Wstęp
Zachowanie należytej równowagi między makroelementami i mikroelementami jest niezwykle istotne dla utrzymania prawidłowej homeostazy organizmu. Makroelementy: magnez, fosfor, wapń, sód i potas odgrywają kluczowe role w gospodarce wodno-elektrolitowej, przewodnictwie nerwowo-mięśniowym, ale także w procesach integralności kości. Mikroelementy: żelazo, cynk, miedź, selen, mangan, jod – stanowią nieodzowny element utrzymania równowagi redoks, integralności błon komórkowych oraz stabilności enzymów mitochondrialnych. Ich deficyt prowadzi do powstania stresu oksydacyjnego i zaburzeń metabolicznych na poziomie komórkowym, zwłaszcza w neuronach – komórkach o wysokim zapotrzebowaniu energetycznym [1].
Celem niniejszego opracowania jest dokonanie przeglądu najważniejszych mikroelementów oraz makroelementów wpływających na funkcjonowanie układu nerwowego oraz opis skutków ich niedoboru w świetle danych neurobiologicznych i obserwacji klinicznych. Ze względu na swoją złożoność metaboliczną i ograniczone możliwości regeneracyjne, komórki nerwowe są szczególnie wrażliwe na zaburzenia równowagi mikroelementów. Mikroelementy uczestniczą w kluczowych procesach neuronalnych: od neurogenezy po regulację ekspresji genów i utrzymanie integralności komórkowej. Liczne badania wskazują, że zaburzenia gospodarki Fe, Cu, Zn, Se i Mn mogą przyczyniać się do rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, a skrajne przykłady systemowej dysregulacji, jak w chorobie Wilsona, prowadzą do ciężkich objawów neurologicznych [1,2].
Rola mikroelementów i makroelementów w neurofizjologii
Mikroelementy i makroelementy stanowią ważną część w procesach neurofizjologicznych. Utrzymanie równowagi jonowej w błonach komórkowych w przewodnictwie nerwowo-mięśniowym warunkuje prawidłowe przewodzenie impulsów nerwowych. Pompa sodowo-potasowa odpowiada za utrzymanie odpowiednich gradientów jonowych po obu stronach błony. Potas jest głównym kationem wewnątrzkomórkowym utrzymującym potencjał spoczynkowy komórek. Sód stanowi główny kation przestrzeni zewnątrzkomórkowej oraz zapoczątkowuje proces depolaryzacji. Magnez jest powszechnie określany jako stabilizator błony komórkowej, antagonizuje działanie wapnia przyczyniając się do relaksacji mięśni. Natomiast wapń odgrywa główną rolę w procesie skurczu mięśni.
Mikroelementy wspomagają wcześniej wspomniane procesy. Są kofaktorami licznych enzymów w neuronach. Miedź wspiera w komórkach nerwowych wydajne powstawanie energii w postaci ATP, będąc składnikiem oksydazy cytochromowej, czyli jednego z głównych enzymów łańcucha oddechowego.
Cynk uczestniczy w działaniu różnych dekarboksylaz, które biorą udział w syntezie neuroprzekaźników modulujących pobudliwość neuronalną. Mangan, będąc kofaktorem dysmutazy ponadtlenkowej, chroni neurony przed negatywnym wpływem stresu oksydacyjnego [3]. Rola żelaza w układzie nerwowym jest znacząca. Żelazo bierze udział w syntezie neuroprzekaźników takich jak serotonina czy dopamina. Jest konieczne dla aktywności oligodendrocytów, które odpowiadają za tworzenie osłonek mielinowych przyspieszających przewodzenie impulsów. Dodatkowo żelazo jest niezbędne do syntezy hemoglobiny, przy udziale której tlen dostarczany jest do komórek całego ciała [4]. Funkcjonowanie neuronów opiera się na przewodnictwie, do którego potrzebna jest energia generowana w mitochondriach. Żelazo, będąc kofaktorem cytochromów i kompleksów enzymatycznych, zapewnia ciągłość produkcji energii [5,6].
