Баланс магния в организме человека

1. Введение

2. Баланс магния в организме человека

3. Здоровье женщины и магний

4. Здоровье детей и магний

5. Занятия спортом и магний

6. Сердечно-сосудистые заболевания и магний

7. Болезни нервно-психические и магний

Введение

  Минеральные вещества являются необходимыми элементами, обеспечивающими нормальную жизнедеятельность организма. Они обязательны в  поддержании постоянства внутренней среды организма, кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена. Практически все химические элементы периодической таблицы Д. И. Менделеева участвуют в физиологических, а также патологических процессах человека, однако лишь 12, в числе которых магний, составляют 99% элементного состава организма.

Магний является необходимой составной частью всех клеток и тканей,участвуя вместе с другими элементами в сохранении ионного равновесия жидких сред организма, входит в состав многих ферментов, активирует фосфатазу плазмы,костей, участвует в проведении нервно-мышечной возбудимости, синтезе белка,обмене нуклеиновых кислот и липидов.

Содержание ионов магния в организме человека изменяется в зависимости от условий жизни, пищевых привычек, развития многих физиологических (беременность,лактация) и патологических состояний.   

 

Баланс магния в организме

Магний не синтезируется в организме человека, а в виде иона Mg²⁺ поступает с пищей, водой и солью. В природе он занимает 8-е место по распространенности, магнием насыщена морская вода, он является составной частью более 200 минералов, входит в состав хлорофилла (рис.1). Ежедневная потребность в магнии на 40% удовлетворяется за счет продуктов, на 60% - за счет ионизированного магния воды. Биологическая доступность магния из питьевой воды значительно выше, чем из твердой пищи. 

 

Рисунок 1 -  Распространенность магния в природе

Высокое содержание магния отмечают в растительной пище- необработанных зерновых, фигах, миндале, орехах, темно-зеленых овощах, бананах.Значительное количество магния содержится в урюке, кураге, сливах, финиках,порошке какао, рыбе (особенно лососевых), сое, крупах (овсяная, пшенная,гречневая), бобовых (фасоль, горох), морской капусте, зелени (шпинат, петрушка,салат, укроп), халве (подсолнечная и тахинная).

Поскольку во многих географических регионах в питьевой воде и почве определяют низкое содержание магния, концентрация элемента в растительных продуктах зависит от места произрастания растений. В индустриально развитых странах технология сельского хозяйства и производства продуктов питания,изменение образа жизни способствуют потерям магния и увеличению населения с магниевым дефицитом. Сельскохозяйственные культуры выращивают на почве, устойчиво обедняющейся магнием, к тому же повсеместно применяют органические удобрения, снижающие проникновение магния из почвы в культуры. Известно, что водный недостаток ионизированного магния не компенсируется употреблением продуктов с первоначально достаточным содержанием магния, поскольку в процессе приготовления пищи, пройдя механическую, термическую и химическую обработку, готовое кулинарное блюдо теряет многие необходимые химические элементы, в том числе ионы магния. Кроме того, для усвоения ионов магния состав пищи должен быть сбалансированным по содержанию макро- и микроэлементов.

Сбалансированная диета содержит 300-700 мг магния в сутки. В случае потребления обедненной магнием пищи в организме человека всасывается до 70% поступающего с пищей иона, при обогащенной магнием диете - 25%.

Поступающий с водой и продуктами ионизированный магний попадает в желудок, где происходит отщепление части ионов магния от магнезиальных солей пищи и всасывание в кровь. Основная часть трудно растворимых солей магния переходит в кишечник, и после соединения с жирными и щелочными кислотами всасывается в кровь. Эти комплексные соединения магния поступают в печень, где используются для синтеза биологически активных соединений.В щелочной среде тонкой кишки всасывается 30% магния, при этом преимущественно пассивно, небольшая часть ионов - активно с использованием транспортной функции белка. 

Соединения магния, поступившие в кровь, распределяются в организме не равномерно: около 60% поступает в кости, мышцы, сердце, почки; 39%- составляет внутриклеточная фракция и только 1% - внеклеточная фракция. 

  В клетках ионы магния занимают второе место по содержанию после калия, при этом 80-90% ионов магния соединяются в комплексы с АТФ (рис.2).Магний присутствует в ядре, митохондриях, цитоплазматическом ретикулуме, цитоплазме. Концентрация ионизированного магния в клетке поддерживается на постоянном уровне, несмотря на резкие колебания его внеклеточного содержания.Это происходит вследствие относительно ограниченной проницаемости  плазматической мембраны для катиона и наличия системы транспорта магния в клетку для поддержания высокого трансмембранного градиента.

