Monat: Juli 2024

Künstliche Intelligenz – ein vielversprechender Einsatz bei Multipler Sklerose?

akk1hildy Forschung , ,

von Kirsten 

Teil 1 (von 2)

Künstliche Intelligenz (KI) ist spätestens seit der kommerziellen Einführung von ChatGPT weitläufig bekannt. Hierbei durchlaufen Input-Daten (z.B. Eingabetext des Users) ein trainiertes digitales neuronales Netzwerk, um selbstständig neuen Output zu generieren (z.B. Antwort auf eine Frage). Künstliche Intelligenz wird aber nicht nur als textbasiertes Kommunikationsmittel (die auf sogenannten General Language Modellen wie ChatGPT basieren) eingesetzt, sondern hat viele andere Anwendungsbereiche, wie z.B. (Wetter-)Vorhersagen, Sprach-, Video- oder Bilderkennung.  

Künstliche Intelligenz eignet sich generell gut zur Erkennung von Mustern und Anomalien. Verschiedene Anwendungsmöglichkeiten der künstlichen Intelligenz können prinzipiell bei unterschiedlichen krankheitsrelevanten Themen eingesetzt werden. Da stellt sich nun die Frage, inwieweit die künstliche Intelligenz einen Benefit bei MS liefern kann in Bezug auf Diagnostik, Behandlungsmöglichkeiten und Prognosen.  

Künstliche Intelligenz im Allgemeinen 

Der Begriff «Künstliche Intelligenz» ist nicht einfach zu definieren [1]. Im Allgemeinen bedeutet KI, dass der Computer nicht einfach nur Ergebnisse anhand einer Formel ermittelt – also nur das ausführt, was vorab programmiert wurde. Sondern dass er die Input-Daten zum Beispiel über ein vorgegebenes digitales Neuronen-Netz (NN)  verarbeitet. Und dabei «selbstständig» lernt, welche Informationen mehr oder weniger relevant für den Output sind bzw. gegebenenfalls selbst sogar noch Output generiert.  

Man programmiert das System also nicht direkt darauf, was es als wichtig betrachten soll. Die Art und Größe des neuronalen Netzes wird vorab programmiert. Außerdem wird festgelegt, welche Daten als Input (Trainingsdaten) verwendet werden sollen. Meist liefert die erste Nutzung eines neuronalen Netzes nicht die besten Ergebnisse. Datenwissenschaftler testen daher verschiedene Arten von NNs für die zu verwendenden Daten. Sie testen, welche Anzahl an Neuronen in dem NN die (relativ betrachtet) besten Ergebnisse liefert. Und sie «trainieren» und «tunen» einige Zeit lang das neuronale Netz, damit es gute Ergebnisse auch für neue/zukünftige Daten liefern kann. 

Was die Datenverarbeitung innerhalb eines neuronalen Netzes betrifft, ist häufig nicht im Detail bekannt, was dort genau passiert. Natürlich wurde die Arbeitsweise eines Neurons von jemandem programmiert. Aber wie das Neuronen-Netz die Daten verarbeitet, bleibt teilweise nach wie vor eine Black Box, in die man nicht hineinsehen kann [2], [3]. 

Je nach Architektur und Training des Neuronalen Netzes sowie der Art und Menge der Input-Daten kann die künstliche Intelligenz mehr oder weniger gute bzw. verlässliche Ergebnisse liefern. Die Technologie wird zukünftig vermutlich auf verschiedensten Fachgebieten vermehrt genutzt und weiter verbessert werden, so dass wir uns davor kaum verschließen können. 

Im klinischen Bereich soll (u.a. aufgrund ethischer Bedenken) nach bisherigem Stand eine KI keinen Arzt ersetzen [2], [4] – und damit keine weitreichenden Entscheidungen fällen, auch wenn es ihr möglich wäre. Auf EU-Ebene wurde erst Mitte März 2024 der «AI Act» zur Regulation von Künstlicher Intelligenz verabschiedet. Dieser besagt u.a., dass KI bei einem potenziell hohen Risiko für die Gesundheit nur eingesetzt werden darf, wenn bekannte und vorhersehbare Risiken in einer Risikoanalyse vorab dokumentiert wurden und Qualitätskriterien bei Trainingsdaten eingehalten werden [5]. 

Es liegt aber nahe, dass die KI unterstützend in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden soll. Besonders deshalb, weil sie schneller und vielschichtiger z.B. Änderungen erkennen kann als ein Mensch das könnte (z.B. bei der Verlaufskontrolle der MS). Es geht also vor allem darum, die Stärken der KI so gut wie möglich zu nutzen – gerade bei einer so komplexen Erkrankung wie der Multiplen Sklerose.  