Selen
Pierwiastek ten, jest wbudowywany w białka nazywane selenoproteinami. Kluczowe w tym temacie są formy takie jak: selenoproteiny P - główny transporter selenu z wątroby do innych tkanek, w szczególności do mózgu oraz peroksydaza glutationowa, która odpowiada za działanie przeciwutleniające, czyli chroniące komórki przed wolnymi rodnikami. Ponadto, selen bierze udział w przekształcaniu hormonów tarczycy z T4 do T3 (aktywna forma). Dodatkowo w różnych badaniach wykazano, że selen chroni mitochondria przed uszkodzeniem przez stres oksydacyjny, prócz tego ma pośredni wpływ na zwiększenie liczby mitochondriów w mięśniach szkieletowych ale co tym samym zwiększa liczbę miejsc do produkcji ATP [7]. Ciekawą informacją jest występowanie miopatii genetycznej związanej z mutacją w genie SELENON. Jest to rzadka, wrodzona dysproporcja włókien mięśniowych ujawniająca się w okresie noworodkowym. Objawia się uogólnionym osłabieniem mięśni, hipotonią, przykurczami, zaburzeniami oddychania [8].
Największe udokumentowane działanie dotyczy wpływu na nerwy obwodowe. Kanały z rodziny Transient Receptor Potential (TRP) są przepuszczalne dla jonów, w tym wapnia, i uczestniczą w mechanizmach odczuwania bólu, szczególnie w obwodowym układzie nerwowym. Zaznacza się, że nadmierny napływ Ca²⁺ do cytozolu i mitochondriów, wywołany m.in. przez aktywację TRP‐kanałów pod wpływem stresu oksydacyjnego, może prowadzić do aktywacji mitochondriów, uruchomienia procesu apoptozy oraz uwalniania mediatorów bólu. Selen wykazuje zdolność inhibicji aktywacji pewnych kanałów TRP oraz ograniczania nadmiernego napływu Ca²⁺, co przekłada się na efekt zmniejszenia wrażliwości na pobudzenie bólowe. Potwierdza to zatem rosnącą liczbę dowodów na potencjalną rolę selenu jako modulatora bólu neuropatycznego wywołanego aktywacją kanału TRP. Jednak temat ten wymaga przeprowadzenia większej ilości badań w tym kierunku [9, 10].
Selen odgrywa istotną rolę zarówno w patogenezie, jak i potencjalnej terapii chorób neurodegeneracyjnych, w tym chorobie Alzheimera i chorobie Parkinsona. W przypadku choroby Alzheimera selen wykazuje działanie neuroprotekcyjne. Wspomniane zostało wyżej, że enzymy takie jak glutationowa peroksydaza oraz selenoproteina P są istotne dla ochrony neuronów przed uszkodzeniami powodowanymi przez wolne rodniki. Niedobór wymienionych enzymów wiąże się z nasileniem patologii amyloidowej oraz hiperfosforylacji białka tau. U pacjentów z chorobą Alzheimera stwierdza się obniżone stężenia selenu w osoczu i erytrocytach, co koreluje z pogorszeniem funkcji poznawczych. Suplementacja selenu może zwiększać aktywność enzymów i poprawiać wyniki w testach poznawczych, choć niezbędne są dalsze badania kliniczne w celu ustalenia optymalnych dawek i długoterminowej skuteczności. W kontekście choroby Parkinsona selen wspomaga ochronę komórek dopaminergicznych poprzez ograniczenie stresu oksydacyjnego oraz modulację procesów zapalnych. Selenoproteiny uczestniczą także w degradacji białek, takich jak alfa-synukleina, oraz w utrzymaniu integralności mitochondriów. Podsumowując, selen odgrywa kluczową rolę w neuroprotekcji, regulacji stresu oksydacyjnego i procesów zapalnych w przebiegu chorób Alzheimera i Parkinsona, a jego niedobór może przyczyniać się do progresji tych schorzeń. Potencjał terapeutyczny selenu wymaga jednak dalszych badań klinicznych w celu oceny skuteczności oraz bezpieczeństwa jego suplementacji [11].
Niedobór selenu spowodowany może być przez następujące czynniki: dieta uboga w selen, zaburzenia wchłaniania w chorobach jelit takich jak celiakia, IBD, przewlekłe biegunki. Dodatkowo choroby wątroby, przewlekła niewydolność nerek, alkoholizm, żywienie pozajelitowe bez suplementacji. Objawy ogólne jakie towarzyszą niedoborowi selenu to: zmęczenie, osłabienie, mniejsza tolerancja wysiłku, upośledzenie odporności, pogorszenie funkcji tarczycy. W odniesieniu do zaburzeń neurologicznych obecne mogą być: mialgie, osłabienie mięśniowe, obniżona wydolność mięśni, wolniejsza regeneracja mięśni po wysiłku, neuropatie obwodowe (pod postacią mrowień, parestezji). Przy nadmiarze selen staje pierwiastkiem, który sprzyja procesom powstawania wolnych rodników. Nadmiar może wystąpić przy suplementacji powyżej 400 mikrogramów na dobę, błędne wzbogacanie żywności, choroby wątroby. Objawy ogólne mogące się pojawić przy nadmiarze to: łysienie, łamliwość paznokci, metaliczny posmak w ustach, nudności, biegunki, wysypka. Z kolei objawy neurologiczne to: zmiany nastroju, drżenia, pogorszenie koordynacji, drętwienie mrowienie- nadmiar selenu odpowiada za pojawienie się neuropatii selenowej.