В тканях с интенсивным обменом веществ (миокард, нервная ткань) отмечают наибольшее содержание магния.

 

Рисунок 2- Внутриклеточное распределение ионов магния

 

Общее содержание магния в организме составляет 21-28 г, большая часть (около2/3) содержится в костях скелета, нервной ткани, мышцах, почках, печени,меньшая часть (1/3) -  представлена внутриклеточной фракцией (рис. 3). Во внеклеточном пространстве содержится 1%магния,  при этом внеклеточный магний непрерывно пополняется запасами из костной и мышечной ткани.

Здоровье женщины и магний

У женщин потребность в магнии на 20-30%превышает таковую у мужчин. Снижение концентрации и избыточное выведение магния из организма определяют при синдроме предменструального напряжения, для которого характерны увеличение массы тела, нагрубание молочных желез, появление отеков, раздражительности, беспокойства, головной боли, усталости.

Причиной предменструального синдрома считают снижение концентрации серотонина, трансформированного из триптофана. Поскольку установлено, что синтез большинства нейропептидов в головном мозге осуществляется при участии магния, его недостаток приводит к снижению содержания дофамина, участвующего в развитии синдрома предменструального напряжения.

У женщин, получающих оральные контрацептивы в течение нескольких месяцев, наблюдают дефицит витамина B₆ и гипомагниемию. Установлено, что витамин  B₆ улучшает всасывание иона магния в кишечнике и способствует  накоплению его в клетке, а также участвует в превращении триптофана в серотонин. 

Особое значение магния отмечают в акушерско-гинекологической практике. Дефицит магния при беременности развивается вследствие повышенной потребности в ионе для роста плода, к тому же происходит избыточное выделение магния почками. К вероятным причинам гипомагниемии при беременности относят стрессовые ситуации, рвоту в ранние сроки беременности, заболевания желудочно-кишечного тракта.

Низкую концентрацию магния у женщин определяют в третьем триместре беременности при поздних гестозах, при эклампсии. Отмечают,что при невынашивании беременности определяется низкая концентрация магния в организме. При гипомагниемии происходит патологическая активация кальций зависимых контратильных реакций в миометрии, повышается возбудимость центральной нервной системы, провоцирующая спастические реакции матки в результате создается угроза прерывания беременности.

Дефицит магния встречается при лактации, в результате недостаточного потребления иона с молоком матери, у детей развиваются симптомы гипомагниемии.

 

Здоровье детей и магний

Симптомы дефицита магния развиваются в любом возрасте: у новорожденных, маленьких детей и подростков.

Признаки гипомагниемии можно определить у ребенка по следующим проявлениям:

- синдром гиперактивного, «трудного» ребенка;

- повышенная утомляемость, состояние хронической усталости, депрессивные состояния, апатия, снижение памяти, способности сконцентрироваться и удерживать внимание;

- мышечные спазмы, нарушение засыпания либо тревожный сон, зябкость(при отсутствии явных признаков других заболеваний);

- склонность к поносам, потеря веса;

- кардиалгии, аритмии.

К факторам риска развития гипомагниемии у детей относят недостаточно разнообразную диету, содержащую мало нерафинированных злаковых, и особенно зеленых, желтых, красных овощей и фруктов; диету с низким содержанием белков;частое употребление кофе (более 2-3 чашек в день), алкоголя, в том числе напитков типа пива, «джин-тоника» (также формирующих алкогольную зависимость,особенно у детей и подростков); применение наркотиков; курение; прием мочегонных средств.

Установлено, что при значительных учебных нагрузках и высокой ответственности ребенка, посещающего несколько школ, кружков, частом пребывании на шумных дискотеках со световыми и звуковыми эффектами, повышается расход магния в организме и в случае недостаточного поступления иона с пищей развивается его дефицит.

 

Занятия спортом и магний. 

Спортсмены относятся к группе риска развития дефицита магния. Условия жизни спортсменов, включающие значительные физические и эмоциональные нагрузки, коррегирование массы тела в сторону увеличения либо снижения за короткие промежутки времени с использованием лекарственных препаратов (диуретики), значительная потеря иона магния с потоотделением, постоянная потребность в высокоэнергетическом питании, обусловливает повышенную потребность в магнии.