Insgesamt betrachtet, könnte man KI bei verschiedensten MS-relevanten Themen einsetzen. Aktuell wird auch viel daran geforscht (was im Folgenden näher erklärt wird). Die KI kann also dazu beitragen, ein vollständigeres Bild der MS-Entstehung und -Erkrankung zu generieren sowie zielgerichtetere Therapieansätze zu ermöglichen. Inwieweit KI tatsächlich in der Klinik eingesetzt werden soll, wird uns wohl erst die Zukunft zeigen.  

Erkrankungsrisiko 

Allgemein bekannt ist schon seit längerer Zeit, dass MS häufiger Frauen betrifft als Männer. Dass sie die Diagnose meist im Alter von 20-40 Jahren erhalten und dass Bevölkerungen in Äquatornähe eine niedrigere Erkrankungsrate aufweisen, als weiter entfernte. Solche Informationen könnten prinzipiell verwendet werden, um vorab das Risiko einer MS-Erkrankung zu ermitteln. Doch diese Daten allein reichen nicht aus, um eine möglichst zuverlässige Aussage treffen zu können.  

Studien im Bereich der Genetik nutzen DNA-Sequenzen als Input für neuronale Netze, um das Erkrankungsrisiko genauer ermitteln zu können [6], [7]. KI wird auch bereits bei genomweiten Assoziationsstudien eingesetzt, um genetische Variationen in Verbindung mit dem Auftreten bestimmten Erkrankungen (wie z.B. MS) in Verbindung bringen zu können [8]. Erst kürzlich wurde (allerdings ohne KI) herausgefunden, dass die unterschiedliche Erkrankungsraten in Nord- und Südeuropa u.a. auf einen genetischen Vorteil im Bereich der Tierhaltung zurückzuführen wären [9]. Demzufolge hätten unsere Vorfahren weniger schwere akute Erkrankungen durch Erreger erleiden müssen, die von Tieren auf den Menschen übergesprungen sind – und als «Nebenwirkung» die MS-Erkrankung mit sich brachten. Weitere solcher genomweiten Assoziationen könnten mithilfe der KI möglicherweise schneller und umfassender erkannt werden. 

Die DNA-Sequenzierung selbst setzt allerdings eine kostenintensivere Laborarbeit voraus, die nach bisherigem Wissensstand nicht von einer KI ausgeführt wird. Eine DNA-Sequenzierung auf Kosten der Krankenkasse scheint bisher noch nicht in Sicht. Dennoch ist die Forschung auf diesem Gebiet ein wichtiger Baustein, um die Ursache der Erkrankung besser verstehen zu können. Und sogar, um z.B. das gleichzeitige Auftreten verschiedener Gen-Anomalien (Forschungsfeld der Genomics) in Kontext mit der MS sowie möglicher Auswirkungen auf den Krankheitszustand des Patienten zu bringen [10]. 

Biomarker 

Biomarker werden häufig im klinischen Bereich genutzt, um Hinweise auf vorliegende Krankheiten zu bekommen. Häufig werden Biomarker z.B. im Rahmen eines «Blutbildes» überprüft. Biomarker können prinzipiell auch in Speichel, Urin, Stuhl, Gehirn- & Rückenmarksflüssigkeit sowie Gewebe detektiert werden und Hinweise auf z.B. Stoffwechselstörungen liefern. Bei der Diagnose von MS wird bisher kein Blut- oder Urin-Biomarker herangezogen. Allerdings wird die Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit auf das Vorliegen von Antikörpern untersucht. 

Gerade bei Erkrankungen, bei denen wenig über Ursache und Zusammenhänge bekannt ist, wird in der Forschung u.a. an den «Omics» geforscht. Zum einen um ein besseres Verständnis der Erkrankung zu gewinnen. Zum anderen, um verlässliche Biomarker zu identifizieren, die später z.B. zu Diagnosezwecken oder zur Forschung zielgerichteter Medikamente eingesetzt werden können. Zu den «Omics» zählen z.B. «Genomics» (Erforschung sämtlicher DNA-Sequenzen des Genoms), «Proteomics» (Erforschung sämtliche Proteine im Körper) und «Metabolomics» (Erforschung sämtliche Stoffwechselprodukte im Körper).  

Im Hinblick auf die MS-Erkrankung wurden in verschiedenen Studien Auffälligkeiten bei den Omics entdeckt. Diese wurden in Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit, Blut- und Urinproben, Speichel, Tränenflüssigkeit sowie Hirngewebe gefunden [11], [12], [13], [14]. Dass die Analyse bestimmter Moleküle von Hirngewebe lebender Patienten im klinischen Bereich zukünftig eingesetzt wird, scheint weniger realistisch – und bleibt wohl auch zukünftig vorwiegend dem Forschungsbereich überlassen. Die Analyse von Blut-, Urin- und Speichelproben erscheint hingegen durchaus denkbar. Sogar die Analyse von Tränenflüssigkeit zeigt Auffälligkeiten bei MS-Erkrankten und könnte zukünftig möglicherweise anstelle der Analyse von Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit eingesetzt werden (ohne einen invasiven Eingriff wie die Lumbalpunktion durchführen zu müssen). 

