Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Фармакологическая коррекция дефицита магния (обзор литературы) 13
1.1. Гомеостаз магния и его регуляция 14
1.2. Клинические формы дефицита магния 18
1.3. Сравнительные фармакологические свойства солей магния и особенности фармакологической коррекции дефицита магния 46
1.4. Заключение 52
Глава II. Сравнительная скорость компенсации дефицита магния органическими и неорганическими солями магния 54
II.1. Материалы и методы исследования 54
II.2. Скорость компенсации дефицита магния органическими и неорганическими солями магния в условиях алиментарного дефицита магния 62
II.2. Роль стереоизомерии хелатирующих агентов в биодоступности солей магния 65
II.4. Влияние витамина в6 на биодоступность солей магния в условиях гипомагнезиемии 67
II.5. Заключение 70
Глава III. Магний в патогенезе психоэмоциональных нарушений 78
III.1. Материалы и методы исследования 79
III.2. Дефицит магния в патогенезе депрессивно-подобного поведения и повышенной тревожности 83
III.3. Влияние солей магния на формирование депрессивно-подобного поведения и повышенной тревожности 84
III.4. Особенности центральной нейромедиации у животных в условиях алиментарного дефицита магния 92
III.5. Фармакологическая оценка центральных механизмов действия солей магния в условиях алиментарного дефицита магния 95
III.6. Дефицит магния в патогенезе хронического алкоголизма 103
III.7. Заключение 109
Глава IV. Роль дефицита магния в формировании судорожной готовности 111
Гул. Материалы и методы исследования 111
IV.2. Судорожный порог в условиях алиментарного дефицита магния 12
IV.3. Влияние солей магния на судорожную готовность у магний- дефицитных животных 113
IV.4. Заключение 114
Глава V. Дефицит магния и атеросклероз 115
V.1. Материалы и методы исследования 115
V.2. Влияние дефицита магния на липопротеиновый профиль плазмы Крови 116
V.3. Обоснование использования солей магния в коррекции дислипидемии 117
V.4. Заключение 119
Глава VI. Нарушения гомеостаза магния и его коррекция в патогенезе формирования уролитиаза 122
VI.1. Материалы и методы исследования 123
VI.2. Дефицит магния как фактор литогенности мочи 126
VI.3. Использование солей магния в коррекции литогенного профиля мочи (модель магний-дефицитного уролитиаза) 128
VI.4. Обоснование использования солей магния в коррекции кальций-оксалатного уролитиаза (модель этиленгликолевого уролитиаза) 136
VI.5. Заключение 147
Глава VII. Дефицит магния в патогенезе гиперальгезии и иммуно-воспалительной реакции 148
VII. 1. Материалы и методы исследования 149
VII.2. Дефицит магния и иммуно-воспалительная реакция 151
VII.3. Обоснование использования солей магния в коррекции иммуно-воспалительных процессов 152
VII.4. Дефицит магния и гиперальгезия 162
VII.5. Обоснование использования солей магния в коррекции гиперальгезии 163
VII.6. Заключение 166
Глава VIII. Роль магния в регуляции гемостаза и гемореологии 168
VIII.1. Материалы и методы исследования 168
VIII.2. Состояние гемостаза и гемореологии при дефиците магния 171
VIII.3. Обоснование использования солей магния в коррекции гемостаза и гемореологических нарушений 172
VIII.4. Заключение 176
Глава IX. Дефицит магния в патогенезе сердечно СОСУДИСТЫХ заболеваний 182
IX. 1. Материалы и методы исследования 182
ІХ.2. Обоснование использования солей магния в профилактике нарушения сердечного ритма 184
ІХ.3. Антиаритмические свойства mg l-аспарагината при внутривенном введении 187
IX.4. Заключение 190
Глава X. Роль магния в регуляции гомеостаза калия ... 194
Х.1. Материалы и методы исследования 195
Х.2. Сравнительная биодоступность калий магниевых солей l-, d- и dl- стереоизомеров аспарагиновой кислоты 201
Х.3. Сравнительная противоаритмическая активность стереоизомеров калия магния аспарагината при внутривенном введении 214
Х.4. Влияние калий магниевых солей l-, d- и dl-аспарагината на длительность сохранения биоэлектрической активности сердца у мышей при асфиксии 219
Х.5. Заключение 221
Глава XI. Острая токсичность солей магния 222
XI.1. Материалы и методы исследования 222
XI.2. Сравнительное изучение острой токсичности органических солей магния при внутрибрюшинном введении 223
XI.3. Оценка острой токсичности магния l-аспарагината, магния хлорида и их комбинаций с витамином в6 при пероральном введении 224
XI.4. Заключение 225
Глава XII. Обсуждение 226
XII. 1. Заключение 244
Выводы 247
Литература 250
- Сравнительные фармакологические свойства солей магния и особенности фармакологической коррекции дефицита магния
- Скорость компенсации дефицита магния органическими и неорганическими солями магния в условиях алиментарного дефицита магния
- Особенности центральной нейромедиации у животных в условиях алиментарного дефицита магния
- Использование солей магния в коррекции литогенного профиля мочи (модель магний-дефицитного уролитиаза)
Введение к работе
Актуальность темы
Магний является важнейшим макроэлементом, универсальным регулятором биохимических и физиологических процессов, что определяется, прежде всего, его кофакторной ролью в ферментах и модулирующей функцией в ионных каналах. Являясь вторым по распространенности катионом внутри клетки, магний участвует в энергетическом, пластическом и электролитном обмене. Различные аспекты биохимической, физиологической и патогенетической роли магния описаны в многочисленных работах Тутельяна В.А. [46], СпасоваА.А. [66, 67], Скального А.В. [65], Durlach J. [197, 200], AlturaB.M. [87, 88, 90], SeeligM [580, 581], Rayssiguier Y [540, 316, 388], MazurA [396], WolfF.I. [674, 143], Weglicki W.B. [518, 667, 173], VinkR. [398, 660], VormannJ [663, 662], Quamme G.A. [526, 528], Schlingmann K.P. [577].