Недостаточное поступление иона магния в организм спортсмена проявляется клиническими симптомами гипомагниемии в виде эмоциональной неустойчивости, снижением способности к адаптации к чрезмерным нагрузкам, появлением признаков перенапряжения, замедлением темпов восстановления после нагрузок, болезни, травматических повреждений.

К основным причинам развития дефицита магния у спортсменов относятся следующие: 

- колебания массы тела,

- высокоинтенсивные физические и эмоциональные нагрузки,

- перенапряжение,

- потребность в адаптации(срочной и долгосрочной),

- травматизм,

- потребность в быстром восстановлении.

Сердечно-сосудистые заболевания и магний

Недостаток магния в организме человека выявляют при многих сердечно-сосудистых заболеваниях. С дефицитом магния связывают дисфункцию эндотелия и дефицит эндотелиального оксида азота, определяемых при заболеваниях и факторах риска, способствующих развитию ишемической болезни сердца (ИБС), АГ:атеросклероз, гиперхолестеринемия, сахарный диабет, сердечная недостаточность,стресс, курение.

Магний оказывает влияние на функциональное состояние эндотелия, участвующего в регуляции сосудистого тонуса, гемостаза, иммунного ответа, миграции клеток крови в сосудистую стенку, синтеза факторов воспаления и их ингибиторов, а так же осуществляющего барьерную функцию.

В рандомизированном двойном слепом исследовании после применения препарата магния выявлена линейная корреляция между степенью эндотелий-зависимой вазодилатации и концентрацией внутриклеточного магния.

Влияние магния на сосудистый тонус исследовано у населения биогеохимических регионов со сниженным содержанием химического элемента в природных источниках. Было показано, что распространенность АГ выше в этих регионах по сравнению с населением стран с нормальным содержанием магния в природных источниках. У лиц с АГ из регионов с недостатком магния отмечена значительная задержка иона (20-33%) при выполнении нагрузочной пробы, свидетельствующая о гипомагниемии. Применение препаратов магния в течение 4 недель у больных с гипомагниемией и АГ сопровождалось снижением систолического и диастолического артериального давления, а также секреции альдостерона.

Неблагоприятные эффекты дефицита магния отмечают в виде повышения тонуса коронарных сосудов, а также повышения чувствительности к вазоконстрикторным агентам: серотонину, ангиотензину, норадреналину, ацетилхолину.

Ионы магния регулируют баланс фракций липопротеидов высокой и низкой плотности, а также триглицеридов. Длительный дефицит магния в организме снижает антиоксидантную защиту и в условиях атерогенной диеты участвует в механизмах раннего развития атеросклероза. Исследователи считают, что недостаток магния влияет на жирнокислотный состав липидов, снижает активность ферментов системы элонгации и десатурации жирных кислот, блокирует синтез арахидоновой кислоты. В случае дефицита магния отмечают повышенное содержание триглицеридов, хиломикронов, липопротеидов очень низкой и низкой плотности, вместе с тем уровень липопротеидов высокой плотности снижается.

Прогрессированию атеросклероза способствует частое развитие бактериальной и вирусной инфекции у лиц с дефицитом магния. Отмечают повышенную чувствительность организма к токсическому влиянию, оказываемому микроорганизмами. При выраженном дефиците магния выявлено неблагоприятное течение инфекционно-токсического шока, часто осложняющего развитие многих инфекционных заболеваний, а также снижение эффективности антибактериальной терапии. Однако при добавлении к лечению пациентам с инфекционными процессами в организме препаратов магния, отмечено повышение антимикробной активности антибиотиков пенициллинового ряда.

Поскольку магний является антагонистом кальция, в случае потери ионов магния повышается концентрация кальция. Нарушение кальциево-магниевого баланса в организме человека в сторону повышения содержания кальция и снижения концентрации ионов магния способствует кальцификации сосудов.

Дефицит ионов магния увеличивает активность тромбоксана А₂ и вызывает повреждение сосудистой стенки. Применение препаратов магния задерживает образование артериальных тромбов путем ингибирования активности тромбоцитов.Торможение тромбообразования является дозозависимым, ингибирующее действие наблюдают в случае применения препаратов магния в эффективных клинических дозах. Известно, что магний потенцирует дезагрегационные свойства ацетилсалициловой кислоты, трентала.

