MAGNESIUM: biochemie, výživa, detekce a sociální dopad nemocí spojených s jeho nedostatkem

Magnesium neboli hořčík (chemická značka Mg) je nezbytným stavebním prvkem v lidském organismu, kde se vyskytuje ve formě kationtu (Mg²⁺) a hraje klíčovou roli v mnoha biologických procesech. Při narození je v organismu přibližně 760 mg hořčíku, v prvních měsících života je to 5 g a v dospělosti se v organismu nachází asi 25 g hořčíku; z toho je 1 % uloženo extracelulárně, 60 % v kostech a 39 % intracelulárně. Chronickým deficitem hořčíku souvisejícím s jeho sníženou hladinou v buňkách a kostech mohou tak pacienti trpět i přesto, že u nich byla zjištěna normální sérová koncentrace. Extracelulárně prostupuje hořčík skrze membrány volně, intracelulárně se váže na adenosintrifosfát (ATP), lipidové části buněk a enzymy. Intracelulární vstup probíhá bez aktivního transportu. Až 70 % veškerého plazmatického hořčíku existuje v ionizované (volné) aktivní formě. Zásoby hořčíku jsou za normálních podmínek přísně regulovány prostřednictvím vyvážené souhry mezi intestinální absorpcí a renální exkrecí. Úroveň renálního vylučování hořčíku je úzce spojena s jeho koncentrací v séru, což zajišťuje stabilní hodnoty i při jeho nízkém příjmu.

Hořčík je nezbytný pro řadu metabolických a biochemických procesů, včetně vývoje kostí, neuromuskulárních funkcí a metabolismu. V enzymatických databázích je evidováno více než 600 enzymů, které vyžadují hořčík jako kofaktor, a dalších 200 enzymů, kde hořčík funguje jako aktivátor. Většina hořčíku v těle je uložena v kostech, kde slouží jako zásoba pro udržení sérové koncentrace.

Normální koncentrace hořčíku v séru se pohybují mezi 0,75 a 0,95 mmol/l, hodnota nižší než 0,75 mmol/l je definována jako hypomagnezemie. Mezi časné příznaky nedostatku hořčíku patří slabost, ztráta chuti k jídlu, únava, nevolnost a zvracení. Poté se při zhoršení nedostatku hořčíku mohou objevit svalové kontrakce a křeče, necitlivost, brnění, srdeční arytmie a záchvaty. Závažný nedostatek hořčíku může vyústit v hypokalcemii nebo hypokalemii, protože je narušena minerální homeostáza.

Hořčík hraje klíčovou roli v mnoha buněčných procesech

• Komplex Mg²⁺ s ATP je nezbytný pro činnost mnoha enzymů. Obecně platí, že Mg²⁺ působí jako kofaktor ve všech reakcích zahrnujících využití a přenos ATP, včetně buněčných odpovědí na růstové faktory a buněčné proliferace, čímž se účastní prakticky každého procesu v buňkách. Dostupnost Mg²⁺ je kritická pro metabolismus sacharidů, což může vysvětlit jeho roli u diabetu 2. typu.
• Mg²⁺ je nezbytný pro správnou strukturu a funkci DNA a RNA polymeráz, což je klíčové pro replikaci DNA, transkripci RNA a tvorbu proteinů. Mg²⁺ se tak podílí na řízení buněčné proliferace. Kromě toho je Mg²⁺ důležitý pro udržení genomové a genetické stability, protože stabilizuje přirozenou konformaci DNA a působí jako kofaktor pro téměř všechny enzymy, které se podílejí na opravách nukleotidů a bází a opravách chyb. Vzhledem k těmto účinkům se nízká dostupnost Mg²⁺ může podílet na vzniku rakoviny.
• Koncentrace Mg²⁺ v séru je úzce spojena s metabolismem kostí; Mg²⁺ na povrchu kostí se neustále vyměňuje s Mg²⁺ v krvi. Mg²⁺ indukuje proliferaci osteoblastů; důsledkem jeho nedostatku je tedy zrychlený úbytek kostní hmoty a pokles tvorby kostí.
• Mg²⁺ se podílí na řízení aktivity některých iontových kanálů v mnoha tkáních. Mechanismus jeho působení spočívá buď v přímé interakci s kanálem, nebo v nepřímé modifikaci funkce kanálu prostřednictvím jiných proteinů (např. enzymů nebo G proteinů) nebo působí prostřednictvím povrchových nábojů membrán a fosfolipidů. Kromě toho Mg²⁺ působí v buňkách jako fyziologický antagonista Ca²⁺, protože může soutěžit s Ca²⁺ o vazebná místa v jeho proteinech a přenašečích. Tyto schopnosti se podílejí na pozorovaném účinku hořčíku na kardiovaskulární systém, svaly a mozek.
• V neuronální sféře Mg²⁺ downreguluje excitabilitu N-methyl-D-aspartátových (NMDA) receptorů, což je důležité pro synaptický přenos a neuronální plasticitu. Nízké hladiny Mg²⁺ mohou zvyšovat excitabilitu neuronů a jsou asociovány s neurologickými poruchami, jako je migréna, úzkost, deprese, epilepsie, Alzheimerova a Parkinsonova choroba.

