Das Equine metabolische Syndrom ist eine der meistverbreiteten endokrinen Störungen und somit eines der wichtigsten Forschungsgebiete in der Inneren Medizin beim Pferd. Das Equine metabolische Syndrom zeigt viele Parallelen zu dem Diabetes Mellitus Typ II beim Menschen. Menschen mit Diabetes Mellitus Typ II zeigen oft einen Magnesiummangel auf intrazellulärer Ebene, während die Konzentration im Serum im Referenzbereich liegt. Dieser intrazelluläre Magnesiummangel kann beim Menschen verschiedene Ursachen haben. Hierzu zählen vermehrte renale und gastrointestinale Verluste oder eine zu geringe Aufnahme von Magnesium über die Nahrung. Studien der Humanmedizin zeigen eine Verbesserung der Insulinsensitivität nach Magnesiumsupplementierung. Mithilfe einer früheren Studie unserer Arbeitsgruppe konnte ein Referenzbereich für das intrazelluläre Magnesium bei gesunden Pferden etabliert und gezeigt werden, dass die intrazelluläre Magnesiumkonzentration bei Pferden mit dem metabolischen Syndrom niedriger ist als bei gesunden Tieren. Studien, die einen Einfluss nach Magnesiumsupplementierung auf die Insulinsensitivität beim Pferd untersuchen, gibt es bisher nicht. Hauptziel unserer Studie war daher, den Einfluss der Magnesiumfütterung auf die Insulinsensitivität bei Pferden mit dem metabolischen Syndrom zu untersuchen. In dieser Studie wurden 41 an EMS erkrankte Pferde (diagnostiziert durch einen positiven cGIT und phänotypische Merkmale) über 3 Monate einmal täglich mit 30 mg/kg KGW Magnesiumaspartat-Hydrochlorid oder einem Placebo-Präparat gefüttert. Die untersuchenden Tierärzte und Besitzer der Pferde wussten nicht, ob das Pferd das Verum- oder Placebo-Präparat erhielt. Es wurden die Nüchtern-Glukosekonzentration, Glukosekurve, Nüchtern-Insulinkonzentration, stimulierte Insulinkonzentration, ACTH, Fruktosamine, Triglyzeride, GGT, die Magnesiumkonzentration im Serum sowie die intrazelluläre Magnesiumkonzentration gemessen. Außerdem wurden die Proxies RISQI (reciprocal inverse square of insulin) und MIRG (modified insulin-to-glucose ratio) berechnet. Mittels uni- und multivariabler linearer Regressionsanalyse wurde der Einfluss von intrazellulärem Magnesium auf die anderen erhobenen Parameter ermittelt. Ob es signifikante Unterschiede zwischen der Erst- und Nachuntersuchung (𝐷𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑧𝑣𝑜𝑟ℎ𝑒𝑟−𝑛𝑎𝑐ℎℎ𝑒𝑟) gab wurde mittels „One-Sample Wilcoxon Signed Rank Test“ einmal für alle Daten und einmal getrennt für jede Gruppe durchgeführt. Pferde in der Verum-Gruppe zeigten keine signifikante Verbesserung des cGITs (definiert als kürzere Zeit bis zum Wiedererreichen des Glukosebasalwertes) und der Insulinkonzentration zu den Zeitpunkten 0 und 45 Minuten. Es konnte weder in der Verum- noch in der Placebo-Gruppe ein signifikanter Unterschied im BCS, CNS und Körpergewicht in der Vor- und Nachuntersuchung gezeigt werden. Die Pferde in der Placebo-Gruppe zeigten eine signifikante Verringerung des stimulierten Insulins (p=0,006) und einen signifikanten Anstieg von RISQI (p=0,042). Einige Einflussfaktoren und Limitationen dieser Studie sollten erwähnt sein: Die Futtermittel für Pferde zeigen normalerweise einen hohen Gehalt an Magnesium, sodass die Versorgung über die Nahrung zumeist gewährleistet ist. Auch die Verluste über den Urin verursacht durch eine Hyperglykämie und nachfolgende Glukosurie können beim Pferd vernachlässigt werden. In unserer Studie zeigte keines der Pferde eine Hyperglykämie. Zudem war die orale Akzeptanz des Magnesiumaspartat-Hydrochlorids sehr gering. Es ist möglich, dass die Menge und die Darreichungsform die Ergebnisse beeinflusst haben. Dies können Gründe dafür sein, dass der Effekt der Magnesiumsupplementierung in dieser Studie ausblieb. In der Humanmedizin basiert die Diagnose eines Diabetes Mellitus Typ II auf einer basalen Hyperglykämie und Hyperinsulinämie. Hauptkriterium für die Bewertung der Insulinsensitivität beim Pferd sind die Glukosekurve und die Insulinantwort während des cGITs. Die Ausprägung der Insulindysregulation ist damit beim Menschen mit Diabetes deutlich stärker als bei Pferden mit Equinem metabolischen Syndrom. So waren die basalen oder stimulierten Insulinkonzentrationen in dieser Studie bei nur 7/41 Pferden bei der Erstuntersuchung erhöht. In den anderen Fällen wurde EMS basierend auf der Glukosedynamik diagnostiziert. Die Glukosedynamik unterliegt vielen externen Einflüssen und ist schlecht reproduzierbar. Weitere Studien sollten nur die Pferde einbeziehen, die eine schwere Form von EMS und eine erhöhte Insulinkonzentration (Nüchtern-Insulin/ Insulin nach 45 Minuten) zeigen, um die Rolle des Magnesiums bei diesen Patienten evaluieren zu können. Zusammenfassend ist zu sagen, dass eine Magnesiumsupplementierung bei den EMS Patienten in dieser Studie keine positiven Effekte auf die Insulinsensitivität hatte. Es benötigt weitere Studien, um die Rolle des Magnesiumstoffwechsels bei Pferden mit einer stärker ausgeprägten Insulindysregulation zu verstehen.