Żelazo
Rola żelaza w chorobach nerwowo-mięśniowych jest znacząca. W układzie nerwowym żelazo bierze udział w syntezie neuroprzekaźników takich jak serotonina czy dopamina. Jest to pierwiastek niezbędny dla aktywności oligodendrocytów, które odpowiadają za tworzenie osłonek mielinowych przyspieszających przewodzenie impulsów. Dodatkowo żelazo jest niezbędne do syntezy hemoglobiny przy udziale, której tlen dostarczany jest do komórek całego ciała. Ponadto żelazo jest niezbędnym składnikiem mioglobiny, która magazynuje tlen w mięśniach. Zwiększa to dostępność tlenu dla procesu skurczu mięśni powodując wzrost siły wytrzymałościowej mięśni. Żelazo jest wbudowywane w różnorakie kompleksy w mitochondriach, które dostarczają ATP do skurczu. Efektem niedoboru żelaza staje się spadek stabilizacji błon mitochondrialnych, zmniejszenie produkcji ATP, przestawienie mięśni na proces glikolizy co jest równoznaczne z zakwaszeniem, zmęczeniem, osłabieniem i spadkiem regeneracji włókien po wysiłku [12].
Niedobór żelaza powoduje demielinizację z powodu dysfunkcji oligodendrocytów. Hamowane jest działanie enzymów zależnych od żelaza, niezbędnych do syntezy neuroprzekaźników co ma współudział we wzroście odczuwania bodźców bólowych. Można to wytłumaczyć procesem zmian w poziomie neuroprzekaźników (zwłaszcza dopaminy i serotoniny) spowodowanym niedoborem żelaza, które wpływają na sposób, w jaki mózg przetwarza sygnały bólowe. W badaniach ujawniono, że u osób chorujących na zaburzenia lękowe i depresję stwierdzono często niedobór żelaza, którego poziom korelował z nasileniem zaburzeń lękowych. Dodatkowo opisywane są neuropatie objawiające się mrowieniem i parestezjami. W grupie objawów dotyczących mięśni możemy wyróżnić: nietolerancję wysiłku, bóle mięśniowe, męczliwość, obniżoną siłę mięśniową oraz spadek masy mięśniowej w przewlekłym niedoborze [13].
Przykładem zespołu objawów, który ujawnia się w przypadku niedoboru żelaza jest zespół niespokojnych nóg (RLS). Wynika on z zaburzeń funkcji układu dopaminergicznego zwłaszcza w obrębie jądra półleżącego i istoty czarnej. Wykazano, że na ujawnienie RLS ma wpływ niedobór żelaza w ośrodkowym układzie nerwowym, który ogranicza syntezę dopaminy poprzez zmniejszenie aktywności hydroksylazy tyrozynowej. W efekcie dochodzi do nadmiernej aktywności neuronów ruchowych w fazie spoczynku, szczególnie w nocy, kiedy fizjologicznie dopamina osiąga najniższe stężenie. Leczenie tej jednostki chorobowej opiera się przede wszystkim na uzupełnianiu niedoboru żelaza [14].
Z drugiej strony, nadmierne gromadzenie żelaza jest szczególnie toksyczna dla OUN, ponieważ mózg ma bardzo ograniczone możliwości usuwania tego pierwiastka. Nadmiar „wolnego” żelaza napędza reakcje wolnych rodników, prowadząc do silnego stresu oksydacyjnego i uszkodzenia ważnych struktur nerwowych. W stwardnieniu zanikowym bocznym akumulacja żelaza w neuronach ruchowych rdzenia i kory ruchowej sprzyja ich obumieraniu, co przekłada się na progresywny niedowład i paraliż. Dodatkowo nadmiar żelaza może niszczyć oligodendrocyty, upośledzać mielinizację i sprzyjać procesom demielinizacyjnym. W mięśniach akumulacja żelaza manifestuje się osłabieniem, atrofią włókien. Proces ten to zaprogramowana śmierć komórki zaczynająca się właśnie zwiększeniem ilości reaktywnych form żelaza, powstania stresu oksydacyjnego, którego procesy uszkadzają błony lipidowe komórek prowadząc do ich apoptozy [15].