Die KI könnte unterstützend eingesetzt werden, um letztendlich einen verlässlichen Biomarker zu identifizieren [15]. Allerdings müssten vorher sehr viele Blutparameter (wie z.B. Eisenwerte oder Blutgerinnungsfaktoren sowie viele andere) von Blutproben vieler Probanden (gesunde sowie MS-Erkrankte) ermittelt werden, bevor die KI eine sinnvolle Auswertung vornehmen kann. Wenn solche umfassenden Studien durchgeführt und verlässliche Biomarker in Körperflüssigkeiten wie z.B. Blut ermittelt werden würden, wäre der Einsatz der KI auch im klinischen Bereich (z.B. zu Diagnosezwecken) gut vorstellbar. Bisher wird KI allerdings hauptsächlich im Kontext der Bilderkennung eingesetzt (siehe nächstes Kapitel) und weniger im Bereich Biomarker-Screening von Körperflüssigkeiten. 

Zwischenfazit 

Künstliche Intelligenz (KI) bietet vielversprechende Möglichkeiten in der Medizin, auch bei Multipler Sklerose (MS). Sie kann Muster und Anomalien erkennen, um genetische Risiken und Biomarker zu identifizieren. Trotz ethischer Bedenken und regulatorischer Hürden könnte KI zukünftig Diagnostik und Behandlung unterstützen.  

Im zweiten Teil des Artikels wird es um spezifische Anwendungen wie Bilderkennung, Spracherkennung, Ganganalyse und die Entwicklung von Medizinprodukten gehen. Diese Technologien könnten die Überwachung und Behandlung von MS signifikant unterstützen, indem sie präzisere und schnellere Ergebnisse liefern. 

Referenzen 

[1] ‘Künstliche Intelligenz’, Wikipedia. May 23, 2024. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=K%C3%BCnstliche_Intelligenz&oldid=245234182 
[2] D. Ä. G. Ärzteblatt Redaktion Deutsches, ‘Künstliche Intelligenz: Ethikrat empfiehlt strenge Vorgaben in der Medizin’, Deutsches Ärzteblatt. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/141824/Kuenstliche-Intelligenz-Ethikrat-empfiehlt-strenge-Vorgaben-in-der-Medizin 
[3] S. Beck, M. Faber, and S. Gerndt, ‘Rechtliche Aspekte des Einsatzes von KI und Robotik in Medizin und Pflege’, Ethik Med., vol. 35, no. 2, pp. 247–263, Jun. 2023, doi: 10.1007/s00481-023-00763-9. 
[4] ‘Ethikrat: Künstliche Intelligenz darf menschliche Entfaltung nicht vermindern’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.ethikrat.org/mitteilungen/mitteilungen/2023/ethikrat-kuenstliche-intelligenz-darf-menschliche-entfaltung-nicht-vermindern/?cookieLevel=not-set 
[5] ‘Künstliche Intelligenz: Diese Regeln fordern Ethik-Experten’, ZDFheute. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.zdf.de/nachrichten/politik/ki-regeln-gesetz-ai-act-eu-ethik-experten-100.html 
[6] S. Ghafouri-Fard, M. Taheri, M. D. Omrani, A. Daaee, and H. Mohammad-Rahimi, ‘Application of Artificial Neural Network for Prediction of Risk of Multiple Sclerosis Based on Single Nucleotide Polymorphism Genotypes’, J. Mol. Neurosci., vol. 70, no. 7, pp. 1081–1087, Jul. 2020, doi: 10.1007/s12031-020-01514-x. 
[7] Y. Naji, M. Mahdaoui, R. Klevor, and N. Kissani, ‘Artificial Intelligence and Multiple Sclerosis: Up-to-Date Review’, Cureus, vol. 15, no. 9, p. e45412, doi: 10.7759/cureus.45412. 
[8] J. Lin and K. Y. Ngiam, ‘How data science and AI-based technologies impact genomics’, Singapore Med. J., vol. 64, no. 1, pp. 59–66, Jan. 2023, doi: 10.4103/singaporemedj.SMJ-2021-438. 
[9] W. Barrie et al., ‘Elevated genetic risk for multiple sclerosis emerged in steppe pastoralist populations’, Nature, vol. 625, no. 7994, pp. 321–328, Jan. 2024, doi: 10.1038/s41586-023-06618-z. 
[10] M. Hartmann, N. Fenton, and R. Dobson, ‘Current review and next steps for artificial intelligence in multiple sclerosis risk research’, Comput. Biol. Med., vol. 132, p. 104337, May 2021, doi: 10.1016/j.compbiomed.2021.104337. 