За последние несколько десятилений отмечено снижение поступления магния в организм. Основными причинами этого является как хараісгер питания, так и изменение экологической обстановки, уменьшение содержания магния в экосистеме в целом [89, 66]. В США в общей популяции гипомагнезиемия встречается у 2,5-15% [101], а в Германии - у 14% населения [576]. По данным разных авторов, у новорожденных, находящихся в палатах интенсивной терапии, частота гипомагнезиемии составляет от 11% [247] до 22% случаев [299]. У больных алкоголизмом дефицит магния наблюдается в 30% случаев [495]. Среди патологии элементного статуса у населения России недостаточность магния занимает лидирующую позицию наряду с распространенностью дефицита йода, кальция, цинка, селена [46, 65].
По современным представлениям дефицит магния приводит к 1) дефициту функционально-активных ферментов, 2) развитию генерализованного воспаления с последующей системной дисплазией соединительной ткани, 3) критическому изменению соотношения Ca:Mg и, как следствие, нарушению электролитного обмена, основных биохимических и физиологических процессов. Согласно последним исследованиям обозначенные изменения являются ключевыми в развитии целого ряда патологических состояний. Так, например, разнообразные клинические проявления дисплазии соединительной ткани (пролапс митрального клапана,
увеличение диаметра аорты и легочной артерии, гипермобильность суставов, гиперэластичность кожи) могут быть следствием уменьшения содержания, отдельных видов коллагена или нарушения, их соотношения при магний-дефицитном генерализованном воспалении. Дисбаланс соотношения Ca:Mg в сторону избытка кальция и дефицита магния способствует кальцификации сосудов, является ведущим в реализации' избыточного тромбообразования, атерогенеза, аритмогенности миокарда, в развитии уролитиаза и повышенной судорожной готовности. Примерами-функционального дефицита магний-зависимых ферментов является снижение "концентрации" Na-K-АТФазы при лечении диуретиками или активности а-кетоглутараттлиоксилат карболигазы в условиях магний-дефицитной-гипероксалурии.
В последние годы в клинической оценке дефицита магния и в последующей тактике коррекции выявленного нарушения обмена элемента' появились факты, упрощенной трактовки этого сложного состояния, попытки лечения' различными препаратами, магния, не имеющими доказательной базы исследований. Анализ состояния фармацевтического рынка магнийсодержащих препаратов продемонстрировал, что в России выпускается только 2 препарата для внутреннего введения, не отвечающие необходимым фармакодинамическим и фармакокинетическим свойствам (Mg сульфат и Mg карбонат). Эффективность препаратов магния существенно различается, а литературные источники часто содержат достаточно противоречивые сведения о биодоступности в них магния [252, 350, 468, 687, 114, 619, 103, 104, 429, 482], более того, не однозначны параметры острой токсичности различных органических и неорганических солей магния. Необходимо отметить, что единственный препарат для внутривенного введения, выпускаемый в России, - Mg сульфат - обладает таким побочным эффектом, как способность вызывать гипохлоремический алкалоз и поэтому, например, в ЄША в настоящее время* активно вытесняется Mg хлоридом (препарат для парентерального введения Chloromag). С другой стороны, сложившийся дефицит магний-содержащих препаратов на российском фармацевтическом рынке, вероятно, связан с недооценкой данной проблемы в отечественном здравоохранении и фармации.
В 2000 году в Волгоградском государственном медицинском университете была разработана инициативная комплексная программа "Российский магний", в соответствии с которой было проведено комплексное изучение фармакологических
7 свойств минерала бишофит (MgCl2"6H20) и продуктов его переработки. Учитывая большой положительный опыт применения бишофита и магний-содержащих препаратов при различных заболеваниях, а также достаточно большой перечень препаратов в основном импортного производства (магне Bg, магнерот, кормагнезин, магнесол, промагсан), представляется целесообразным создание новых магний-содержащих препаратов на основе минерала бишофит, обладающих, более оптимальными показателями фармакокинетики и фармакодинамики.
Диссертационная работа выполнена в рамках инициативной комплексной программы "Российский магний" Ёолгоградского государственного медицинского университета, регионального гранта администрации Волгоградской области «Разработка лекарственных средств на основе природного сырья Волгоградской области минерала «Бишофит» по договору № 05-2000, а также в соответствии с научным планом НИР ВолГМУ (номер государственной регистрации 01.20.02 15607).
Цели и задачи исследования.
Разработка методологических подходов к оценке фармакологических свойств органических и неорганических солей магния и научное обоснование направленного создания магний-содержащих препаратов, продуктов переработки минерала бишофит, для энтерального и парентерального введения с учетом фундаментальных патофизиологичеких и патобиохимических основ нарушения гомеостаза магния.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести сравнительную оценку скорости компенсации дефицита магния различными органическими и неорганическими солями магния в условиях алиментарного дефицита магния и применения диуретиков. Изучить роль энганцеров (кислотообразующих остатков, хелатов и их стереоизомеров, витамина В6) на скорость компенсации магния в условиях дефицита данного макроэлемента.
Изучить роль дефицита магния в патогенезе депрессивно-подобного поведения и повышенной тревожности, провести сравнительную оценку влияния органических и неорганических солей магния на поведение у крыс в условиях алиментарного дефицита магния.
Изучить роль дефицита магния в формировании судорожной готовности и провести сравнительную оценку влияния солей магния на индуцированную судорожную активность.
Оценить влияние дефицита магния на липопротеиновый профиль плазмы крови и обосновать использование солей магния в коррекции дислипидемии.
Исследовать дефицит магния как фактора литогенности мочи и обосновать использование солей магния в коррекции различных форм уролитиаза.
Изучить характер иммуно-воспалительных процессов' и порог болевой чувствительности в патогенезе дефицита магния, а также провести сравнительную оценку антиноцицептивной активности и противовоспалительного действия некоторых органических и неорганических солей магния у животных на фоне системного алиментарного дефицита магния.
Исследовать влияние дефицита магния на гемореологические параметры животных и исследовать эффективность некоторых органических и неорганических солей магния-в терапии темореологических нарушений при пероральном введении в условиях алиментарной гипомагнезиемии.
Оценить влияние дефицита магния на аритмогенный порог миокарда и обосновать использование солей магния в коррекции нарушения- ритма при профилактическом пероральном введении.
Изучить роль дефицита магния в регуляции гомеостаза калия и обосновать использование калий-магниевых солей в коррекции осложнений дефицита магния и магнийзависимого дефицита калия.
