Systemische Entzündungsreaktion: Thiamin- und Magnesiumstatus (Sir TaM-Studie) (SirTaM)

Thiamin und Magnesium spielen eine entscheidende Rolle im Glukosestoffwechsel und ein Mangel führt zur Akkumulation von anaeroben Metaboliten, einschließlich Laktat (1-3).

Thiamin erfordert die Umwandlung von Magnesium in seine aktive Form, Thiaminpyrophosphat (TPP) (4). TPP benötigt auch Magnesium, um die Aktivierung von TPP-abhängigen Enzymen während des Glukosestoffwechsels zu erreichen (5, 6). Der „Goldstandard“ für die Messung des Thiaminstatus ist die Messung der Erythrozyten-Transketolase-Aktivität (ETKA) (4, 7–9), und die Aktivität dieses Enzyms hängt von der Anwesenheit sowohl von Thiaminpyrophosphat als auch von Magnesium ab (8, 10). ETKA kann daher einen „funktionellen Marker“ des Magnesiumstatus darstellen (7, 9, 11, 12).

Studien weisen darauf hin, dass ein niedriger Thiamin- und Magnesiumspiegel im Plasma mit einer Reihe von Krankheitsprozessen verbunden ist, von denen viele entzündlich sind (13-17). Von anderen fettlöslichen Vitaminen und Mineralstoffen ist bekannt, dass sie während der systemischen Entzündungsreaktion abnehmen (18, 19), jedoch ist diese Beziehung für Magnesium nicht bewiesen. Die systemische Entzündungsreaktion kann daher die Interpretation von Plasma-Thiamin und -Magnesium im Zusammenhang mit Sepsis, Operation oder Autoimmunerkrankung verwirren. Die elektive Knieendoprothetik provoziert eine Entzündungsreaktion und liefert daher ein hervorragendes kontrolliertes Modell zum Verständnis der Reaktion des Körpers auf eine systemische Schädigung (19).

Es wird berichtet, dass Fettleibigkeit mit Magnesiummangel assoziiert ist (17, 20). Intrazelluläres Magnesium spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Insulinwirkung, der insulinvermittelten Glukoseaufnahme und des Gefäßtonus (21-23). Mehrere epidemiologische Studien haben gezeigt, dass Erwachsene und Kinder, die sich westlich ernähren, 30–50 % der RDA für Magnesium verbrauchen (24, 25). Dieser Mangel scheint überwiegend subklinisch zu sein und wird daher nicht routinemäßig untersucht.

Fettleibigkeit ist auch mit Thiamin- und Magnesiummangel verbunden (17, 20, 26, 27). Magnesiummangel ist auch mit einem CRP-Anstieg verbunden (28-30). Der Thiaminstatus beeinflusst nachweislich die Laktatkonzentration im Blut (2, 3). Es ist bekannt, dass eine Laktatakkumulation dem Einsetzen einer Insulinresistenz vorausgeht und charakteristischerweise bei Patienten mit Diabetes im Zusammenhang mit Fettleibigkeit gefunden wird (31–37).

Es ist daher möglich, dass ein zugrundeliegender ruhender Magnesium- und/oder Thiaminmangel eine Insulinresistenz vermitteln kann. Thiamin und sein besser fettlösliches Derivat Benfothiamin haben sich bereits als vielversprechend bei der Behandlung diabetischer Komplikationen erwiesen. Das therapeutische Potenzial ist faszinierend, jedoch muss die Beziehung zwischen akuten Veränderungen der systemischen Entzündungsreaktion und den Thiamin- und Magnesiumkonzentrationen geklärt werden. Wird die Zuverlässigkeit der Thiamin- und Magnesiummessungen im Zusammenhang mit der systemischen Entzündungsreaktion nicht nachgewiesen, kann dies dazu führen, dass Patienten wegen eines gemessenen Mangels an Thiamin in roten Blutkörperchen und Serummagnesiumkonzentrationen behandelt werden, was unzuverlässig ist. Soll das therapeutische Potenzial einer Kombinationsbehandlung mit Thiamin und Magnesium zur Optimierung der ETKA-Funktion genutzt werden (8), ist es unerlässlich, dass die zur Bestimmung des Thiaminstatus herangezogenen Erythrozyten- und Plasmawerte eindeutig im Kontext der systemischen Entzündungsreaktion stehen . Das Knieendoprothetikmodell bietet hierfür das ideale Studiendesign, da eine starke Assoziation zwischen Adipositas und Kniearthrose besteht (38, 39).

