lek. Katarzyna Toruńska-Stawińska

Wprowadzenie

Rola magnezu w medycynie od wielu lat jest coraz lepiej poznawana. Wiemy, że magnez jest nie tylko stabilizatorem błon komórkowych, ale także ma ogromny wpływ na integrację wszystkich organelli komórkowych. Jako bezpośredni aktywator licznych enzymów obecnych w ludzkim organizmie uczestniczy w przebiegu wielu szlaków metabolicznych związanych z przemianą białek, kwasów nukleinowych, lipidów i węglowodanów. Stanowi też istotny czynnik inicjujący procesy transportu elektrolitów przez błony komórkowe. Jednym z głównych działań magnezu jest udział w gospodarce energetycznej organizmu człowieka przez aktywację enzymów odpowiedzialnych za tworzenie, magazynowanie i użytkowanie związków wysokoenergetycznych, na przykład adenozynotrójfosforanu (ATP). Fakt ten jest powszechnie znany i wykorzystywany przez naukowców badających rolę magnezu w patofizjologii różnych chorób.

W ostatnich czasach ogromnym zainteresowaniem cieszy się rola niedoboru magnezu w chorobach neurologicznych. Najczęstszym skutkiem niedoboru magnezu w tkankach są zespoły nadpobudliwości nerwowo-mięśniowej.

Stabilizująca rola magnezu jest wykorzystywana w leczeniu wspomagającym zespołów napadowych, zespołów ruchów mimowolnych, nerwic, zaburzeń lękowych i lękowo-depresyjnych, a także chorób przebiegających z nadmiernym napięciem mięśniowym. Pokuszono się nawet o zbadanie roli magnezu w procesie starzenia się mózgu, zaburzeniach poznawczych czy chorobie Alzheimera.

W praktyce ambulatoryjnej neurolog najczęściej spotyka się z zaburzeniami wynikającymi z pierwotnego niedoboru magnezu komórkowego pod postacią utajonej tężyczki.

Właściwości biochemiczne magnezu

Magnez jest pierwiastkiem dwuwartościowym z grupy berylowców należącym do rodziny tzw. pierwiastków ziem rzadkich. Jest drugim po potasie jonem wewnątrzkomórkowym i to właśnie jego aktywność wewnątrzkomórkowa jest najbardziej spektakularna. Biochemiczne właściwości tego pierwiastka opierają się na trzech kierunkach jego działania: syntezie i wykorzystywaniu wiązań wysokoenergetycznych, syntezie nośników H2 i elektronów oraz syntezie i aktywacji enzymów komórkowych.

Wiadomo, że jon magnezu stanowi nie tylko niezbędne ogniwo w łańcuchu tworzenia wiązań wysokoenergetycznych, takich jak ATP, ale też jest niezbędny w procesie wykorzystywania wytworzonej energii komórkowej. Stabilizująca funkcja jonu magnezowego między procesem fosforylacji i utleniania komórkowego jest podstawą prawidłowego funkcjonowania napędu komórkowego.

Głównymi rolami magnezu w komórce są aktywacja ponad 300 reakcji enzymatycznych oraz wpływ na tworzenie wiązań wysokoenergetycznych ATP w mechanizmie aktywacji cyklazy adenylowej (cAMP). Magnez pełni również funkcję wielkiego stabilizatora nie tylko błon komórkowych poprzez zmniejszenie ich przepuszczalności, ale też struktury organelli komórkowych, takich jak rybosomy, kwasy nukleinowe, mitochondria, przez zwiększenie ich integralności. Jest on również kofaktorem enzymów biorących udział w przemianach białek, węglowodanów i tłuszczów.

