aktualności

Równowaga sodu, potasu, wapnia, wodorowęglanów i płynów we krwi stanowi podstawę utrzymania funkcji fizjologicznych organizmu. Brakowało badań nad zaburzeniami gospodarki jonowej magnezu. Już w latach 80. magnez nazywano „zapomnianym elektrolitem”. Wraz z odkryciem specyficznych kanałów i transporterów magnezu, a także zrozumieniem fizjologicznej i hormonalnej regulacji homeostazy magnezu, wiedza na temat roli magnezu w medycynie klinicznej stale się pogłębia.

Magnez jest kluczowy dla funkcjonowania i zdrowia komórek. Magnez występuje zazwyczaj w postaci Mg2+ i jest obecny we wszystkich komórkach wszystkich organizmów, od roślin po ssaki wyższe. Magnez jest pierwiastkiem niezbędnym dla zdrowia i życia, ponieważ jest ważnym kofaktorem komórkowego źródła energii – ATP. Magnez uczestniczy głównie w głównych procesach fizjologicznych komórek, wiążąc się z nukleotydami i regulując aktywność enzymów. Wszystkie reakcje ATP-azy wymagają Mg2+- ATP, w tym reakcje związane z funkcjami RNA i DNA. Magnez jest kofaktorem setek reakcji enzymatycznych w komórkach. Ponadto magnez reguluje również metabolizm glukozy, lipidów i białek. Magnez bierze udział w regulacji funkcji nerwowo-mięśniowych, regulacji rytmu serca, napięcia naczyń, wydzielania hormonów oraz uwalniania N-metylo-D-asparaginianu (NMDA) w ośrodkowym układzie nerwowym. Magnez jest przekaźnikiem wtórnym zaangażowanym w sygnalizację wewnątrzkomórkową i regulatorem genów rytmu dobowego, które kontrolują rytm dobowy układów biologicznych.

W organizmie człowieka znajduje się około 25 g magnezu, który jest magazynowany głównie w kościach i tkankach miękkich. Magnez jest ważnym jonem wewnątrzkomórkowym i drugim co do wielkości kationem wewnątrzkomórkowym po potasie. W komórkach 90% do 95% magnezu wiąże się z ligandami, takimi jak ATP, ADP, cytrynian, białka i kwasy nukleinowe, podczas gdy tylko 1% do 5% wewnątrzkomórkowego magnezu występuje w postaci wolnej. Wewnątrzkomórkowe stężenie wolnego magnezu wynosi 1,2-2,9 mg/dl (0,5-1,2 mmol/l), co jest podobne do stężenia pozakomórkowego. W osoczu 30% krążącego magnezu wiąże się z białkami, głównie poprzez wolne kwasy tłuszczowe. Pacjenci z długotrwałym wysokim poziomem wolnych kwasów tłuszczowych zazwyczaj mają niższe stężenie magnezu we krwi, które jest odwrotnie proporcjonalne do ryzyka chorób sercowo-naczyniowych i metabolicznych. Zmiany w wolnych kwasach tłuszczowych, a także w poziomach EGF, insuliny i aldosteronu mogą wpływać na poziom magnezu we krwi.

Istnieją trzy główne narządy regulujące gospodarkę magnezem: jelito (regulujące wchłanianie magnezu z pożywienia), kości (magazynujące magnez w postaci hydroksyapatytu) oraz nerki (regulujące wydalanie magnezu z moczem). Układy te są zintegrowane i wysoce skoordynowane, tworząc oś jelitowo-kostno-nerkową, odpowiedzialną za wchłanianie, wymianę i wydalanie magnezu. Zaburzenia metabolizmu magnezu mogą prowadzić do powikłań patologicznych i fizjologicznych.

