Insulinresistenz: Einfluss auf Bioverfügbarkeit und Stoffwechsel von Mikronährstoffen

Eine Insulinresistenz (verminderte biologische Wirkung von Insulin an seinen Zielgeweben) betrifft primär den Glucose- und Energiestoffwechsel. Für einzelne Mikronährstoffe bestehen jedoch enge Wechselwirkungen mit der Insulinsignalübertragung und der Mikronährstoffhomöostase (Regulation des Mikronährstoffhaushalts). Besonders gut untersucht ist dieser Zusammenhang für Magnesium [1, 2].

Im Unterschied zu gastrointestinalen Erkrankungen (Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts) stellt die Insulinresistenz keine generelle Störung der intestinalen Resorption (Aufnahme aus dem Darm) von Mikronährstoffen dar. Ihre Bedeutung liegt vielmehr in postabsorptiven Prozessen (Vorgänge nach der Aufnahme aus dem Darm), insbesondere in Veränderungen der zellulären Verteilung und Nutzung sowie – bei fortschreitender Dysglykämie (gestörter Glucoseregulation) und diabetischer Nierenbeteiligung – in Veränderungen der renalen Regulation [1, 2, 4].

Die Zusammenhänge sind dabei teilweise bidirektional: Ein ungünstiger Mikronährstoffstatus kann die Insulinsensitivität beeinflussen, während Insulinresistenz, kompensatorische Hyperinsulinämie (erhöhte Insulinkonzentration im Blut) und die weitere metabolische Progression ihrerseits den Mikronährstoffstatus verändern können. Eine statistische Assoziation zwischen niedrigen Mikronährstoffkonzentrationen und Insulinresistenz erlaubt deshalb grundsätzlich keine unmittelbare Aussage über die Kausalrichtung [1-3].

Postabsorptive Regulation statt primärer Resorptionsstörung

Insulin vermittelt neben der Glucoseaufnahme zahlreiche intrazelluläre Signalprozesse in Skelettmuskel, Leber, Fettgewebe und Niern. Bei einer Insulinresistenz reagieren diese Zielgewebe vermindert auf das Hormon; kompensatorisch steigt zunächst häufig die Insulinsekretion.

Für den Mikronährstoffstoffwechsel sind daher weniger Veränderungen der Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix oder der intestinalen Aufnahme relevant als vielmehr Veränderungen von zellulärer Signalübertragung, intrazellulärer Verteilung, enzymatischer Nutzung und renaler Homöostase. Diese Zusammenhänge sind jedoch mikronährstoffspezifisch und dürfen nicht auf sämtliche Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente übertragen werden.

Die stärkste Evidenz besteht für Magnesium [1, 2].

Magnesium: zentrale Verbindung zwischen Insulinsignal und Mikronährstoffstatus

Magnesium ist Cofaktor (für die Funktion eines Enzyms erforderlicher Hilfsstoff) zahlreicher Enzyme des Energie- und Glucosestoffwechsels. Es ist insbesondere an der Signalübertragung des Insulinrezeptors und nachgeschalteter Signalwege beteiligt. Magnesiumabhängige Prozesse umfassen unter anderem die Phosphorylierung (Übertragung einer Phosphatgruppe zur Aktivierung oder Regulation eines Proteins) der Insulinrezeptor-Tyrosinkinase und weiterer Proteine der intrazellulären Insulinsignalkaskade [1].

Ein niedriger Magnesiumstatus kann dadurch die Insulinsignalübertragung beeinträchtigen und mit einer verminderten Insulinsensitivität assoziiert sein. Umgekehrt treten niedrige Magnesiumkonzentrationen bei Personen mit Typ-2-Diabetes mellitus deutlich häufiger auf als bei stoffwechselgesunden Personen. Die Ursachen sind multifaktoriell und umfassen neben der diabetischen Stoffwechsellage unter anderem Ernährung, Arzneimittel und weitere individuelle Einflussfaktoren [2].

Damit besteht zwischen Magnesiumstatus und Glucosestoffwechsel eine bidirektionale Beziehung: Ein Magnesiummangel kann Mechanismen der Insulinresistenz begünstigen, während Insulinresistenz und insbesondere eine zunehmende Hyperglykämie (erhöhte Blutglucosekonzentration) einen ungünstigen Magnesiumstatus fördern können [1, 2].