Определить острую токсичность наиболее фармакологически активных органических и неорганических солей магния.
Научная новизна исследования
Впервые проведено сравнительное изучение фармакологической активности 11-ти органических (MgL-, D- и DL-аспарагинат, MgL- и DL-глутамат, MgDL-пироглутамат, Mg глицинат, Mg лактат, Mg сукцинат, Mg тауринат, Mg цитрат), 8-ми неорганических (Mg хлорид, Mg нитрат, Mg тиосульфат, Mg трисиликат, Mg гидрофосфат, Mg карбонат, Mg оксид, Mg сульфат) солей магния и 4-х коммерческих магний-содержащих препаратов (Mg L-аспарагинат в таблетках, магне Вб, аспаркам, магнерот) при пероральном введении в условиях алиментарного и лекарственного дефицитов магния. Установлено, что Mg хлорид и Mg L-аспарагинат устраняют дефицит магния быстрее других солей. Впервые показана более высокая биодоступность комплекса магния с L-стереоизомером аспарагиновой кислоты, по сравнению1 с DL- и D-стереоизомерами и другими изучаемыми солями магния. Установлено; что применение витамина В6 с Mg хлоридом и Mg L-аспарагинатом приводит к увеличению биодоступности данных солей, а по скорости компенсации дефицита магния данные комбинации превосходят препарат сравнения магне В6 (Mg лактат с витамином Вб). Впервые проведено изучение фармакологических свойств Mg хлорида и Mg L-аспарагината, а также их комбинаций с витамином Вб в
9 условиях патологии. Установлено, что Mg хлорид и Mg L-аспарагинат и их комбинации с витамином Вб при пероральном применении устраняют иммуно-воспалительную реакцию и восстанавливают порог болевой чувствительности, оказывают гиполипидемический и антиаритмический эффекты, благоприятно влияют на течение кальцийоксалатного уролитиаза, а также способствуют нормализации гемореологического статуса у животных с дефицитом магния. Показано, что изучаемые комбинации солей магния с пиридоксином обладают наибольшей антидепрессантоподобной, анксиолитической и противосудорожной активностью, по сравнению с некомбинированными солями. Обнаружено, что соли магния способствуют стабилизации/модуляции активности серотонинергических и м-холинергических структур, ослабляют адренергические влияния в ЦНС в условиях алиментарного дефицита магния. Установлено, что Mg хлорид, Mg L-аспарагинат и их комбинации с витамином Вб являются малотоксичными и безопасными. Изучено влияние калий магниевых солей L-, D- и DL-аспарагиновой кислоты на последствия нарушения гомеостаза калия и магния в условиях дефицита магния и лекарственной (фуросемидной, дигоксиновой) интоксикации. Впервые проведено сравнительное изучение фармакологической и токсикологической активности растворов K,Mg L-, D-и DL-аспарагината.
Научно-практическая значимость работы. Показана значительная роль витамина В6 в увеличении биодоступности магниевых солей. Экспериментально доказана эффективность Mg хлорида и Mg L-аспарагината в комбинации с витамином В6 при депрессивных состояниях, судорожных припадках, системном воспалении, дислипидемии, аритмиях, нарушении гемобиологического статуса, формировании уролитиаза в условиях алиментарного дефицита магния. Данные результаты позволяют обосновать перспективность создания на основе комбинаций Mg хлорида и Mg L-аспарагината с витамином Вб лекарственной формы для перорального применения в качестве средств коррекции дефицита магния и ассоциированной с ним патологии.
Реализация результатов исследования. Оригинальные экспериментальные модели формирования уролитиаза в условиях алиментарного дефицита магния и интоксикации этиленгликолем, а также экспериментальные модели формирования депрессивно-подобного поведения, снижения аритмогенного и судорожного порога в условиях алиментарного дефицита магния применяются в НИИ Фармакологии ВолГМУ и лабораторией патологии Волгоградского научного центра РАМН при проведении научных экспериментов. Результаты работы включены в лекционный материал для студентов лечебного, педиатрического, фармацевтического
10 факультетов, слушателей факультета усовершенствования врачей и провизоров на кафедрах фармакологии, общей химии, фармакологии и биофармации ФУВ ВолГМУ, на кафедрах фармакологии Саратовского и Ростовского государственных медицинских университетов. Создан новый лекарственный препарат для инъекций и инфузий (Аспаркам-L, "Биосинтез", Россия и РУП "Белмедпрепараты", Белоруссия) на основе калий магниевой соли L-аспарагиновой кислоты в качестве средства коррекции дефицита калия и магния.
Основные положения, выносимые на защиту
В зависимости от величины полной компенсации системного алиментарного дефицита магния в эритроцитах исследуемые соли и препараты можно ранжировать в следующем порядке: Mg L-аспарагинат = Mg хлорид > Mg DL-аспарагинат > Mg тауринат > Mg L-аспарагинат (в таблетках) > аспаркам (K,Mg DL-аспарагинат) > Mg DL-глутамат > Mg DL-пироглутамат > Mg глицинат > Mg D-аспарагинат > Mg цитрат > MgL-глутамат > Mg нитрат > магнерот (Mg оротат) > Mg лактат > Mg тиосульфат > . Mg сукцинат > Mg гидрофосфат > Mg оксид > Mg сульфат = Mg карбонат > Mg силикат.
Витамин Вб в комбинациях с Mg L-аспарагинатом и Mg хлоридом увеличивает биодоступность данных солей и, тем самым, повышает скорость компенсации дефицита магния в организме в условиях гипомагнезиемий. При этом комбинации Mg L-аспарагината и Mg хлорида с витамином Вб по величине компенсации дефицита магния не уступают препарату сравнения магне Вб (Mg лактат в комбинации с витамином В6).
.Mg хлорид и Mg L-аспарагинат в комбинациях с витамином Вб при пероральном введении устраняют депрессивно-подобное и тревожное поведение, нормализуют процессы адренергической, холинергической и серотониновой нейротрансмиссии в ЦНС, проявляют противосудорожный эффект на фоне компенсации алиментарной гипомагнезиемий.