The equine metabolic syndrome (EMS) is one of the most common endocrine disorders and therefore one of the main research areas in equine internal medicine. The equine metabolic syndrome has many parallels to the human diabetes mellitus type II. Humans with diabetes mellitus type II often show an intracellular magnesium deficit, while the serum magnesium concentration is within its reference ranges. Multiple reasons for magnesium deficits have been suggested in humans which includes urinary and gastrointestinal losses of magnesium or a diet with a low magnesium content. In human diabetes patients, the supplementation of magnesium improves the insulin sensitivity. In a previous study our research group established reference ranges for the intracellular magnesium concentration in healthy horses and was able to show mildly reduced concentrations in horses with metabolic syndrome. To the best of the authors’ knowledge, studies regarding the effect of magnesium supplementation on insulin sensitivity do not exist in equine medicine so far. The aim of this study was therefore, to investigate the influence of an oral magnesium supplementation on insulin sensitivity in horses with EMS. This study included 41 horses with equine metabolic syndrome (diagnosed by a positive combined glucose insulin tolerance test and an EMS phenotype). For three months, these horses either received once daily 30 mg/kg bodyweight magnesiumaspartate-hydrochloride or a placebo. Both treating veterinarian and horse owner did not know if the horse received verum or placebo. The baseline glucose, glucose curve, baseline insulin, insulin after 45 minutes, ACTH, fructosamine, triglycerides, GGT, serum magnesium and the intracellular magnesium concentration were determined. Furthermore, the reciprocal inverse square of insulin (RISQI) and the modified insulin-to-glucose ratio (MIRG) were calculated. Linear regression analyses with uni- and multivariable models were calculated to evaluate the influence of the intracellular magnesium concentration on all other collected parameters. Determination of significant differences between the initial and the follow-up examination (𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒𝑏𝑒𝑓𝑜𝑟𝑒−𝑎𝑓𝑡𝑒𝑟) was calculated with One-Sample Wilcoxon Signed Rank Test for all data and separately for the groups. Horses, that received magnesiumaspartate-hydrochloride showed no significant improvement of cGIT and the insulin sensitivity. No significant differences of BCS, CNS and body weight were observed in horses that received verum or placebo during first and the follow-up examination. Horses, that received placebo showed a significant decrease of insulin after 45 minutes (p=0,006) and increase of RISQI (p=0,042). Several influencing factors and limitation of this study should be mentioned: First of all, the diet of horses typically contains high amounts of magnesium and urinary losses of magnesium caused by hyperglycemia are rarely seen. In our study none of the horses showed glucose concentration high enough to cause hyperglycemia. Furthermore, the oral acceptance of magnesiumaspartate-hydrochloride in horses was low. It is therefore possible, that the dosage and dosage form influenced the results. These might be reasons for the absent effects of magnesium supplementation in our study. In human medicine, diabetes mellitus type II diagnosis is based on a hyperglycemia at rest and a more pronounced insulin dysregulation than in horses with EMS. In contrast, the main parameter for the assessment of insulin sensitivity in horses are glucose curve and insulin response during cGIT. In this study, baseline insulin or insulin after 45 minutes were elevated only in 7/41 horses during the first examination, and the diagnosis of EMS was based on glucose dynamics in the other cases. Glucose dynamics, however, are easily influenced by different external factors and are difficult to reproduce. Further studies should include only horses with a more severe form of EMS and increased insulin concentrations (baseline insulin/ insulin after 45 minutes) to investigate the role of magnesium metabolism in this group. In conclusion, further studies are necessary to understand and improve the treatment of equine metabolic syndrome. The role of magnesium dynamics needs further investigation, especially in horses with marked insulin resistance.
