Минеральные элементы

Магний (Mg) -  второй внутриклеточный катион после натрия, жизненно необходимый минерал.  Он необходим в качестве субстрата, для формирования Mg-ATP и активации ферментов. Он необходим для огромного количества клеточных функций, включая окислительное фосфорилирование, гликолиз, транскрипцию ДНК и синтез белка. Он участвует в переносе электронов и мембранной стабилизации. Магний известен, как противострессовый биоэлемент, способный создавать положительный психологический настрой.
Магний - легкий щелочно земельный металл белого цвета. Большинство солей магния хорошо растворяется в воде. Присутствие в жидкости ионов магния придает ей горький вкус. Питьевая вода содержит соли магния; если количество магния в воде увеличивается, такую воду называют "жесткой". Магний входит также в состав поваренной соли. Серая неочищенная соль содержит до 1,7% хлорида магния и сульфата магния, а белая очищенная всего 0,35-0,45%.

Оксид магния (жженая магнезия) MgO используется в медицине как мягкое нейтрализующее средство, применяемое  при повышенной кислотности желудочного сока, а также для производства огнеупорных конструкционных материалов, керамической посуды. Сульфат магния MgSO4 - в виде кристаллогидрата MgSO4*7H2O ("английская соль"), используется в медицине как спазмолитическое, желчегонное, слабительное и успокоительное средство; также применяется при производстве минеральных удобрений. Карбонат магния MgCO3 используется в парфюмерии (компонент пудры, зубного порошка), медицине (компонент фармакологических средств и медицинского цемента, средство, нейтрализирующее соляную кислоту желудка, и легкое слабительное), при производстве каучука и бумаги (наполнитель). В медицине MgCl2 применяют в составе лечебных ванн. Раствор сернокислой магнезии вводят парентерально в качестве противосудорожного средства при эклампсии, эпилепсии, хорее, тетании и в качестве антиспастического лекарства при задержке мочеиспускания, бронхиальной астме, гипертонической болезни. 
Способность магнезиальных солей вызывать наркоз была впервые обнаружена американскими учебными Мельцером и Ауэром в 1905 году.

Магний активирует ферменты углеводного и энергетического обмена, участвует в костеобразовании, нормализует возбудимость  нервной системы и деятельность мышц сердца. Около 400 ферментов, регулирующих метаболические процессы, содержат магний. Она оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную финукцию кишечника и желчеотделение, способствует выделению холестерина из кишечника. Магний является главным антистрессовым макроэлементом. При его недостатоке человек испытывает внутреннее беспокойство, нервозность, усталость, бессонницу. С его недостаточным поступлением в организм связана выработка гормона стресса - кортизола в надпочечниках вечером. Вследствие чего могут возникать приступы эмоциональной возбужденности и потом, как результат - вечернее обжорство. Магний укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок. Магний играет важную роль в метаболизме глюкозы, которая снабжает мышцы и печень гликогеном из кровяной глюкозы.
Магний вступает в обменные реакции с кальцием. Эти два элемента легко вытесняют друг друга из соединений. Дефицит магния в диете, богатой кальцием, обусловливает задержку кальция во всех тканях, что ведет к их обызвествлению.
Дефицит магния вовлечен во многие метаболические заболевания, включая кардиоваскулярные, иммунные дисфункции и повреждение свободными радикалами. Также при недостатке магния вырабатывает инсулин в больших количества - главный гормон ожирения. 

Распределение магния в организме
Нормальный взрослый организм содержит приблизительно 25 г (от 20 до 30 г) Mg, из которого более 60% содержится в костной ткани. Главное "депо" магния находится в костях и мышцах. Только 1% от общего магния в организме находится в крови, и около половины его общего содержания находится внутри клеток тканей, оставшийся магний содержится в связанном состоянии с кальцием и фосфором в костной ткани. Выводится из организма в основном с мочой (50-120 г) и с потом (5-15 г). В количественном отношении, он явлется вторы после калия. 

