Общая характеристика. Биологическая роль в организме человека
Магний играет важную структурную и функциональную роль в организме человека. В составе тела взрослого человека содержится около 25 г магния. Более 60% всего магния в организме находится в костной ткани, около 27% в мышцах, от 6 до 7% в других клетках и менее 1% находится за пределами клетки [1]. Магний участвует в более чем 300 основных метаболических реакциях, являясь типичным внутриклеточным катионом [2].
Энергетическая функция. Метаболизм углеводов и жиров при производстве энергии протекает при помощи многочисленных магний-зависимых химических реакций. Магний необходим для АТФ-зависимого синтеза белка в митохондриях. АТФ, молекула, которая обеспечивает энергию для большинства метаболических процессов, существует в первую очередь в виде комплекса с магнием (MgATФ) [3].
Синтез эссенциальных молекул. Магний, вступая в обратимые хелатоподобные связи со многими органическими веществами, обеспечивает возможность метаболизма около 300 ферментов: креатинкиназы, аденилатциклазы, фосфофруктокиназы, K+ –Na+ –АТФазы, Са–АТФазы, АТФ. В роли кофактора он принимает участие во многих ферментативных процессах, в частности в гликолизе, и гидролитическом расщеплении АТФ. В качестве кофактора пируватдегидрогеназного комплекса Mg++ регулирует поступление продуктов гликолиза в цикл Кребса и этим препятствует накоплению лактата. Магний участвует в синтезе и распаде нуклеиновых кислот, синтезе белков, глутатиона, жирных кислот и липидов, в частности фосфолипидов, а также контролирует синтез цАМФ — универсального регулятора клеточного метаболизма и множества физиологических функций [3].
Структурная роль. Магний играет структурную роль в костной ткани, клеточных мембранах, а также хромосомах [3].
Перенос ионов через клеточные мембраны. Ионы Mg++ играют важнейшую роль в электролитном балансе и процессах мембранного транспорта, требующего больших энергозатрат. Связываясь с клеточными, митохондриальными и другими мембранами, они регулируют их проницаемость для прочих ионов. Особое значение ионы Mg++ имеют в поддержании трансмембранного потенциала. Активируя Mg++-зависимую Na+-K+-АТФазу, они определяют работу K+/Na+ насоса, осуществляющего накопление калия внутри клетки и выведение натрия в межклеточное пространство, обеспечивая, таким образом, поляризацию мембраны и способствуя ее стабильности. Регуляцией электролитного баланса в клетке объясняется способность Mg++ подавлять автоматизм, проводимость и возбудимость, увеличивать абсолютную и укорачивать относительную рефрактерность миокарда [4].
Передача внутриклеточных сигналов. Для передачи клеточных сигналов требуется MgATP для фосфорилирования белков и образования клеточной сигнальной молекулы, циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). цАМФ участвует во многих процессах, в том числе секреции паратгормона (ПТГ) паращитовидными железами.
Миграция клеток. Уровень кальция и магния во внеклеточной жидкости влияет на миграцию целого ряда различных типов клеток. Такие воздействия на миграцию клеток могут играть важную роль в заживлении ран [4].
Функции плаценты. Магний принимает участие в физиологическом функционировании плаценты путем регуляции расположенных в ней Mg-зависимых белков, которых в настоящее время известно более 100 видов. Магний необходим для энергетического обеспечения роста и развития плода.
Плацентарные Mg-зависимые белки контролируют:
- энергетический метаболизм и обмен веществ в плаценте;
- состояние мышечной, иммунной, соединительнотканной систем;
- пролиферацию (деление) и апоптоз клеток.
Физиологический рост тканей плаценты и плода является результатом тонкой балансировки между клеточной пролиферацией (делением) и клеточным апоптозом (программированной смертью клеток). Являясь ключевым кофактором более 25 Mg-зависимых белков апоптоза/клеточного выживания (таких как активин-рецепторы, серин-треонинкиназы, митоген-активируемые протеинкиназы и др.), магний способствует поддержанию баланса между этими двумя фундаментальными клеточными процессами. Снижение активности Mg-зависимых плацентарных белков вызывает изменения функционирования плаценты. Повышенный тонус сосудов плаценты приводит к уменьшению интенсивности кровообращения плода и, следовательно, к нарушениям развития его тканей [5].