В условиях компенсации дефицита магния Mg хлорид и Mg L-аспарагинат и их комбинации с витамином В6 при пероральном применении приводят к устранению иммуно-воспалительной реакции и восстанавливают порог болевой чувствительности магнийдефицитных животных, благоприятно влияют на течение кальцийоксалатного уролитиаза..
Mg хлорид и Mg L-аспарагинат и их комбинации с витамином В6 оказали гиполипидемический и антиаритмический эффекты, а также способствовали нормализации гемореологического статуса у животных с дефицитом магния.
Апробация работы
Материалы работы доложены на 55-ой и 58-ой конференциях по фармации, фармакологии и подготовке кадров, Пятигорская государственная фармацевтическая академия, г. Пятигорск (2000; 2003); на V Международном симпозиуме "Биологически активные добавки к пище и проблемы здоровья семьи", Красноярск (27-29 июня 2001); на Съезде "Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения", г. Санкт-Петербург (4-6 июля 2002); на IX Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», г. Москва (8-12 апреля 2002); на Всероссийской научной конференции "Нейрофармакология в XXI веке", посвященной 110-летию академика АМН СССР С.В.Аничкова, г. Санкт-Петербург (18-20 сентября 2002); на 15-ом Конгрессе Европейского колледжа Нейропсихофармакологии (15th Congress of the European College of Neuropsychopharmacology), Barcelona, Spain (October 5-9, 2002); на Юбилейной научно-практической конференции "Роль курортной науки и практики в охране здоровья населения России", посвященной 200-летию Кавказским минеральным водам, Государственный научно-исследовательский институт курортологии, г. Пятигорск (2003); на 2-ом и 3-м Съездах Российского Научного Общества фармакологов - "Фундаментальные проблемы фармакологии", д/о "Подмосковье", г. Москва (21-25 апреля 2003) и "Фармакология - практическому здравоохранению", г. Санкт-Петербург (23-27 сентября 2007); на Международной научно-практической конференции, посвященной 200-летию Кавказских Минеральных Вод ("БИОРЕСУРСЫ. Биотехнологии. Инновации Юга России"), г. Пятигорск (21-24 октября 2001); на международном конгрессе "КАРДИОСТИМ-2004", г. Санкт-Петербург (5-7 февраля 2004); на 8-ом и 9-ом Международных симпозиумах по биометалам в биологии и медицине (8 * International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine, Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary, May 18-22, 2004; 9 International Symposia on Metal Ions in Biology and Medicine "Metal ions role in life: an integrated view", Centro de Congressos da Universidade Catolica, Lisboa, Portugal, May 21-24, 2006); на 1-ом Съезде Российского общества медицинской элементологии (РОСМЭМ), г. Москва (9:10 декабря 2004); на Гордоновской конференции по магнию в биохимических процессах и медицине (Gordon Research Conference on Magnesium in Biochemical Processes & Medicine), Ventura, California, USA (February 6-11, 2005); на 8-ой региональной конференции Европейского колледжа Нейропсихофармакологии (8 ECNP Regional Meeting), Moscow, Russia (April 14-16, 2005); на Первом Всероссийском съезде аритмологов, г. Москва (16-18 июня 2005); на 1-ом Европейском конгрессе по магнию (1st Annual European Congress & X Jubilee Polish Magnesium Symposium) "Magnesium
12 and other bioelements in organism and in environment", Krakow, Poland (September 23-24, 2005); 4-ой Международной конференции "Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам", д/о "Подмосковье", г. Москва (13-16 марта 2006); на XIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», г. Москва (3-7 апреля 2006); на 11-ом Международном симпозиуме по магнию (11 International Magnesium Symposium & Joint Meeting of the Japanese Society for Magnesium Research), Shima Kanko Hotel, Kashikojima, Japan (October 23-26, 2006) и на П-ой Международной научно-практической конференции "Биоэлементы" (Научные основы и опыт применения биоэлементов в медицине, спорте, пищевой промышленности и сельском хозяйстве), г. Оренбург (23-25 января 2007). По теме диссертации опубликовано 55 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 319 страницах машинописного текста, иллюстрирована 26 рисунками, содержит 65 таблиц и 1 приложение. Состоит из "Введения", "Обзора литературы" (глава I) и 10-ти глав собственных исследований (главы II - XI), обсуждения результатов (глава XII), выводов и списка литературы, включающего 78 отечественных и 609 зарубежных источников.
Сравнительные фармакологические свойства солей магния и особенности фармакологической коррекции дефицита магния
Результаты многочисленных биохимических и патофизиологических исследований продемонстрировали важную биологическую роль магния, которая по праву определяет его в качестве эссенциального элемента внутриклеточной среды организмов [197,200,585]. В соответствии со своими физико-химическими характеристиками магний определяет функциональное состояние различных клеточных процессов [143, 658]. Он является кофактором более чем 350 ферментов, которые контролируют энергетический обмен и пул макроэргических компонентов в клетках [171,674,679]. Магний участвует, в частности, в активации АТФаз, регулирует активность некоторых ионных каналов и, обладая свойством образовывать устойчивые трехкомпонентные комплексы с нуклеотидами, участвует в процессах синтеза нуклеиновых кислот, транскрипции и трансляции [612, 658, 679].
Значимость магния для организма определяет необходимость поддержания его гомеостаза [467]. Магний поступает в организм человека с пищей, и, по данным некоторых авторов, ежедневная потребность в магнии составляет от 265 до 350 мг для взрослых женщин и мужчин, соответственно [181]. Обычная диета среднего североамериканца или европейца может поддерживать нормальный уровень магния в организме [568], хотя при быстром росте в грудном возрасте и пубертатном периоде, а также во время беременности и лактации происходит увеличение потребности в магнии [459]. Дефицит магния возникает в результате изменения функционального состояния организма, например, при некоторых патологических состояниях (сахарный диабет [175,241], алкоголизм [339], хроническая сердечная недостаточность [301, 522, 583], болезни почек [414, 470, 485], тяжелая форма диареи и рвоты [188]), при стрессе [581], под воздействием ряда экологических факторов или как следствие применения некоторых лекарственных средств (петлевые и дистальные диуретики [178, 269], сердечные гликозиды [420], аминогликозиды [345], цисплатин [369], амфотерицин В [551]). К нарушению гомеостаза магния ведут и генетические дефекты транспортирующих магний систем, которые функционируют в клетках кишечного и почечного эпителия [167, 262, 577, 665].