[11] A. Jafari, A. Babajani, and M. Rezaei-Tavirani, ‘Multiple Sclerosis Biomarker Discoveries by Proteomics and Metabolomics Approaches’, Biomark. Insights, vol. 16, p. 11772719211013352, Jan. 2021, doi: 10.1177/11772719211013352. 
[12] J. Lötsch et al., ‘Machine-learning based lipid mediator serum concentration patterns allow identification of multiple sclerosis patients with high accuracy’, Sci. Rep., vol. 8, no. 1, p. 14884, Oct. 2018, doi: 10.1038/s41598-018-33077-8. 
[13] N. Ziliotto et al., ‘Coagulation Factor XII Levels and Intrinsic Thrombin Generation in Multiple Sclerosis’, Front. Neurol., vol. 9, p. 245, Apr. 2018, doi: 10.3389/fneur.2018.00245. 
[14] K. Göbel et al., ‘Prothrombin and factor X are elevated in multiple sclerosis patients’, Ann. Neurol., vol. 80, Oct. 2016, doi: 10.1002/ana.24807. 
[15] F. Nabizadeh et al., ‘Artificial intelligence in the diagnosis of multiple sclerosis: A systematic review’, Mult. Scler. Relat. Disord., vol. 59, p. 103673, Mar. 2022, doi: 10.1016/j.msard.2022.103673. 
[16] W. I. McDonald et al., ‘Recommended diagnostic criteria for multiple sclerosis: Guidelines from the international panel on the diagnosis of multiple sclerosis’, Ann. Neurol., vol. 50, no. 1, pp. 121–127, 2001, doi: 10.1002/ana.1032. 
[17] C. H. Polman et al., ‘Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2010 Revisions to the McDonald criteria’, Ann. Neurol., vol. 69, no. 2, pp. 292–302, Feb. 2011, doi: 10.1002/ana.22366. 
[18] ‘Wie funktioniert eine MRT? | Stiftung Gesundheitswissen’. Accessed: May 03, 2024. [Online]. Available: https://www.stiftung-gesundheitswissen.de/gesundes-leben/koerper-wissen/was-ist-eine-magnetresonanztomographie-mrt 
[19] Y. Hou, Y. Jia, and J. Hou, ‘Natural Course of Clinically Isolated Syndrome: A Longitudinal Analysis Using a Markov Model’, Sci. Rep., vol. 8, no. 1, p. 10857, Jul. 2018, doi: 10.1038/s41598-018-29206-y. 
[20] E. Svoboda et al., ‘Assessing clinical utility of machine learning and artificial intelligence approaches to analyze speech recordings in multiple sclerosis: A pilot study’, Comput. Biol. Med., vol. 148, p. 105853, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.compbiomed.2022.105853. 

[21] F. J. F. Gerald, B. E. Murdoch, and H. J. Chenery, ‘Multiple Sclerosis: Associated Speech and Language Disorders’, Aust. J. Hum. Commun. Disord., Dec. 1987, doi: 10.3109/asl2.1987.15.issue-2.02. 
[22] ‘GRBAS.pdf’. Accessed: May 03, 2024. [Online]. Available: https://www.pucsp.br/laborvox/dicas_pesquisa/downloads/GRBAS.pdf 
[23] P. Plotas et al., ‘Speech deficits in multiple sclerosis: a narrative review of the existing literature’, Eur. J. Med. Res., vol. 28, no. 1, p. 252, Jul. 2023, doi: 10.1186/s40001-023-01230-3. 
[24] G. Noffs et al., ‘Speech metrics, general disability, brain imaging and quality of life in multiple sclerosis’, Eur. J. Neurol., vol. 28, no. 1, pp. 259–268, 2021, doi: 10.1111/ene.14523. 
[25] ‘Premiere: MS-Zentrum nutzt Sprachtests als digitale Biomarker’. Accessed: May 03, 2024. [Online]. Available: https://www.uniklinikum-dresden.de/de/presse/aktuelle-medien-informationen/premiere-ms-zentrum-nutzt-sprachtests-als-digitale-biomarker 
[26] ‘Zentrum für klinische Neurowissenschaften Dresden – Sprachanalyse’. Accessed: May 03, 2024. [Online]. Available: https://msz.uniklinikum-dresden.de/studien/sprachanalyse 
[27] ‘Ganganalyse’, Wikipedia. Jan. 16, 2024. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Ganganalyse&oldid=241237575 
[28] A. S. Alharthi, S. U. Yunas, and K. B. Ozanyan, ‘Deep Learning for Monitoring of Human Gait: A Review’, IEEE Sens. J., vol. 19, no. 21, pp. 9575–9591, Nov. 2019, doi: 10.1109/JSEN.2019.2928777. 
[29] J. F. Kurtzke, ‘Rating neurologic impairment in multiple sclerosis’, Neurology, vol. 33, no. 11, pp. 1444–1444, Nov. 1983, doi: 10.1212/WNL.33.11.1444. 
[30] B. M. Meyer et al., ‘Wearables and Deep Learning Classify Fall Risk From Gait in Multiple Sclerosis’, IEEE J. Biomed. Health Inform., vol. 25, no. 5, pp. 1824–1831, May 2021, doi: 10.1109/JBHI.2020.3025049. 