Przyczyny niedoboru żelaza mogą być następujące: niewystarczająca podaż w diecie, zwiększone zapotrzebowanie (np. ciąża, u sportowców), utrata krwi (obfite miesiączki, krwawienia z przewodu pokarmowego, urazy, operacje), zaburzenia wchłaniania (celiakia, choroba Leśniowskiego-Crohna), przewlekłe stany zapalne. Do przyczyn nadmiaru zaliczają się: hemochromatoza dziedziczna, przewlekłe choroby wątroby, nadmierna suplementacja, wielokrotne transfuzje krwi. Zarówno nadmiar jak i niedobór żelaza wiążą się z poważnymi konsekwencjami zdrowotnymi. Należy go ściśle monitorować u osób narażonych na zaburzenia w zakresie jego ilości.
Cynk
Cynk należy do najważniejszych jonów metali obecnych w ośrodkowym układzie nerwowym i pełni tam szereg kluczowych funkcji – zarówno w warunkach prawidłowych, jak i w sytuacjach patologicznych. Uczestniczy w mechanizmach antyoksydacyjnych, wspiera procesy neurogenezy oraz wpływa na działanie układu immunologicznego. Na poziomie molekularnym pierwiastek ten moduluje aktywność wielu genów poprzez oddziaływanie na czynniki transkrypcyjne, a także aktywuje liczne enzymy zaangażowane w funkcjonowanie neuronów. W badaniach dotyczących wpływu cynku na stwardnienie zanikowe boczne stwierdzono, że dochodziło do zaburzenia homeostazy tego pierwiastka w neuronach ruchowych. Badania sugerują, że dysregulacja poziomu cynku w neuronach ruchowych przyczynia się do ich degeneracji. Z jednej strony, cynk jest kofaktorem (niezbędnym elementem) enzymu dysmutazy ponadtlenkowej 1 (SOD1), który neutralizuje wolne rodniki. Mutacje w genie SOD1 są przyczyną części dziedzicznych przypadków SLA. Poziomy cynku w surowicy pacjentów z SLA są często obniżone, ale nie ma jednoznacznych dowodów na to, że suplementacja cynkiem spowalnia postęp choroby [16].
W kontekście neuropatii cynk chroni komórki nerwowe przed uszkodzeniami wywołanymi stresem oksydacyjnym i stanem zapalnym, które są kluczowymi mechanizmami w rozwoju wielu neuropatii. Badania wykazały istotną korelację między niskim poziomem cynku w surowicy a nasileniem neuropatii cukrzycowej. Pacjenci z niższym poziomem cynku mieli gorsze przewodnictwo nerwowe. Sugeruje to, że suplementacja cynkiem może pomóc w zapobieganiu lub łagodzeniu tego typu neuropatii [17].
W warunkach niedoboru obserwuje się także symptomy z zakresu układu mięśniowego. Z racji tego, że cynk bierze udział w stabilizowaniu błony aksonalnej, moduluje kanały jonowe w szczególności wapniowe, jego deficyt powoduje osłabienie mięśni, zaburzenia kurczliwości oraz nadpobudliwość nerwowo-mięśniową prowadzącą do fascykulacji. Potencjalne przyczyny niedoboru to: niedożywienie, dietą ubogą w produkty zwierzęce, choroby przewodu pokarmowego (np. celiakia, choroba Crohna, SIBO), przewlekła biegunka, zabiegi bariatryczne lub gastrektomia, przewlekłym stresem oksydacyjnym, a także długotrwałe przyjmowanie leków zaburzających wchłanianie cynku, takich jak np. inhibitory pompy protonowej. Nadmiar cynku występuje bardzo rzadko, najczęściej z powodu długotrwałej suplementacji powyżej 40 mg dziennie. Tak jak przy niedoborze nadmiar może powodować osłabienie mięśni, drżenia. Ponadto, może doprowadzić do poważniejszych konsekwencji takich jak zaburzenia wchłaniania i metabolizmu innych ważnych pierwiastków, w szczególności miedzi. Cynk i miedź konkurują o te same mechanizmy wchłaniania w jelitach. Nadmiar cynku blokuje wchłanianie miedzi, prowadząc do jej niedoboru.