Отмечено, что за последние 50 лет поступление магния в организм снизилось. Основными причинами; этого является, как характер питания (активное внедрение системы «fast-food»), так и изменение экологической обстановки, уменьшение содержания магния в экосистеме в целом. Вследствие кислотных дождей происходит замена ионов магния на ионы алюминия в почве. Этот фактор в совокупности с интенсивным земледелием ведет к снижению уровня магния в пищевых продуктах [66, 89].
В США в общей популяции гипомагнезиемия встречается 2,5-15% [101], а в Германии - у 14% населения [576]. По данным разных авторов, частота дефицита магния у поступающих на стационарное лечение больных различна. У новорожденных, находящихся в палатах интенсивной терапии, частота гипомагнезиемии составляет от 11% [247] до 22% случаев [299]. Оценка уровня, магния в плазме показала, что снижение уровня общего магния имеется у 52,5%, а ионизированного - у 9;7% взрослых пациентов реанимационных отделений [644]. У больных алкоголизмом дефицит магния наблюдается в 30 % случаев [495]. Среди патологии элементного статуса у населения России недостаточность магния занимает лидирующую позицию наряду с распространенностью дефицита йода, кальция, цинка, селена [46, 65].
Результаты клинических исследований, проведенных с использованием предложенных в последние годы методов оценки магниевого гомеостаза, свидетельствуют о широком распространении магнийдефицитных состояний и указывают на необходимость разработки новых подходов к их диагностике, профилактике и лечению, что возможно только при понимании механизмов регуляции магниевого гомеостаза [66, 67, 73, 584].
Организм взрослого человека содержит приблизительно 15 мМ магния на кг массы тела, из них 50 % общего пула магния содержится в костях, менее 50% обнаружено в мышечной и других мягких тканях, при этом содержание в поперечнополосатой мускулатуре составляет приблизительно 28% [47, 484, 664]. Примерно 1% магния содержится в экстрацеллюлярной жидкости, около 0,3% общего магния в ионизированной форме находится в сыворотке крови [553], сохраняя свой уровень в физиологических пределах - 0,75-1 мМ/л. Из общего сывороточного магния приблизительно одна треть связана с белками крови, преимущественно с альбуминами, в меньшей степени с глобулинами [359, 370]. У здорового человека средняя концентрация магния в сыворотке весьма стабильна, тогда как концентрация общего магния, судя по всему, имеет небольшую циркадную изменчивость, при этом самые низкие значения наблюдаются между 6 и 10 часами утра [239, 267].
Приведенные сведения свидетельствуют о некоторых трудностях, возникающих при оценке уровня магния в организме. Большинство литературных данных относительно магниевого статуса базируется на концентрациях сывороточного магния [664, 553]. При этом даже выраженный внутриклеточный. дефицит магния может иметь место без сопутствующих изменений уровня магния в сыворотке [186,347,370,379]. Магний сыворотки может перераспределяться в костную и мягкие ткани, что делает невозможным использование заниженных значений сывороточного магния в качестве индикатора его системного дефицита. Вероятно, это также справедливо и для патологических состояний, связанных с высокой концентрацией сывороточных катехоламинов, например, при остром инфаркте миокарда и других стресс-реакциях [232,370,538]. Видимо, наиболее информативным является измерение концентрации магния в тканях, лейкоцитах и тромбоцитах. Поскольку данная процедура весьма трудоемка, распространенной моделью для измерения внутриклеточного магния служат эритроциты [44, 202]. Из многочисленных методов определения ионизированного магния наиболее информативными являются ядерно-магнитный резонанс и спектрофлуориметрия [202]. Кроме того, для оценки скрытого дефицита магния используются различные нагрузочные тесты магнием (MgSC ), основанные на определении количества выделившегося с мочой магния [66] (Рисунок 1-1).
Несмотря на большую «разнородность» методов оценки магниевого статуса и очевидные проблемы, связанные с точностью определения концентрации магния в различных органах и тканях, получены довольно четкие представления о регуляции его гомеостаза.
Скорость компенсации дефицита магния органическими и неорганическими солями магния в условиях алиментарного дефицита магния
В ходе ряда исследований на животных было показано, что магний влияет на липидный метаболизм [540, 541]. В экспериментах на крысах, получавших магнийдефицитную диету, концентрации хиломикронов, ЛОНП и ЛНП были выше, чем в контрольной магний-сбалансированной группе, тогда как: концентрация ЛВП у таких крыс ниже. Триглицериды повышались в первую очередь за счет увеличения хиломикронов и ЛОНП. Уровень холестерина возрастал во фракциях ЛОНП и ЛНП и снижался во фракции ЛВП. Свободный холестерин повышался, а этерифицированный снижался [536]. В отличие от незначительных изменений общего холестерина при кратковременном остром дефиците магния, длительная умеренная магниевая недостаточность сопровождается значительным увеличением уровня общего холестерина при [540]. В результате роста концентрации триглицеридов наблюдается увеличение аполипопротеина В в плазме магнийдефицитных животных [227]. По данным других исследователей, [226] у крыс с дефицитом магния процентная доля триглицеридов повышалась, а доля протеина в ЛОНП, ЛНП и ЛВП понижалась. Происходило снижение уровня холестерина в ЛНП и ЛВП, а фосфолипидов - в ЛВП. Дефицит магния вызывает снижение и относительное повышение процентного состава аполипопротеина Е и С в ЛОНП. В ЛВП у крыс с дефицитом магния уровень аполипопротеина A-I был выше среднего, уровень аполипопротеина A-IV - ниже среднего, а аполипопротеин Е фактически отсутствовал [226]. Кроме того, дефицит магния влияет на состав жирных кислот в липидах плазмы. У крыс с дефицитом магния наблюдается снижение уровня стеариновой кислоты, повышение олеиновой и линолевой кислот и снижение уровня арахидовой кислоты [657]. Дефицит магния снижает активность дельта-6-десатуразы, фермента, регулирующего биосинтез арахидоновой кислоты [431,432,657]. В исследованиях, где плотность ЛОНП в плазме оценивалась с помощью флуоресцентной поляризации с использованием классической пробы с дифенилгексатриеном, флуоресцентная анизотропия ЛОНП была снижена у крыс с дефицитом магния по сравнению с контрольными животными [395]. Таким образом, дефицит магния вызывает изменения физико-химических свойств липопротеинов.