[31] K. Trentzsch et al., ‘Using Machine Learning Algorithms for Identifying Gait Parameters Suitable to Evaluate Subtle Changes in Gait in People with Multiple Sclerosis’, Brain Sci., vol. 11, no. 8, Art. no. 8, Aug. 2021, doi: 10.3390/brainsci11081049. 
[32] M. S. und G. Enwaldt, ‘Ärzte unter Zeitdruck: Medizin im Hamsterrad’, tagesschau.de. Accessed: May 03, 2024. [Online]. Available: https://www.tagesschau.de/inland/gesellschaft/arzt-zeitmangel-100.html 
[33] ‘DiGA-Verzeichnis’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://diga.bfarm.de/de/verzeichnis/00419 
[34] ‘DiGA-Verzeichnis’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://diga.bfarm.de/de/verzeichnis/00752 
[35] ‘GAIA – Digital Therapeutics | News’, Machine Learning Algorithms Reveal New Insights on GAIA’s Treatment Software. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://gaia-group.com/news/machine-learning-algorithms-reveal-new-insights-on-gaia-treatment-software.html 
[36] ‘Künstliche Intelligenz wird bald Arztbriefe schreiben’, Fraunhofer-Gesellschaft. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2023/august-2023/kuenstliche-intelligenz-wird-bald-arztbriefe-schreiben.html 
[37] C. for D. and R. Health, ‘Artificial Intelligence and Machine Learning (AI/ML)-Enabled Medical Devices’, FDA, May 2024, Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.fda.gov/medical-devices/software-medical-device-samd/artificial-intelligence-and-machine-learning-aiml-enabled-medical-devices 
[38] ‘Reflection paper on the use of artificial intelligence in the lifecycle of medicines | European Medicines Agency’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.ema.europa.eu/en/news/reflection-paper-use-artificial-intelligence-lifecycle-medicines 
[39] ‘Künstliche Intelligenz am Forschungsdatenzentrum im BfArM zur Erforschung von Anonymisierungsmöglichkeiten und AI-readiness (KI-FDZ)’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.bundesgesundheitsministerium.de/ministerium/ressortforschung/handlungsfelder/digitalisierung/ki-fdz 
[40] ‘BfArM – Pressemitteilungen des BfArM – Big Data gegen Lieferengpässe: BfArM fordert mehr Transparenz von der Pharmaindustrie’. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://www.bfarm.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2021/pm11-2021.html 
[41] ‘Multiple Sklerose’, Wikipedia. May 06, 2024. Accessed: May 25, 2024. [Online]. Available: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Multiple_Sklerose&oldid=244726430 
[42] M. Chen and M. Decary, ‘Artificial intelligence in healthcare: An essential guide for health leaders’, Healthc. Manage. Forum, vol. 33, no. 1, pp. 10–18, Jan. 2020, doi: 10.1177/0840470419873123. 

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Magnesium ist nicht gleich Magnesium?

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Diverse Magnesiumarten und ihre spezifischen Vorteile

Magnesium ist vielen vielleicht als Trockenmittel für die Hände noch aus dem Turnunterricht bekannt, hat aber viele gesundheitlich positive Eigenschaften. Es tritt als Mineral vor allem in der Form von anorganischen Verbindungen auf (Carbonate, Silicate, Chloride und Sulfate). Es wird aufgrund seines Einflusses auf das Säuren-Basen-Gleichgewicht auch als „basisches Mineral“ bezeichnet. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von organischen Magnesiumverbindungen (s.u.). 

Es ist wichtig für viele Funktionen im Körper wie z. B. für den Muskel-Stoffwechsel, den Vitamin D-Stoffwechsel, für das Nervensystem, den Knochenaufbau u. v. mehr. Gerade für MS-Betroffene, die unter Fatigue zu leiden haben, ist Magnesium wichtig, denn es unterstützt die Energiebildung in den Mitochondrien, also unseren körpereigenen „Minikraftwerken“ in jeder einzelnen Zelle. 

Warum Magnesium supplementieren? 

Generell ist die Supplementation mit Magnesium bei MS-Erkrankten mit einer Reihe von potentiellen Vorteilen verbunden. In der Übersicht sind dies: 

Magnesium hat nachweislich neuroprotektive Eigenschaften, die dazu beitragen können, Nervenzellen vor Schäden zu schützen. Dies ist besonders wichtig bei MS, wo das Immunsystem die Myelinscheide angreift, die die Nervenfasern schützt. 