Produkty bogate w magnez to zboża, fasola, orzechy i zielone warzywa (magnez jest głównym składnikiem chlorofilu). Około 30% do 40% magnezu z diety jest wchłaniane przez jelita. Większość wchłaniania zachodzi w jelicie cienkim poprzez transport międzykomórkowy, pasywny proces obejmujący ścisłe połączenia między komórkami. Jelito grube może precyzyjnie regulować wchłanianie magnezu poprzez transkomórkowe TRPM6 i TRPM7. Inaktywacja jelitowego genu TRPM7 może prowadzić do poważnych niedoborów magnezu, cynku i wapnia, co jest szkodliwe dla wczesnego wzrostu i przeżycia po urodzeniu. Na wchłanianie magnezu wpływają różne czynniki, w tym spożycie magnezu, wartość pH jelit, hormony (takie jak estrogen, insulina, EGF, FGF23 i parathormon [PTH]) oraz mikrobiota jelitowa.
W nerkach, kanaliki nerkowe reabsorpują magnez zarówno drogą zewnątrzkomórkową, jak i wewnątrzkomórkową. W przeciwieństwie do większości jonów, takich jak sód i wapń, tylko niewielka ilość (20%) magnezu jest reabsorpowana w kanalikach proksymalnych, podczas gdy większość (70%) magnezu jest reabsorpowana w pętli Heinza. W kanalikach proksymalnych i grubych odgałęzieniach pętli Heinza, reabsorpcja magnezu jest napędzana głównie przez gradienty stężeń i potencjał błonowy. Klaudyna 16 i klaudyna 19 tworzą kanały magnezowe w grubych odgałęzieniach pętli Heinza, podczas gdy klaudyna 10b pomaga w tworzeniu dodatniego napięcia wewnątrzświatłowego w komórkach nabłonka, napędzając reabsorpcję jonów magnezu. W kanalikach dystalnych magnez precyzyjnie reguluje reabsorpcję wewnątrzkomórkową (5%–10%) poprzez TRPM6 i TRPM7 na końcu komórki, określając w ten sposób ostateczne wydalanie magnezu z moczem.
Magnez jest ważnym składnikiem kości, a 60% magnezu w organizmie człowieka jest magazynowane w kościach. Wymienny magnez w kościach zapewnia dynamiczne rezerwy, utrzymujące fizjologiczne stężenia w osoczu. Magnez wspomaga tworzenie kości poprzez wpływ na aktywność osteoblastów i osteoklastów. Zwiększone spożycie magnezu może zwiększyć zawartość minerałów w kościach, zmniejszając tym samym ryzyko złamań i osteoporozy w procesie starzenia. Magnez odgrywa podwójną rolę w naprawie kości. W ostrej fazie stanu zapalnego magnez może promować ekspresję TRPM7 w makrofagach, produkcję cytokin zależną od magnezu oraz promować mikrośrodowisko immunologiczne kościotworzenia. W późnej fazie gojenia kości magnez może wpływać na osteogenezę i hamować wytrącanie się hydroksyapatytu. TRPM7 i magnez uczestniczą również w procesie wapnienia naczyń, wpływając na przejście komórek mięśni gładkich naczyń do fenotypu osteogennego.

Prawidłowe stężenie magnezu w surowicy u dorosłych wynosi 1,7~2,4 mg/dl (0,7~1,0 mmol/l). Hipomagnezemia odnosi się do stężenia magnezu w surowicy poniżej 1,7 mg/dl. Większość pacjentów z hipomagnezemią graniczną nie ma żadnych oczywistych objawów. Ze względu na możliwość długotrwałego potencjalnego niedoboru magnezu u pacjentów z poziomem magnezu w surowicy powyżej 1,5 mg/dl (0,6 mmol/l), niektórzy sugerują podniesienie dolnego progu hipomagnezemii. Jednak ten poziom jest nadal kontrowersyjny i wymaga dalszej walidacji klinicznej. 3%~10% populacji ogólnej ma hipomagnezemię, podczas gdy wskaźnik zapadalności pacjentów z cukrzycą typu 2 (10%~30%) i pacjentów hospitalizowanych (10%~60%) jest wyższy, szczególnie u pacjentów oddziałów intensywnej terapii (OIT), których wskaźnik zapadalności przekracza 65%. Wiele badań kohortowych wykazało, że hipomagnezemia jest związana ze zwiększonym ryzykiem śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny i śmiertelności z powodu chorób sercowo-naczyniowych.