Diese Beziehung ist klinisch bedeutsam, darf jedoch nicht als Beleg dafür interpretiert werden, dass jede Insulinresistenz mit einem Magnesiummangel einhergeht oder durch eine Magnesiumsupplementierung behandelbar ist.

Eine aktuelle Metaanalyse von 15 randomisierten kontrollierten Studien mit insgesamt 1.085 Personen mit Diabetes mellitus oder Prädiabetes zeigte durch eine orale Magnesiumsupplementierung insgesamt keine statistisch signifikante Verbesserung der Insulinresistenz, gemessen anhand der Insulinkonzentration und des Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance (HOMA-IR; rechnerischer Marker der Insulinresistenz). Hinweise auf unterschiedliche Effekte in Abhängigkeit von der Ausgangssituation erfordern weitere Untersuchung [3].

Fortschreitende Dysglykämie als zusätzliche Einflussstufe

Für die Bewertung des Mikronährstoffstatus ist zwischen Insulinresistenz, Prädiabetes und manifestem Typ-2-Diabetes mellitus zu unterscheiden.

Eine kompensierte Insulinresistenz mit normnaher Glucosehomöostase ist nicht mit den metabolischen Konsequenzen einer chronischen Hyperglykämie (Überzuckerung) gleichzusetzen. Erst mit zunehmender Dysglykämie können zusätzliche Mechanismen hinzukommen, die den Mikronährstoffhaushalt stärker beeinflussen.

Dies betrifft insbesondere die Nieren. Insulin wirkt auch im Nierengewebe und beeinflusst dort unter anderem die Funktion von Podozyten (spezialisierte Zellen des Nierenfilters), die tubuläre Natriumverarbeitung und metabolische Prozesse. Eine renale Insulinresistenz kann diese Funktionen beeinträchtigen und zur glomerulären Hyperfiltration (gesteigerte Filtrationsleistung der Nierenkörperchen), Proteinurie (Eiweißausscheidung über den Urin) und langfristig zur Progression einer chronischen Nierenerkrankung beitragen [4].

Aus diesen Befunden lässt sich jedoch nicht ableiten, dass eine Insulinresistenz per se zu einem allgemeinen renalen Verlust von Mikronährstoffen führt. Mikronährstoffverluste oder veränderte Serumkonzentrationen werden vor allem relevant, wenn zusätzliche Faktoren wie ausgeprägte Hyperglykämie, Albuminurie (Ausscheidung von Albumin über den Urin), eine eingeschränkte Nierenfunktion oder Arzneimittelwirkungen hinzukommen [2, 4].

Zink: mögliche bidirektionale Beziehung

Zink ist an zahlreichen Prozessen des Glucosestoffwechsels beteiligt. Dazu gehören die Synthese, Speicherung und Sekretion von Insulin sowie Komponenten der intrazellulären Insulinsignalübertragung und antioxidativer Schutzsysteme [5].

Systematische Untersuchungen beschreiben eine bidirektionale Beziehung zwischen Zinkstatus und Typ-2-Diabetes mellitus. Ein ungünstiger Zinkstatus kann mit einer verminderten Insulinwirkung assoziiert sein; bei manifestem Typ-2-Diabetes mellitus können umgekehrt Veränderungen der Zinkhomöostase auftreten [5].

Die Evidenz bezieht sich jedoch überwiegend auf Personen mit manifestem Typ-2-Diabetes mellitus und nicht auf eine isolierte Insulinresistenz. Insbesondere eine erhöhte renale Zinkausscheidung ist eher im Zusammenhang mit Hyperglykämie und Veränderungen der renalen Rückresorption als als unmittelbare Folge einer Insulinresistenz zu interpretieren [5].

Zink ist deshalb als möglicher modulierender Mikronährstoff relevant, die Evidenz für eine direkte insulinresistenzbedingte Veränderung des Zinkstatus ist jedoch deutlich schwächer als für Magnesium.

Vitamin B1 bei fortgeschrittener Dysglykämie

Vitamin B1 (Thiamin) ist in Form von Thiamindiphosphat ein essentieller Cofaktor mehrerer Enzyme des Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsels.

Eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse zeigte bei Personen mit Diabetes im Vergleich zu stoffwechselgesunden Kontrollpersonen niedrigere Konzentrationen verschiedener Thiaminmarker. Besonders ausgeprägt waren Unterschiede bei gleichzeitig bestehender Albuminurie [6].

Diese Ergebnisse sprechen für Veränderungen des Thiaminstatus bei Diabetes und möglicherweise insbesondere bei diabetischer Nierenbeteiligung. Sie liefern jedoch keinen Beleg dafür, dass bereits eine isolierte Insulinresistenz einen Vitamin-B1-Mangel verursacht. Vitamin B1 ist daher in diesem Zusammenhang als sekundär relevanter Mikronährstoff bei fortgeschrittener Dysglykämie einzuordnen und nicht als zentraler Marker der Insulinresistenz [6].

Abgrenzung gegenüber Adipositas, chronischer Inflammation und Arzneimittelwirkungen

Bei Personen mit Insulinresistenz oder Typ-2-Diabetes mellitus werden häufig niedrige Konzentrationen weiterer Mikronährstoffe beschrieben. Eine große Metaanalyse mit 132 Studien und 52.501 Personen mit Typ-2-Diabetes mellitus zeigte eine hohe Prävalenz von Mikronährstoffdefiziten, insbesondere von Vitamin D und Magnesium [7].

Diese Befunde dürfen jedoch nicht unmittelbar der Insulinresistenz zugeschrieben werden. Insulinresistenz tritt häufig gemeinsam mit Adipositas, chronischer niedriggradiger Inflammation (lang anhaltender geringer Entzündungsaktivität), ungünstigen Ernährungsmustern, Multimorbidität und Arzneimitteltherapien auf. Diese Faktoren können den Mikronährstoffstatus unabhängig voneinander beeinflussen.

Dies ist insbesondere bei folgenden Befunden zu berücksichtigen:

• Vitamin D: niedrige 25-Hydroxy-Vitamin-D-Konzentrationen sind bei Adipositas und Typ-2-Diabetes mellitus häufig; eine spezifische durch Insulinresistenz verursachte intestinale Resorptionsstörung von Vitamin D ist jedoch nicht belegt [7]
• Vitamin B12: Ein Vitamin-B12-Mangel bei Personen mit Typ-2-Diabetes mellitus ist insbesondere unter längerfristiger Metformintherapie relevant und damit primär als arzneimittelassoziierter Effekt zu bewerten [7, LL1]
• Eisen: Veränderungen des Eisenstatus bei metabolischen Erkrankungen müssen insbesondere im Kontext von Adipositas, Entzündungsaktivität und Begleiterkrankungen interpretiert werden und sind nicht spezifisch für eine Insulinresistenz

Damit wird eine Doppelung mit den eigenständigen systemischen Einflussfaktoren chronische Inflammation und Adipositas vermieden.

Klinische Bedeutung

Eine Insulinresistenz allein begründet weder die Diagnose eines Mikronährstoffmangels noch eine pauschale Mikronährstoffsupplementierung.

Bei auffälligen Mikronährstoffkonzentrationen sollte vielmehr geprüft werden, ob ein tatsächlicher Versorgungsmangel besteht oder ob die gemessenen Werte durch metabolische Begleitfaktoren beeinflusst werden. Relevant sind insbesondere:

• Ausmaß der Dysglykämie und glykämischen Kontrolle
• Adipositas und chronische Inflammation
• Nierenfunktion und Albuminurie (vermehrte Ausscheidung des Blutproteins Albumin über den Urin)
• Ernährungsstatus und Mikronährstoffzufuhr
• Arzneimittel mit Einfluss auf den Mikronährstoffhaushalt

Von besonderem klinischem Interesse ist Magnesium, da hier sowohl mechanistische als auch epidemiologische Zusammenhänge mit der Insulinsensitivität bestehen [1, 2]. Auch für Magnesium rechtfertigt eine bestehende Insulinresistenz jedoch keine ungezielte Supplementierung.