Miedź
Jest kofaktorem wielu enzymów odpowiedzialnych za produkcję energii w mitochondriach, neutralizację wolnych rodników i ochronę komórek przed stresem oksydacyjnym. Bierze udział w tworzeniu mieliny, co jest niezbędne dla prawidłowego przewodnictwa nerwowego, a także w syntezie kolagenu i elastyny, wspierając strukturę i regenerację mięśni oraz tkanki łącznej. Miedź wpływa także na metabolizm neurotransmiterów, w tym dopaminy i noradrenaliny, a tym samym wspiera funkcje ruchowe, koordynację oraz integralność układu nerwowego [18].
Najczęstszą manifestacją neurologiczną niedoboru miedzi jest postępująca ataksja sensoryczna (zaburzenia koordynacji i równowagi) związana jest z mechanizmem demielinizacji tylnych sznurów rdzenia kręgowego. Zaburzony zostaje proces propriocepcji. Ponadto może wystąpić neuropatia obwodowa – głównie symetryczna, czuciowa, często obejmująca stopy i dłonie ( parestezje i drętwienia). Niedobór miedzi rzadziej wywołuje skurcze, ale w przebiegu neuropatii, osłabienia mięśni i zaburzeń przewodnictwa nerwowego skurcze mogą się pojawiać jako wtórny objaw. Przyczynami niedoboru miedzi są zaburzenia wchłaniania w przewodzie pokarmowym – np. celiakia, choroba Crohna, resekcja żołądka lub jelita cienkiego, choroby wątroby, nadmierna suplementacja cynku [19].
Nadmiar miedzi jest powszechnie opisywany jako choroba Wilsona- jest to klasyczny przykład nadmiaru miedzi, w którym odkłada się ona głównie w wątrobie, mózgu (w zwojach podstawy). Skupiając się na objawach ze strony układu nerwowego prowadzi to do dystonii, drżeń, ataksji i osłabienia mięśni. Obecne mogą być także zaburzenia mowy a nawet objawy psychiatryczne takie jak zmiany osobowości, lęk, niepokój, depresję, agresję, zaburzenia nastroju, a także psychozy. Mogą one poprzedzać objawy neurologiczne i prowadzić do opóźnienia rozpoznania. Mechanizmy obejmują uszkodzenie astrocytów, zaburzenia homeostazy redoks, peroksydację lipidów błon komórkowych oraz dysregulację neuroprzekaźników. U części pacjentów obserwuje się zaburzenia poznawcze, obniżenie funkcji wykonawczych i pogorszenie wyników szkolnych [20,21].
Mangan
Jak każdy wspomniany przeze mnie wcześniej mikroelement , również mangan ma swój istotny udział w ważnych procesach zachodzących w organizmie człowieka. Jest kofaktorem szeregu enzymów biorących udział w reakcjach metabolicznych, antyoksydacyjnych (np. dysmutaza ponadtlenkowa inaktywująca wolne rodniki, które powstają w największej ilości w mitochondriach - centrach energetycznych komórki). Dzięki temu pośrednio chroni komórki przed konsekwencjami stresu oksydacyjnego, jest również zaangażowany w procesy usuwania amoniaku z organizmu, dzięki aktywacji niezbędnych enzymów. Dodatkowo astrocyty magazynują mangan, który jest kluczowym składnikiem do syntezy neuroprzekaźników (dopaminy, glutaminianu, GABA). Zatem managan pośredniczy w zachowaniu równowagi pomiędzy neurotransmisją pobudzającą a hamującą, co przyczynia się do utrzymania prawidłowego przewodnictwa nerwowego. Transport manganu do mózgu odbywa się za pomocą specjalnych białek, prawidłowa funkcja tych transporterów zapewnia odpowiedni poziom tego pierwiastka w komórkach. Uczestniczy także w mineralizacji kości, wspiera funkcjonowanie mięśni poprzez bycie kofaktorem enzymów biorących udział w przemianach energetycznych co przekłada się na wzrost wytrzymałości mięśni [22].