Objawy kliniczne hipomagnezemii obejmują niespecyficzne objawy, takie jak senność, skurcze mięśni lub osłabienie mięśni spowodowane niedostatecznym spożyciem pokarmu, zwiększoną utratą magnezu przez przewód pokarmowy, zmniejszonym wchłanianiem zwrotnym nerkowym lub redystrybucją magnezu z zewnątrz do wnętrza komórek (ryc. 3B). Hipomagnezemia zwykle współistnieje z innymi zaburzeniami elektrolitowymi, w tym hipokalcemią, hipokaliemią i zasadowicą metaboliczną. Dlatego hipomagnezemia może zostać przeoczona, szczególnie w większości sytuacji klinicznych, w których poziom magnezu we krwi nie jest rutynowo mierzony. Dopiero w ciężkiej hipomagnezemii (stężenie magnezu w surowicy <1,2 mg/dl [0,5 mmol/l]) ujawniają się takie objawy, jak nieprawidłowa pobudliwość nerwowo-mięśniowa (skurcze kostek nadgarstka, padaczka i drżenie), nieprawidłowości sercowo-naczyniowe (arytmie i skurcz naczyń) oraz zaburzenia metaboliczne (insulinooporność i zwapnienie chrząstki). Hipomagnezemia wiąże się ze zwiększoną liczbą hospitalizacji i śmiertelnością, zwłaszcza gdy towarzyszy jej hipokaliemia, co podkreśla kliniczne znaczenie magnezu.
Zawartość magnezu we krwi wynosi mniej niż 1%, dlatego też nie może ona wiarygodnie odzwierciedlać całkowitej zawartości magnezu w tkankach. Badania wykazały, że nawet przy prawidłowym stężeniu magnezu w surowicy, wewnątrzkomórkowa zawartość magnezu może być obniżona. Dlatego też, branie pod uwagę jedynie zawartości magnezu we krwi, bez uwzględnienia spożycia magnezu z dietą i utraty z moczem, może zaniżać kliniczny niedobór magnezu.

Pacjenci z hipomagnezemią często doświadczają hipokaliemii. Uporczywa hipokaliemia jest zazwyczaj związana z niedoborem magnezu i można ją skutecznie skorygować dopiero po powrocie stężenia magnezu do normy. Niedobór magnezu może nasilać wydzielanie potasu z kanalików zbiorczych, dodatkowo nasilając utratę potasu. Spadek wewnątrzkomórkowego stężenia magnezu hamuje aktywność Na+-K+-ATPazy i zwiększa otwarcie pozanerkowych rdzeniowych kanałów potasowych (ROMK), co prowadzi do zwiększonej utraty potasu z nerek. Interakcja między magnezem i potasem obejmuje również aktywację kotransportera chlorku sodu (NCC), promując w ten sposób reabsorpcję sodu. Niedobór magnezu zmniejsza obfitość NCC poprzez ligazę białkową ubikwityny E3, zwaną NEDD4-2, która hamuje rozwój neuronalnych komórek prekursorowych i zapobiega aktywacji NCC poprzez hipokaliemię. Ciągła regulacja w dół NCC może nasilać dystalny transport Na+ w hipomagnezemii, co prowadzi do zwiększonego wydalania potasu z moczem i hipokaliemii.

Hipokalcemia jest również powszechna u pacjentów z hipomagnezemią. Niedobór magnezu może hamować uwalnianie parathormonu (PTH) i zmniejszać wrażliwość nerek na PTH. Spadek stężenia PTH może zmniejszyć nerkową resorpcję wapnia, zwiększyć wydalanie wapnia z moczem i ostatecznie doprowadzić do hipokalcemii. Z powodu hipokalcemii spowodowanej hipomagnezemią, niedoczynność przytarczyc jest często trudna do skorygowania, dopóki poziom magnezu we krwi nie wróci do normy.