Doporučený příjem hořčíku

Hořčík je pro živé organismy nezbytnou živinou a jeho pravidelný příjem ze stravy je zásadní pro zabránění jeho deficitu. Důležité je posouzení zdrojů hořčíku, biologické dostupnosti a faktorů, které mohou ovlivnit jeho vstřebávání a vylučování.

Doporučený příjem hořčíku stanovují různé organizace, jako je WHO (World Health Organization), FAO (Food and Agriculture Organization), NAM (American National Academy of Medicine) a EFSA (European Food Safety Agency), a liší se podle věkových skupin a pohlaví. Tyto referenční hodnoty zahrnují populační referenční příjmy (PRI), průměrné požadavky (AR) a adekvátní příjem (AI). Tolerovatelná horní hladina příjmu (UL) představuje maximální denní příjem považovaný za bezpečný. U kojenců je AI stanoven na základě průměrného příjmu zdravých kojených dětí. Důležitost příjmu hořčíku se zvyšuje během těhotenství a kojení, přičemž panel EFSA doporučuje stejnou hodnotu AI pro netěhotné a těhotné ženy. O prospěšnosti suplementace hořčíku během těhotenství jsou jen omezené důkazy. Důležitými faktory, které je třeba zohlednit při stanovování doporučení pro kojící ženy, je vylučování hořčíku mateřským mlékem a adaptivní mechanismy metabolismu hořčíku. Sportovcům se doporučuje příjem vyšších dávek draslíku a hořčíku s určenými hodnotami 420 mg pro muže a 320 mg pro ženy ve věku 19–50 let.

Obsah hořčíku v potravinách a biologická dostupnost

Hořčík je v potravinách dostatečně distribuován, ale jeho obsah je ovlivněn faktory, k nimž patří půda, voda, hnojiva a zpracování potravin. Dobrými zdroji hořčíku jsou semena, luštěniny, ořechy, celozrnné pečivo a některé druhy ovoce. Za bohatý zdroj hořčíku je často považována zelená listová zelenina, ale většina hořčíku v ní vázaného na chlorofyl představuje jen malou část celkového příjmu. Bohatým zdrojem hořčíku je mořská sůl, ale rafinovaná sůl ho postrádá. Zpracování potravin, jako je vaření a rafinace, obsah hořčíku výrazně snižuje.

Biologická dostupnost hořčíku je ovlivněna vnitřními a vnějšími faktory. Doporučený denní příjem hořčíku je přibližně 300 mg, ale absorpci ovlivňují různé faktory, včetně věku a fyzické kondice. Obecně je absorbováno 30–40 % přijatého hořčíku. Mezi sloučeniny ovlivňující absorpci hořčíku patří fytáty, oxaláty a fosfáty, které jeho absorpci mohou snížit, i když vysoký příjem hořčíku v potravinách s těmito sloučeninami může tento účinek kompenzovat. Absorpci hořčíku může také negativně ovlivnit vysoký příjem vápníku a hliníku. Důležitou roli v absorpci a metabolismu hořčíku mají vitaminy D a B₆. Vysoké dávky zinku a konzumace alkoholu, nealkoholických nápojů a kávy mohou hladinu hořčíku snižovat. Voda bohatá na hořčík je významným zdrojem tohoto minerálu, nicméně jeho obsah v pitné vodě bývá opomíjen.