Низкий уровень магния в сыворотке крови отмечают при сосудистых событиях - мозговом инсульте, инфаркте миокарда. На фоне дефицита магния клинические проявления инфаркта миокарда имеют особенности: часто развиваются безболевые формы, своевременная диагностика которых и раннее оказание помощи вызывают трудности. Аритмии сердца возникают в первые часы и сутки от начала развития инфаркта миокарда, поскольку содержание внутриклеточного магния катастрофически снижается. Низкая концентрация внутриклеточного магния приводит к спазму сосудов и повышению чувствительности к прессорным агентам.

В числе факторов, способствующих ишемии миокарда, называют дефицит магния в кардиомиоцитах. При внутриклеточном недостатке магния снижается скорость расслабления мышечных волокон и кровотока в миокардиальных артериях, развиваются диастолическая дисфункция левого желудочка, ишемия миокарда и признаки кардиосклероза.

Дефицит магния и повышение содержания кальция в кардиомиоцитах обнаруживают при постишемическом синдроме реперфузии. Шилов А.М .и соавт. отметили, характерные для синдрома реперфузии при остром инфаркте миокарда и спонтанном тромболизисе либо тромболитической терапии, фатальные аритмии, распространение зоны инфаркта миокарда в виде постишемического контрактурного некроза, развитие острой сердечной недостаточности с летальным исходом у лиц с внутриклеточным снижением содержания ионов магния и постишемическим вхождением ионов кальция в кардиомиоциты. Применение препаратов магния вместе с тромболитической терапией в ранние сроки развития инфаркта миокарда (первые 6 часов) реже сопровождалось осложнениями (аритмии, сердечная недостаточность) и приводило к суммарному снижению госпитальной летальности.

Ионы магния стабилизируют сердечный ритм, участвуют в регуляции нервно-мышечной активности сердца, необходимы для метаболизма кальция. Результаты холтеровского мониторирования после электрической кардиоверсии свидетельствуют, что у пациентов после применения препаратов магния снижается частота суправентрикулярных и желудочковых экстрасистол, эпизодов фибрилляции предсердий. Применение комбинации магния и пиридоксина повышает безопасность антиаритмической терапии препаратами 3 класса.

Недостаток внутриклеточного магния может привести к развитию аритмического синдрома и без развития инфаркта миокарда либо ишемии. Наиболее типичными проявлениями дефицита магния называют синусовую тахикардию,пароксизмальную наджелудочковую тахикардию, мономорфную желудочковую тахикардию, а также желудочковую тахикардию типа «пируэт». Исследователи отмечали при нормализации баланса магния исчезновение аритмий сердца.

Нарушения ритма сердечной деятельности часто возникают при синдроме удлиненного  интервала QT (врожденного и приобретенного). Синдром QT сопровождается пароксизмами желудочковой тахикардии типа «пируэт», синкопальными состояниями и внезапной сердечной смертью. Длительность интервала QT отображает процессы реполяризации и деполяризации в кардиомиоцитах, возникающие вследствие движения электролитов из внеклеточного пространства в клетку и обратно, контролируемое К⁺-,Na⁺- и Са²⁺- каналами сарколеммы, энергетическое обеспечение которых осуществляется Mg⁺⁺ - зависимой АТФазой. По мнению исследователей, применение препаратов магния в лечении лиц с удлиненным  интервалом QT является патогенетической терапией, влияющей на продолжительность интервала QT и обусловливающей профилактику возникновения аритмий.

Препараты магния (сульфатные соли) относятся к средствам выбора для купирования желудочковой тахикардии типа «пируэт». Считают, что применение препаратов магния у больных с желудочковой тахикардией оправдано в случаях неопределенной продолжительности интервала QT, поскольку антиаритмическая активность магния направлена на стабилизацию клеточной мембраны.

При застойной сердечной недостаточности гипомагнезиемия возникает в результате активации ренин - ангиотензин - адьдостероновой и симпато-адреналовой систем, недостаточного поступления вследствие нарушения абсорбции иона в желудочно-кишечном тракте. Дефицит магния усугубляется на фоне применения препаратов для коррекции клинических проявлений (дигоксина и тиазидных и петлевых диуретиков), влияющих на реабсорбцию иона.

Дефицит магния возникает в случае применения многих лекарственных препаратов. Основными группами препаратов, вызывающих нарушения электролитного баланса являются диуретики. Тиазидные и петлевые диуретики, влияя на проксимальные отделы нефрона, повышают экскрецию ионов калия и магния с мочой. Быстро нарастающую потерю магния отмечают на фоне приема циклоспорина А, аминогликозидов, гентамицина, спирамицина - антибиотиков, применение которых сопровождается избыточным выведением ионов магния.  К одной из основных причин ототоксичности антибиотиков группы аминогликозидов относят недостаток ионов магния в реснитчатых клетках эпителия улитки уха. Абсорбция магния снижается в результате образования труднорастворимых соединений, не всасывающихся в кишечнике, при сочетании приема магнийсодержащих продуктов или препаратов с фторхинолонами и тетрациклинами. Ятрогенная гипомагнезиемия возникает при применении сердечных гликозидов.

