Magnesium bei Magen-Darm-Erkrankungen (MAGIC)

Diese Querschnittsstudie zielt darauf ab, die Beurteilung des Magnesiumstatus bei Patienten mit chronischen Darmerkrankungen zu verbessern. Die Studie wird eine Reihe biochemischer und funktioneller Marker evaluieren und vergleichen, um zu bestimmen, welche die genaueste, zuverlässigste und klinisch nützlichste Wiedergabe des gesamten Körper-Magnesiumstatus liefern. Das langfristige Ziel ist es, die Entwicklung einer empfindlicheren Screening-Strategie für Magnesiummangel in der klinischen Praxis zu unterstützen, insbesondere für Bevölkerungsgruppen mit erhöhtem Risiko aufgrund von gastrointestinalen Verlusten oder Malabsorption.

Magnesiummangel wird aufgrund der Einschränkungen der Standard-Plasma-Magnesium-Messung oft unterdiagnostiziert. Obwohl der Gesamtkörper-Magnesium hauptsächlich in Knochen und Weichteilen gespeichert ist, spiegelt die derzeitige Standard-Diagnosemethode (Plasma-Magnesium) nur einen kleinen Bruchteil des Gesamtmagnesiums (<1%) wider und korreliert nicht gut mit dem intrazellulären Magnesiumgehalt. Infolgedessen bleiben viele Fälle von subklinischem oder funktionellem Magnesiummangel unentdeckt, insbesondere in Bevölkerungsgruppen mit chronischen gastrointestinalen Erkrankungen, die die Absorption und Ausscheidung verändern.

Studiendesign und Begründung:

Die Studie besteht aus vier Besuchen und umfasst zwei Gruppen:

1. Patienten mit gastrointestinalen Erkrankungen oder Zuständen, unterteilt in drei Untergruppen: solche mit entzündlichen Darmerkrankungen (IBD; Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa), solche mit einem Ileostoma oder Patienten mit Gallensäure-Diarrhö.
2. Gesunde Kontrollpersonen ohne bekannte gastrointestinale Erkrankung.

Die drei Patientengruppen werden basierend auf bekannten Risikofaktoren für Magnesiumverarmung ausgewählt: chronische Diarrhö, Darmresektion und Malabsorption. Die gesunde Kontrollgruppe dient als Referenzpopulation.

Alle Teilnehmer unterziehen sich einem standardisierten klinischen Untersuchungs- und biologischen Probenahmeprotokoll, einschließlich:

• Blutentnahme für Plasma-Magnesium, ionisiertes Magnesium und intrazelluläres Magnesium (PBMC, Erythrozyten und Buffy Coat)
• 24-Stunden-Urinsammlung für die Magnesiumausscheidung
• Ein intravenöser Magnesiumbelastungstest (Retentionstest)
• Muskelbiopsie zur Quantifizierung der Gesamt-Magnesiumkonzentration im Skelettmuskel
• Stuhlprobe zur Analyse der Darmmikrobiota-Zusammensetzung
• Beurteilung der Muskelfunktion (Handgriffkrafttest und Sit-to-Stand-Test)
• Körperzusammensetzungsmessung (Bioimpedanzanalyse)
• Patientenberichtete Ergebnisse zu Müdigkeit, gastrointestinalen Symptomen, psychischem Wohlbefinden und Lebensqualität
• Nahrungsmittelhäufigkeitsfragebogen zur Beurteilung der diätetischen Magnesiumaufnahme

Eine Untergruppe von Teilnehmern, die klinisch indizierte endoskopische Eingriffe durchlaufen, erhält Darmbiopsien (duodenale oder kolonische Mukosa) für explorative Analysen der Gewebe-Magnesiumkonzentration und Expression von Magnesiumtransportern, einschließlich TRPM6, TRPM7, CNNM4 und SLC41A1.

Analytische Methoden:

Magnesiumkonzentrationen werden mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) gemessen, die eine hochempfindliche und spezifische Quantifizierung des Gesamt-Magnesiumgehalts in verschiedenen biologischen Matrizes ermöglicht. Plasma- und Urinproben werden auf Gesamt-Magnesium und ionisiertes Magnesium analysiert, wo zutreffend.