1. Andersen LW, Mackenhauer J, Roberts JC, Berg KM, Cocchi MN, Donnino MW. Ätiologie und therapeutisches Vorgehen bei erhöhten Laktatspiegeln. Mayo Clinic Proc. 2013;88(10):1127-40.
2. Andersen LW, Holmberg MJ, Berg KM, Chase M, Cocchi MN, Sulmonte C, et al. Thiamin als Zusatztherapie in der Herzchirurgie: eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Phase-II-Studie. Kritische Betreuung. 2016;20:92.
3. Moskowitz A, Lee J, Donnino MW, Mark R, Celi LA, Danziger J. Der Zusammenhang zwischen Aufnahme-Magnesiumkonzentrationen und Laktatazidose bei kritischen Erkrankungen. J Intensivmedizin Med. 2016;31(3):187-92.
4. Lonsdale D. Thiamin- und Magnesiummangel: Schlüssel zur Krankheit. Mittlere Hypothesen. 2015;84(2):129-34.
5. Lonsdale D. Thiamin(e): der Funke des Lebens. Subzelle Biochem. 2012;56:199-227.
6. Bettendorff L, Wins P. Thiamindiphosphat in der biologischen Chemie: neue Aspekte des Thiaminstoffwechsels, insbesondere Triphosphatderivate, die nicht als Cofaktoren wirken. FEBS J. 2009;276(11):2917-25.
7. Kochetov GA, Solovjeva ON. Struktur und Funktionsmechanismus der Transketolase. Biochim Biophys Acta. 2014;1844(9):1608-18.
8. Peake RW, Godber IM, Maguire D. Die Wirkung der Magnesiumverabreichung auf die Erythrozyten-Transketolase-Aktivität bei mit Thiamin behandelten Alkoholikern. Scott Med. J. 2013;58(3):139-42.
9. Sevostyanova IA, Yurshev VA, Solovjeva ON, Zabrodskaya SV, Kochetov GA. Wirkung von zweiwertigen Kationen auf die Wechselwirkung von Transketolase mit ihrem Donorsubstrat. Proteine. 2008;71(2):541-5.
10. Dingwall KM, Delima JF, Gent D, Batey RG. Hypomagnesiämie und ihre möglichen Auswirkungen auf die Thiaminverwertung bei Patienten mit Alkoholmissbrauch im Alice Springs Hospital. Drug Alcohol Rev. 2015;34(3):323-8.
11. Kochetov GA, Sevostyanova IA. Funktionelle Nichtäquivalenz von Transketolase-Aktivzentren. IUBMB-Leben. 2010;62(11):797-802.
12. Meshalkina LE, Solovjeva ON, Khodak YA, Drutsa VL, Kochetov GA. Isolierung und Eigenschaften der menschlichen Transketolase. Biochemie (Mosc). 2010;75(7):873-80.
13. Liu D, Ke Z, Luo J. Thiaminmangel und Neurodegeneration: das Zusammenspiel zwischen oxidativem Stress, Stress im endoplasmatischen Retikulum und Autophagie. Mol Neurobiol. 2016.
14. Georgiopoulos G., Chrysohoou C., Vogiatzi G., Magkas N., Bournelis I., Bampali S., et al. Vitamine bei Herzinsuffizienz: Freund oder Feind? Curr Pharm Des. 2017.
15. Luong KV, Nguyen LT. Die Wirkung der Thiaminbehandlung bei Diabetes mellitus. J. Clin. Med. Res. 2012;4(3):153-60.
16. Lima LF, Leite HP, Taddei JA. Niedrige Blut-Thiamin-Konzentrationen bei Kindern bei Aufnahme auf die Intensivstation: Risikofaktoren und prognostische Bedeutung. Bin J Clin Nutr. 2011;93(1):57-61.
17. Nielsen FH. Magnesium, Entzündungen und Fettleibigkeit bei chronischen Erkrankungen. Nutr Rev. 2010;68(6):333-40.
18. Ghashut RA, McMillan DC, Kinsella J, Talwar D. Erythrozytenkonzentrationen von B1, B2, B6, aber nicht Plasma C und E, sind zuverlässige Indikatoren für den Ernährungszustand bei Vorliegen einer systemischen Entzündung. Clin Nutr ESPEN. 2017;17:54-62.
19. Gray A, McMillan DC, Wilson C, Williamson C, O'Reilly DS, Talwar D. Die Beziehung zwischen den akuten Veränderungen in der systemischen Entzündungsreaktion, fettlöslichen antioxidativen Vitaminen und Lipidperoxidation nach elektiver Knieendoprothetik. Klinik Nutr. 2005;24(5):746-50.
20. Kerns JC, Arundel C, Chawla LS. Thiaminmangel bei Menschen mit Fettleibigkeit. Erw. Nutr. 2015;6(2):147-53.
21. Barbagallo M, Dominguez LJ. Magnesium und Typ-2-Diabetes. Welt J Diabetes. 2015;6(10):1152-7.
22. Mastrototaro L, Tietjen U, Sponder G, Vormann J, Aschenbach JR, Kolisek M. Insulin moduliert den Na+/Mg2+-Austauscher SLC41A1 und beeinflusst den Mg2+-Ausfluss aus intrazellulären Speichern in transgenen HEK293-Zellen. J Nutr. 2015;145(11):2440-7.