Magnesium spielt eine Rolle bei der synaptischen Plastizität, die für Lernen und Gedächtnis entscheidend ist. Eine verbesserte synaptische Funktion kann dazu beitragen, einige kognitive Defizite im Zusammenhang mit MS abzumildern. 

Magnesium hat eine entzündungshemmende Wirkung, die dazu beitragen kann, die für MS charakteristische chronische Entzündung zu verringern. 

Magnesium ist wichtig für die Muskelfunktion und -entspannung. Es kann helfen, Muskelkrämpfe, Spasmen und Schmerzen zu lindern, die häufige Symptome bei MS-Patienten sind. 

Ein angemessener Magnesiumspiegel ist für eine gute Nervenleitung unerlässlich. Dies kann dazu beitragen, die motorischen Funktionen zu verbessern und Symptome wie Taubheit und Kribbeln zu verringern. 

Magnesium spielt eine Rolle bei der Modulation des Immunsystems. Durch die Beeinflussung der Immunreaktionen kann Magnesium dazu beitragen, die Autoimmunangriffe auf die Myelinscheide bei MS zu verringern. 

Magnesium kann dazu beitragen, die Integrität der Blut-Hirn-Schranke aufrechtzuerhalten und das Eindringen schädlicher Substanzen zu verhindern, die die MS-Symptome und das Fortschreiten der Krankheit verschlimmern können. 

Eine Magnesiumergänzung kann dazu beitragen, das Energieniveau zu verbessern und die Fatigue zu verringern (s.o.).

Magnesium hat bekanntermaßen eine beruhigende Wirkung auf das Nervensystem und hilft, Stress und Ängste abzubauen, was für MS-Patienten, die mit der psychischen Belastung durch die Krankheit zu kämpfen haben, von Vorteil sein kann. Es unterstützt einen geregelten Schlaf. 

Eine Magnesiumergänzung, insbesondere in Form von Magnesium-L-Threonat (s.u.), das die Blut-Hirn-Schranke überwinden kann, verbessert potentiell die kognitiven Funktionen. 

Magnesiumverbindungen 

Als organisch (statt mineralisch) gebundenes Magnesium hat es ggf. eine höhere Verwertbarkeit (z.B. [1]), aber es gibt viele Möglichkeiten, denn jede Magnesiumverbindung ist unter den natürlich schwankenden pH-Wert-Bedingungen im Darmtrakt unterschiedlich gut löslich. 

Deshalb ist ein Mix aus verschiedenen Magnesiumverbindungen günstig. Namhafte Hersteller von Supplementen bieten daher Komplex-Produkte an, die typischerweise 5 – 10 Magnesiumverbindungen enthalten. Wer es sich zutraut, kann natürlich auch seine eigene Kombination auswählen. 

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal von verschiedenen Magnesiumverbindungen ist ihr Gehalt an elementarem Magnesium. Während Magnesiumoxid viel Magnesium liefert, aber nur bei einem sauren pH-Wert gut löslich ist, enthält Magnesiumcitrat zwar wenig Magnesium, dieses ist aber auch bei basischeren pH-Werten für den Körper noch gut verfügbar. 
Es gibt also z.B. schnell verfügbare Magnesiumverbindungen (wenn Magnesium z.B. an Aminosäuren gebunden ist) wie Trimagnesiumdicitrat und Magnesium(bis)glycinat oder Magnesium-Malat (an Apfelsäure gebunden) sowie nur langsam aufgenommene Formen wie Magnesiumoxid (mineralisch gebunden), die dafür langfristiger wirken können. 

Überblick über diverse Formen von Magnesium

Magnesiumcitrat

Citrat-Verbindungen (= Magnesiumsalz der Citroensäure) enthalten zwar nur 8-15 % elementares Magnesium, aber gerade davon wird vom Körper besonders viel – und besonders rasch! – resorbiert, da sie bestens bioverfügbar sind. Magnesiumcitrat erhöht den Flüssigkeitsspiegel im Verdauungstrakt und kurbelt die Produktion von Magensäure an. Es dient auch zur Zellentsäuerung, da es leicht in Zellen eindringen kann. Hiervon sollte man keine zu hohe Dosierung auf einmal schlucken, sonst könnte es evtl. Durchfall geben (es sei denn, man möchte wegen Verstopfung genau dies errreichen).

Schon alleine beim Magnesiumcitrat gibt es mehrere Verbindungen: Dibasisches Magnesiumcitrat (Magnesiumhydrogencitrat) und TriMagnesiumdicitrat (= tribasisches) – und schon hier lohnt eine genauere Betrachtung: Zum einen beinhaltet Magnesiumhydrogencitrat weniger elementares Magnesium als TriMagnesiumdicitrat und zum anderen liegt der pH-Wert von Magnesiumcitrat bei ca. 3,5 – 4,5 (sauer) und der von TriMagnesiumdicitrat bei einem pH-Wert von ca. 7 – 8 (basisch).
Es wird zum einen weniger TriMagnesiumdicitrat benötigt, um die gewünschte Magnesiummenge aufzunehmen und es wird zudem durch seine basische Eigenschaft leichter verdaulich. 