Эстрогенсодержащие препараты, используемые для контрацепции и заместительной терапии, способствуют депонированию магния в костях, сухожилиях,связках, дериватах кожи, в результате развивается относительный дефицит магния в сыворотке крови.

Кофеинcxсодержащие препараты, никотин, кокаин, морфин, героин, cxамфетамин способствуют выходу магния из клеток во внеклеточную среду, усиливают экскрекцию ионов магния почками и вызывают недостаток магния в организме.

Болезни нервно-психические и магний

Дефицит магния часто сопровождает физические и психические стрессовые состояния. Повышение в крови содержания катехоламинов и стероидов при остром стрессе вызывает истощение внеклеточного и внутриклеточного пула магния, а так же увеличивает его выделение с мочой, поскольку в стрессовой ситуации наблюдается повышение уровня адреналина и норадреналина. Стресс и гипомагниемия относятся к взаимно обусловленным процессам, усугубляющим проявления друг друга: ионы магния способны блокировать нейросинаптическую передачу, препятствуя высвобождению ацетилхолина, в также нарушать продукцию катехоламинов клетками мозгового слоя надпочечников, моделируя их реакцию на стрессовое воздействие.

В случае недостатка магния повышается чувствительность организма квнешним раздражителям. Катехоламины воздействуют на лизосомы, образующиеся придеградации свободных жирных, и способствуют связыванию магния, вызывая темсамым дефицит свободного биологически активного ионизированного магния.

При дефиците магния повышается активность глубоких сухожильных рефлексов, появляется атаксия, тремор, дезориентация, судорожные состояния, нистагм, парестезии. Доказано, что нормальный уровень магния в организме обеспечивает активность нейромедиаторной аминокислоты глицина, участвующей в таких важных неврологических функциях, как тонкая моторика, точность движений,поддержание позы и ходьбы. В случае недостатка магния глицин проявляет недостаточные нейропротекторные эффекты, поскольку не активируется магнием.

Магний принимает участие в синтезе в головном мозге всехнейропептидов, влияющих на эмоциональное состояние. Он относится к  физиологическим регуляторам нейрональноговозбуждения и контролирует деятельность центральной и периферической нервнойсистемы в эмоциональной сфере. В случае нарушения обеспечения адекватногопотребности энергетического обмена и трансмембранного транспорта в нервнойткани развиваются патологические процессы, обусловленные многими факторами, втом числе, дефицитом магния.

Магний, участвуя в производстве серотонина, оказывает влияниена серотонинергическую регуляцию сосудистого тонуса, нарушение которой приводитк появлению мигрени. Применение препаратов магния сопровождается снижениемчастоты и интенсивности приступов мигрени.

К важным эффектам магния относится влияние на процессыторможения и возбуждения в головном мозге и проявления в виде наркотического,снотворного, седативного и анальгетического действия. В случае дефицита магнияснижается способность к концентрации внимания, страдают функции памяти, нарушаетсяравновесие процессов возбуждения и торможения, повышается порог болевойчувствительности, появляется эпилептиформная готовность в коре головного мозга.

Применение препаратов магния предупреждает развитиепохмельного синдрома. Поскольку алкоголь увеличивает потери магния  мочевыделительной системой, при значительномупотреблении развивается повышенная возбудимость, мышечная слабость, истощениенервной системой, возрастает внутричерепное давление, появляются аритмии.

Препараты магния эффективны при проявлениях соматофорнойвегетативной дисфункции в виде нарушений вегетативной регуляции внутренних органов,желез внутренней секреции, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечноготракта, респираторной системы, с многообразными клиническими симптомами иэмоциональными расстройствами

Фармакологические эффекты магния при соматофорной вегетативной дисфункции многообразны: седативный,нормализующий электрическую активность клеток центральной нервной системы ипередачу импульсов в нейро-мышечных синапсах; угнетающий вазомоторный центр ипередачу нервного импульса в вегетативных ганглиях и адренергических синапсах;метаболический, нормализующий обменные процессы в ишемизированных тканях, атакже нормализующий электролитный баланс в кардиомиоцитах.