Výživová a zdravotní tvrzení pro hořčík

Podle evropských předpisů lze tvrzení „zdroj vitaminů a/nebo minerálních látek“ a jakékoli jiné tvrzení se stejným významem pro spotřebitele použít pouze u výrobku, který obsahuje alespoň významné množství mikroživin; tato hodnota pro hořčík je 300 mg. Tvrzení o vysokém obsahu hořčíku je možné pouze při hodnotě ≥ 112 mg/100 g nebo 100 ml. Jakékoli tvrzení o zvýšeném obsahu jiných živin je povoleno pouze při alespoň 30% nárůstu oproti obdobnému produktu. Mezi schválená tvrzení podle Evropského registru patří přínosy hořčíku, jako je snížení únavy, podpora elektrolytové rovnováhy a normální funkce nervového systému, svalů a kostí.

Doplňky stravy s hořčíkem

Doplňky stravy s hořčíkem jsou k dispozici v různých formách, včetně anorganických solí (např. oxid hořečnatý, chlorid, síran) a organických sloučenin (např. citrát, malát, pidolát, taurát).  Absorpce hořčíku z různých druhů doplňků není stejná a závisí na stavu hodnoty hořčíku u jednotlivců. Vzhledem k tomu, že neexistují jednoduché, rychlé a přesné laboratorní testy pro měření celkových tělesných zásob hořčíku nebo pro hodnocení jeho distribuce, není snadné dosáhnout posouzení stavu hořčíku po jeho podání. Rychlost absorpce hořčíku se mění v závislosti na příjmu; při nízkém příjmu může dosáhnout až 80 %, zatímco při nadbytku klesá na 20 %. Organické formy hořčíku vykazují lepší biologickou dostupnost než anorganické sloučeniny. Rozpustné formy hořčíku jsou obvykle lépe absorbovány než méně rozpustné. Suplementace hořčíku může mít příznivé účinky zejména u starších osob a alkoholiků, u sportovců nebyly prokázány výrazné přínosy. Deficit hořčíku může souviset s rizikem zlomenin, zatímco nadměrná suplementace může vést k hypermagnezemii a dalším zdravotním problémům. Vysoké dávky hořčíku z doplňků mohou způsobit nežádoucí účinky, jako je průjem a nevolnost. Toxická hypermagnezemie se obvykle objevuje při perorálních dávkách přesahujících 2 500 mg.

Metody hodnocení stavu hořčíku

Nejčastěji používanými jsou vzorky moči a krve, ale jejich spolehlivost je ovlivněna různými faktory – hormonálními vlivy, léky a individuálními charakteristikami (např. věk a pohlaví). Koncentrace hořčíku v moči nemusí přesně odrážet celkový stav hořčíku v těle, i když může být užitečná při diagnostice závažných onemocnění. Krevní vzorky, ať už sérové, plazmatické, nebo korpuskulární, také neposkytují adekvátní odhad celkového tělesného hořčíku, který je uložen převážně v kostech, svalech a měkkých tkáních. Tkáňový hořčík by mohl být spolehlivějším indikátorem, ale takový odběr je invazivní. Alternativní metodou je analýza sublinguálních epiteliálních buněk pomocí energeticky disperzní rentgenové mikroanalýzy. Další techniky, jako je fosforová magnetická rezonanční spektroskopie, umožňují nepřímé hodnocení ionizovaného hořčíku v orgánech, což může poskytnout cenné informace o jeho koncentraci v těle. Tyto metody, včetně magnetické rezonance, jsou však nákladné a vyžadují specializované vybavení a software. Celkově je hodnocení stavu hořčíku složitým procesem, který vyžaduje pečlivý výběr metod a vzorků.

Nemoci související s chronickým nedostatkem hořčíku

Chronický nedostatek hořčíku je spojen s řadou závažných onemocnění, jako je diabetes, osteoporóza a kardiovaskulární onemocnění, což má významný dopad na jednotlivce, jejich rodiny a celou společnost. Sociální dopad těchto nemocí zahrnuje jak přímé náklady na zdravotní péči, tak nepřímé náklady spojené se ztrátou produktivity a kvality života. Rostoucí důkazy naznačují, že nízký příjem hořčíku může vyvolat biochemické změny, které riziko těchto onemocnění zvyšují.

Subklinický deficit hořčíku je v populaci relativně běžný, jeho nejčastější příčinou je nedostatečný příjem hořčíku v potravě. Tento stav, který je často podceňován, může mít vážné důsledky pro zdraví, včetně zvýšeného rizika kardiovaskulárních onemocnění (KVO). Akutní hypomagnezemie vykazuje jasné klinické příznaky, zatímco chronický nedostatek je obtížněji detekovatelný. Nedostatek hořčíku se zřejmě podílí na pěti hlavních onemocněních, jimiž jsou diabetes mellitus, osteoporóza, kardiovaskulární onemocnění, rakovina a neurologické poruchy.