​

Только фракция костного магния (на поверхности костного кристалла) способна к обмену c внеклеточным магнием. Мышцы содержат 25% от общего магния организма, а внеклеточный магний насчитывает только 1%. Плазматический магний составляет 0,8 ммоль/л, половина из которого ионизирована и активна в физиологических реакциях, половина связана с белками или с комплексами анионов. В клетках магний ассоциирован с различными структурами, такими как ядра и внутриклеточные органеллы, а свободный магний составляет 1-5% от общего клеточного магния. Внутриклеточный свободный магний поддерживается на постоянном уровне, даже если уровни внеклеточного магния меняются. Этот феномен объясняется ограниченной проницаемостью плазматической мембраны для магния, и существованием специфических транспортных систем, которые регулируют скорость, с которой магний захватывается или высвобождается из клетки. Выход магния требует антипорт Na/Mg. Различные гормональные и фармакологические факторы влияют на транспорт магния. Комплексные соединения магния поступают в печень, где используются для синтеза биологически активных соединений.


Кишечное всасывание
Абсорбция магния зависит от его пищевого источника и последующего выделения в кишечник из желчи, желудка и панкреатического секрета. У здоровых взрослых всасывается 30-50% пищевого магния. Секретируемый магний эффективно реабсорбируется, а эндогенные фекальные потери составляют только 20-50 мг/день. Абсорбция магния происходит на протяжении всего кишечного тракта, но дистальные отделы тонкого кишечника (тощая и подвздошная кишка) — это основные места. Это естествененный пассивный внутриклеточного процесса протекающий благодаря электрохимическому градиенту и растворению. Активный транспорт имеет место только при очень низком пищевом источнике магния и его регуляция не известна. Из-за важности пассивного транспорта, количество магния в пищеварительном тракте является основным фактором, контролирующим количество усваиваемого магния.
Так как всасывается только растворимый магний, то все факторы, которые увеличивают всасываемость магния, увеличивают и его абсорбцию, тогда как формирование нерастворимых комплексов в кишечнике может снижать абсорбцию Mg. Большинство исследований показали, что высокая концентрация кальция не влияет на абсорбцию магния у людей. Тогда как, фитаты снижают его абсорбцию, путем формирования нерастворимых комплексов в пищеварительном тракте. Негативное влияние большого количества клетчатки в рационе часто указывалось, но эти факторы конечно переоценены. На самом деле, только очищенная клетчатка влияет, а богатая клетчаткой диета — это главный источник магния, роль кишечной ферментации и абсорбция в толстом кишечнике пренебрегаются.

Экскреция с мочой
Гомеостаз магния регулируется процессами фильтрации и реабсорбции в почках. Мочевая экскреция магния увеличивается, когда поступление магния чрезмерно, и также в почках происходит консервация магния, когда его поступление снижается. Обычно около 1000 ммоль/24 ч магния фильтрируется почками, и только 3 ммоль/24 ч экскретируется с мочой.
10-15% фильтруруемого магния реабсорбируется в проксимальном отделе канальца пассивным способом, большая же часть фильтрируемого магния (65%) реабсорбируется в толстой восходящей части петли Генле. Реабсорция в этом сегменте опосредованно параклеточным механизмом, с вовлечением парацеллина-1. Она также связана с натриевым транспортом через зависимость от трансэпительного потенциала, генерируемого асдсорбцией NaCl. Таким образом, факторы, которые нарушают реабсорбцию NaCl (осмотрические, петлевые диуертики) увеличивают и экскрецию магния. 10-15% фильтрируемого магния реабсорибруется в дистальной петле активным механизмом, под контролем специальных рецепторов. Так, повышение концентрации магния в плазме ингибирует реабсорбцию магния в дистальной петле, приводя к повышенной магнезурии. Другие активные транспортные механизмы также могут существовать, так как некоторые горомны (ПТГ, глюкагон, кальцитонин и инсулин) могут увеличиваться реабсорбцию магния. Другие факторы также могут влиять на реабсорбцию магния, такие как, гиперкальциурия или гиперфосфатемия, которые ингибируют реабсорбцию магния. Метаболический алкалоз ведет к ренальной консервации магния, тогда как метаболический ацидоз ассоциирован с потерей магния с мочой. Таким образом, хронический, низкоуровневый ацитоз у людей при Западной диете, может способствовать пониженному уровню магния.
Магний  поступает в оргназим с пищей (в частности с поваренной соль) и водой. Как правило, норма поступления обычно составляет 200-400 мг в течние суток. Особенно богата магнием растительная пища. 
​
Магний выполняет в организме следующие функции:

• энергетический метаболизм: окисление глюкозы, жира и белков;
• участие и синтез белка и нуклеиновых кислот;
• участие в обмене белков, жиров и углеводов;
• участие в переносе, хранении и утилизации энергии;
• участие в митохондриальных процессах;
• участие в регуляции нейрохимической передачи и мышечной возбудимости (уменьшает возбудимость нейронов и замедляет нейромышечную передачу);
• является кофактором многих ферментативных реакций (гидролиз и перенос фосфатной группы, функционирование натрий-калиевого-АТФ-насоса, кальциевого-АТФ-насоса, протонного насоса);
• препятствует поступлению ионов кальция через пресинаптическую мембрану;
• является физиологическим антагонистом кальция
• регуляция управляемой кальцием сократимостью сердечных и мышечных клеток;
• контролирует внутриклеточный баланс калия;
• снижает количество ацетилхолина в нервной ткани;
• расслабляет гладкую мускулатуру;
• снижает артериальное давление (особенно при его повышении);
• угнетает агрегацию тромбоцитов;
• повышает осмотическое давление в просвете кишечника;
• ускоряет пассаж кишечного содержимого
• строительство скелета и зубов.

Магний вовлечен в захват кислорода и продукцию энергии. Так как он теряется с потом и мочой, интенсивные физические упражнения могут увеличивать потребность в магнии на 10-20%. Есть исследования, предполагающие, что даже незначительный дефицит магния нарушает выполнение физических упражнений и увеличивает оксидативный стресс (American College of Sport Medicine, 2009). Повышенный прием магния демонстрирует положительные эффекты на выполнение упражнений, у лиц с его дефицитом. Противоречивые данные существует относительно возможных эффектов пищевых добавок на спортивные результаты и ответ на тренировки. В одном исследовании магний из пищевых добавок не продемонстрировал увеличение улучшение выполнения физических упражнений  и силу четырехглавой мышцы у лиц с адекватным статусом магния. С другом исследовании у нетренированных мужчин и женщин, принимающих пищевые добавки с магнием увеличивалась сила четырехглавой мышцы, с равнении с плацебо, на протяжении 7 недельных тренировок с сопротивлением.

Плазматическая концентрация магния является наиболее распространенным маркером оценки уровня магния в организме. В здоровом организме референтыми значениями являются 0,75-0,96 ммоль/л. Нормальные плазматические значения магния могут сосуществовать с низкими внутриклеточными уровнями, поэтому это не самый лучший маркер содержания магния. Уровень ионизированного магния более значим клинически, чем уровень общего магния. 
Эритроцитарный уровень магния также широко распространенный метод оценки магниевого статуса, и нормальные значения 2.06-2.54 ммоль/л. Кроме того, эритроцитарный уровень магния находится под генетическим контролем, и множество исследований показывает, что нет связи между эритроцитарным магнием и магнием других тканей. 
​
Определение уровня магния в моче целесообразно для определения причины гипомагниемии (с учетом потребления магния). Низкий магний мочи указывает на мальабсорбцию, а усиленная экскреция с мочой может быть обусловлена канальцевой дисфункцией.  В здоровой популяции, магний мочи составляет 4.32 ммоль/сут, а реферсные значения 1.3х8.2 ммоль/сут.

Существует два типа дефицита — диетический (связан с низким поступлением магниия с пищей) и вторичный, обусловленный дизрегуляцией контрольных механизмов метаболизма магния. Тяжелый диетический дефицит встречается очень редко, тогда как мягкий дефицит очень распространен в развитых странах, так как в них диета богата животными источниками продуктов и содержится мало овощей. Вторичными источниками дефицита магния служат такие состояния, как хроническая диарея, воспалительная энтеропатия, кишечная резекция, билиарная или кишечная фистула. Диабет часто ассоциирован с дефицитом магния, а инсулин, может играть важную роль в регуляции внутриклеточного содержания магния, стимулируя захват магния. Гипомагнезия — наиболее распространенная ионная патология при алкоголизме, из-за плохого пищевого статуса, магниевой мальабсорбции, алкогольного кетоацидоза, гипофосфатемии и гиперальдостеронизма вторичной патологии печени.