Niedobory manganu mogą występować u pacjentów z zaburzeniami procesów mineralizacji kości (większa predyspozycja do złamań), upośledzeniem wzrastania, przewlekłym zmęczeniem. Niedobór powinien być brany pod uwagę u osób z chorobami przebiegającymi z zaburzeniami wchłaniania (choroby zapalne jelit, celiakia), również u osób przewlekle żywionych pozajelitowo [23]. W wielu badaniach przeprowadzonych na temat wpływu nadmiaru manganu na organizm człowieka zjawisko to jest opisywane jako manganizm - czyli toksyczność i przeciążenie manganem. Co istotne, mangan może łatwo przekraczać barierę krew-mózg i ma tropizm do obszarów mózgu zawierających dopaminę, takich jak jądra podstawy. Nadmiar manganu może imitować chorobę Parkinsona poprzez pojawiające się objawy takie jak: sztywność, drżenie, bradykinezja, zaburzenia chodu, niestabilność postawy. W przewlekłej ekspozycji można zauważyć dyzartrię, spastyczność, zaburzenia precyzyjnych ruchów rąk. Narażenie na toksyczny poziom manganu może wystąpić u osób, które są związane z górnictwem, spawaniem, produkcją baterii. Zawartość manganu w atmosferze może być zwiększona z powodu dodatków do benzyny [24].
Jod
Jod przede wszystkim kojarzy się z endokrynologią. Jednak z punktu widzenia neurologicznego pierwiastek ten odgrywa równie istotną rolę. Funkcja jodu w układzie nerwowym i mięśniowym jest pośrednia. Dokładniej rzecz ujmując jod wychwytywany jest przez symporter sodowo-jodkowy, który umożliwia wytwarzanie tyroksyny i trójjodotyroniny, to właśnie hormony tarczycy pełnią ważną funkcję rozwoju mózgu. Modulują geny odpowiedzialne za syntezę białek powodujących proliferację neuronalną i wzrost aksonów. Dodatkowo regulują dojrzewanie oligodendrocytów, tempo syntezy mieliny wpływając na stabilność osłonek mielinowych, co prowadzi do zwiększenia szybkości przewodzenia impulsów. Warunkują prawidłową neurogenezę hipokampa, procesy uczenia, pamięć oraz regulację osi stresu. Rola jodu w mięśniach jest także pośrednia , poprzez działanie hormonów tarczycy. Receptory dla hormonów obecne są zarówno w jądrze, jak i w mitochondriach włókien mięśniowych. Oddziałują na metabolizm komórek mięśniowych (stymulują syntezę białek, aktywność mitochondrialną, zwiększają tempo utleniania kwasów tłuszczowych). Warto dodać, że modulują aktywność pompy wapniowej w siateczce sarkoplazmatycznej co przyczynia się do regulacji czasu trwania skurczu i relaksacji mięśni. Ponadto, część badań sugeruje, że jod samodzielnie niezależnie od hormonów tarczycy może wykazywać potencjalnie działanie antyoksydacyjne i modulujące układ odpornościowy, jednak potrzeba większej ilości badań w tym kierunku [25]. Skutkiem ciężkiego niedoboru jodu jest kretynizm neurologiczny występujący u dzieci manifestujący się głębokim upośledzeniem intelektualnym, głuchotą oraz gorszym rozwojem motorycznym. Obecnie nie obserwuje się dużej liczby takich przypadków dzięki zalecanej suplementacji jodu w ciąży oraz stosowaniu soli jodowanej. Jednak niedobory w diecie u dorosłych mogą przyczynić się do pojawienia się zaburzeń funkcji poznawczych. Nawet niewielki niedobór jodu może zaburzać koncentrację i pamięć, obniżać nastrój oraz powodować spowolnienie psychomotoryczne [26]. Do rzadkiego ale bezpośrednie uszkodzenie OUN może dojść podczas podania dużej ilości środka kontrastowego na bazie jodu np. w zabiegach wewnątrznaczyniowych. Objawy pojawiają się zwykle w ciągu kilku godzin: ból głowy, dezorientacja, zaburzenia świadomości, napady padaczkowe, niedowłady ogniskowe, afazja, ślepota korowa [27].