Жировая ткань и стресс Дефицит магния может спровоцировать стресс-реакцию, поскольку у животных с дефицитом магния усилено высвобождение катехоламинов [197, 540, 541]. Стресс является главным фактором, способствующим развитию сердечно-сосудистых заболеваний и атеросклероза и, возможно, существует связь между стрессом и нарушением процесса липопротеинового метаболизма [128]. Дефицит магния усиливает секрецию катехоламина, которая приводит к усилению процесса липолиза, с другой стороны, концентрация магния в плазме снижается, когда скорость липолиза увеличивается [540,541]. Повышение липолиза и последующее увеличение уровней свободных жирных кислот в плазме, может вызвать усиление синтеза ЛОНП-триглицеридов в печени, а также секрецию и повышение концентрации триглицеридов в плазме. Однако, незначительное увеличение уровней свободных жирных кислот в плазме не является главным показателем гиперлипидемии у животных с магниевой недостаточностью [540, 541].
Липо- и холестериногенез печени. Повышение уровня печеночного липогенеза наблюдается у крыс с дефицитом магния, хотя конечный результат слабее по сравнению с другими формами нарушения питания. Гепатобилиарный тракт является главным путем экскреции холестерина из организма. Отток желчи существенно ниже по интенсивности у крыс с дефицитом магния, чем у контрольных, кроме того, концентрация холестерина в желчи ниже [395]. Таким образом, у животных с дефицитом магния снижена экскреция холестерина. В исследованиях Rayssiguier Y., Gueux Е. и соавт. [395] показано, что уровень аро В мРНК в печени и кишечнике крыс с дефицитом магния значительно выше по сравнению с контрольными значениями. Эти результаты, демонстрирующие стимулирующий эффект дефицита магния на экспрессию гена аполипопротеина В, представляют интерес, поскольку секреция ЛОНП полностью зависит от аполипопротеина В. Таким образом, одной из причин гиперлипидемии может быть сверхпродукция аполипопротеина В.
Липопротеиновый катаболизм. Другие эксперименты показывают, что снижение клиренса триглицерид-обогащенных липопротеинов является основным механизмом, приводящим к развитию гиперлипопротеинемии у крыс с дефицитом магния. Показано, что развитие гиперлипопротеинемии обусловлено ослаблением процесса выведения триглицеридов [540, 541]. Кроме того, у крыс с дефицитом магния выявлено замедление клиренса 14С-меченных ЛОНП по сравнению с контрольными крысами, тогда как катаболизм І-ЛНП не изменялся. Дефицит магния не влияет на экспрессию печенью ЛНП-рецепторов [227]. Липолитический каскад триглицеридов плазмы представляет собой сложный процесс, включающий взаимодействие липопротеинов с липопротеинлипазой и триглицеридлипазой печени. Неполноценный липолиз триглицеридов ЛОНП теоретически может быть связан как с аномалиями и дефицитом ферментов, так и аномалией липопротеинов, которые становятся "неполноценным" субстратом для липолитических ферментов. Косвенно это было показано в исследованиях Rayssiguier Y., Noe L. и соавт. [209]. В частности, было продемонстрировано, что постгепариновая липолитическая активность1 у крыс с дефицитом магния ниже, чем у контрольных животных. Активность печеночной липазы значительно ниже у крыс с дефицитом магния, но низкая постгепариновая липолитическая активность обусловлена, скорее всего, снижением активности липопротеинлипазы. Кроме того, изменения липопротеинового профиля обусловлены снижением активности липопротеинлипазы, а не аномалией самих липопротеинов [209]. Снижение активности липопротеинлипазы может быть вызвано с избирательным сокращением пула ферментов, высвобождающих гепарин.
Согласно другим полученным данным, снижение соотношения этерифицированного холестерина к общему холестерину плазмы у животных с дефицитом магния вызвано уменьшением активности лецитин-холестерин ацилтрансферазы.
Особенности центральной нейромедиации у животных в условиях алиментарного дефицита магния
Мочекаменная болезнь - одно из распространенных урологических заболеваний, встречается не менее чем у 3% населения. В развитых странах мира из 10 млн. человек 400 тыс. страдают мочекаменной болезнью. В 2002 году в России заболеваемость мочекаменной болезнью составила 535,8 случаев на 100000 населения [1]. Одним из факторов, провоцирующих уролитиаз, как было показано, еще 79 лет назад HammarstenG, является дефицит магния [278]. Предполагается, что низкая экскреция магния с мочой является фактором риска при формировании кальциевых камней [653], так как магний выполняет роль одного из ингибиторов кристаллизации оксалата и фосфата кальция in vitro [355,376,529]. Рядом авторов было продемонстровано, что введение магния эффективно снижает темп развития кальций-оксалатного уролитиаза, возникшего вследствие дефицита витамина В6 [263] или гипероксалурии [291] как на фоне дефицита, так и при нормомагнеземии.
Вместе с тем, результаты различных исследований в этой области остаются неоднозначными. Так, Khan S.R. с соавт. [212, 346], изучая влияние терапии магния оксидом в дозах 200 и 500 мг на кг рациона на формирование кальцийоксалатного нефролитиаза в условиях интоксикации этиленгликолем, не обнаружили статистически достоверного ингибирования нефролитиаза. Показано, что введение магния оксида в диету тормозит, но полностью не предотвращает уролитиаз. С другой стороны, Essen Т. с соавт. [635] показали, что магний, вводимый гипероксалурическим крысам, приводит к статистически значимому снижению оксалата в моче. Те же авторы сообщают, что введение магния гидроксида в дозе 0,5-1,0 г в день пациентам с гипомагнезиемией ведет к статистически достоверному падению уровня оксалата в моче на 30 % [558]. В клинических исследованиях Albuqueqaue P.F. и TumaM. также получили статистически значимое снижение оксалата в моче при режиме введения магния оксида по 150 мг 3 раза в день [85].