Intrazelluläres Magnesium in peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs), roten Blutkörperchen (Erythrozyten) und Buffy Coat wird nach standardisierten Trennprotokollen analysiert. Besondere Vorsichtsmaßnahmen werden während der Probenhandhabung und -lagerung ergriffen, um Spurenmetallkontamination zu vermeiden, einschließlich der Verwendung von spurenmetallfreien Sammelröhrchen, ultrareinen Reagenzien und zertifizierten Laborplastiken.

Muskelgewebeproben werden kryokonserviert und in Zusammenarbeit mit einem Referenzlabor mit Expertise in der Spurenmetallgewebeanalyse analysiert. Vor der Verdauung und ICP-MS-Quantifizierung können Gewebeproben unter Reinraumbedingungen lyophilisiert und homogenisiert werden.

Für Teilnehmer, die den Magnesiumretentionstest abschließen, wird die basale Magnesiumausscheidung im Urin mit der Ausscheidung nach einer standardisierten intravenösen Magnesiumsulfatbelastung verglichen. Die Magnesiumretention wird als Differenz zwischen der infundierten Magnesiumdosis und der innerhalb von 24 Stunden im Urin ausgeschiedenen Menge berechnet. Diese Methode gilt als Referenzstandard für die Beurteilung der gesamten Körper-Magnesiumspeicher, wird jedoch aufgrund ihrer Komplexität selten in der klinischen Praxis eingesetzt.

Datenverarbeitung und statistische Analyse:

Daten werden mit REDCap erfasst und auf sicheren institutionellen Servern gespeichert, mit Zugriff beschränkt auf Studienpersonal. Allen Teilnehmern wird eine eindeutige Studien-ID zugewiesen, um die Vertraulichkeit zu gewährleisten. Deskriptive Statistiken werden verwendet, um demografische und klinische Merkmale zusammenzufassen. Unterschiede zwischen Gruppen werden mit geeigneten statistischen Tests (z. B. ANOVA, Kruskal-Wallis, Chi-Quadrat) analysiert, abhängig von der Datenverteilung.

Korrelationsanalysen werden durchgeführt, um Plasma-Magnesium mit intrazellulären und Gewebe-Magnesiumspiegeln zu vergleichen. Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurven können erstellt werden, um die Sensitivität und Spezifität verschiedener Biomarker gegen den Magnesiumretentionstest und/oder den Muskel-Magnesiumgehalt als Referenzstandards zu evaluieren.

Subgruppenanalysen können Unterschiede basierend auf Krankheitstyp, Vorhandensein von Resektion, Krankheitsaktivität, Medikamenteneinnahme (z. B. Protonenpumpenhemmer, Diuretika) und Nährstoffaufnahme untersuchen.

Ethische Überlegungen:

Die Studie wurde von der zuständigen Forschungsehtikkommission geprüft und akzeptiert und entspricht der Deklaration von Helsinki und nationalen Gesetzen zur Forschungsehtik. Schriftliche Einwilligung nach Aufklärung wird von allen Teilnehmern vor jeglichen Studienprozeduren eingeholt. Muskelbiopsie und Darmbiopsie sind optional und werden nur bei Teilnehmern durchgeführt, die diesen Eingriffen zustimmen.

Teilnehmer werden über potenzielle Risiken im Zusammenhang mit Muskelbiopsie (z. B. Blutergüsse, Schmerzen, seltenes Infektionsrisiko) und intravenöser Magnesiuminfusion (z. B. vorübergehende Wärme, Errötung, Hypotonie) informiert. Alle biologischen Proben werden gemäß aktuellen Vorschriften für Biobankmaterial gelagert und gehandhabt und können für zukünftige Forschung im gleichen Rahmen verwendet werden, wenn Teilnehmer zustimmen.

Erwartete Auswirkungen:

Diese Studie wird voraussichtlich neue Einblicke in die klinische Bewertung des Magnesiumstatus bei Patienten mit gastrointestinalen Erkrankungen liefern. Durch den Vergleich traditioneller und alternativer Marker des Magnesiumstatus mit Referenzmaßen wie Muskel-Magnesium und Magnesiumretention wird die Studie helfen, genauere, praktischere und skalierbarere Methoden zur Erkennung von Mangel in Risikopopulationen zu identifizieren.

Die Ergebnisse können zukünftige Leitlinien zum Ernährungsscreening beeinflussen, eine frühere Diagnose von Magnesiummangel unterstützen und zu einem verbesserten Management von Symptomen und Komorbiditäten im Zusammenhang mit chronischer Magnesiumverarmung beitragen.