Lit
Lit wykazuje działanie neuroprotekcyjne poprzez hamowanie GSK-3α - białka, które jest częścią rodziny kinaz syntazy glikogenu-3, odpowiadającego za liczne procesy metaboliczne i komórkowe. Lit hamuje enzymy biorące udział w recyklingu inozytolu, co ma znaczenie w regulacji plastyczności synaptycznej i stabilizacji nastroju. Ponadto wpływa pośrednio na układy takie jak: serotoninergiczny, dopaminergiczny, glutaminergiczny i GABA-ergiczny - zmniejsza nadmierne uwalnianie glutaminianu i stabilizuje funkcję synaptyczną co tłumaczy jego zastosowanie w leczeniu depresji oraz choroby afektywnej dwubiegunowej. Na poziomie złącza nerwowo mięśniowego lit moduluje przewodnictwo głównie presynaptycznie - zmienia uwalnianie acetylocholiny oraz wrażliwość płytki motorycznej. Lit w mięśniach działa przede wszystkim pośrednio, wpływając na neuromięśniowe przekaźnictwo, metabolizm mitochondrialny i pobudliwość miocytów [28].
Objawy niedoboru litu obejmują przede wszystkim zaburzenia neuropsychiatryczne, takie jak podwyższone ryzyko depresji, zaburzenia nastroju oraz obniżenie funkcji poznawczych. W badaniach populacyjnych wykazano, że niskie stężenia litu w surowicy korelują z większą podatnością na somatyzację, labilność emocjonalną oraz wyższe ryzyko zaburzeń afektywnych. Najnowsze dane wskazują także na związek niedoboru litu z przyspieszonym rozwojem zmian neurodegeneracyjnych, w tym z nasileniem patologii typowych dla choroby Alzheimera, wspomnianych przeze mnie wyżej. Ze strony układu mięśniowego możemy zaobserwować szybszą męczliwość, obniżoną tolerancję wysiłku. Jest to spowodowane zaburzeniem regulacji pomp jonowych, a więc dochodzi do dysregulacji transportu jonów [29].
Nadmiar litu może wystąpić przede wszystkim u osób stosujących przewlekłą terapię solami litu, zwłaszcza w leczeniu choroby afektywnej dwubiegunowej, gdy dojdzie do zaburzenia wydalania litu przez nerki, odwodnienia, interakcji lekowych (np. z diuretykami, inhibitorami ACE, NLPZ), nagłego zwiększenia dawki lub ostrego przedawkowania. Szczególnie narażone osoby w podeszłym wieku z niewydolnością nerek, zaburzeniami elektrolitowymi. Objawami pojawiającymi się u pacjentów są przede wszystkim zaburzenia neurologiczne, takie jak drżenie, ataksja, splątanie, senność, zaburzenia mowy, mioklonie, drgawki, śpiączka oraz dyskinezy (np. uogólniona pląsawica). Dodatkowo mogą wystąpić nudności, wymioty, biegunka, bóle brzucha i nadmierne pragnienie. Nadmiar litu prowadzi także do zaburzeń sercowo-naczyniowych, takich jak arytmie, bradykardia, hipotonia. Objawy nerkowe to poliuria, polidypsja, zaburzenia filtracji moczu, a przewlekła ekspozycja może skutkować nefropatią i niewydolnością nerek [30].
Magnez
Magnez jest kofaktorem dla ponad 300 enzymów i kluczowym minerałem regulującym liczne reakcje biochemiczne. Dodatkowo bierze udział w utrzymaniu prawidłowej funkcji mięśni, rytmu serca oraz układu odpornościowego. Funkcja tego minerału jest właśnie najbardziej kojarzona z mięśniami, natomiast jego rola w układzie nerwowym jest często niedostrzegana. Stężenie magnezu w mózgu i płynie mózgowo-rdzeniowym podlega regulacji i może ulegać zmianie w stanach chorobowych. Działa on jako antagonista receptora NMDA - ogranicza nadmierny napływ jonów wapnia i glutaminergiczne pobudzenie. Uznawany jest jako neuroprotektor, który chroni przed potencjalnym uszkodzeniem wynikającym z nadmiernego pobudzenia glutaminergicznego. Uczestniczy w procesach metabolicznych neuronów oraz syntezie neuroprzekaźników [31].
Niedostateczny poziom magnezu może sprzyjać nadmiernej aktywacji mikrogleju w ośrodkowym układzie nerwowym, a następnie aktywację cytokin prozapalnych. Następstwem tego staje się niekorzystny proces zwany stresem oksydacyjnym, co może skutkować pogorszeniem funkcji poznawczych lub rozwojem chorób neurologicznych. Najnowsze badania sugerują, że odpowiedni poziom magnezu może mieć wpływ na struktury mózgu i procesy starzenia, jest kluczowy dla utrzymania prawidłowej plastyczności synaptycznej i sprawnego funkcjonowania neuronów. Optymalny poziom magnezu może przyczyniać się do redukcji procesów neurodegeneracyjnych dzięki jego mechanizmom antyoksydacyjnym, przeciwzapalnym i neuroprotekcyjnym [32].