Стресс может способствовать дефициту магния, стимулируя продукцию гормонов, которые усиливают экскрецию магния с мочой, и нарушая нейрогуморальные механизмы, которые задерживают магний.

Дефицит магния вызывает нейромышечные проявления, включая симптом Ховстека и Трюдо, мышечные подергивания, тремор, тетанию, тошноту и рвоту. Механизмы этих явлений сложны, и вовлекают центральную и периферическую нервные системы, нейромышечные соединения и мышечные клетки.

Дефицит магния нарушает гомеостаз кальция и гипокальциемия — это характерный признак тяжелого дефицита магния. Нарушение высвобождения ПТГ, дефицит витамина D, также вызывают дефицит магния. Так как магний играет ключевую роль в скелетном метаболизме, то его дефицит может быть возможным фактором риска остеопороза.

Гипокалиемия часто сопровождает дефицит магния, из-за блокады Na,K-АТФазной активности, нарушается транспорт К и Na, что стимулирует ренин-ангиотензиновую систему и увеличивает почечную экскрецию К.

Дефицит магния часто встречается при диабете и может быть фактором инсулинорезистентности. Дефицит магния также вовлечен в развитие и прогрессирование микро- и макроангиопатии и нейропатии.

Дефицит магния является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, так доказана его роль в регуляции артериального давления, его дефицит может приводить к аритмиям, увеличивает чувствительность к сердечным гликозидам. Дефицит магния может также играть роль в развитии атеросклероза. Фармакологические дозы магния могут снижать тяжесть и смертность в период инфаркта миокарда. А антагонистическое взаимодействие с кальцием, снижает тромбоцитарную аггрегацию и снижает повреждение свободными радикалами.

Повышенная опасность дефицитных состояний:

• Диета с большим содержанием готовой пищи и малым содержанием овощей
• Интенсивные физические упражнения
• Быстрый рост: беременность и лактация, детсво и подростковый период
• Лекарственные средства: диуретики (тиазиды, фуросемид), химиотерапия (цисплатин), стероиды, слабительное
• Диабет и гиперпаратиреоз
• Кишечная мальабсорбция (воспаление кишечника, диарея, заболевания поджелудочной железы)
• Чрезмерное употребление алкоголя.

Последствия дефицитных состояний:

• Мышечные судороги и спазмы, дрожь
• Гипокалиемя и гипокальциемия
• Индивидуальные изменения: депрессия, раздражительность, невозможность концентрироваться
• Анорексия, тошнота, рвота
• Повышение риска аритмии
• Увеличение уровня триглицеридов и холестерина в крови
• Задержка воды и натрия
• Нарушение активности витамина Д.

Магний присутствует во всех продуктах, но его количество существенно варьирует. Магнием богаты растительные продукты. Для обогащения им диеты используют пшеничные отруби, орехи, сухофрукты, некоторые крупы и овощи, бобовые, нерыбные продукты моря. Мясо, яйца и молоко - содержат мало магния. Усвоение магния нарушается при одновременном избыточном поступлении с пищей жиров и кальция, так как для всасывания из кишечника указанных веществ нужны желчные кислоты. Некоторая вода, также может стать существенным источником минерала, но это зависит от области, откуда она добывается.

Существенное количество магния может быть потеряно во время промышленной обработки продукты, и рафинированные продукты в целом имеют низкое содержание магния. Плотность магния в продуктах (количество магния на единицу энерегии) - оценка содержания магния. Овощи, бобовые и злаки - эффективные источники магния в ежедневном рационе, тогда как богатая жиром пища - имеет меньший вклад.

Доза, не превышающая 1г в сутки, не является токсичной для здоровых взрослых. Нормальная почка способна к выделению больших количеств магния, абсорбируемого или экскретируемого настолько быстро, что уровень сывороточного магния обычно не достигает опасного. Клинические симптомы дремоты и гипорефлексии развиываются, когда уровень магния в плазме достигает выше 2-3-х кратных  значений нормы. У людей с хроническими заболеваниями почек, с нарушением выведения магния через мочу, заместительная терапия (или содержащие магний слабительные или антациды) могут стать причиной таких симптомов, как тошнота, рвота, гипотония и аритмия. При острой почечной недостаточности с олигурией, особенно в сочетании с метаболическим ацидозом возможная гипермагниезия. Инфузия кальция может противодействовать токсичности магния.