Дефицит пиридоксина также может инициировать уролитиаз, а назначение его при гипероксалурии тормозит образование кристаллов оксалата. PrienE.L., Gershoff S.N. [515] использовали этот факт для объяснения положительного эффекта терапии оксидом магния в комбинации с витамином В6 в дозе 100 мг магния оксида 3 раза и 10 мг пиридоксина 1 раз в день. Благоприятное влияние диеты, обогащенной магнием оксидом в сочетании с витамином Вб, на экскрецию оксалатов и функциональное состояние почек было также описано Гурвич Д.Б. [16].
Лечение препаратами магния является наиболее оптимальным лечением при гипероксалурии у пациентов со значительной экскрецией цитрата. Применение окиси магния связано с тем, что ионы магния связывают в моче до 40% щавелевой кислоты. Оценка эффективности лечения основана на снижении или нормализации суточной почечной экскреции оксалатов [1].
Дефицит магния может являться ключевым в этиопатогенезе различных болевых синдромов, при этом снижение ноцицептивного порога, по мнению Begon S. и соавт. [100], не связано с системной восполительной реакцией. Дефицит магния может являться одним из звеньев патогенеза мигрени [444,668,669,]. Имеются единичные сообщения о возможной роли дефицита магния в развитии диализных [331] и предменструальных головных болей [445], головных болей напряжения [90]. Особенно следует отметить роль дефицита магния в патогенезе фибромиалгии [147]. В работе Romano T.J., Stiller J.W. [563] было показано снижение эритроцитарного магния у 100 больных фибромиалгией и отсутствие каких-либо значимых изменений в эритроцитах больных остеоартритом. Обнаруженная потенциально обратимая проблема дефицита магния у некоторых больных фибромиалгией обнадеживает, так как в этих и более ранних исследованиях [82] обрисовывается группа пациентов, которую вероятно можно лечить препаратами магния. Более того, этот факт может послужить толчком для развития других аспектов этой проблемы. Travell J.G. и Simons D.G. [648] утверждают, что пациентов, страдающих синдромом миофасциальной боли, нельзя успешно лечить до тех пор, пока такие факторы, как дефицит витаминов и дисбаланс электролитов не будут устранены. Вопрос о том, является ли дефицит магния патогенетическим или просто сопутствующим признаком, остается открытым и требует дальнейшего изучения. Однако, уровень магния должен обязательно определяться у больных фибромиалгией, особенно если они не поддаются обычному лечению [561,683]. Последние клинические исследования, проведенные на кафедре нервных болезней ВолГМУ под руководством проф. Рыбак В.А., доказывают, что препараты магния могут успешно применяться в комплексной терапии фибромиалгии [51].
В клинической практике сообщается об эффективности внутривенных инъекций Mg сульфата в лечении головных болей различной этиологии [325]. Все чаще предлагается использование соединений магния в лечении мигрени [190,234, 328,361,445,531] (в том числе предменструальной мигрени [419]). Эти попытки основываются на понимании очевидной роли дефицита магния в развитии приступов мигрени: как в процессах сенситизации ноцицептивных нейронов [32, 339], так и в формировании гипервозбудимости нейронов коры головного мозга [170]. Описанные регионарные дисметаболические нарушения соотношения Ca:Mg, приводящие к дефициту магния подтверждены исследованиями Boska M.D., Welch К.М. и соавт. на примере мигрени с аурой и гемиплегической мигрени с помощью многослойной магнитно-резонансной спектроскопии [170]. Предположение о существующем системном дефиците магния при мигрени подтверждается специализированными тестами с нагрузкой при изучении его уровня в сыворотке крови и экскреции с мочой [488], а также низким содержанием ионизированного магния в сыворотке крови при менструальной мигрени [445].
Известно, что ионотропные рецепторы возбуждающих аминокислот (NMDA И AMP А) играют важную роль в передаче болевых импульсов в спинном мозге и механизмах повышения чувствительности к боли [162,277,461]. При кратковременной болевой стимуляции АМРА-рецепторы опосредуют передачу болевого импульса и обеспечивают базовый уровень болевого восприятия, в то время, как NMDA-рецепторы остаются в неактивном состоянии, т.к. заблокированы ионами магния при нормальном уровне этого биоэлемента в организме [448]. Однако при хронической боли активированы оба типа рецепторов. Интенсивная стимуляция первичных афферентных волокон вначале приводит к активации АМРА и пептидных рецепторов, а затем, когда частота стимулирующих импульсов превышает
Использование солей магния в коррекции литогенного профиля мочи (модель магний-дефицитного уролитиаза)
В условиях гипомагнезиемии соли магния, и препараты на их основе нашли широкое применение в медицинской практике. Применяются препараты, содержащие неорганические соли магния - Mg сульфат {Mg дгшспорал , Кормагнезин ) [64], Mg карбонат, Mg хлорид {Slow-Mag, Chloromag, Mag-L-100) [482, 686], Mg оксид {Mag-Ox 400, Maox, Mag-200, Uro-Mag); а также органические соли - Mg DL-аспарагинат {Mg-5-лонгорал , Корадол и Магнезиокард ) [4, 30, 158, 282, 386, 387, 430, 534], К, Mg DL-аспарагинат {Аспаркам, Панаигин , Кардилан и Паматон) [26, 37, 38, 68, 92, 353, 363, 440,], Mg цитрат {Магнесол, Citroma), К, Mg цитрат {Relyte) [494,513], MgopoTaT {Магнерот) [157], Mg лактат {Промагсанг MagabSR), MgnnoKOHar (Almora, Magtrate, Magonate) [134], Mg пироглютамат (Mag 2). Среди комбинированных солей магния с витамином Вб - Филомаг Bg (Mg DL-аспарагинат с витамином В6), ЛактомагВ [191,344] и МагнеВ (Mg лактат или Mg пироглютамат с витамином В6) [17, 172, 305].
Эффективность препаратов магния существенно различается, а литературные источники часто содержат достаточно противоречивые сведения о биодоступности в них магния [103,104,114,252,350,429,468,482,619,687]. Так еще в 50-х годах Nieper Н.А. и Blumberger KJ. [475,476,477,478] пытались применить в качестве носителей электролитов соли различных органических соединений: аскорбиновой, никотиновой, глютаминовой, 2-амино-этанол-фосфорной кислоты, аргинина, однако эти вещества в силу своих физико-химических особенностей (быстрая диссоциация) не нашли применения в клинике.