Magnez odgrywa kluczową rolę w regulacji wydzielania neuroprzekaźników takich jak np. glutaminian. Jak już wcześniej zostało wspomniane, magnez blokuje nadmierną aktywację receptora NMDA przez glutaminian, którego przewlekła aktywacja powoduje zmiany strukturalne mózgu obserwowane w depresji. Dodatkowo wspiera modulację receptorów GABA oraz wspiera działanie enzymów biorących udział w procesie syntezy serotoniny. Wpływa hamująco na oś podwzgórze - przysadka - nadnercza, która u osób z depresją jest przewlekle aktywna. Podwyższony kortyzol prowadzi do zaniku neuronów w hipokampie co skutkuje m.in. zaburzeniami pamięci i regulacji emocji. A co dokładnie powoduje magnez, że nadmiernie pobudzona oś staje się mniej aktywna? Magnez przez to, że jest inhibitorem kanałów wapniowych, hamuje nadmierny napływ wapnia do komórek. To właśnie napływ wapnia powoduje fuzję pęcherzyków z neuroprzekaźnikami z błoną i uwolnienie ich na zewnątrz komórki. Przyczynia się to zatem do stabilizacji i zmniejszenia pobudliwości komórek przez redukcję uwalniania adrenaliny i noradrenaliny z zakończeń nerwowych [33].
Hipomagnezemia, czyli występowanie obniżonego poziomu magnezu we krwi może prowadzić do szerokiego spektrum zaburzeń, z których wiele ma istotne znaczenie neurologiczne. Do najczęstszych przyczyn pojawienia się obniżonego stężenia magnezu należą choroby przewodu pokarmowego - przewlekłe biegunki lub wymioty, choroby powodujące zaburzenia wchłaniania (m.in. celiakia czy nieswoiste zapalenia jelit). Równie istotną rolę odgrywają choroby nerek a także stosowanie określonych leków - zwłaszcza diuretyków czy inhibitorów pompy protonowej [34,35].
Przy uzupełnianiu niedoborów magnezu warto zwrócić uwagę na jego formę chemiczną. Z punktu widzenia biodostępności korzystniejsze są związki organiczne, takie jak mleczan magnezu, które przewyższają przyswajalnością formy nieorganiczne. Nawet niższa jednorazowa dawka magnezu w postaci organicznej w formie tabletki dojelitowej może przynieść bardziej satysfakcjonujący efekt, ponieważ większa część pierwiastka dociera do jelita cienkiego - miejsca najbardziej efektywnego wchłaniania. Badania wskazują również, że najlepsze wyniki suplementacji osiąga się, stosując mniejsze dawki podawane częściej, co przekłada się na wyższą dostępność biologiczną i bardziej stabilny poziom magnezu w organizmie. Dodatkowo, obecność witaminy B6 wspiera proces wchłaniania tego pierwiastka, dlatego połączenie obu składników w jednym preparacie jest uzasadnione. U pacjentów z chorobą wrzodową żołądka zaleca się stosowanie form magnezu o przedłużonym uwalnianiu w jelicie, co pozwala ograniczyć podrażnienie żołądka [36,37,38].
Do innych stanów predysponujących do niedoboru magnezu zaliczamy nadużywanie alkoholu, ciężkie oparzenia, przewlekły stres, hiperaldosteronizm oraz długotrwałe żywienie pozajelitowe bez odpowiedniej suplementacji tego pierwiastka. U pacjentów z hipomagnezemią mogą występować: wzmożona pobudliwość nerwowo-mięśniowa, drżenia, fascykulacje, bolesne skurcze mięśni, a w bardziej zaawansowanych przypadkach - napady drgawkowe. Co istotne z punktu widzenia klinicysty, intensywność objawów niemal zawsze koreluje z głębokością niedoboru. Łagodna hipomagnezemia daje często objawy dyskretne i niespecyficzne, natomiast przy dużych niedoborach zwykle pojawiają się wyraźne zaburzenia neurologiczne. Przewlekły lub ciężki niedobór magnezu może prowadzić także do objawów bardziej złożonych - zaburzeń nastroju, problemów poznawczych, bólów głowy, migren oraz neuropatii obwodowej manifestującej się parestezjami kończyn [39, 40, 41].
Piśmiennictwo