Magnez ma ogromny wpływ na stabilność pracy mitochondriów komórkowych, w których procesy fosforylacji i utleniania przebiegają z jednoczesną wysoką wydajnością. Niedobór magnezu doprowadza do obrzęku tych struktur oraz rozprzężenia reakcji fosforylacji i utleniania komórkowego. Dochodzi do sytuacji, w której oddychanie komórkowe jest przyspieszane, podczas gdy reakcja fosforylacji ulega spowolnieniu. Ograniczenie wytwarzania wysokoenergetycznych wiązań skutkuje zaburzoną pracą organu. Bezpośrednie oddziaływanie magnezu na strukturę błon komórkowych ma ogromne znaczenie ochronne dla komórki – zabezpiecza ją przed niekorzystnym napływem do jej wnętrza jonów sodu i wapnia, skutkującym depolaryzacją błony oraz jej nadpobudliwością.

Ponad połowa magnezu zawartego w jądrze komórkowym jest ściśle związana z kwasami nukleinowymi. Jon magnezu jest niezbędny nie tylko w procesie naprawy DNA, ale także stabilizacji cząstek RNA, a także replikacji tRNA.

Biochemiczne podstawy nadpobudliwości nerwowo-mięśniowej

Magnez w fizjologii błony komórkowej pozwala na stabilizację równowagi elektrochemicznej błony, kontrolę przepływu jonów Na⁺, K⁺, P i Ca²⁺ oraz na wydzielanie i transport neurotransmiterów w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Magnez silnie hiperpolaryzuje (stabilizuje) błonę, ponieważ sprzyja syntezie cAMP przez aktywację adenozylocyklazy zależnej od Mg²⁺. Niedobór magnezu wywołuje więc zespół depolaryzacji przez zmniejszenie syntezy cAMP, a równocześnie zwiększenie syntezy cyklicznego monofosforanu guanozyny (cGMP) wskutek zwiększenia aktywności cyklazy guanilowej zależnej od Ca²⁺. Jej aktywność jest hamowana przez Mg²⁺. Tak więc za podstawowe zaburzenie biochemiczne prowadzące do wzrostu pobudliwości nerwowo-mięśniowej można uznać zmniejszenie stosunku między cAMP a cGMP – dwoma ważnymi cyklicznymi nukleotydami, pośrednikami drugiego rzędu, które są końcowymi efektami komórkowymi bezpośredniego działania niedoboru magnezu. Niedobór magnezu może powodować dodatkowo wydzielanie histaminy (działając na receptory H2), acetylocholiny, insuliny, co z kolei daje biochemiczne podstawy nadpobudliwości nerwowo-mięśniowej, powoduje wzrost stężenia cGMP i depolaryzuje błonę komórkową.

Tężyczka utajona na tle przewlekłego niedoboru magnezu jest postacią najczęściej występującą (obserwowaną) w praktyce klinicznej. Jej objawy są pozbawione wszelkiej swoistości i odpowiadają określeniu spazmofilia lub zespół hiperwentylacji. Niedobór magnezu u chorych na tężyczkę z prawidłową zawartością wapnia w surowicy pozwala na wyodrębnienie koncepcji mogącej tłumaczyć patofizjologię tego zjawiska. Jest to koncepcja nerwicowa. Podłożem tego zjawiska są objawy kliniczne wynikające z hipokapni wywołanej przez hiperwentylację powstającą na skutek wzmożonego napędu oddechowego bez uchwytnych przyczyn organicznych. Zła tolerancja hiperwentylacji doprowadza do zasadowicy oddechowej, będącej przyczyną wielu objawów somatycznych i mogącej utrwalić bądź wyzwolić objawy tężyczki. Nierzadko tendencji do wzmożonego napędu oddechowego towarzyszy lęk, a sama hiperwentylacja może na długo wyprzedzać ujawnienie się choroby.

Zawartość magnezu w organizmie człowieka

W ludzkim ciele o wadze 70 kg znajduje się około 24 g magnezu (wartość ta waha się od 20 do 35 g, w zależności od źródła). Około 60% tej ilości mieści się w kościach, 29% – w mięśniach, 10% – w innych tkankach miękkich i tylko 1% – w płynach wewnątrzkomórkowych. W organizmach osób starszych (>60 lat) zawartość magnezu zmniejsza się do 60-80% jego zawartości w tkankach dzieci.