Magnesium ist essentieller Cofaktor von über 500 enzymatischen Reaktionen des Intermediärstoffwechsels. Indem der Mineralstoff die meisten ATP-abhängigen Enzyme, wie Kinasen, Aminopeptidasen, Nukleotidasen, Pyruvatoxidasen, Phosphatasen, Glutaminasen und Carboxypeptidasen, aktiviert, ist er an zahlreichen Stoffwechselprozessen, unter anderem an der oxidativen Phosphorylierung, Glykolyse sowie Protein- und Nukleinsäuresynthese beteiligt [4, 12, 15, 16, 20, 25]. 

Magnesium ist Bestandteil folgender extrazellulärer Prozesse (freies extrazelluläres Magnesium)

• Neuromuskuläre Erregungsleitung und -weiterleitung – indem Magnesium als physiologischer Calciumantagonist die Calciumionen kompetitiv von Rezeptoren und Bindungsstellen verdrängt, hemmt der Mineralstoff den Calcium-Einstrom in die Zellen der glatten Muskulatur und verhindert somit die intrazelluläre Bindung von Calcium an Troponin; das Resultat ist eine Reduzierung der Muskelkontraktion beziehungsweise der Erregbarkeit von Muskeln und Nerven und eine daraus resultierende Senkung des Energieverbrauchs sowie Gefäßtonus [4, 13, 16, 20, 25, 27]
• Stabilisierung biologischer Membranen – durch die Interaktionen mit Phospholipiden senkt Magnesium die Membranfluidität und hält die Membranpermeabilität aufrecht [4]
• Beeinflussung der Zelladhäsion über magnesiumabhängige Integrine – Integrine sind eine Gruppe von Rezeptoren, die die Adhäsion von Zellen ermöglichen und den Kontakt zwischen den Zellen aufrecht erhalten [4]
• Thrombozytenaggregation (Zusammenlagerung (Aggregation) von Blutplättchen) – eine vermehrte Zusammenlagerung von Thrombozyten kann zur Entstehung eines Thrombus (Blutgerinnsel) und damit zur Thrombose bzw. Embolie Blutgefäßverschluss) führen. [4]
• Modulation von Ionenpumpen beziehungsweise -kanälen – zum Beispiel beeinflusst Magnesium den NMDH (N-Methyl-D-Aspartat)-Rezeptorkanal, indem es diesen im ungeöffneten Zustand blockiert [1, 3, 4, 14, 15, 20]
• Regulation von Kaliumkanälen in den Herzmuskelzellen [1, 4, 14, 15, 20]
  Aufrechterhaltung des elektrischen Potenzials von Nerven- und Muskelmembranen normale synaptische Übertragung von Aktionspotenzialen in den Neuronen

Magnesium ist Bestandteil folgender intrazellulärer Prozesse – freies intrazelluläres beziehungsweise zytosolisches Magnesium –

• Energiegewinnung und -bereitstellung – als gebundenes Element an ATP, erleichtert Magnesium die Abspaltung der energiereichen Phosphatreste aus dem ATP; zudem ist der essentielle Mineralstoff am Abbau energieliefernder Makronährstoffe durch Oxidation, wie Kohlenhydraten, Proteinen, Fetten und Glucose, beteiligt [4, 12, 13, 14, 20, 25]
• Muskelkontraktion – als Gegenspieler von Calcium setzt Magnesium die Kontraktion der glatten und quergestreiften Muskelzellen herab, wodurch schließlich der Energieverbrauch und Gefäßtonus verringert wird [4, 13, 16, 25]
• Speicherung und Freisetzung von Hormonen und Neurotransmittern – Magnesium hemmt sowohl die Funktion des Parathormons als auch die Freisetzung von Adrenalin und Noradrenalin [4, 13]; aufgrund der Reduzierung der Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin kann Magnesium auch als „Stress-Mineral“ bezeichnet werden; mit sinkendem Magnesium-Serumspiegel steigt infolge der erhöhten Ausschüttung der Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin die Empfindlichkeit gegenüber Stress, insbesondere Lärmstress [7]; Magnesiumdefizite können demnach zu stressinduzierten physiologischen Schäden führen [8]
• Mineralisation und Wachstum des Knochens – Ungefähr 50-60 % des im Körper vorkommenden Magnesiums sind im Knochengewebe und in den Zähnen eingelagert bzw. gespeichert. Dabei ist Magnesium an Hydroxylapatit (Calcium-Phosphat-Salze von hohem Härtegrad) gebunden. Magnesium ist für die Mineralisation von Knochen und Zähnen von Bedeutung [4, 6, 16, 25].

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