Pomiar całkowitego stężenia magnezu w surowicy jest standardową metodą oznaczania zawartości magnezu w praktyce klinicznej. Pozwala on szybko ocenić krótkoterminowe zmiany stężenia magnezu, ale może zaniżać całkowitą zawartość magnezu w organizmie. Czynniki endogenne (takie jak hipoalbuminemia) i egzogenne (takie jak hemoliza próbki i antykoagulanty, takie jak EDTA) mogą wpływać na wartość pomiaru magnezu, a czynniki te należy uwzględnić przy interpretacji wyników badań krwi. Można również mierzyć stężenie zjonizowanego magnezu w surowicy, ale jego przydatność kliniczna nie jest jeszcze jasna.
Diagnozując hipomagnezemię, przyczynę zazwyczaj można ustalić na podstawie historii choroby pacjenta. Jeśli jednak nie ma jednoznacznej przyczyny, konieczne jest zastosowanie specjalistycznych metod diagnostycznych w celu rozróżnienia, czy utrata magnezu jest spowodowana przez nerki, czy przez przewód pokarmowy, takich jak 24-godzinne wydalanie magnezu, frakcja wydalania magnezu oraz test obciążenia magnezem.

Suplementy magnezu stanowią podstawę leczenia hipomagnezemii. Jednak obecnie nie ma jednoznacznych wytycznych dotyczących leczenia hipomagnezemii; dlatego metoda leczenia zależy głównie od nasilenia objawów klinicznych. Łagodną hipomagnezemię można leczyć doustnymi suplementami. Na rynku dostępnych jest wiele preparatów magnezowych, z których każdy charakteryzuje się innym stopniem wchłaniania. Sole organiczne (takie jak cytrynian magnezu, asparaginian magnezu, glicyna magnezowa, glukonian magnezu i mleczan magnezu) są łatwiej wchłaniane przez organizm niż sole nieorganiczne (takie jak chlorek magnezu, węglan magnezu i tlenek magnezu). Częstym skutkiem ubocznym doustnych suplementów magnezu jest biegunka, która stanowi wyzwanie dla doustnej suplementacji magnezem.
W przypadkach opornych na leczenie może być konieczne leczenie uzupełniające. U pacjentów z prawidłową czynnością nerek, hamowanie nabłonkowych kanałów sodowych aminofenidatem lub triaminofenidatem może zwiększyć stężenie magnezu w surowicy. Inne potencjalne strategie obejmują stosowanie inhibitorów SGLT2 w celu zwiększenia stężenia magnezu w surowicy, szczególnie u pacjentów z cukrzycą. Mechanizmy stojące za tymi efektami nie są jeszcze jasne, ale mogą być związane ze spadkiem wskaźnika filtracji kłębuszkowej i wzrostem resorpcji zwrotnej w kanalikach nerkowych. U pacjentów z hipomagnezemią, u których doustna suplementacja magnezem jest nieskuteczna, takich jak osoby z zespołem krótkiego jelita, napadami padaczkowymi dłoni i stóp lub padaczką, a także u osób z niestabilnością hemodynamiczną spowodowaną arytmią, hipokaliemią i hipokalcemią, należy zastosować leczenie dożylne. Hipomagnezemię wywołaną przez IPP można złagodzić doustnym podawaniem inuliny, a jej mechanizm może być związany ze zmianami mikroflory jelitowej.

Magnez jest ważnym, lecz często pomijanym elektrolitem w diagnostyce klinicznej i leczeniu. Rzadko jest badany jako konwencjonalny elektrolit. Hipomagnezemia zazwyczaj nie daje żadnych objawów. Chociaż dokładny mechanizm regulacji równowagi magnezu w organizmie nie jest jeszcze jasny, poczyniono postępy w badaniach nad mechanizmem przetwarzania magnezu przez nerki. Wiele leków może powodować hipomagnezemię. Hipomagnezemia jest powszechna wśród pacjentów hospitalizowanych i stanowi czynnik ryzyka przedłużonego pobytu na oddziale intensywnej terapii. Hipomagnezemię należy korygować, stosując organiczne preparaty soli. Chociaż rola magnezu w zdrowiu i chorobie wciąż pozostaje nierozwiązana, w tej dziedzinie poczyniono znaczne postępy, a lekarze klinicyści powinni zwracać większą uwagę na znaczenie magnezu w medycynie klinicznej.