Magnesiumhydrogencitrat wird in der Medizin gerne als gut verträgliches Abführmittel verwendet. Auch wird es bei Bedarf direkt oder in Wasser gelöst eingenommen, um den Magnesiumionengehalt im menschlichen Körper zu steigern (rezeptfrei in der Apotheke).

Magnesiumglycinat

Eine noch bessere Bioverfügbarkeit hat das an die Aminosäure Glycin gebundene Magnesiumglycinat. Es ist sanft für den Magen und das am besten verträgliche Magnesium und daher ideal für Personen, die auf eine Magnesium-Gabe schnell mit Durchfällen reagieren.
Es wirkt entspannend und beruhigt die Nerven. Es ist das mit Abstand beste Magnesium für unseren von Stress und Verspannungen geprägten Lebensstil und kann einem gesunden und erholsamen Schlaf unterstützend zur Seite stehen.

Magnesiumgluconat

Magnesiumgluconat ist auch mit eine der bioverfügbarsten Magnesiumverbindungen. Es soll Herz und Leber am besten unterstützen und den Stoffwechsel harmonisieren. Es ist bestens für Personen mit geringem Blut-Magnesium-Gehalt geeignet.

Magnesium-Malat

Apfelsäure (Malat) ist ein wichtiger Bestandteil der Energieproduktion im Körper (ATP-Haushalt) und besonders gut für Menschen mit Erschöpfungszuständen (oder die bereits am chronischen Erschöpfungssyndrom leiden). Zudem hebt es die Stimmung, lindert Schmerzen, steigert die Produktion von Magensäure (hilft so bei der Verdauung von Speisen). Magnesium-Malat entspannt die Muskelzellen und steigert gleichzeitig deren Energieniveau. Es ist die empfohlene Magnesiumform für Personen, die unter Fibromyalgie, Müdigkeit und Muskelschmerzen leiden. Magnesium-Malat ist gut verträglich und hat auch eine sehr hohe Bioverfügbarkeit. Außerdem soll es bei der Entgiftung helfen: Apfelsäure überwindet die Blut-Gehirn-Schranke (was nur wenige Stoffe können) und bindet so auch Aluminium im ZNS (hilft, dieses Metall von einem bestimmten Enzym wegzuziehen, damit sich an dessen Stelle Magnesium an den Rezeptor anheften und das Wachstum der Nervenzellen und der Zellkommunikation fördern kann). Das schädliche Aluminium kann dann aus Gehirn und Körper ausgeschieden werden. Magnesium-Malat fördert auch die Ausscheidung einiger anderer potenziell toxischer Metalle (wie Blei), sollte aber besser nicht abends, sondern (wegen der Energetisierung) vielleicht besser vormittags eingenommen werden.

Magnesium L-Threonat

Diese spezielle Form ist die zweite Magnesiumform, die die Bluthirnschranke überwinden kann [4] und erhält dort die Menge der synaptischen Verbindungen zwischen den Gehirnzellen aufrecht. Die Dichte der Synapsen ist für die Lern- und Speicherfähigkeit essentiell. Die Substitution dieser Magnesiumverbindung kann zur Verbesserung des Kurz- und Langzeit- sowie des räumlichen Gedächtnisses führen und die kognitive Funktion unterstützen.

Auch in Bezug auf die Neuroprotektion mit Blick auf Morbus Alzheimer wurden in Verbindung mit Atorvastatin (Wirkstoff zur Triglyceridsenkung) im Tiermodell signifikante positive Effekte gefunden [5].  

Mehrere Quellen weisen darauf hin, dass Magnesium-L-Threonat die Schlafqualität verbessern kann. So wurde in einer Studie festgestellt, dass die Einnahme eines Magnesium-L-Threonat-Präparats die subjektiven Messwerte für Schlaflosigkeit, einschließlich Schlafdauer, Latenzzeit beim Einschlafen, Schlafeffizienz und frühmorgendliches Aufwachen, verbesserte. 

Wir haben im Artikel „Magnesiumverbindung für das Gehirn“ schonmal über Magnesium L-Threonat berichtet.

Magnesiumorotat

Magnesiumorotat hat eine positive Wirkung auf das Herz-Kreislaufsystem, denn Orotat, eine vitaminähnliche Substanz, sorgt dafür, dass das Magnesium im Herzmuskelgewebe besser gebunden und wirksam werden kann. Und Orotsäure kann verhindern, dass sich der ATP-Spiegel im Herzen völlig entleert [2]. Es kurbelt die Energieproduktion an.

Da Orotat Magnesium besser in Zellen einschleusen kann, ist an Orotat gebundenes Magnesium in der Lage, auch beanspruchte Muskelzellen zu regenerieren.