23. Voma C, Etwebi Z, Soltani DA, Croniger C, Romani A. Niedriger hepatischer Mg(2+)-Gehalt fördert Leberdysmetabolismus: Implikationen für das metabolische Syndrom. J Metab Syndr. 2014;3(4).
24. NHANES. What We Eat in America, NHANES 2013-2014, Personen ab 2 Jahren (ausgenommen gestillte Kinder) Durchschnitt Thiamin und Magnesium https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/80400530/pdf/1314/Table_1_NIN_GEN_13.pdf: www.ars.usda.gov/nea/bhnrc/fsrg. ; 2013 - 2014 [Durchschnittlicher täglicher Verzehr von Thiamin und Magnesium 2013-4].
25. Altura BM, Shah NC, Shah GJ, Zhang A, Li W, Zheng T, et al. Kurzzeitiger Mg-Mangel reguliert Proteinkinase-C-Isoformen in kardiovaskulären Geweben und Zellen hoch; Beziehung zu NF-kB, Zytokinen, Ceramid-Salvage-Sphingolipid-Weg und PKC-zeta: Hypothese und Überprüfung. Int. J. Clin. Exp. Med. 2014;7(1):1-21.
26. Wolf E, Utech M, Stehle P, Büsing M, Stoffel-Wagner B, Ellinger S. Präoperativer Mikronährstoffstatus bei krankhaft adipösen Patienten vor einer bariatrischen Operation: Ergebnisse einer Querschnittsstudie. Surg Obes Relat Dis. 2015;11(5):1157-63.
27. Farhanghi MA, Mahboob S, Ostadrahimi A. Durch Fettleibigkeit verursachter Magnesiummangel kann durch Vitamin-D-Supplementierung behandelt werden. J Pak Med Assoc. 2009;59(4):258-61.
28. Welch AA, Kelaiditi E, Jennings A, Steves CJ, Spector TD, MacGregor A. Magnesium aus der Nahrung ist positiv mit der Skelettmuskelkraft und Indizes der Muskelmasse verbunden und kann die Assoziation zwischen zirkulierendem C-reaktivem Protein und Muskelmasse bei Frauen abschwächen. J Bone Miner Res. 2016;31(2):317-25.
29. EP Zuza, EM Barroso, M Fabricio, AL Carrareto, BE Toledo, RP J. Lipidprofil und Spiegel hochempfindlicher C-reaktiver Proteine ​​bei fettleibigen und nicht fettleibigen Personen, die sich einer nicht-chirurgischen Parodontaltherapie unterziehen. J Oral Sci. 2016;58(3):423-30.
30. Dibaba DT, Xun P, He K. Die Magnesiumaufnahme über die Nahrung ist umgekehrt mit den C-reaktiven Proteinspiegeln im Serum verbunden: Metaanalyse und systematische Überprüfung. Eur J Clin Nutr. 2014;68(4):510-6.
31. Crawford SO, Hoogeveen RC, Brancati FL, Astor BC, Ballantyne CM, Schmidt MI, et al. Assoziation von Blutlaktat mit Typ-2-Diabetes: das Atherosklerose-Risiko in der Karotis-MRT-Studie in Gemeinden. Int J Epidemiol. 2010;39(6):1647-55.
32. Qvisth V, Hagström-Toft E, Moberg E, Sjöberg S, Bolinder J. Laktatfreisetzung aus Fettgewebe und Skelettmuskel in vivo: Defekte Insulinregulation bei insulinresistenten adipösen Frauen. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;292(3):E709-14.
33. Jansson PA, Larsson A, Smith U, Lönnroth P. Laktatfreisetzung aus dem Unterhautgewebe bei schlanken und fettleibigen Männern. J Clin Invest. 1994;93(1):240-6.
34. Chen YD, Varastheh BB, Reaven GM. Plasmalaktatkonzentration bei Adipositas und Typ-2-Diabetes. Diabetes Metab. 1993;19(4):348-54.
35. Lovejoy J, Newby FD, Gebhart SS, DiGirolamo M. Insulinresistenz bei Adipositas ist mit erhöhten Basallaktatspiegeln und vermindertem Laktatauftritt nach intravenöser Glukose- und Insulingabe verbunden. Stoffwechsel. 1992;41(1):22-7.
36. Lovejoy J, Mellen B, Digirolamo M. Laktatbildung nach Glukoseinnahme: Beziehung zu Fettleibigkeit, Kohlenhydrattoleranz und Insulinsensitivität. Int J Obes. 1990;14(10):843-55.
37. Kreisberg RA, Pennington LF, Boshell BR. Laktatumsatz und Gluconeogenese bei Adipositas. Wirkung von Phenformin. Diabetes. 1970;19(1):64-9.
38. Guenther D, Schmidl S, Klatte TO, Widhalm HK, Omar M, Krettek C, et al. Übergewicht und Adipositas in der Hüft- und Knieendoprothetik: Auswertung von 6078 Fällen. Welt J Orthop. 2015;6(1):137-44.
39. Salih S, Sutton P. Adipositas, Kniearthrose und Knieendoprothetik: eine Übersicht. BMC Sports Sci Med Rehabil. 2013;5(1):25.