Lindberg J.S. и соавт. (1990), изучая растворимость магниевых солей in vitro, а также их абсорбцию в ЖКТ с использованием нагрузочного теста, показали, что растворимость в воде и биодоступность Mg цитрата были выше по сравнению с Mg оксидом [687]. Более высокая биодоступность Mg цитрата по сравнению с Mg оксидом была позже подтверждена работами Walker A.F. и соавт. (2003) [456]. Bohmer Т. и соавт. (1990), напротив, в своих исследованиях не выявили статистически значимых различий по величине экскреции магния в суточной моче после перорального введения изучаемых препаратов: таблеток, содержащих Mg цитрат и Mg лактат; таблеток, содержащих Mg цитрат, Mg лактат и Mg гидроксид; таблеток, содержащих Mg гидроксид и раствора Mg хлорида [114].
Параметры острой токсичности различных органических и неорганических солей магния также не однозначны. Так, в эксперименте на мышах, при внутрибрюшинном введении, менее токсичными оказались органические соли магния: величина ЛД50 для Mg глутамата составила 1370 мг/кг, для Mg никотината -1400 мг/кг [469], при этом величина ЛД5о для Mg хлорида составила 775 мг/кг [516] и для Mg гидроксида - 815 мг/кг [469]. В условиях перорального введения, напротив, параметры острой токсичности органических и неорганических солей магния практически не различались: величина ЛД5о для Mg L-аспарагината гидрохлорида тригидрата составила 6,9 г/кг [158]; для Mg глутамата - 6,6 г/кг; для Mg никотината - 9 г/кг [469]; для ІУ гидроксида - 8,5 г/кг [469]. Данные по сравнительной острой токсичности представлены в таблице (Таблица 1-2).
При изучении адсорбции в кишечнике различных магниевых солей Firoz М. и Graber М. (2001) выявили, что адсорбция Mg хлорида, Mg цитрата и Mg аспарагината является достаточно высокой и практически не различается, а в наименьшей степени адсорбируется в кишечнике Mg оксид [252]. Coudray С. и соавт. (2005) исследовали биодоступность различных органических и неорганических солей магния при пероральном введении с использованием меченого изотопа 26Mg [619]. Авторы показали, что биодоступность органических солей магния (Mg аспарагината, Mg пидолата, Mg цитрата, Mg глюконата и Mg лактата), была выше, чем неорганических (Mg оксида, Mg хлорида, Mg сульфата, Mg карбоната) [619]. Наибольшую активность продемонстрировал MgnnoKOHaT [619]. В экспериментах Kiss Z. (2006), напротив, биодоступность Mg хлорида превосходила таковую Mg глюконата, Mg цитрата, Mg фумарата, Mg глицината, Mg L-лактата, Mg аспарагината, Mg салицилата, Mg карбоната и MgrampoKCHfla [350]. При этом-наименьшей биодоступностью обладали Mg карбонат и MgnwpoKCun, [350]. Очевидно, что биодоступность неорганических солей магния может напрямую быть связана с их растворимостью. Магния хлорид хорошо растворим в воде, при этом соль обладает высокой биодоступностыо при пероральном введении. Магния оксид крайне малорастворим, хотя и содержит элементарного магния больше, чем другие соли [350].
При сравнительном изучении свойств Mg хлорида и сульфата выявлены следующие различия. NishioA. с соавт. (1988) показали, что Mg хлорид более эффективно снижает сосудистый тонус, повысившийся в ответ на введение адреналина или бария хлорида [168]. GrinJ. с соавт. (1996) исследовали антиаритмические и проаритмические эффекты этих солей магния при внутривенном введении [271]. Им удалось показать, что Mg сульфат снижал уровень натрия, калия и порог фибрилляций желудочков и повысил экскрецию калия с мочой. Магния хлорид, напротив, не обладал проаритмогенным эффектом и не влиял на уровень калия в крови [271]. Durlach J. с соавт. (1996) показал в процессе культивации двустворчатых моллюсков, что Mg хлорид более эффективен и менее токсичен, чем Mg сульфат, т.е. имеет более выгодный терапевтический индекс [194]. Причина более высокой токсичности Mg сульфата, возможно, кроется в различной структуре анионов. С химической точки зрения, и Mg сульфат и Mg хлорид представляют собой шестиводные комплексы. Однако, кристаллы Mg хлорида состоят из дианионов магния, который координирован с шестью молекулами воды [Mg(H20)e] , и двух независимых (связанных нековалентно) анионов хлора. В Mg сульфате седьмая молекула воды связана с сульфат-анионом [Mg(H20)6]2+[S04-H20]. Следовательно, более гидратированная молекула Mg сульфата с большей вероятностью будет вступать в химическое взаимодействие с околоклеточными структурами, чем с компонентами клетки. Этим, возможно, и объясняются потенциальные проявления токсичности, что снижает терапевтический эффект Mg сульфата [547].
Сравнительная биодоступности Mg сульфата и Mg хлорида изучалась в многочисленных исследованиях французской группы ученых. С 1984 года М. Вага, A. Guiet-Bara и J. Durlach изучали взаимоотношения между солями магния и различными структурами плаценты [103,104,238,273,274,275,317,453]. Было показано, что Mg хлорид взаимодействует со всеми видами транспортеров магния,, тогда как Mg сульфат - только с параклеточными. Магния хлорид сдвигает соотношение ионных токов в сторону плода, Mg сульфат на это соотношение не влияет. Было выявлено, что обе соли вызывают деполяризацию клеток хориона, выделенных из сосудов с эндотелием и без него, in vitro. Но порог деполяризации оказался выше для Mg сульфата, что объясняются прямым влиянием Mg хлорида на мембранный потенциал клетки, тогда как Mg сульфат сначала действует на эндотелий, а затем на мышечные клетки [317,453]. Обе соли регулируют тонус гладкомышечной клетки путем контроля за током кальция через потенциал-зависимые каналы, но в этом отношении Mg хлорид оказался эффективнее Mg сульфата [258]. Кроме того, Mg хлорид блокирует АТФ-зависимые К+-каналы и открывает медленные К -каналы, тогда как Mg сульфат на последние влияния не оказывает [106].