U diabetu má hořčík klíčovou roli inzulinového senzibilizátoru, zvyšuje autofosforylaci inzulinových receptorů a reguluje jejich tyrozinkinázovou aktivitu, čímž přispívá k regulaci příjmu glukózy přes glukózový transportér typu 4 (GLUT4). Vyšší příjem hořčíku je spojen s nižším rizikem diabetu; například zvýšení příjmu o 100 mg/den může snížit riziko diabetu o 15 %. Metaanalýzy ukazují na významnou nepřímou souvislost mezi příjmem hořčíku a rizikem diabetu 2. typu. Je také prokázáno, že suplementace hořčíku zlepšuje glykemický stav u osob s prediabetem. Hypomagnezemie může negativně ovlivnit patofyziologii diabetu, včetně komplikací jako diabetická nefropatie a ateroskleróza.

Nedostatek hořčíku je identifikován jako rizikový faktor pro rozvoj osteoporózy. Výzkumy ukazují, že jak dietní příjem, tak suplementace hořčíku mohou mít pozitivní vliv na hustotu kostí a riziko zlomenin. Dodržování doporučeného příjmu hořčíku může riziko zlomenin snížit.

O inverzním vztahu mezi příjmem hořčíku a KVO svědčí stále více důkazů. Vysoký příjem hořčíku totiž souvisí s nižší pravděpodobností výskytu hlavních kardiovaskulárních rizikových faktorů (jako je hypertenze a diabetes), cévní mozkové příhody a dalších KVO.

Hypomagnezemie představuje významný lékařský problém, který ovlivňuje morbiditu pacientů s rakovinou. Bylo prokázáno, že vyšší příjem hořčíku je spojen s nižší mortalitou u pacientek s karcinomem prsu a může ovlivnit zánětlivé markery. Dále se ukazuje, že suplementace hořčíku může mít protektivní vliv na játra a snižovat morbiditu a mortalitu spojené s rakovinou jater. Vztah mezi příjmem hořčíku a recidivou kolorektálního karcinomu naznačuje, že hořčík může synergicky působit s vitaminem D na snížení rizika mortality. Vyšší příjem hořčíku je také spojen se sníženým rizikem rakoviny jícnu, prostaty a vaječníků. Nedostatek hořčíku koreluje s vyšší virovou zátěží, zejména v případě viru Epsteina–Barrové, což může zvyšovat riziko hematologických malignit. Tyto poznatky podtrhují důležitost stravy bohaté na hořčík pro prevenci rakoviny a zlepšení výsledků léčby.

Hořčík hraje také klíčovou roli při modulaci neurologických onemocnění, včetně migrény, deprese, epilepsie a neurodegenerativních poruch jako Alzheimerova a Parkinsonova choroba. Suplementace hořčíku může zmírnit symptomy poruch pozornosti s hyperaktivitou (ADHD).

Závěry

Tato analýza zdůrazňuje klíčovou roli hořčíku pro zdraví na buněčné úrovni a potřebu dietních strategií, které splňují doporučenou denní hodnotu. Dále je důležité mít k dispozici spolehlivé a minimálně invazivní metody pro identifikaci nedostatku hořčíku a sledování účinnosti doplňků, které mohou pomoci v prevenci a léčbě nemocí spojených s jeho nedostatkem. Údaje z mnoha studií naznačují, že u přibližně 60 % dospělých je příjem hořčíku ze stravy nedostatečný a že subklinický nedostatek hořčíku je v západní populaci velmi rozšířený. Proto by se měla věnovat větší pozornost preventivní úloze hořčíku u sociálních patologií a podporovat adekvátnější příjem tohoto kationtu v potravě a suplementaci. Hořčík se nachází v široké škále nerafinovaných potravin a patří mezi dostupné doplňky stravy. Studie s hořčíkem navíc ukázaly, že doplňky hořčíku jsou dobře snášeny a obecně zlepšují četné markery stavu onemocnění.

Reference

Fiorentini D. et al., Magnesium: Biochemistry, Nutrition, Detection, and Social Impact of Diseases Linked to Its Deficiency. Nutrients. 2021 Mar 30;13(4):1136. doi: 10.3390/nu13041136. PMID: 33808247; PMCID: PMC8065437.