Die Standards of Care in Diabetes 2026 der American Diabetes Association (ADA) empfehlen eine routinemäßige Mikronährstoffsupplementierung nicht mit dem Ziel einer Verbesserung der glykämischen Kontrolle; für Mikronährstoffe wie Chrom besteht hierfür keine ausreichende Evidenz [LL1]. Eine Supplementierung sollte sich vielmehr an einem nachgewiesenen Mangel oder einer individuellen medizinischen Indikation orientieren.

Fazit

Die Insulinresistenz beeinflusst die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen nicht primär durch eine verminderte intestinale Resorption, sondern kann über postabsorptive Stoffwechsel- und Regulationsprozesse mit dem Mikronährstoffstatus interagieren.

Die am besten belegte Wechselwirkung besteht für Magnesium. Magnesium ist unmittelbar an der Insulinsignalübertragung beteiligt, während ein niedriger Magnesiumstatus mit Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes mellitus assoziiert ist. Die Beziehung ist bidirektional, erlaubt jedoch weder die Diagnose eines Magnesiummangels allein aufgrund einer Insulinresistenz noch eine generelle Magnesiumsupplementierung zur Verbesserung der Insulinsensitivität [1-3].

Für Zink bestehen ebenfalls Hinweise auf bidirektionale Zusammenhänge. Die Evidenz stammt jedoch überwiegend aus Untersuchungen bei manifestem Typ-2-Diabetes mellitus [5]. Veränderungen des Vitamin-B1-Status sind vor allem bei Diabetes mellitus und diabetischer Nierenbeteiligung beschrieben und nicht als direkte Folge einer isolierten Insulinresistenz belegt [6].

Für die klinische Interpretation ist deshalb die Abgrenzung zwischen Insulinresistenz, fortschreitender Dysglykämie und manifestem Typ-2-Diabetes mellitus ebenso entscheidend wie die Berücksichtigung von Adipositas, chronischer Inflammation, Nierenfunktion und Arzneimitteltherapie.

Literatur

1. de Sousa Melo SR, Dos Santos LR, da Cunha Soares T et al.: Participation of Magnesium in the Secretion and Signaling Pathways of Insulin: an Updated Review. Biol Trace Elem Res. 2022;200(8):3545-3553. doi: 10.1007/s12011-021-02966-x.
2. Oost LJ, Tack CJ, de Baaij JHF: Hypomagnesemia and Cardiovascular Risk in Type 2 Diabetes. Endocr Rev. 2023;44(3):357-378. doi: 10.1210/endrev/bnac028.
3. Amiri A, Seighali F, Gholami-Chahkand MS et al.: Oral magnesium supplements and insulin resistance in individuals with diabetes and pre-diabetes: an updated systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. BMC Nutr. 2026. doi: 10.1186/s40795-026-01424-y.
4. Zaitoon H, Abdul-Ghani M, DeFronzo RA: Insulin resistance and hyperinsulinaemia in kidney disease: mechanisms and metabolic effects. Nat Rev Nephrol. 2026;22(7):474-486. doi: 10.1038/s41581-026-01066-0.
5. Klein E, Velina D, Mutallibzoda S et al.: Zinc and Type 2 Diabetes: A Systematic Review with a Narrative Synthesis of Their Bidirectional Relationship and Clinical Perspectives for Personalized Nutritional Support. Diseases. 2025;13(12):396. doi: 10.3390/diseases13120396.
6. Ziegler D, Reiners K, Strom A, Obeid R: Association between diabetes and thiamine status - A systematic review and meta-analysis. Metabolism. 2023;144:155565. doi: 10.1016/j.metabol.2023.155565.
7. Mangal DK, Shaikh N, Tolani H et al.: Burden of micronutrient deficiency among patients with type 2 diabetes: systematic review and meta-analysis. BMJ Nutr Prev Health. 2025;8(1):e000950. doi: 10.1136/bmjnph-2024-000950.

Leitlinien

1. American Diabetes Association Professional Practice Committee for Diabetes: 5. Facilitating Positive Health Behaviors and Well-being to Improve Health Outcomes: Standards of Care in Diabetes–2026. Diabetes Care. 2026;49(Suppl 1):S89-S131. doi: 10.2337/dc26-S005.