindung aus Magnesium und Calcium. Gemahlen wird Dolomit als Dünger, Tierfutterzusatz oder Nahrungsergänzung verwendet. Der weitaus größte Teil wird aber wie Natrium und Kalium bergmännisch gewonnen.

Chemische und physikalische Eigenschaften

• Magnesium ist ein Alkalimetall und liegt in Körperflüssigkeiten als zweifach positiv geladenes Teilchen vor (Mg2+). Im Gegensatz zu Natrium- und Kaliumchlorid kommen deshalb auf jedes Magnesiumion nicht ein, sondern zwei Chloridionen.
• Massenanteil an der Erdhülle: 1,94 %; im Meerwasser: 0,30 % Magnesiumchlorid, 0,04 % Magnesiumbromid, 0,18 % Magnesiumsulfat; Schmelzpunkt: 650 °C; Siedepunkt: 1090 °C; Dichte bei 20 °C: 1,738 g/cm3; Molmasse: 24,31 g/mol (Quelle: Wikipedia).

Magnesium in der Ernährung

• Ein Teil des Magnesiumbedarfs können wird durch chlorophyllhaltige Pflanzen decken. Im Blattgrün ist es als Zentralatom zu ca. 2 % enthalten. Weitere gute Quellen sind Nüsse, Samen, Hülsenfrüchte, Produkte aus Vollkornmehl und unpolierter Reis.
• Bei den Mineralwässern sind es vor allem Quellen, die durch magnesium- und calciumreiche Dolomit-Gesteinsschichten laufen; meist liefern diese aber auch größere Mengen an Natrium.

Maßeinheiten

• Ernährung: mg (ein tausendstel Gramm)
• Medizin und Wissenschaft: Millimol (mmol), Millival (mval)

1 mmol Magnesium = 24,3 mg, 1 mmol = 2 mval Magnesium im Stoffwechsel

• Ein durchschnittlicher Erwachsener hat etwa 20-30 Gramm Magnesium in seinem Organismus. Davon befinden sich ca. 50 % in den Knochen. In allen anderen Organen ist es in einer Konzentration von 10-15 mmol/kg Gewebe (243 mg-365 mg/kg) enthalten. Hauptwirkort von Magnesium ist das Zellinnere, wo es zu 99 % lokalisiert ist. Sinkt der Magnesiumspiegel in der Zelle oder im Blut unter den erforderlichen Bedarf, wird Magnesium aus den Knochen freigesetzt.
• Die Resorptionsrate aus einer gemischten Kost beträgt ca. 30-40 %. Wird Magnesium nicht benötigt, sinkt die Resorptionsrate im Dünndarm.
• Überschüssiges Magnesium im Stoffwechsel wird über die Nieren ausgeschieden.

Laborwerte (Erwachsene)

• Magnesiummangel: Hypomagnesiämie = Serummagnesiumwerte < 0,65 mmol/l
• Magnesiumüberschuss: Hypermagnesiämie = Serummagnesiumwerte > 1,2 mmol/l
• Normalwert: 0,7-1,03 mmol/l, Männer: 0,73-1,06 mmol/l

Empfohlene Zufuhr von Magnesium

Quelle: D-A-CH-Referenzwerte der DGE, ÖGE, SGE/SVE (Stand 2011)

• Höchstgrenze der Magnesiumaufnahme: Ein gefährlicher Überschuss an Magnesium im Organismus (Hypermagnesiämie) ist bei oraler Aufnahme und guter Nierenfunktion nicht möglich.[17. Viktor Rempel, „Plasma-Magnesium-Status bei der Langzeittherapie der essentiellen Hypertonie mit Angiotensin-II-Antagonisten (Follow-Up Studie)“, Dissertation, Westfälische Wilhelms-Universität Münster 2007. Internet: http://d-nb.info/985750995/34  (Stand: 11.2014).] Kritisch wird es nur bei einer hohen intravenösen Gabe. Ein guter Indikator, ob die individuelle orale Grenze überschritten ist, ist das Auftreten von Durchfall.

• Aufnahmeempfehlung: Ob eine Ernährung den täglichen Magnesiumbedarf sicherstellt, ist stark von den Risikofaktoren abhängig. Nach der ÄrzteZeitung vom 18.05.2011[18. ÄrzteZeitung, „Magnesiummangel: Da können auch Gene mitspielen“ 18.05.2011, Internet: http://www.aerztezeitung.de/medizin/fachbereiche/sonstige_fachbereiche/ernaehrung/article/651898/magnesiummangel-gene-koennen-rolle-spielen.html (Stand: 11.2014).] ist die Wahrscheinlichkeit für einen funktionellen Magnesiummangel erhöht bei: einseitiger Ernährung, vermehrtem Stress, starkem Schwitzen, Diabetes mellitus, anhaltender Diarrhoe und genetischen Faktoren. Ein möglicher Mangel ist auch gesichert bei höherem Alkoholgenuss, in der Wachstumsphase, in Schwangerschaft und Stillzeit und bei Einnahme von Medikamenten, die die Magnesium-Resorption vermindern bzw. die Ausscheidung fördern.