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T-Zellen können nur in magnesiumreicher Umgebung entartete oder infizierte Zellen wirksam eliminieren

Immunfluoreszenzmikroskopie: T-Zellen (blau) greifen Krebszellen (grau) an, indem sie über ihr Oberflächenprotein LFA-1 an sie binden. LFA-1 braucht Magnesium, um eine aktive, langgestreckte Form einzunehmen (aktives LFA-1 in rot).

(c) J. Lötscher/Cell 2022

Der Magnesiumspiegel im Blut spielt eine wichtige Rolle dabei, wie gut das Immunsystem Krankheitserreger oder Krebszellen bekämpfen kann: Forschende der Universität und des Universitätsspitals Basel berichten im Fachjournal „Cell“, dass T-Zellen ausreichend Magnesium brauchen, um korrekt funktionieren zu können. Die Erkenntnisse sind potenziell wichtig für Krebsbetroffene.

Magnesiummangel hängt mit verschiedenen Erkrankungen wie Infektionen und Krebs zusammen. Aus früheren Studien weiß man, dass sich Krebsgeschwüre schneller im Körper von Mäusen ausbreiten, wenn die Tiere eine magnesiumarme Ernährung erhalten. Auch ihre Abwehrkräfte gegen Grippeviren waren beeinträchtigt. Wie genau dieser Mineralstoff das Immunsystem beeinflusst, war bisher jedoch wenig erforscht.

Aktivierung eines Oberflächenproteins

Forschende um Prof. Dr. Christoph Hess vom Departement Biomedizin der Universität und des Universitätsspitals Basel und dem Departement Medizin der Universität Cambridge haben entdeckt, dass T-Zellen entartete oder infizierte Zellen nur in magnesiumreicher Umgebung wirksam eliminieren können. Konkret spielt Magnesium eine Rolle für die Funktion eines Oberflächen-Proteins der T-Zellen namens LFA-1.

LFA-1 funktioniert als Andockstelle, welche für die Aktivierung von T-Zellen wichtig ist. „Im Ruhezustand ist diese Andockstelle jedoch quasi zugeklappt und kann daher infizierte oder entartete Zellen nicht effizient binden“, erklärt Hess. „Hier kommt das Magnesium ins Spiel: Ist Magnesium in der Umgebung der T-Zellen in ausreichender Menge vorhanden, bindet es an LFA-1 und sorgt dafür, dass das Protein in offener Position verbleibt und somit aktiv sein kann.“

Relevanz für Krebsbetroffene

Die Erkenntnis, dass Magnesium für die Funktion von T-Zellen essenziell ist, hat potenziell große Relevanz für moderne Immuntherapien gegen Krebs: Diese zielen darauf ab, das Immunsystem – insbesondere cytotoxische T-Zellen – gegen die Krebszellen zu mobilisieren. Die Forschenden konnten in experimentellen Modellen zeigen, dass die Erhöhung der lokalen Magnesiumkonzentration in Tumoren die Immunantwort der T-Zellen gegen Krebszellen verstärkte.

Originalpublikation:
Jonas Lötscher et al. Magnesium sensing via LFA-1 regulates CD8+ T cell effector function. Cell (2022), doi: 10.1016/j.cell.2021.12.039

„Um diese Beobachtung klinisch prüfen zu können, suchen wir nun Wege, die Konzentration von Magnesium in Tumoren gezielt zu steigern“, berichtet Hess. Dass solche Strategien erfolgversprechend sind, zeigen weitere Analysen des Forschungsteams um Hess und seinen Mitarbeiter Dr. Jonas Lötscher, Erstautor der Studie: Anhand von Daten aus bereits abgeschlossenen Studien mit Krebsbetroffenen konnten die Forschenden nachweisen, dass Immuntherapien bei Patientinnen und Patienten mit zu tiefen Magnesiumspiegeln im Blut schlechter wirkten.

Ob eine regelmäßige Magnesiumeinnahme allgemein einen Einfluss auf das Krebsrisiko hat, lasse sich aufgrund der bisherigen Daten nicht beantworten, so Lötscher. „Als nächsten Schritt planen wir prospektive Studien, um den klinischen Effekt von Magnesium als Katalysator des Immunsystems zu prüfen.“

Aktuelle Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) zu Magnesium
Der Magnesiumbedarf beim Menschen ist nicht einfach zu messen. Die Referenzwerte für Magnesium wurden 2021 überarbeitet und seitdem nicht mehr als empfohlene Zufuhr, sondern als Schätzwert für eine angemessene Zufuhr angegeben. Die DGE begründet die Änderung wie folgt: „Es gibt derzeit kaum belastbare Studiendaten zur Bestimmung des durchschnittlichen Magnesiumbedarfs bzw. vorliegende Studien weisen deutliche Limitationen auf. Daher kann der Magnesiumbedarf nicht in wünschenswerter Genauigkeit abgeleitet werden, um eine Zufuhrempfehlung auszusprechen.“
Laut DGE gibt es derzeit keinen geeigneten Biomarker für die Bestimmung des Magnesium­status. Die Festlegung eines Biomarkers wird dadurch erschwert, dass Magnesium überwiegend intrazellulär vorliegt; lediglich 1 Prozent befindet sich in der extrazellulären Flüssigkeit. Ein weiterer Grund ist das komplexe Zusammenspiel von Absorption, Mobilisierung aus Knochen und Ausscheidung über die Niere. Auch wenn die Magnesiumkonzentration im Serum in einem engen Bereich gehalten wird, (0,75 bis 0,96 mml/l), nimmt sie erst nach längerer unzureichender Versorgung (über mehrere Wochen, > 80 Tage) ab. Das heißt auch bei chronisch latenter Unterversorgung bleibt die Serumkonzentration stabil.

Da es keine eindeutigen Hinweise auf einen erhöhten Magnesiumbedarf bei Menschen ≥ 65 Jahren gibt, wird für Erwachsene im Alter von 19 bis über 65 Jahre ein Schätzwert von 350 mg/Tag für Männer und 300 mg/Tag für Frauen abgeleitet. Die Schätzwerte für Kinder und Jugendliche werden anhand der durchschnittlichen Magnesiumzufuhr der Bevölkerung abgeleitet – analog zum Vorgehen der EFSA (European Food Safety Authority). Weitere Informationen bei der DGE.

Quelle: Universität Basel Interdisziplinär Bunte Welt

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