Vorsicht: Magnesiumorotat kann bei langfristiger Einnahme die Harnsäure im Körper erhöhen.

Magnesiumtaurat

Auch Magnesiumtaurat unterstützt besonders die Herzfunktion. Es hat kaum laxative (= abführende) Wirkung.

Magnesiumascorbat

Gebunden an Ascorbinsäure kann Magnesium – dosisabhängig – eine abführende Wirkung haben; eignet sich also auch gut als natürliches Abführmittel (auch in der Reise-Apotheke).

Magnesiumchlorid

Magnesiumchlorid ist besonders gut für Menschen mit Magenproblemen oder Refluxkrankheit geeignet und kurbelt die Produktion von Magensäure an.

Magnesiumphosphat

Magnesiumphosphat taugt auch als Abführmittel und ist ein Säureregulator (auch als E343 ein Trennmittel in Lebensmitteln).

Magnesiumsulfat

Bekannt als Bittersalz (für vollständige Darmentleerungen); wird auch oft für Bäder verwendet.

Magnesiumoxid

Magnesiumoxid ist (da am billigsten) die häufigste angebotene Magnesiumform, abführend und gegen Sodbrennen. Es hat zwar einen hohen Anteil von elementarem Magnesium (57 %), wovon aber wegen sehr schlechter Resorption kaum was im Blut ankommt. Außerdem benötigt es im Darm eine lange Resorptionszeit von 2-3 Tagen, so dass sich im Durchschnitt eine Bioverfügbarkeit von letztendlich bloß ca. 20 % ergeben könnte. Aber zusammen mit anderen Magnesiumformen in einer langfristigen Substitution kann es durchaus Sinn ergeben.

Fazit

Es gibt viele Magnesium-Verbindungen (hier kein Anspruch auf Vollständigkeit) und durch ihren unterschiedlichen Magnesiumgehalt und ihre unterschiedlichen Aufnahmebedingungen (pH-Wert und Verweilzeiten im Darm) ist ein Komplex mehrerer Magnesiumarten – was die Bioverfügbarkeit angeht – im Vorteil. Fortgeschrittene können sich den individuellen Mix selbst zusammenstellen – gegebenenfalls auch getrennt für verschiedene Zwecke zu unterschiedlichen Tageszeiten. Ob als reines Pulver oder in Kapselform darf dem eigenen Befinden angepasst sein.

Einen umfassenden Artikel zum Thema Magnesium gibt es kostenlos bei unserem Schwesterprojekt „Der NährstoffAllianz“: https://naehrstoffallianz.dsgip.de/naehrstoff/magnesium/  

Übrigens:
Die schwefelhaltige Aminosäure Taurin stimuliert die Aufnahme von Magnesium und vermindert das ‚Entweichen‘ von Magnesium aus der Zelle. Gleichzeitig wird es für Gehirn, Muskeln, Organgewebe, Netzhaut und den Gallendurchfluss benötigt wird. Taurin soll die Muskelregenerierung unterstützen können, gegen Muskelermüdung wirken und dient als Antioxidans. [3]

Referenzen

[1] Lindberg, J. S., Zobitz, M. M., Poindexter, J. R. & Pak, C. Y. (1990). Magnesium bioavailability from magnesium citrate and magnesium oxide. Journal of The American College of Nutrition, 9(1), 48–55. https://doi.org/10.1080/07315724.1990.10720349

[2] F. L. Rosenfeldt u. a.: Mechanism of cardioprotective effect of orotic acid. In: Cardiovascular Drugs and Therapy. 12, Suppl. 2, 1998, PMID 9794090, S. 159–170.

[3] Bouckenooghe T, Remacle C, Reusens B. Is taurine a functional nutrient? Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2006. DOI: 10.1097/01.mco.0000247469.26414.55. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17053427/

[4] Mathew, A.A., Panonnummal, R. A Mini Review on the Various Facets Effecting Brain Delivery of Magnesium and Its Role in Neurological Disorders. Biol Trace Elem Res 201, 4238–4253 (2023).
https://doi.org/10.1007/s12011-022-03517-8 

[5] Gangoda DM, Saiyed MS, Pathan SR, et al. Enhanced Neuroprotective Synergy of Atorvastatin and Magnesium L-Threonate in a Rat Model of Alzheimer’s Disease Induced by Aluminum Chloride. Cureus. 2023;15(11):e48400. Published 2023 Nov 6. doi:10.7759/cureus.48400.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38074017/  

[6] Abbasi B, Kimiagar M, Sadeghniiat K, Shirazi MM, Hedayati M, Rashidkhani B. The effect of magnesium supplementation on primary insomnia in elderly: A double-blind placebo-controlled clinical trial. J Res Med Sci. 2012;17(12):1161-1169. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23853635/  

Bildquelle: Foto von LOGAN WEAVER | @LGNWVR auf Unsplash 

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